CN206572990U - 一种蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸发器，包括：U形管壳式换热部及汽包，U形管壳式换热部包括：U形内管及套在其外的U形外管；U形外管上设置有：非相变放热介质入口及非相变放热介质出口，非相变放热介质入口及非相变放热介质出口用于对U形外管内的非相变放热介质进行更换，以与U形内管换热，将U形内管中的液相吸热介质变为汽相吸热介质；U形内管的一端通过液相吸热介质管与汽包相连通，用于将汽包中的液相吸热介质注入到U形内管中；另一端通过汽相吸热介质管与汽包相连通，用于将U形内管中的汽相吸热介质注入到汽包中。本实用新型的蒸发器，相变吸热介质走管程，非相变放热介质走壳程，可克服壳程工作压力大，流体流动缓慢，换热效果差等问题。

Description

一种蒸发器

技术领域

本实用新型涉及太阳能热发电领域，特别涉及一种蒸发器。

背景技术

随着化石燃料的燃烧，环境污染问题日益严重，另外，化石燃料地不断消耗，寻找一种可再生环境友好型的能源变得越来越迫切。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的可再生能源，具有分布广，无污染等优势，传统太阳能利用方式有光伏发电、光热发电、太阳能热水器等，塔式技术作为太阳能光热发电技术中的一种技术路线，具有聚光比高，蒸汽品味高等优势，目前正在得到越来越多公司的青眯。蒸发器作为塔式熔盐电站中换热系统的重要组成部分发挥着不可替代的作用。

传统的蒸发器采用釜式再沸器结构，其中可发生液-汽相变的吸热介质走壳程，存在壳程工作压力大，流体流动缓慢，换热效果差等缺点。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提出一种蒸发器，可发生液-汽相变化的吸热介质走管程，不可发生相变的放热介质走壳程，可有效克服现有技术存在的壳程工作压力大，流体流动缓慢，换热效果差等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

本实用新型提供一种蒸发器，其包括：U形管壳式换热部以及汽包，其中，

所述U形管壳式换热部包括：U形外管以及U形内管，所述U形外管套设于所述U形内管的外部；

所述U形外管上设置有：非相变放热介质入口以及非相变放热介质出口，所述非相变放热介质入口以及所述非相变放热介质出口用于对U形外管内的非相变放热介质进行更换，所述非相变放热介质用于与所述U形内管进行换热，以将所述U形内管中的液相吸热介质变为汽相吸热介质；

所述U形内管的一端通过液相吸热介质管与所述汽包相连通，用于将所述汽包中的液相吸热介质注入到所述U形内管中；所述U形内管的另一端通过汽相吸热介质管与所述汽包相连通，用于将换热后的所述U形内管中的汽相吸热介质注入到所述汽包中。

较佳地，所述汽包设置于所述U形管壳式换热部的上方。

较佳地，所述U形外管包括依次连接的：第一U形外管直管部、U形外管弯管部以及第二U形外管直管部；

所述U形内管包括依次连接的：第一U形内管直管部、U形内管弯管部以及第二U形内管直管部；

所述第一U形外管直管部与所述第一U形内管直管部构成所述U形管壳式换热部的第一直管段，所述第二U形外管直管部与所述第二U形内管直管部构成所述U形管壳式换热部的第二直管段；

所述第一直管段以及所述第二直管段与地面平行，所述第一直管段在上，所述第二直管段在下；

所述汽包通过所述汽相吸热介质管与所述第一U形内管直管部相连通，所述汽包通过所述液相吸热介质管与所述第二U形内管直管部相连通。

较佳地，所述非相变放热介质入口设置于所述第一U形外管直管部上，所述非相变放热介质出口设置于第二U形外管直管部上。

较佳地，所述液相吸热介质管上设置有循环泵，所述汽包中的液相吸热介质通过循环泵向所述第一U形内管直管部输入液相吸热介质。

较佳地，所述汽包上设置有液相吸热介质入口，用于向所述汽包中补充液相吸热介质；

所述汽包上还设置有汽相吸热介质出口，用于将所述汽包中的汽相吸热介质排出。

较佳地，所述汽相吸热介质出口在所述汽包上的水平高度大于所述液相吸热介质入口在所述汽包上的水平高度。

较佳地，所述液相吸热介质入口设置于所述汽包的底部；所述汽相吸热介质出口设置于所述汽包的顶部。

较佳地，所述汽相吸热介质管与所述汽包的连接位置高于所述液相吸热介质管与所述汽包的连接位置。

相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型提供的蒸发器，采用汽包与U形换热部的内管连通的连接方式，可以保证可发生液-汽相变的吸热介质走管程，从而避免换热部的壳程工作压力过大，因此无需对换热部的壳程设置过厚的外壁，同时，由于换热部的U形内管直径较小，承压能力强，降低了蒸发器的整体制造成本；

(2)本实用新型的蒸发器，换热部第一直管段和第二直管段呈一上一下状态将换热部竖直设置，与直接将换热部水平设置相比，当可发生液-汽相变的吸热介质在U形内管中流动时，会随着换热的进行，由液态转变为汽态，采用竖直设置的方案时，液态吸热介质可以推动汽态吸热介质快速排出至汽包中，提高换热速率；

(3)本实用新型的蒸发器，将汽包设置于换热部上方，可以利用汽包中的液态吸热介质自身的重力促进转变为汽态的汽相吸热介质快速排出至汽包中，可以降低对循环泵的输出功率要求，甚至可以不用设置循环泵，使得蒸发器的结构得到有效简化。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明：

图1为本实用新型的实施例的蒸发器的结构示意图；

图2为本实用新型的较佳实施例的蒸发器的结构示意图。

标号说明：1-U形管壳式换热部，2-汽包，3-液相吸热介质管，4-汽相吸热介质管，5-循环泵；

11-U形外管，12-U形内管；

111-非相变放热介质入口，112-非相变放热介质出口，113-第一U形外管直管部，114-U形外管弯管部，115-第二U形外管直管部；

121-第一U形内管直管部，122-U形内管弯管部，123-第二U形内管直管部；

21-液相吸热介质入口，22-汽相吸热介质出口。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

本实用新型的蒸发器包括：U形管壳式换热部以及汽包。其中，汽包上设置有液相吸热介质入口以及汽相吸热介质出口，液相吸热介质入口用于向汽包中补充液相吸热介质，汽相吸热介质出口用于将汽包中的汽相吸热介质输出；U形管壳式换热部包括：U形外管以及U形内管，U形外管套设于U形内管的外部；U形外管上设置有：非相变放热介质入口以及非相变放热介质出口，非相变放热介质入口以及非相变放热介质出口用于对U形外管内的非相变放热介质进行更换，非相变放热介质用于与U形内管进行换热，以将U形内管中的液相吸热介质变为汽相吸热介质；U形内管的一端通过液相吸热介质管与汽包相连通，用于将汽包中的液相吸热介质注入到U形内管中；U形内管的另一端通过汽相吸热介质管与汽包相连通，用于将换热后的U形内管中的汽相吸热介质注入到汽包中，当汽包中蒸汽压力达到一定额定状态时，可以通过汽相吸热介质出口输出至加热器或其他设备中。

本实用新型的蒸发器换热部采用壳体呈U形结构，U形管壳式换热部包括：U形外管以及U形内管，有相变的吸热介质走管程，利用管程蒸发，避免换热部的壳程工作压力过大，因此无需对换热部的壳程设置过厚的外壁；换热部的内管由于尺寸较小能够承受较高的工作压力，降低了蒸发器的整体制造成本；同时换热部采用双管板结构，较传统换热器具有温差应力小，设备轻，结构更合理等优点。

结合图1，对本实用新型的蒸发器进行详细描述，本实施例的U形管壳式换热部1采用立式结构，U形外管11包括：第一U形外管直管部113、U形外管弯管部114以及第二U形外管直管部115，U形内管12包括：第一U形内管直管部121、U形内管弯管部122以及第二U形内管直管部123；第一U形外管直管部113以及第一U形内管直管部121构成U形管壳式换热部1的第一直管段，第二U形外管直管部115以及第二U形内管直管部123构成U形管壳式换热部1的第二直管段，第一直管段以及第二直管段都与地面平行，且第一直管段位于第二直管段的上方，汽包2通过液相吸热介质管3与第二U形内管直管部123相连，汽包2通过汽相介质吸热管4与第一U形内管直管部121相连。本实施例的U形管壳式换热部1为立式结构，采用竖直设置的方式，与直接将换热部水平设置相比，可提高换热效率。当可发生液-汽相变的吸热介质在U形内管12中流动时，会随着换热的进行，由液态转变为汽态，采用竖直设置的方案时，液相吸热介质可以推动汽相吸热介质快速排出至汽包2中，提高换热效率。

本实施例中，非相变放热介质入口111设置在第一U形外管直管段上，非相变放热介质出口112设置在第二U形外管直管段上，这样可以利用重力作用加快非相变放热介质在U形外管11中的流动速度，进一步提高换热效率。当然，不同实施例中，也可不这样设置。

本实施例中，汽包2设置在U形管壳式换热部1的上方，这样液相吸热介质进入汽包2后，即可在重力作用下沿着液相吸热介质管3进入U形管壳式换热部1中，可以不再设置循环泵来对液相吸热介质进行抽运，简化了结构；即使设置了循环泵，借助重力的作用也可大大降低循环泵的输出功率要求。当然，此处并不是对本实用新型的限制，不同实施例中，也可不这样设置，不借助重力作用，只借助循环泵来实现抽运。

本实施例中，液相吸热介质入口21设置在汽包2的底部，汽相吸热介质出口22设置在汽包2的顶部，液相吸热介质重力大于汽相吸热介质，将液相吸热介质入口设置在汽包2的底部，补充的液相吸热介质正好在汽包2的下部，将液相吸热介质和汽相吸热介质很好的分开来。不同实施例中，只要汽相吸热介质出口在汽包上的水平高度大于液相吸热介质入口在汽包上的水平高度也可达到同样的效果。

本实施例中，汽相吸热介质管4与汽包2的连接位置高于液相吸热介质管3与汽包2的连接位置，也方便了将液相吸热介质和汽相吸热介质分开来。

本实施例的蒸发器采用虹吸原理，液相吸热介质进入汽包2后，在重力作用下，沿着液相吸热介质管3进入U形管壳式换热部的第二直管段，并流经U形管壳式换热部同非相变放热介质进行热交换，在管内发生相变，变为汽相吸热介质，汽相吸热介质沿着U形管壳式换热部在U形管壳式换热部的第一直管段出口处汇集，并沿着汽相吸热介质管4汇入汽包2的上端，并经过汽包2上方的汽相吸热介质出口流出蒸发器。液相吸热介质管3内走的是液态的吸热介质，而汽相吸热介质管4内走的是汽态的吸热介质，两种不同状态的吸热介质密度上差异较大，可以利用液相吸热介质管3内的液体重力来实现U形管壳式换热部内的吸热介质自然流动。本实施例采用虹吸原理，不同于传统的釜式再沸器，传统釜式再沸器中相变介质走壳程，液态的水在再沸器中基本处于静止状态，换热效果较差，而本实施例采用吸热介质走管程的卧式虹吸式原理，可以利用流体重力差加速相变流体在换热器内的流体并提高换热效果，该方案能够明显地提高相变流体的流动速度和换热效果，降低设备重量。

较佳实施例中，为了提高液相吸热介质在液相吸热介质管内的流动速度和湍流强度，进而提高液相吸热介质在U形管壳式换热部的流动速度和湍流强度，提升了U形管壳式换热部的换热效果，可在液相吸热介质管上设置循环泵5，如图2所示。

此处公开的仅为本实用新型的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，并不是对本实用新型的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本实用新型所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种蒸发器，其特征在于，包括：U形管壳式换热部以及汽包，其中，

所述U形管壳式换热部包括：U形外管以及U形内管，所述U形外管套设于所述U形内管的外部；

所述U形外管上设置有：非相变放热介质入口以及非相变放热介质出口，所述非相变放热介质入口以及所述非相变放热介质出口用于对U形外管内的非相变放热介质进行更换，所述非相变放热介质用于与所述U形内管进行换热，以将所述U形内管中的液相吸热介质变为汽相吸热介质；

所述U形内管的一端通过液相吸热介质管与所述汽包相连通，用于将所述汽包中的液相吸热介质注入到所述U形内管中；所述U形内管的另一端通过汽相吸热介质管与所述汽包相连通，用于将换热后的所述U形内管中的汽相吸热介质注入到所述汽包中。

2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述汽包设置于所述U形管壳式换热部的上方。

3.根据权利要求1或2所述的蒸发器，其特征在于，所述U形外管包括依次连接的：第一U形外管直管部、U形外管弯管部以及第二U形外管直管部；

所述U形内管包括依次连接的：第一U形内管直管部、U形内管弯管部以及第二U形内管直管部；

所述第一U形外管直管部与所述第一U形内管直管部构成所述U形管壳式换热部的第一直管段，所述第二U形外管直管部与所述第二U形内管直管部构成所述U形管壳式换热部的第二直管段；

所述第一直管段以及所述第二直管段与地面平行，所述第一直管段在上，所述第二直管段在下；

所述汽包通过所述汽相吸热介质管与所述第一U形内管直管部相连通， 所述汽包通过所述液相吸热介质管与所述第二U形内管直管部相连通。

4.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，所述非相变放热介质入口设置于所述第一U形外管直管部上，所述非相变放热介质出口设置于第二U形外管直管部上。

5.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，所述液相吸热介质管上设置有循环泵，所述汽包中的液相吸热介质通过循环泵向所述第一U形内管直管部输入液相吸热介质。

6.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述液相吸热介质管上设置有循环泵，所述汽包中的液相吸热介质通过循环泵向第一U形内管直管部输入液相吸热介质。

7.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述汽包上设置有液相吸热介质入口，用于向所述汽包中补充液相吸热介质；

所述汽包上还设置有汽相吸热介质出口，用于将所述汽包中的汽相吸热介质排出。

8.根据权利要求7所述的蒸发器，其特征在于，所述汽相吸热介质出口在所述汽包上的水平高度大于所述液相吸热介质入口在所述汽包上的水平高度。

9.根据权利要求8所述的蒸发器，其特征在于，所述液相吸热介质入口设置于所述汽包的底部；所述汽相吸热介质出口设置于所述汽包的顶部。

10.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述汽相吸热介质管与所述汽包的连接位置高于所述液相吸热介质管与所述汽包的连接位置。