本實(shí)用新型涉及太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種蒸發(fā)器。

背景技術(shù)：

隨著化石燃料的燃燒，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，另外，化石燃料地不斷消耗，尋找一種可再生環(huán)境友好型的能源變得越來越迫切。太陽能作為一種取之不盡用之不竭的可再生能源，具有分布廣，無污染等優(yōu)勢，傳統(tǒng)太陽能利用方式有光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、太陽能熱水器等，塔式技術(shù)作為太陽能光熱發(fā)電技術(shù)中的一種技術(shù)路線，具有聚光比高，蒸汽品味高等優(yōu)勢，目前正在得到越來越多公司的青瞇。蒸發(fā)器作為塔式熔鹽電站中換熱系統(tǒng)的重要組成部分發(fā)揮著不可替代的作用。

傳統(tǒng)的蒸發(fā)器采用釜式再沸器結(jié)構(gòu)，其中可發(fā)生液-汽相變的吸熱介質(zhì)走殼程，存在殼程工作壓力大，流體流動(dòng)緩慢，換熱效果差等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種蒸發(fā)器，可發(fā)生液-汽相變化的吸熱介質(zhì)走管程，不可發(fā)生相變的放熱介質(zhì)走殼程，可有效克服現(xiàn)有技術(shù)存在的殼程工作壓力大，流體流動(dòng)緩慢，換熱效果差等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型提供一種蒸發(fā)器，其包括：U形管殼式換熱部以及汽包，其中，

所述U形管殼式換熱部包括：U形外管以及U形內(nèi)管，所述U形外管套設(shè)于所述U形內(nèi)管的外部；

所述U形外管上設(shè)置有：非相變放熱介質(zhì)入口以及非相變放熱介質(zhì)出口，所述非相變放熱介質(zhì)入口以及所述非相變放熱介質(zhì)出口用于對U形外管內(nèi)的非相變放熱介質(zhì)進(jìn)行更換，所述非相變放熱介質(zhì)用于與所述U形內(nèi)管進(jìn)行換熱，以將所述U形內(nèi)管中的液相吸熱介質(zhì)變?yōu)槠辔鼰峤橘|(zhì)；

所述U形內(nèi)管的一端通過液相吸熱介質(zhì)管與所述汽包相連通，用于將所述汽包中的液相吸熱介質(zhì)注入到所述U形內(nèi)管中；所述U形內(nèi)管的另一端通過汽相吸熱介質(zhì)管與所述汽包相連通，用于將換熱后的所述U形內(nèi)管中的汽相吸熱介質(zhì)注入到所述汽包中。

較佳地，所述汽包設(shè)置于所述U形管殼式換熱部的上方。

較佳地，所述U形外管包括依次連接的：第一U形外管直管部、U形外管彎管部以及第二U形外管直管部；

所述U形內(nèi)管包括依次連接的：第一U形內(nèi)管直管部、U形內(nèi)管彎管部以及第二U形內(nèi)管直管部；

所述第一U形外管直管部與所述第一U形內(nèi)管直管部構(gòu)成所述U形管殼式換熱部的第一直管段，所述第二U形外管直管部與所述第二U形內(nèi)管直管部構(gòu)成所述U形管殼式換熱部的第二直管段；

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

所述汽包通過所述汽相吸熱介質(zhì)管與所述第一U形內(nèi)管直管部相連通，所述汽包通過所述液相吸熱介質(zhì)管與所述第二U形內(nèi)管直管部相連通。

較佳地，所述非相變放熱介質(zhì)入口設(shè)置于所述第一U形外管直管部上，所述非相變放熱介質(zhì)出口設(shè)置于第二U形外管直管部上。

較佳地，所述液相吸熱介質(zhì)管上設(shè)置有循環(huán)泵，所述汽包中的液相吸熱介質(zhì)通過循環(huán)泵向所述第一U形內(nèi)管直管部輸入液相吸熱介質(zhì)。

較佳地，所述汽包上設(shè)置有液相吸熱介質(zhì)入口，用于向所述汽包中補(bǔ)充液相吸熱介質(zhì)；

所述汽包上還設(shè)置有汽相吸熱介質(zhì)出口，用于將所述汽包中的汽相吸熱介質(zhì)排出。

較佳地，所述汽相吸熱介質(zhì)出口在所述汽包上的水平高度大于所述液相吸熱介質(zhì)入口在所述汽包上的水平高度。

較佳地，所述液相吸熱介質(zhì)入口設(shè)置于所述汽包的底部；所述汽相吸熱介質(zhì)出口設(shè)置于所述汽包的頂部。

較佳地，所述汽相吸熱介質(zhì)管與所述汽包的連接位置高于所述液相吸熱介質(zhì)管與所述汽包的連接位置。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型提供的蒸發(fā)器，采用汽包與U形換熱部的內(nèi)管連通的連接方式，可以保證可發(fā)生液-汽相變的吸熱介質(zhì)走管程，從而避免換熱部的殼程工作壓力過大，因此無需對換熱部的殼程設(shè)置過厚的外壁，同時(shí)，由于換熱部的U形內(nèi)管直徑較小，承壓能力強(qiáng)，降低了蒸發(fā)器的整體制造成本；

(2)本實(shí)用新型的蒸發(fā)器，換熱部第一直管段和第二直管段呈一上一下狀態(tài)將換熱部豎直設(shè)置，與直接將換熱部水平設(shè)置相比，當(dāng)可發(fā)生液-汽相變的吸熱介質(zhì)在U形內(nèi)管中流動(dòng)時(shí)，會(huì)隨著換熱的進(jìn)行，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠麘B(tài)，采用豎直設(shè)置的方案時(shí)，液態(tài)吸熱介質(zhì)可以推動(dòng)汽態(tài)吸熱介質(zhì)快速排出至汽包中，提高換熱速率；

(3)本實(shí)用新型的蒸發(fā)器，將汽包設(shè)置于換熱部上方，可以利用汽包中的液態(tài)吸熱介質(zhì)自身的重力促進(jìn)轉(zhuǎn)變?yōu)槠麘B(tài)的汽相吸熱介質(zhì)快速排出至汽包中，可以降低對循環(huán)泵的輸出功率要求，甚至可以不用設(shè)置循環(huán)泵，使得蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)得到有效簡化。

當(dāng)然，實(shí)施本實(shí)用新型的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例的蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

標(biāo)號(hào)說明：1-U形管殼式換熱部，2-汽包，3-液相吸熱介質(zhì)管，4-汽相吸熱介質(zhì)管，5-循環(huán)泵；

11-U形外管，12-U形內(nèi)管；

111-非相變放熱介質(zhì)入口，112-非相變放熱介質(zhì)出口，113-第一U形外管直管部，114-U形外管彎管部，115-第二U形外管直管部；

121-第一U形內(nèi)管直管部，122-U形內(nèi)管彎管部，123-第二U形內(nèi)管直管部；

21-液相吸熱介質(zhì)入口，22-汽相吸熱介質(zhì)出口。

具體實(shí)施方式

下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本實(shí)用新型的蒸發(fā)器包括：U形管殼式換熱部以及汽包。其中，汽包上設(shè)置有液相吸熱介質(zhì)入口以及汽相吸熱介質(zhì)出口，液相吸熱介質(zhì)入口用于向汽包中補(bǔ)充液相吸熱介質(zhì)，汽相吸熱介質(zhì)出口用于將汽包中的汽相吸熱介質(zhì)輸出；U形管殼式換熱部包括：U形外管以及U形內(nèi)管，U形外管套設(shè)于U形內(nèi)管的外部；U形外管上設(shè)置有：非相變放熱介質(zhì)入口以及非相變放熱介質(zhì)出口，非相變放熱介質(zhì)入口以及非相變放熱介質(zhì)出口用于對U形外管內(nèi)的非相變放熱介質(zhì)進(jìn)行更換，非相變放熱介質(zhì)用于與U形內(nèi)管進(jìn)行換熱，以將U形內(nèi)管中的液相吸熱介質(zhì)變?yōu)槠辔鼰峤橘|(zhì)；U形內(nèi)管的一端通過液相吸熱介質(zhì)管與汽包相連通，用于將汽包中的液相吸熱介質(zhì)注入到U形內(nèi)管中；U形內(nèi)管的另一端通過汽相吸熱介質(zhì)管與汽包相連通，用于將換熱后的U形內(nèi)管中的汽相吸熱介質(zhì)注入到汽包中，當(dāng)汽包中蒸汽壓力達(dá)到一定額定狀態(tài)時(shí)，可以通過汽相吸熱介質(zhì)出口輸出至加熱器或其他設(shè)備中。

本實(shí)用新型的蒸發(fā)器換熱部采用殼體呈U形結(jié)構(gòu)，U形管殼式換熱部包括：U形外管以及U形內(nèi)管，有相變的吸熱介質(zhì)走管程，利用管程蒸發(fā)，避免換熱部的殼程工作壓力過大，因此無需對換熱部的殼程設(shè)置過厚的外壁；換熱部的內(nèi)管由于尺寸較小能夠承受較高的工作壓力，降低了蒸發(fā)器的整體制造成本；同時(shí)換熱部采用雙管板結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)換熱器具有溫差應(yīng)力小，設(shè)備輕，結(jié)構(gòu)更合理等優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)合圖1，對本實(shí)用新型的蒸發(fā)器進(jìn)行詳細(xì)描述，本實(shí)施例的U形管殼式換熱部1采用立式結(jié)構(gòu)，U形外管11包括：第一U形外管直管部113、U形外管彎管部114以及第二U形外管直管部115，U形內(nèi)管12包括：第一U形內(nèi)管直管部121、U形內(nèi)管彎管部122以及第二U形內(nèi)管直管部123；第一U形外管直管部113以及第一U形內(nèi)管直管部121構(gòu)成U形管殼式換熱部1的第一直管段，第二U形外管直管部115以及第二U形內(nèi)管直管部123構(gòu)成U形管殼式換熱部1的第二直管段，第一直管段以及第二直管段都與地面平行，且第一直管段位于第二直管段的上方，汽包2通過液相吸熱介質(zhì)管3與第二U形內(nèi)管直管部123相連，汽包2通過汽相介質(zhì)吸熱管4與第一U形內(nèi)管直管部121相連。本實(shí)施例的U形管殼式換熱部1為立式結(jié)構(gòu)，采用豎直設(shè)置的方式，與直接將換熱部水平設(shè)置相比，可提高換熱效率。當(dāng)可發(fā)生液-汽相變的吸熱介質(zhì)在U形內(nèi)管12中流動(dòng)時(shí)，會(huì)隨著換熱的進(jìn)行，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠麘B(tài)，采用豎直設(shè)置的方案時(shí)，液相吸熱介質(zhì)可以推動(dòng)汽相吸熱介質(zhì)快速排出至汽包2中，提高換熱效率。

本實(shí)施例中，非相變放熱介質(zhì)入口111設(shè)置在第一U形外管直管段上，非相變放熱介質(zhì)出口112設(shè)置在第二U形外管直管段上，這樣可以利用重力作用加快非相變放熱介質(zhì)在U形外管11中的流動(dòng)速度，進(jìn)一步提高換熱效率。當(dāng)然，不同實(shí)施例中，也可不這樣設(shè)置。

本實(shí)施例中，汽包2設(shè)置在U形管殼式換熱部1的上方，這樣液相吸熱介質(zhì)進(jìn)入汽包2后，即可在重力作用下沿著液相吸熱介質(zhì)管3進(jìn)入U(xiǎn)形管殼式換熱部1中，可以不再設(shè)置循環(huán)泵來對液相吸熱介質(zhì)進(jìn)行抽運(yùn)，簡化了結(jié)構(gòu)；即使設(shè)置了循環(huán)泵，借助重力的作用也可大大降低循環(huán)泵的輸出功率要求。當(dāng)然，此處并不是對本實(shí)用新型的限制，不同實(shí)施例中，也可不這樣設(shè)置，不借助重力作用，只借助循環(huán)泵來實(shí)現(xiàn)抽運(yùn)。

本實(shí)施例中，液相吸熱介質(zhì)入口21設(shè)置在汽包2的底部，汽相吸熱介質(zhì)出口22設(shè)置在汽包2的頂部，液相吸熱介質(zhì)重力大于汽相吸熱介質(zhì)，將液相吸熱介質(zhì)入口設(shè)置在汽包2的底部，補(bǔ)充的液相吸熱介質(zhì)正好在汽包2的下部，將液相吸熱介質(zhì)和汽相吸熱介質(zhì)很好的分開來。不同實(shí)施例中，只要汽相吸熱介質(zhì)出口在汽包上的水平高度大于液相吸熱介質(zhì)入口在汽包上的水平高度也可達(dá)到同樣的效果。

本實(shí)施例中，汽相吸熱介質(zhì)管4與汽包2的連接位置高于液相吸熱介質(zhì)管3與汽包2的連接位置，也方便了將液相吸熱介質(zhì)和汽相吸熱介質(zhì)分開來。

本實(shí)施例的蒸發(fā)器采用虹吸原理，液相吸熱介質(zhì)進(jìn)入汽包2后，在重力作用下，沿著液相吸熱介質(zhì)管3進(jìn)入U(xiǎn)形管殼式換熱部的第二直管段，并流經(jīng)U形管殼式換熱部同非相變放熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，在管內(nèi)發(fā)生相變，變?yōu)槠辔鼰峤橘|(zhì)，汽相吸熱介質(zhì)沿著U形管殼式換熱部在U形管殼式換熱部的第一直管段出口處匯集，并沿著汽相吸熱介質(zhì)管4匯入汽包2的上端，并經(jīng)過汽包2上方的汽相吸熱介質(zhì)出口流出蒸發(fā)器。液相吸熱介質(zhì)管3內(nèi)走的是液態(tài)的吸熱介質(zhì)，而汽相吸熱介質(zhì)管4內(nèi)走的是汽態(tài)的吸熱介質(zhì)，兩種不同狀態(tài)的吸熱介質(zhì)密度上差異較大，可以利用液相吸熱介質(zhì)管3內(nèi)的液體重力來實(shí)現(xiàn)U形管殼式換熱部內(nèi)的吸熱介質(zhì)自然流動(dòng)。本實(shí)施例采用虹吸原理，不同于傳統(tǒng)的釜式再沸器，傳統(tǒng)釜式再沸器中相變介質(zhì)走殼程，液態(tài)的水在再沸器中基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，換熱效果較差，而本實(shí)施例采用吸熱介質(zhì)走管程的臥式虹吸式原理，可以利用流體重力差加速相變流體在換熱器內(nèi)的流體并提高換熱效果，該方案能夠明顯地提高相變流體的流動(dòng)速度和換熱效果，降低設(shè)備重量。

較佳實(shí)施例中，為了提高液相吸熱介質(zhì)在液相吸熱介質(zhì)管內(nèi)的流動(dòng)速度和湍流強(qiáng)度，進(jìn)而提高液相吸熱介質(zhì)在U形管殼式換熱部的流動(dòng)速度和湍流強(qiáng)度，提升了U形管殼式換熱部的換熱效果，可在液相吸熱介質(zhì)管上設(shè)置循環(huán)泵5，如圖2所示。

此處公開的僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并不是對本實(shí)用新型的限定。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在說明書范圍內(nèi)所做的修改和變化，均應(yīng)落在本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍內(nèi)。