CN115493132A - 饱和蒸汽发生装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了饱和蒸汽发生装置和方法，所述饱和蒸汽发生装置包括发生室，所述发生室的底端具有液体进口，顶端具有蒸汽出口；还包括：传热模块具有允许所述发生室穿过的通道，加热模块插入所述传热模块内，并环绕所述发生室；所述加热模块底端的位置高于所述发生室的底壁位置；壳体的下侧具有允许所述发生室穿过的第一通孔，所述传热模块处于所述壳体内；隔热件设置在所述壳体内，且处于传热模块的下侧，所述发生室、传热模块、保温件和壳体自内向外地依次设置；盖体设置在所述壳体的上侧，并具有允许所述发生室穿过的第二通孔，连接件用于连接所述盖体和传热模块。本发明具有防爆沸等优点。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽产生，特别涉及饱和蒸汽发生装置和方法。
背景技术
目前，有对颗粒物和污染气体的监测手段主要有膜采集离线方法、XRF在线方法以及基于离子色谱为基础的监测方法。这些监测方法具有采样操作较为繁琐，耗时费力，检出限较高，微量、痕量元素监测数据的可比性较差等明显的缺陷。在采样系统中基于蒸汽喷射惯性撞击原理的大气颗粒物在线采样技术需要蒸汽发生器提供饱和蒸汽，以实现过饱和蒸汽氛围，让气溶胶颗粒物长大至目标粒径范围。
目前，在所有蒸汽发生器中，蒸汽发生室都是用石英玻璃或者金属制备而成，通过加热棒或加热丝作用于蒸汽发生室，形成蒸汽流并输送至气溶胶发生室。这种蒸汽发生室存在不足，如：
1.引起超纯水爆沸，形成断续的蒸汽流，影响了饱和蒸汽的形成，影响气溶长大粒径，进而影响后续的检测精度；
2.蒸汽发生室采用石英玻璃或者金属制备，在高温高湿条件下会析出金属与硅等元素并带入蒸汽流中，最终融入气溶胶，额外带入了污染源，严重影响了仪器的检测精度。
比如在URG9000D中，其蒸汽发生器采用石英玻璃制备而成，为了使蒸汽发生器输出气流的稳定性，其在整个蒸汽发生器外围包裹有陶瓷胶，使得加热腔室温度稳定。但是这种玻璃加热腔制备的蒸汽发生器在高温高湿环境条件下会有硅析出，引入污染源，影响监测，同时需要用陶瓷胶包裹涂覆整个蒸汽发生室，装配操作复杂，效率低，且后期维护困难等问题。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种饱和蒸汽发生装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
饱和蒸汽发生装置，所述饱和蒸汽发生装置包括发生室，所述发生室的底端具有液体进口，顶端具有蒸汽出口；所述饱和蒸汽发生装置还包括：
传热模块和加热模块，所述传热模块具有允许所述发生室穿过的通道，所述加热模块插入所述传热模块内，并环绕所述发生室；所述加热模块底端的位置高于所述发生室的底壁位置；
壳体，所述壳体的下侧具有允许所述发生室穿过的第一通孔，所述传热模块处于所述壳体内；
隔热件和保温件，所述隔热件设置在所述壳体内，且处于传热模块的下侧，所述发生室、传热模块、保温件和壳体自内向外地依次设置；
盖体和连接件，所述盖体设置在所述壳体的上侧，并具有允许所述发生室穿过的第二通孔，所述连接件用于连接所述盖体和传热模块。
本发明的目的还在于提供了饱和蒸汽发生方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
根据本发明的饱和蒸汽发生装置的饱和蒸汽发生方法，所述饱和蒸汽发生方法为：
纯水从所述液体进口进入所述发生室内，发生室内液面低于所述加热模块的底端；
加热模块自上而下地加热传热模块，从而加热发生室内纯水的上层，产生的饱和蒸汽上升，上升中被继续加热，最后从所述蒸汽出口排出。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
利用改进加热方式，如加热模块和液面的位置关系，加热模块的设置位置，发生室的材质，实现了稳定、纯净蒸汽流的输出，为气溶胶长大提供了足够纯净的饱和蒸汽氛围，确保了后续检测数据的准确性。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的饱和蒸汽发生装置的剖视结构示意图；
图2是根据本发明实施例的饱和蒸汽发生装置的另一剖视结构示意图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1-2示意性地给出了本发明实施例的饱和蒸汽发生装置的结构简图，如图1-2所示，饱和蒸汽发生装置包括：
发生室20，所述发生室20的底端具有液体进口23，顶端具有蒸汽出口；
传热模块31和加热模块41，所述传热模块31具有允许所述发生室20穿过的通道，使得传热模块31裹在发生室20外侧；所述加热模块41插入所述传热模块31内，并环绕所述发生室20；所述加热模块41底端的位置高于所述发生室20的底壁位置；
壳体11，所述壳体11的下侧具有允许所述发生室20穿过的第一通孔，所述传热模块31处于所述壳体11内；
隔热件81和保温件82，所述隔热件81设置在所述壳体11内，且处于传热模块31的下侧，所述发生室20、传热模块31、保温件82和壳体11自内向外地依次设置；
盖体51和连接件61，所述盖体51设置在所述壳体11的上侧，并具有允许所述发生室20穿过的第二通孔，所述连接件61用于连接所述盖体51和传热模块31。
为了方便加工和装配，进一步地，所述传热模块31具有多个环绕所述通道的允许所述加热模块41插入的盲孔，所述盲孔的开口处于所述传热模块31的顶端。
为了有效地防止发生室内发生爆沸，进一步地，在竖直方向上，所述加热模块41的长度和传热模块31的长度之比小于
为了便于安装，进一步地，所述发生室20的底部具有水平的第一流道和竖直的第二流道，所述液体进口23、第一流道、第二流道和发生室20内部依次连通，所述液体进口23、第一流道和第二流道处于所述壳体11外的下侧。
为了防止元素析出，进一步地，所述发生室20的材质是TEM氟塑料。
为了方便安装和固定，进一步地，所述通道的顶端具有第三通孔；
所述发生室20包括自上而下的内径较小的第一部分21和内径较大的第二部分22，所述第一部分21穿过所述第三通孔和第二通孔，所述第二部分22的外径大于所述第三通孔的直径；所述加热模块41的上端不低于所述第二部分22的顶端。
本发明实施例的饱和蒸汽发生方法，也即本发明实施例饱和蒸汽发生装置的工作方法，所述饱和蒸汽发生方法为：
纯水从所述液体进口23进入所述发生室20内，发生室内液面低于所述加热模块41的底端；
加热模块41自上而下地加热传热模块31，从而加热发生室20内纯水的上层，产生的饱和蒸汽上升，上升中被继续加热，最后从所述蒸汽出口排出。
为了防止爆沸，进一步地，所述液面和所述传热模块31底端间的高度差d满足：|d|＜6mm。
实施例2：
根据本发明实施例1的饱和蒸汽发生装置和方法的应用例。
在该应用例中，如图1-2所示，壳体11为圆筒状，上端开口，下端具有第一通孔；发生室20采用TEM氟塑料，包括自上而下的内径较小的第一部分21和内径较大的第二部分22；发生室底部71的密封盖具有水平的第一流道和竖直的第二流道，液体进口23、第一流道、第二流道和发生室20内部依次连通，底部71的半径大于所述第一通孔的半径，使得液体进口23、第一流道和第二流道处于所述壳体11外的下侧；
传热模块31采用金属制成，呈圆筒状，设置在所述发生室20的外侧，传热模块31内具有容纳所述第二部分的通道，通道顶端具有允许所述第一部分21穿过的第三通孔；传热模块31具有多个环绕所述通道的允许所述加热模块41插入的盲孔，所述盲孔的开口处于所述传热模块31的顶端；电加热棒设置在所述盲孔内，从而均匀加热传热模块31；在竖直方向上，所述加热模块41的长度和传热模块31的长度之比小于
发生室20底壁的位置低于加热模块41底端的位置；所述第二部分22的外径大于所述第三通孔的直径；所述加热模块41的上端不低于所述第二部分22的顶端；
在轴向上，传热模块31底端和壳体11底壁之间设置隔热件81，在径向上，发生室20、传热模块31、保温件82和壳体11自内向外依次设置；
盖体51中央具有允许第一部分21穿过的第二通孔，连接件(螺钉)61将所述盖体51分别固定在传热模块31和壳体11上。
本发明实施例的饱和蒸汽发生方法，也即本发明实施例饱和蒸汽发生装置的工作方法，所述饱和蒸汽发生方法为：
纯水依次通过液体进口23、第一通道和第二通道，进入所述发生室20内，发生室20内液面低于所述加热模块31的底端；所述液面和所述传热模块31底端间的高度差d满足：|d|＜6mm；
加热模块41自上而下地加热传热模块31，从而加热发生室20内纯水的上层，产生的饱和蒸汽上升依次穿过第二部分22和第一部分21，上升中被环绕在第二部分22外侧的加热模块41继续(间接)加热，最后从所述蒸汽出口排出。
Claims (10)
1.饱和蒸汽发生装置，所述饱和蒸汽发生装置包括发生室，所述发生室的底端具有液体进口，顶端具有蒸汽出口；其特征在于，所述饱和蒸汽发生装置还包括：
传热模块和加热模块，所述传热模块具有允许所述发生室穿过的通道，所述加热模块插入所述传热模块内，并环绕所述发生室；所述加热模块底端的位置高于所述发生室的底壁位置；
壳体，所述壳体的下侧具有允许所述发生室穿过的第一通孔，所述传热模块处于所述壳体内；
隔热件和保温件，所述隔热件设置在所述壳体内，且处于传热模块的下侧，所述发生室、传热模块、保温件和壳体自内向外地依次设置；
盖体和连接件，所述盖体设置在所述壳体的上侧，并具有允许所述发生室穿过的第二通孔，所述连接件用于连接所述盖体和传热模块。
2.根据权利要求1所述的饱和蒸汽发生装置，其特征在于，所述传热模块具有多个环绕所述通道的允许所述加热模块插入的盲孔，所述盲孔的开口处于所述传热模块的顶端。
3.根据权利要求1所述的饱和蒸汽发生装置，其特征在于，在竖直方向上，所述加热模块的长度和传热模块的长度之比小于
4.根据权利要求1所述的饱和蒸汽发生装置，其特征在于，所述发生室的底部具有水平的第一流道和竖直的第二流道，所述液体进口、第一流道、第二流道和发生室内部依次连通。
5.根据权利要求1所述的饱和蒸汽发生装置，其特征在于，所述液体进口、第一流道和第二流道处于所述壳体外的下侧。
6.根据权利要求1所述的饱和蒸汽发生装置，其特征在于，所述发生室的材质是TEM氟塑料。
7.根据权利要求1所述的饱和蒸汽发生装置，其特征在于，所述通道的顶端具有第三通孔；
所述发生室包括自上而下的内径较小的第一部分和内径较大的第二部分，所述第一部分穿过所述第三通孔和第二通孔，所述第二部分的外径大于所述第三通孔的直径；所述加热模块的上端不低于所述第二部分的顶端。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的饱和蒸汽发生装置的饱和蒸汽发生方法，所述饱和蒸汽发生方法为：
纯水从所述液体进口进入所述发生室内，发生室内液面低于所述加热模块的底端；
加热模块自上而下地加热传热模块，从而加热发生室内纯水的上层，产生的饱和蒸汽上升，上升中被继续加热，最后从所述蒸汽出口排出。
9.根据权利要求8所述的饱和蒸汽发生方法，其特征在于，所述液面和所述传热模块底端间的高度差d满足：|d|＜6mm。
10.根据权利要求8所述的饱和蒸汽发生方法，其特征在于，纯水依次穿过所述液体进口、水平的第一通道和竖直的第二通道，进入所述发生室内。
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