[0079] 第一层和第二层分别是内层和外层。
[0080] 作为优选,随着K1/K2增加,a逐渐减小,b逐渐增加。通过如此设置能够进一步使得加热均匀,提高加热效率。
[0081] 作为优选,所述加热管3设置在蒸发部1的中间位置。通过如此设置,保证热流体加热的均匀性。
[0082] 作为优选,所述加热管3的管体的横截面积边长是蒸发部1的横截面积的0.01‑0.15倍。进一步优选为0.11‑0.13倍。
[0083] 作为优选,流体通道8是条状缝隙。
[0084] 作为优选,流体通道8是开孔。如图5所示。需要说明的是,图5中仅仅是示意图,虽然图5中仅仅显示设置的1个或者一排开孔,实际上不仅仅局限于一个或者一排,可以在相邻的电加热棒9的之间的上下位置上设置多个或者多排。
[0085] 作为优选,所述开孔形状可以是圆形或者方形。
[0086] 作为优选,所述开孔设置在蒸发部1流体位的50%以下。通过如此设置,能够保证流体能够及时的进入加热管3内部进行加热,同时也避免开孔设置过高导致蒸汽从开孔溢出,避免整个蒸发部内压力过大,同时也避免过高处的流体进入加热管内,造成产生的蒸汽携带的流体分太多。
[0087] 作为优选,连接电加热器9的导线通过流体通道进入。
[0088] 作为优选,连接电加热器9的导线穿过加热管3底部进入加热管3。
[0089] 作为优选,所述加热管3内壁设置凹槽,所述加热部件7的外壁面设置在凹槽内。通过如此设置可以进一步提高加热部件安装的牢固性。
[0090] 作为优选,所述加热部件7沿着竖直方向间隔设置为多个,相邻两个加热部件7之间间隔的管体上设置流体通道。本发明设计了加热管内的加热部件的竖直方向间隔分布,并且在间隔的加热管上设置流体通道,可以保证不同位置处的流体及时进入加热管进行加热,可以进一步的提高加热效率。
[0091] 作为优选,沿着竖直从下往上的方向,即加热管高度方向,加热管3的管径不断的变大。主要原因如下:1)通过增加加热管3的管径,可以减少蒸汽向上流动的阻力,使得加热管3内蒸发的汽体不断的向着管径增加的方向运动,从而进一步促进蒸汽上升。2)因为随着流体的不断的流动,液体在加热管3内不断的蒸发,从而使得汽体体积越来越大,压力也越来越大,因此通过增加管径来满足不断增加的汽体体积和压力的变化,从而使得整体上压力分布均匀。
[0092] 作为优选,沿着竖直方向从下往上的方向,加热管3的管径不断的增加的幅度越来越大。上述管径的幅度变化是本申请人通过大量的实验和数值模拟得到的结果,通过上述的设置,能够进一步的促进蒸汽流动,达到压力整体均匀。
[0093] 作为优选,加热管3内设置多个加热部件,沿着加热管高度方向,不同加热部件的菱形的边长越来越小。距离加热管3入口的距离为H,菱形的边长为C,C=Q2(H),C’是C的一次导数,满足如下要求:
[0094] C’<0;
[0095] 主要原因是因为菱形边长越小,则制造越困难,但是整体加热的均匀性越好。因为越到上部,应该保持流体的整体加热均匀,避免加热不均匀而导致的部分烧干,而且越到上部,因为蒸汽要通过出口出去,也越是要加强蒸汽出气以及加热的均匀性。通过上述设置,可以节省成本,而且达到最好的加热均匀以及蒸汽产出效率,同时避免烧干。
[0096] 进一步优选, 沿着加热管高度方向,不同加热部件的菱形的边长越来越小的幅度不断的增加。C”是C的二次导数,满足如下要求:
[0097] C”>0。
[0098] 作为优选,相邻加热部件之间的距离保持不变。
[0099] 通过实验发现,通过如此设置,能够进一步保持加热的整体均匀,同时可以提高加热效果。需要说明的是,上述规律是申请人通过大量的实验和数值模拟得到的规律,并不是本领域的公知常识或者常规手段。
[0100] 作为优选,菱形通孔中心距离加热部件的中心越远,则竖直方向上单位长度的电阻加热器的加热功率越大。
[0101] 因为通过实验和数值模拟可以得知,越是向外,则需要加热的体积越大,尤其是最外侧,需要加热周边的流体和加热管内的流体。本发明通过设置加热管内电加热器距离加热部件中心的加热功率的变化,进一步提高了加热均匀度和加热效率。
[0102] 作为优选,菱形通孔距离加热部件的中心越远,则竖直方向上单位长度的电阻加热器的加热功率越来越大的幅度不断的增加。通过如此规律设置,进一步提高了加热均匀度和加热效率。
[0103] 作为优选,沿着高度方向(即从下往上方向,下文出现的沿着高度方向,如果没有特殊说明,都是指从下往上方向),所述开孔设置为多排。
[0104] 通过设置多排,可以保证不同的高度位置进流体,避免单独一个位置进流体,造成加热的不均匀,同时避免进入的流体被蒸发,造成加热管内干涸。
[0105] 作为优选,沿着高度方向,所述开孔的分布密度越来越小。开孔分布的密度越来越小,也就是意味着开孔分布的越来越少,开孔的面积也就越来越小。
[0106] 通过大量的数值模拟及其实验研究发现,通过设置开孔分布密度越来越小,主要原因是保证大部分流体在下部加热,在流体变成蒸汽上升过程中不断的有流体进入加热管3,持续加热。如果下部进流体少,则可能造成下部流体快速汽化,造成加热管3内压力过大,造成上部的流体也因为压力原因无法进入加热管。减少了加热管的干涸,同时提高了加热效率。
[0107] 进一步优选,沿着高度方向,所述开孔的分布密度越来越小的幅度不断的增加。
[0108] 经过大量的实验和数值模拟,经过上述的开孔分布密度的变化,能够进一步提高加热效率,提高蒸汽的产出效率,同时能够减少加热管内的干涸。
[0109] 作为优选,沿着高度方向,单个开孔的面积越来越小。进一步优选,沿着高度方向,单个开孔的面积越来越小的幅度不断的增加。具体理由参见开孔分布密度的变化。
[0110] 作为优选,沿着高度方向,所述每排开孔的面积之和越来越小。作为优选,沿着高度方向,所述每排开孔的面积之和越来越小的幅度不断增加。具体理由参见开孔分布密度的变化。
[0111] 作为优选,沿着高度方向,所述每排开孔之间的间距越来越大。作为优选,沿着高度方向,所述每排开孔之间的间距越来越大的幅度不断增加。具体理由参见开孔分布密度的变化。
[0112] 作为优选,沿着高度方向,电加热棒9的单位长度的加热功率不断的减少。通过设置电加热棒9的加热功率不断的减少,保证下部的流体快速加热,然后热流体通过自然对流到了上部,上部的流体及其下部的加热管3外部的流体快速进入,能够进一步提高加热效率。经过大量的实验和数值模拟,经过上述的加热管加热功率的变化,能够进一步提高10%左右的加热效率,节省加热时间。
[0113] 作为优选,沿着高度方向,电加热棒9的单位长度的加热功率不断的减少的幅度不断的增加。
[0114] 经过大量的实验和数值模拟,经过上述的电加热棒9加热功率幅度的变化,能够进一步提高5%加热效率,进一步节省加热时间。
[0115] 作为优选,同一个加热部件内的同一个电加热棒9分为多段,沿着高度方向,不同段的单位长度的加热功率不同。其中沿着高度方向,不同段的单位长度的加热功率不断的降低。进一步优选,降低的幅度不断的增加。
[0116] 作为优选,每段的长度相同。
[0117] 作为优选,每段的单位长度的加热功率相同。
[0118] 具体理由如上。
[0119] 通过设置分段,可以进一步使得制造简单方便。
[0120] 通过分析以及实验得知,竖直方向加热部件之间的间距不能过大,过大的话导致蒸汽产生的效果不好,同时也不能过小,过小的话导致加热管内容易烧干,同理,菱形的边长也不能过大或者过小,过大导致加热不均匀,过小导致正四边形和八边形分布过密,造成流动阻力增加以及加工成本增加。因此本发明通过大量的实验,在优先满足蒸汽出汽量的情况下,使得阻力达到最优化,整理了各个参数最佳的关系。
[0121] 作为优选,相邻加热部件之间的距离为S1,正四边形的边长为K2,加热部件为正四边形截面,加热部件正四边形截面的边长为B2,满足如下要求:
[0122] S1/B2=a‑b*(10*K2/B2);