CN204986937U - 一种工业用太阳能蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业用太阳能蒸汽发生装置，当高压水泵输入的水流，利用太阳能真空管中连接U型蒸汽管的射流雾化连接器的两头大中间小的拉法尔管状结构，增大水流水压，水流因挤压产生射流，射流雾化管的喇叭形出口扩大使水流产生雾化，串联在真空管内的U型蒸汽管，通过若干个拉法尔管状结构的射流雾化管对水流进行多级射流雾化形成水分子，通过水分子增加吸热表面积；同时，将U型蒸汽管的内壁以及射流雾化管的喇叭形出口的内壁设置为锯齿形，增大内壁吸热表面积，使接近锯齿形内壁的水分子首先吸热汽化，利用气体流速高于液体，加快水分子运动，减少蒸汽体积膨胀阻力，增加水流量，提高太阳能的热转换率与蒸汽产出量。

Description

一种工业用太阳能蒸汽发生装置

技术领域

本实用新型属于工业蒸汽设备技术领域，具体地说，涉及一种工业用太阳能蒸汽发生装置。

背景技术

由于蒸汽输送及使用方便，一些工业生产中都离不开蒸汽的使用。而传统的工业用蒸汽多采用燃煤锅炉提供，由于锅炉耗能大，污染重，热量损耗严重，与节能减排、绿色环保不相适应，故而通过太阳能设备辅助产蒸汽技术已成为一种发展趋势，太阳能设备辅助产蒸汽相对于传统的锅炉产蒸汽更加安全，更加节能。

目前，采用真空太阳能管利用太阳能源进行发电越来越受到更多的人注意，它的使用，一方面节约了能源，使能源所产生的热能得到最大化的利用，另一方面也可以充分利用太阳能这种清洁环保的能源。但是由于太阳能热传导过程中不可避免地存在较多的热损失，存在着热能利用率低，不能充分利用资源的缺点。

虽然，在专利号为201410180068.2的一种分布式全天候太阳能蒸汽机组中采用多级射流的方式提高水流速度，进行雾化处理，使水雾在流动中吸收热量以后形成气体分子，串联运行的气体分子不断吸收真空管闷晒的高温热能，由原来的显热提升为潜热，快速形成高温蒸汽。但是，在太阳能真空管内安装的是普通换热U型管，内壁为传统圆面，限制了吸热表面积，当水流在吸收真空管热能过程中，靠近内管壁的那一部分水，首先汽化为水蒸汽，受体积膨胀，压力增大，容易造成管内阻塞，水流不畅，不能充分吸收太阳能真空管闷晒的高温热能，快速汽液相变，特别在夏季日照条件较好时，水蒸汽温度越高，换热U型管压力越大，输水量越少，蒸汽的产出率越低，严重影响太阳能蒸汽系统安全和热效率。

并且，太阳能产蒸汽不稳定，一般太阳能所产的蒸汽还需二次加热形成饱和蒸汽后才能供给工业生产使用，而现有的加热设备加热速度不高，电能耗费量大。

我国缺电现象越来越严重，尤其是高峰电短缺，很多地方不得不在高峰用电期间拉闸限电，而低谷电往往有较多剩余，造成线损而大量浪费，进而形成自然资源的大量浪费。采用蓄能方式开发低谷电，将低谷电能储存起来，实现蒸汽的连续稳定产出，是节能发展的一个重要方向。

因此，有必要提出一种工业用太阳能蒸汽发生装置，提高太阳能蒸汽系统安全性和热效率，开发利用低谷电，能稳定高效的持续产出蒸汽，满足工业生产需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种工业用太阳能蒸汽发生装置，利用太阳能真空管中连接U型蒸汽管的射流雾化连接器中射流雾化管两头大中间小的拉法尔管状结构，当高压水泵输入的水流，通过射流雾化管进口端到达缩小部时，水压增大，水流因挤压产生射流，喇叭形出口扩大使水流产生雾化，串联在真空管内的U型蒸汽管，通过若干个拉法尔管状结构的射流雾化管对水流进行多级射流雾化形成水分子，通过水分子增加吸热表面积；同时，将U型蒸汽管的内壁以及射流雾化管的喇叭形出口的内壁设置为锯齿形，增大内壁吸热表面积，使接近锯齿形内壁的水分子首先吸热汽化，利用气体流速高于液体，加快水分子运动，减少蒸汽体积膨胀阻力，增加水流量，提高太阳能的热转换率与蒸汽产出量。

并且，在电磁加热器中采用射流雾化连接器，使串联运行的雾化分子不断吸收盘管中的高温热能，快速形成高温饱和蒸汽供给工业上产使用，并开发利用低谷电，缓解用电高峰压力，与太阳能蒸汽发生装置配合稳定持续的产出蒸汽，提高了蒸汽的温度，能够满足不同工业生产的需求。

为了达到上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

所述的工业用太阳能蒸汽发生装置包括高压水泵1、太阳能真空管2、U型蒸汽管3、射流雾化连接器4、蓄汽罐5、电磁加热器6、低谷电蓄电装置7、负载设备8、在线检测装置9、截止阀10、流量阀11、安全阀12，所述的高压水泵1与U型蒸汽管3的进水口相连，U型蒸汽管3采用换热片固定安装在太阳能真空管2内，U型蒸汽管3呈2级以上串联连接，相邻两组U型蒸汽管3的连接处采用射流雾化连接器4，且U型蒸汽管3的内壁呈锯齿形；U型蒸汽管3的出口端通过在线检测装置9和截止阀10与蓄汽罐5的进汽端连接，蓄汽罐5的顶部设置有安全阀12，蓄汽罐5通过流量阀11与电磁加热器6连接；所述的电磁加热器6包括加热体13、进口14、蒸汽出口15、盘管16、电磁线圈17、保温层18、感温探头19，所述的加热体13的一端设置有进口14，另一端设置有蒸汽出口15，加热体13的内部设置有盘管16，盘管16与进口14和蒸汽出口15连通，加热体13的表面上设置有电磁线圈17，电磁线圈17的外部设置有保温层18，加热体13上设置有感温探头19，所述的电磁加热器6的电磁线圈17与低谷电蓄电装置7连接，电磁加热器6的蒸汽出口15与负载设备8连接。

作为优选，所述的U型蒸汽管3采用铝材一体成型，U型蒸汽管3的锯齿形内壁的表面积为其外壁表面积的2倍。

作为优选，所述的射流雾化连接器4包括进口螺管20、出口螺管21、固定管22和射流雾化管23，射流雾化管23内嵌于固定管22中，进口螺管20和出口螺管21通过螺纹进行匹配连接将固定管22和射流雾化管23封装在其内腔中，所述的射流雾化管23采用管道两端内径大于管道中间内径的拉法尔管状结构，由进口端24、缩小部25、喇叭形出口26构成，且喇叭形出口26的内壁上呈锯齿形。

作为优选，所述的盘管16采用2级以上串联连接，相邻两段盘管16的连接处采用射流雾化连接器4连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过连接U型蒸汽管的多个射流雾化连接器，提高水流速度，由喇叭形出口将水流打散形成水雾，通过固定U型蒸汽管的换热片，吸收太阳能真空管的闷晒热量，同时，将U型蒸汽管的内壁以及射流雾化管的喇叭形出口的内壁设置为锯齿形，增大内壁吸热表面积，使接近锯齿形内壁的水分子首先吸热汽化，利用气体流速高于液体，加快水分子运动，减少蒸汽体积膨胀阻力，增加水流量，提高太阳能的热转换率与蒸汽产出量。

并且，在电磁加热器中采用射流雾化连接器，使串联运行的雾化分子不断吸收盘管中的高温热能，快速形成高温饱和蒸汽供给工业生产使用；并开发利用低谷电，缓解用电高峰压力，与太阳能蒸汽发生装置配合稳定持续的产出蒸汽，且产出蒸汽的温度能控制，可满足不同工业生产对蒸汽温度的需求；结构简单，易于加工，推广运用潜力大。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电磁蒸汽发生器结构示意图；

图3为本实用新型的射流雾化连接器结构示意图；

图4为本实用新型的射流雾化管结构示意图；

图5为本实用新型的射流雾化管左视图；

图6为本实用新型的U型蒸汽管断面结构示意图。

图中，1-高压水泵、2-太阳能真空管、3-U型蒸汽管、4-射流雾化连接器、5-蓄汽罐、6-电磁加热器、7-低谷电蓄电装置、8-负载设备、9-在线检测装置、10-截止阀、11-流量阀、12-安全阀、13-加热体、14-进口、15-蒸汽出口、16-盘管、17-电磁线圈、18-保温层、19-感温探头、20-进口螺管、21-出口螺管、22-固定管、23-射流雾化管、24-进口端、25-缩小部、26-喇叭形出口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1-6所示，一种工业用太阳能蒸汽发生装置，所述的工业用太阳能蒸汽发生装置包括高压水泵1、太阳能真空管2、U型蒸汽管3、射流雾化连接器4、蓄汽罐5、电磁加热器6、低谷电蓄电装置7、负载设备8、在线检测装置9、截止阀10、流量阀11、安全阀12，所述的高压水泵1与U型蒸汽管3的进水口相连，U型蒸汽管3采用换热片固定安装在太阳能真空管2内，U型蒸汽管3通过换热片吸收太阳能真空管2中真空闷晒的高温热能，作为产生蒸汽的热源，U型蒸汽管3呈多级串联连接，相邻两组U型蒸汽管3的连接处采用射流雾化连接器4，所述的射流雾化连接器4包括进口螺管20、出口螺管21、固定管22和射流雾化管23，射流雾化管23内嵌于固定管22中，进口螺管20和出口螺管21通过螺纹进行匹配连接将固定管22和射流雾化管23封装在其内腔中，所述的射流雾化管23采用管道两端内径大于管道中间内径的拉法尔管状结构，由进口端24、缩小部5、喇叭形出口26构成，且喇叭形出口26的内壁上呈锯齿形；所述的U型蒸汽管3的内壁呈锯齿形，U型蒸汽管3采用铝材一体成型，U型蒸汽管3的锯齿形内壁的表面积为其外壁表面积的2倍，当高压水泵1向太阳能真空管2内的U型蒸汽管3输入的水流通过射流雾化连接器4时，水流从射流雾化管23的进口端24到达缩小部25，水压增大，水流因挤压产生射流，喇叭形出口26扩大使水流产生雾化，串联在真空管2内的U型蒸汽管3，通过若干个拉法尔管状结构的射流雾化管23对水流进行多级射流雾化形成水分子，通过水分子增加吸热表面积；同时，将U型蒸汽管3的内壁以及射流雾化管23的喇叭形出口26的内壁设置为锯齿形，增大内壁吸热表面积，使接近锯齿形内壁的水分子首先吸热汽化，利用气体流速高于液体，加快水分子运动，减少蒸汽体积膨胀阻力，增大水流量，提高太阳能的热转换率与蒸汽产出量。

U型蒸汽管3的出口端通过在线检测装置9和截止阀10与蓄汽罐5的进汽端连接，蓄汽罐5的顶部设置有安全阀12，蓄汽罐5能存储蒸汽，以供阴雨天或夜晚使用，实现全天候供汽，在线检测装置9能实现对设备的远距离监控管理；蓄汽罐5通过流量阀11与电磁加热器6连接；所述的电磁加热器6包括加热体13、进口14、蒸汽出口15、盘管16、电磁线圈17、保温层18、感温探头19，所述的加热体13的一端设置有进口14，另一端设置有蒸汽出口15，加热体13的内部设置有盘管16，盘管16与进口14和蒸汽出口15连通，加热体13的表面上设置有电磁线圈17，电磁线圈17的外部设置有保温层18，所述的保温层18为10㎝厚的玻璃棉，使得电磁加热器6的加热效果良好，减少热能损失。所述的盘管16采用多级串联连接，相邻两段盘管16的连接处采用射流雾化连接器4连接，使串联运行的雾化分子不断吸收盘管16中的高温热能，快速形成高温饱和蒸汽；加热体13上设置有感温探头19，能对加热体13的温度进行实时监测。所述的电磁加热器6的电磁线圈17与低谷电蓄电装置7连接，低谷电蓄电装置7在夜间将低谷电蓄存起来，在白天用电高峰期，供给电磁加热器6使用，以缓解用电压力；电磁加热器6的蒸汽出口与负载设备8连接，U型蒸汽管3产生的蒸汽可存储于蓄汽罐5中备用，蓄汽罐5输出的蒸汽输入到电磁加热器6中采用低谷电加温调压，形成饱和的高温蒸汽，为负载设备8提供蒸汽动力。

本实用新型采用内壁为锯齿形的U型蒸汽管以及喇叭形出口的内壁为锯齿形射流雾化管，太阳能的热转换率可达到70%-80%，相对于传统的U型蒸汽管可将太阳能的热转换率提高20至30个百分点，并且采用本发明的电磁加热器对太阳能所产的蒸汽进行二次加热，将1T的100℃太阳能产蒸汽生产为200℃的蒸汽，只需2.5万大卡的热能；而传统的蒸汽装置大多是锅炉，采用锅炉产蒸汽，1T的水生产为100℃的蒸汽，就需要消耗60万大卡的热能；因此采用本发明的太阳能产蒸汽与电磁加热器配合生产饱和蒸汽，相对于传统蒸汽装置产蒸汽更加节能，大大的降低了蒸汽生产成本。

本实用新型通过连接U型蒸汽管的多个射流雾化连接器，提高水流速度，由喇叭形出口将水流打散形成水雾，通过固定U型蒸汽管的换热片，吸收太阳能真空管的闷晒热量，同时，将U型蒸汽管的内壁以及射流雾化管的喇叭形出口的内壁设置为锯齿形，增大内壁吸热表面积，使接近锯齿形内壁的水分子首先吸热汽化，利用气体流速高于液体，加快水分子运动，减少蒸汽体积膨胀阻力，增加水流量，提高提高太阳能的热转换率与蒸汽产出量。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种工业用太阳能蒸汽发生装置，其特征在于：所述的工业用太阳能蒸汽发生装置包括高压水泵、太阳能真空管、U型蒸汽管、射流雾化连接器、蓄汽罐、电磁加热器、低谷电蓄电装置、负载设备、在线检测装置、截止阀、流量阀、安全阀，所述的高压水泵与U型蒸汽管的进水口相连，U型蒸汽管采用换热片固定安装在太阳能真空管内，U型蒸汽管呈2级以上串联连接，相邻两组U型蒸汽管的连接处采用射流雾化连接器，且U型蒸汽管的内壁呈锯齿形；U型蒸汽管的出口端通过在线检测装置和截止阀与蓄汽罐的进汽端连接，蓄汽罐的顶部设置有安全阀，蓄汽罐通过流量阀与电磁加热器连接；所述的电磁加热器包括加热体、进口、蒸汽出口、盘管、电磁线圈、保温层、感温探头，所述的加热体的一端设置有进口，另一端设置有蒸汽出口，加热体的内部设置有盘管，盘管与进口和蒸汽出口连通，加热体的表面上设置有电磁线圈，电磁线圈的外部设置有保温层，加热体上设置有感温探头，所述的电磁加热器的电磁线圈与低谷电蓄电装置连接，电磁加热器的蒸汽出口与负载设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种工业用太阳能蒸汽发生装置，其特征在于：所述的U型蒸汽管采用铝材一体成型，U型蒸汽管的锯齿形内壁的表面积为其外壁表面积的2倍。

3.根据权利要求1所述的一种工业用太阳能蒸汽发生装置，其特征在于：所述的射流雾化连接器包括进口螺管、出口螺管、固定管和射流雾化管，射流雾化管内嵌于固定管中，进口螺管和出口螺管通过螺纹进行匹配连接将固定管和射流雾化管封装在其内腔中，所述的射流雾化管采用管道两端内径大于管道中间内径的拉法尔管状结构，由进口端、缩小部、喇叭形出口构成，且喇叭形出口的内壁上呈锯齿形。

4.根据权利要求1所述的一种工业用太阳能蒸汽发生装置，其特征在于：所述的盘管采用2级以上串联连接，相邻两段盘管的连接处采用射流雾化连接器连接。