[0083] 第一层和第二层分别是内层和外层。
[0084] 作为优选,随着H/L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。
[0085] 作为优选,沿着竖直从下往上的方向,内管体2的管径不断的变大。主要原因如下:1)通过增加内管体2的管径,可以减少蒸汽向上流动的阻力,使得内管体2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,液体在内管体2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。
[0086] 作为优选,沿着竖直方向从下往上的方向,内管体2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。
[0087] 作为优选,内管体2内设置多个芯体7,从内管体2的底端到内管体2的上端,芯体7之间的间距越大。设距离内管体2底端的距离为H,相邻芯体之间的间距为S,S=F1(H),即S是以距离H为变量的函数,S’是S的一次导数,满足如下要求:
[0088] S’>0;
[0089] 主要原因是避免上部蒸汽加热过快导致的干涸。通过设置下部的加热功率大于上部加热功率,使得水充分在下部进行加热,上升过程中再加热上部的水,一方面能够保证加热的充分均匀混合,另一方面还能避免因为上部加热过大导致的上部的水先蒸发导致的加热干涸现象。因此需要设置的相邻芯体之间的距离越来越短。
[0090] 通过实验发现,通过上述的设置,既可以最大程度上保持加热的整体均匀,同时可以提高加热效果。
[0091] 进一步优选,从内管体2的入口到内管体2的出口,相邻芯体之间的距离越来越大的幅度不断增加。即S”是S的二次导数,满足如下要求:
[0092] S”>0;
[0093] 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。
[0094] 作为优选,内管体2内设置多个芯体,从内管体2的底端到内管体2的上端,不同芯体的每个正四边形内布置的电加热器的加热功率逐渐减小。设距离内管体2底端的距离为H,相邻芯体的每个正四边形内布置的电加热器功率为W,S=F3(H),即W是以距离H为变量的函数,W’是W的一次导数,满足如下要求:
[0095] W’<0;
[0096] 主要原因是避免上部蒸汽加热过快导致的干涸。通过设置下部的加热功率大于上部加热功率,使得水充分在下部进行加热,上升过程中再加热上部的水,一方面能够保证加热的充分均匀混合,另一方面还能避免因为上部加热过大导致的上部的水先蒸发导致的加热干涸现象。因此需要设置的相邻芯体之间的距离越来越短。
[0097] 通过实验发现,通过上述的设置,既可以最大程度上保持加热的整体均匀,同时可以提高加热效果。
[0098] 进一步优选,从内管体2的入口到内管体2的出口,相邻芯体的每个正四边形内布置的电加热器功率变小的幅度不断增加。即W”是S的二次导数,满足如下要求:
[0099] W”>0;
[0100] 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。
[0101] 作为优选,内管体2内设置多个芯体,从内管体2的底端到内管体2的上端,正方形的边长越来越小。距离内管体2入口的距离为H,正方形的边长为C,C=F2(H),C’是C的一次导数,满足如下要求:
[0102] C’<0;
[0103] 主要原因是因为正方形边长越小,则制造越困难,但是整体加热的均匀性越好。因为越到上部,应该保持水的整体加热均匀,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。
[0104] 进一步优选, 内管体2的入口到内管体2的出口,正方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:
[0105] C”>0。
[0106] 作为优选,相邻芯体之间的距离保持不变。
[0107] 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。
[0108] 作为优选,正方形通孔中心距离芯体的中心越远,则竖直方向上单位长度的电阻加热器的加热功率越大。
[0109] 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,需要加热周边的水和内管内的水。本发明通过设置内管体内电加热器距离芯体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。
[0110] 作为优选,正方形通孔距离芯体的中心越远,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。
[0111] 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。
[0112] 通过设置多排,可以保证不同的高度位置进水,避免单独一个位置进水,造成加热的不均匀,同时避免进入的水被蒸发,造成加热管内干涸。
[0113] 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。
[0114] 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水在下部加热,在水变成蒸汽上升过程中不断的有水进入内管体2,持续加热。如果下部进水少,则可能造成下部水快速汽化,造成内管体2内压力过大,造成上部的水也因为压力原因无法进入内管体。减少了内管体的干涸,同时提高了加热效率。
[0115] 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。
[0116] 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,同时能够减少内管体内的干涸。
[0117] 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。
[0118] 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。
[0119] 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。
[0120] 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内管体2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,经过上述的内管体加热功率的变化,能够进一步提高10%左右的加热效率,节省加热时间。
[0121] 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。
[0122] 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。
[0123] 作为优选,同一个芯体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。
[0124] 作为优选,每段的长度相同。
[0125] 作为优选,每段的单位长度的加热功率相同。
[0126] 具体理由如上。
[0127] 通过设置分段,可以进一步使得制造简单方便。
[0128] 通过分析以及实验得知,竖直方向芯体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,过小的话导致内管内容易烧干,同理,正方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。
[0129] 作为优选,相邻芯体之间的距离为S1,正方形的边长为L,芯体为正方形截面,芯体正方形截面的边长为B2,满足如下要求:
[0130] 10*L/B2=a‑b*(S1/B2);