專利名稱：帶微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的微層疊平板式液體燃料蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體燃料蒸發(fā)器，尤其是涉及一種帶微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的微層疊平板式 液體燃料蒸發(fā)器。
背景技術(shù)：
所謂蒸發(fā)器，是一種把單相液體或液體和氣體的兩相混合物轉(zhuǎn)化為單相氣體或氣 體和液體的兩相混合物，或者通過將溶液氣化掉部分溶劑而達(dá)到濃縮溶液目的的過程設(shè) 備，已廣泛地應(yīng)用于化工、食品、制藥等行業(yè)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們對設(shè)備的要求越來越高，當(dāng)前的設(shè)備設(shè)計(jì)制造除了需 要滿足工業(yè)制造的技術(shù)要求和安全準(zhǔn)則外，更需要兼具緊湊、高效、節(jié)能、綠色環(huán)保等附加 條件，這就要求蒸發(fā)器盡可能地提高單位體積的傳熱量以滿足蒸發(fā)的需求。根據(jù)已有文 獻(xiàn)，隨著換熱設(shè)備單元尺度的減小，對流換熱系數(shù)不斷提高，使設(shè)備的傳熱得到了不斷地強(qiáng) 化(當(dāng)達(dá)到mm級以下時(shí)，對流換熱系數(shù)可達(dá)到17200W/m2K，大大高于傳統(tǒng)設(shè)備的換熱系數(shù) (2500W/m2K))。其中微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的傳熱性能尤為出色，這是因?yàn)橐环矫?，由于微凸臺 陣列的存在，流體在蒸發(fā)腔的流動(dòng)較為無序，流體單元間混合加劇，增加了對流傳熱；另一 方面，因?yàn)檎羝自趦蓚€(gè)微凸臺之間的微小空隙中被捕捉而吸收更多的熱量，得到更好 的加熱。因此，在蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入微凸臺陣列結(jié)構(gòu)將在很大程度上增大蒸發(fā)器的對 流換熱系數(shù)，可有效提高蒸發(fā)器的傳熱性能，從而使蒸發(fā)器更加緊湊、高效和實(shí)用。但是當(dāng) 前蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是以通過減小蒸發(fā)器換熱管(通道)的結(jié)構(gòu)尺度和改善蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu) 形式來強(qiáng)化蒸發(fā)器的傳熱從而提高蒸發(fā)器的整體性能，已有結(jié)構(gòu)中雖已涉及微通道結(jié)構(gòu)， 但尚未提及微凸臺陣列結(jié)構(gòu)。另一方面，隨著制造業(yè)的發(fā)展，機(jī)械、化工等設(shè)備向著微小化的方向發(fā)展。在化工、 化學(xué)和制藥工業(yè)，研究者設(shè)計(jì)和制造了不同的微化學(xué)反應(yīng)器，滿足軍事、航空等不同領(lǐng)域的 需要。例如在現(xiàn)場醇類重整制氫系統(tǒng)方面，各國的研究者們設(shè)計(jì)和制造了不同結(jié)構(gòu)的醇類 重整制氫微反應(yīng)器。由于催化劑的問題，這些微反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)須為氣相反應(yīng)(反應(yīng) 物和產(chǎn)物均為氣體)，因此，需要對液體反應(yīng)物(如甲醇)進(jìn)行蒸發(fā)處理。同時(shí)，微蒸發(fā)器所 需的進(jìn)口燃料流量較小，這就為微型小流量蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)和制造提供了實(shí)際的應(yīng)用背景。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?00510130765. 8)曾公開一種催化燃燒蒸發(fā)器。它由主體 部分和幾個(gè)封頭焊接而成。主體部分為板翅結(jié)構(gòu)，由10個(gè)燃燒腔和9個(gè)蒸發(fā)腔組成。該催 化燃燒蒸發(fā)器通過燃燒流入燃燒腔內(nèi)的燃料產(chǎn)生大量熱，熱量大部分通過導(dǎo)熱板傳遞給汽 化腔將液體燃料蒸發(fā)，可將燃料過熱到200°C -300°C。該蒸發(fā)器適用于燃料電池制氫系統(tǒng)， 可廣泛地用于強(qiáng)放熱和吸熱的耦合反應(yīng)體系。但是，該蒸發(fā)器尺度較大，不能應(yīng)用于微小流 量的化學(xué)反應(yīng)器的燃料蒸發(fā)，同時(shí)，其傳熱結(jié)構(gòu)采用板翅結(jié)構(gòu)，屬于宏觀尺度，傳熱性能較 微觀結(jié)構(gòu)弱，可進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?00480026585. 9)曾公開了一種用于重整型燃料電池系統(tǒng) 的燃料蒸發(fā)器。其包括交替的燃料/水流動(dòng)通道，借助只在鄰近燃料/流動(dòng)通道中的氣體
3通道設(shè)備傳熱增進(jìn)裝置，蒸發(fā)和過熱需處理的燃料/水的混合物。該蒸發(fā)器可避免大的熱 應(yīng)力，從而提高蒸發(fā)器的壽命。但是，該蒸發(fā)器的傳熱結(jié)構(gòu)尺度也為宏觀尺度，可通過引入 微細(xì)結(jié)構(gòu)來提升性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的微層疊平板式液體燃料蒸發(fā)器。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是從上至下依次由上密封連接接頭，主體部分，和下密封連接接頭連接而成；其中1)上密封連接接頭包括矩形結(jié)構(gòu)的上密封連接板和上管路接頭；上管路接頭與 上密封連接板上表面的流體進(jìn)口孔相連；2)下密封連接接頭包括矩形結(jié)構(gòu)的下密封連接板和下管路接頭，下管路接頭與 下密封連接板下表面的流體出口孔相連；3)主體部分為矩形體結(jié)構(gòu)，由一次蒸發(fā)單元和二次蒸發(fā)單元上下疊加而成；一 次蒸發(fā)單元從上至下依次由第一集成蒸發(fā)腔、內(nèi)裝有電阻加熱棒的第一加熱平板、第二集 成蒸發(fā)腔和內(nèi)裝有電阻加熱棒的第二加熱平板疊加而成；二次蒸發(fā)單元從上至下由第三集 成蒸發(fā)腔和內(nèi)裝有電阻加熱棒的第三加熱平板疊加而成；三塊加熱平板長邊側(cè)面內(nèi)均分別 插入電阻加熱棒；第一集成蒸發(fā)腔、第一加熱平板和第二集成蒸發(fā)腔的一側(cè)開有的流道孔 和上密封連接扳的流體進(jìn)口孔同軸布置并相通，第一集成蒸發(fā)腔、第一加熱平板和第二集 成蒸發(fā)腔另一側(cè)的流道孔與第二加熱平板一側(cè)、第三集成蒸發(fā)腔的一側(cè)流道孔同軸布置并 相通，第三集成蒸發(fā)腔的另一側(cè)流道孔、第三加熱平板一側(cè)的流道孔和下密封連接扳的流 體出口孔同軸布置并相通。所述的三個(gè)集成蒸發(fā)腔結(jié)構(gòu)相同，從上至下由形狀、尺寸相同的蓋板、中間輔助平 板、基板、另一塊中間輔助平板和另一塊基板疊合而成；蓋板兩斜對角開有用于流體出入的 流道孔，兩塊中間輔助板中間開有平行四邊形孔；兩塊基板上端面的兩斜對角開有流體出 入的流道孔，靠近上密封連接板進(jìn)口孔的一側(cè)設(shè)置有相同結(jié)構(gòu)等距分布的一排矩形凸臺， 遠(yuǎn)離上密封連接板進(jìn)口孔的一側(cè)設(shè)置有相同結(jié)構(gòu)的錯(cuò)列排布的、等距分布的圓形凸臺陣 列，矩形凸臺和圓形凸臺陣列位于中間輔助板的平行四邊形孔內(nèi)。所述的第一加熱平板和第三加熱平板結(jié)構(gòu)一致，兩端分別開有流道孔，第二加熱 平板在遠(yuǎn)離上密封連接板進(jìn)口孔的一側(cè)開有一個(gè)流道孔。本發(fā)明具有的有益效果是1)該微蒸發(fā)器在傳熱部分引入微凸臺陣列結(jié)構(gòu)，增大了蒸發(fā)器的比體積，提高了 微蒸發(fā)器的對流傳熱系數(shù)，從而提高了該蒸發(fā)器的傳熱效率。2)通過改善優(yōu)化蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸，該微蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊、小巧，可用于微小流量 液體蒸發(fā)的場合。3)該微蒸發(fā)器增加集成蒸發(fā)腔單元和加熱平板數(shù)量并通過合理的層疊后即可擴(kuò) 大規(guī)模，從而可應(yīng)用較大流量液體燃料蒸發(fā)的場合。本發(fā)明可以廣泛地用于需要對燃料液體進(jìn)行預(yù)蒸發(fā)的場合，特別適合于微小流量 的現(xiàn)場制氫系統(tǒng)中甲醇、乙醇、汽油等液體燃料的預(yù)熱、氣化和過熱；可用于強(qiáng)吸熱和放熱 的耦合反應(yīng)體系；通過規(guī)模擴(kuò)大后還可以用于較大流量燃料蒸發(fā)的場合。


圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明基板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是集成蒸發(fā)腔的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖4是本發(fā)明基板平面俯視圖。圖5是本發(fā)明中間輔助板結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明第一、第三加熱平板結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明第二加熱平板結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明上、下密封連接板結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明蓋板結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明的流體流動(dòng)路徑簡圖。圖中1、主體部分，2、上密封連接接頭，3、下密封連接接頭，4、電阻加熱棒，5、一 次蒸發(fā)單元，6、二次蒸發(fā)單元，7、集成蒸發(fā)腔，8、第一加熱平板，9、第二加熱平板，10、基板， 11、中間輔助板，12、蓋板，13、上密封連接板，14、上管路接頭，15、微凸臺陣列結(jié)構(gòu)，16、下密 封連接板，17、下管路接頭，18、第三加熱平板
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1、10所示，從上至下依次由上密封連接接頭2，主體部分1，和下密封連接接 頭3連接而成；其中1)上密封連接接頭2 包括矩形結(jié)構(gòu)的上密封連接板13和上管路接頭14 ；上管路 接頭14與上密封連接板13上表面的流體進(jìn)口孔相連；2)下密封連接接頭3 包括矩形結(jié)構(gòu)的下密封連接板16和下管路接頭17，下管路 接頭17與下密封連接板16下表面的流體出口孔相連；3)主體部分1 為矩形體結(jié)構(gòu)，由一次蒸發(fā)單元5和二次蒸發(fā)單元6上下疊加而 成；一次蒸發(fā)單元5從上至下依次由第一集成蒸發(fā)腔、內(nèi)裝有電阻加熱棒的第一加熱平板 8、第二集成蒸發(fā)腔和內(nèi)裝有電阻加熱棒4的第二加熱平板9疊加而成；二次蒸發(fā)單元從上 至下由第三集成蒸發(fā)腔和內(nèi)裝有電阻加熱棒4的第三加熱平板18疊加而成；三塊加熱平板 長邊側(cè)面內(nèi)均分別插入電阻加熱棒4 ；第一集成蒸發(fā)腔、第一加熱平板8和第二集成蒸發(fā)腔 的一側(cè)開有的流道孔和上密封連接扳13的流體進(jìn)口孔同軸布置并相通，第一集成蒸發(fā)腔、 第一加熱平板8和第二集成蒸發(fā)腔另一側(cè)的流道孔與第二加熱平板9 一側(cè)、第三集成蒸發(fā) 腔的一側(cè)流道孔同軸布置并相通，第三集成蒸發(fā)腔的另一側(cè)流道孔、第三加熱平板18 —側(cè) 的流道孔和下密封連接扳16的流體出口孔同軸布置并相通。如圖3所示，所述的三個(gè)集成蒸發(fā)腔7結(jié)構(gòu)相同，從上之下由形狀、尺寸相同的蓋 板12、中間輔助平板11、基板10、另一塊中間輔助平板11和另一塊基板10疊合而成；如圖 9所示，蓋板12兩斜對角開有用于流體出入的流道孔g、h，如圖5所示，兩塊中間輔助板中 間開有平行四邊形孔；如圖4所示，兩塊基板上端面的兩斜對角開有流體出入的流道孔a、 b，靠近上密封連接板進(jìn)口孔的一側(cè)設(shè)置有相同結(jié)構(gòu)等距分布的一排矩形凸臺，遠(yuǎn)離上密封 連接板進(jìn)口孔的一側(cè)設(shè)置有相同結(jié)構(gòu)的錯(cuò)列排布的、等距分布的圓形凸臺陣列18，矩形凸臺和圓形凸臺陣列18位于中間輔助板的平行四邊形孔內(nèi)。如圖6所示，所述的第一加熱平板7和第三加熱平板18上結(jié)構(gòu)一致，兩端開有兩 個(gè)流道孔；如圖7所示，第二加熱平板9在遠(yuǎn)離上密封連接板13進(jìn)口孔的一側(cè)開有一個(gè)流 道孑L。本發(fā)明的具體實(shí)施例如下包含主體部分1、上密封連接接頭2和下密封連接接頭3、電阻加熱棒4、密封隔熱 材料和一些緊固螺栓(圖中未畫出)。主體部分1整體為長方體結(jié)構(gòu)，分為一次蒸發(fā)單元5 和二次蒸發(fā)單元6。一次蒸發(fā)單元5由兩個(gè)形狀、尺寸相同的集成蒸發(fā)腔7、第一加熱平板 8和第二加熱平板9構(gòu)成。每個(gè)集成蒸發(fā)腔7由兩塊形狀、尺寸相同的基板10，以及兩塊形 狀、尺寸相同的中間輔助板11和一塊蓋板12層疊而成，五塊平板外形結(jié)構(gòu)均為矩形板狀結(jié) 構(gòu)，長、寬均一致?；?0高度方向上的尺度為2mm。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，上端面的兩 斜對角加工有用于流體出入的通孔，中間偏右的位置加工有等高度、等直徑和等中心間距 的微凸臺陣列結(jié)構(gòu)15，排布方式為矩形陣列。其單個(gè)微凸臺為圓柱體結(jié)構(gòu)，直徑為0.8mm， 高度為1mm。在X方向上和Y方向上的微凸臺中心間距均為微凸臺直徑的兩倍，為1.6mm， 但在Y方向上的微凸臺數(shù)比X方向上的微凸臺數(shù)多3個(gè)。上端面左側(cè)在X方向上離微凸臺 陣列1個(gè)微凸臺直徑距離的位置加工有在Y方向相間分布的微凸臺數(shù)量相同的矩形短塊， 寬度略大于微凸臺直徑，間距和微凸臺中心間距相同。中間輔助板11結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所 示，高度為1.2mm，略大于微凸臺陣列高度(1mm)，中間加工有與薄板同高的平行四邊形孔， 可分為三個(gè)部分，左、右兩端為直角三角形流體分布腔，中間部分為矩形空腔。矩形空腔的 長、寬分別多于基板10上端面凸臺部分一個(gè)微凸臺直徑。如圖9所示，蓋板12在與基板10 對應(yīng)的位置上加工有相應(yīng)的用于流體出入的通孔，高度為1mm，用于密封集成蒸發(fā)腔7。一 塊中間輔助板11與一塊基板10通過擴(kuò)散焊后形成半開放蒸發(fā)腔。兩個(gè)半開放蒸發(fā)腔和 蓋板12通過擴(kuò)散焊后形成集成蒸發(fā)腔7，用于液體蒸發(fā)和過熱。兩塊加熱平板的長、寬和 集成蒸發(fā)腔7相同，每塊加熱平板側(cè)面加工有沿長邊側(cè)面中心線對稱分布的可用于放置電 阻加熱棒4的兩個(gè)盲孔。第一加熱平板8的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，兩對角加工有與集成 蒸發(fā)腔7相對應(yīng)的通孔c，d。第二加熱平板9只在一角加工有相對應(yīng)通孔e，如圖7所示。 兩個(gè)集成蒸發(fā)腔7和第一加熱平板8，第二加熱平板9相間分布，形成一次蒸發(fā)單元5。二 次蒸發(fā)單元6由集成蒸發(fā)腔7和第三加熱平板18層疊而成，外形結(jié)構(gòu)與一次蒸發(fā)單元5 — 致。上密封連接接頭2由上密封連接板13和上管路接頭14組成。上密封連接板13如圖 8所示，整體為平板結(jié)構(gòu)，長、寬與主體部分相比稍大，四周布置有可用于緊固密封的六個(gè)螺 紋孔。在上密封連接板13上的一角加工有可用于上連接管路接頭14的流體入口孔f，與基 板10兩角的通孔相對應(yīng)。下密封連接接頭3與上密封連接接頭2結(jié)構(gòu)一致，由下密封連接 板16和下管路接頭17組成。為了減少對外散熱，提高微蒸發(fā)器的整體性能，上端面還锪有 一個(gè)內(nèi)凹的矩形槽，槽深為板高的一半。矩形槽偏向右側(cè)，遠(yuǎn)離螺紋孔約1個(gè)孔徑的距離， 為了不與板上的螺紋孔發(fā)生干涉。該微蒸發(fā)器裝配的方法采用擴(kuò)散焊和螺栓密封緊固的方 法。集成蒸發(fā)腔7和第一加熱平板8，第二加熱平板9之間，集成蒸發(fā)腔7和上、下密封連接 接頭2，3之間采用密封墊片加螺栓緊固的方式密封。疊完后微蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)從上到下為上密 封連接接頭2、一次蒸發(fā)單元5、二次蒸發(fā)單元6和下密封連接接頭3。如圖1所示，裝配后第一加熱平板8的第三加熱平板18的電阻加熱棒孔出口和第二加熱平板9的電阻加熱棒孔出口方向相反。所述的微蒸發(fā)器在入口和出口處與外部管路連接的上管路接頭14為通過常用的 卡套式直通終端管接頭，其與上密封連接板13、下密封連接板16連接為螺紋連接，與外部 管路為卡套連接。由于蒸發(fā)器是為了蒸發(fā)和過熱液體燃料，不需要將燃料加熱到過高的溫 度，因此，運(yùn)行過程中內(nèi)部溫度一般都較低(通常在300°C以下)，于是，螺紋連接處可涂覆 高溫密封膠，進(jìn)一步提高管接頭處的密封性。外部連接管路使用常用的不銹鋼材料(如 304)，外徑約為4mm，豎直分布。在入口、出口處流體流動(dòng)方向和集成蒸發(fā)腔7內(nèi)流體的流動(dòng) 方向相垂直，使入口液體有一定的重力勢能，避免因流體逆流而產(chǎn)生的蒸發(fā)不穩(wěn)定現(xiàn)象。所述的微蒸發(fā)器的上密封連接板13、下密封連接板16、中間輔助板11、蓋板12、 第一加熱平板8，第二加熱平板9、第三加熱平板18均采用常規(guī)的機(jī)械加工方法制造；基板 10先通過半固態(tài)微觸變加工方式加工出上端面凸起部分，再經(jīng)過常規(guī)機(jī)械加工方式制造而 成，具體的制造過程如下所示首先制造模具。根據(jù)所設(shè)計(jì)的基板10的結(jié)構(gòu)，制造相應(yīng)的模具(包括上模、下模)。 模具材料為模具鋼H13，加熱方式采用電阻加熱棒，加工方法為機(jī)械切削和電火花加工。由 于本發(fā)明只有一種結(jié)構(gòu)的基板，所以只需設(shè)計(jì)制造一套模具即可。再選擇用于壓制的工件 尺寸。為了易于成形，工件尺寸應(yīng)略大于為凸臺陣列結(jié)構(gòu)尺寸。接著根據(jù)工件的大小，通過 實(shí)驗(yàn)得到合適的加熱方案和上模運(yùn)動(dòng)方式，成形制造出基板上端面微凸起部分。最后，通過 機(jī)械加工得到基板10。所述的微蒸發(fā)器通過螺栓連接使第一加熱平板8，第二加熱平板9和基板10固定 在一起。熱量供應(yīng)通過第一加熱平板8，第二加熱平板9、第三加熱平板18中安置的電阻加 熱棒4。為了使熱量傳遞均勻，對電阻加熱棒位置進(jìn)行了優(yōu)化，并將層疊裝配時(shí)供安置電阻 加熱棒的盲孔分布在異側(cè)，通過焊接將其固定在微蒸發(fā)器上。在第一加熱平板8，第二加熱 平板9、第三加熱平板18和集成蒸發(fā)腔7之間涂覆有導(dǎo)熱膠，目的是為了減少熱阻，提高蒸 發(fā)器的傳熱效率。所述的微蒸發(fā)器上密封連接接頭2、下密封連接接頭3、集成蒸發(fā)腔7和第一加熱 平板8、第二加熱平板9和第三加熱平板18之間均采用石墨密封材料進(jìn)行密封。為了減少 散熱，提高微蒸發(fā)器熱性能，上、下密封連接板外側(cè)布置有一層石棉材料。所述的微蒸發(fā)器基板10的材料為半固態(tài)鋁合金材料，為了用半固態(tài)微觸變成形 技術(shù)進(jìn)行加工。上密封連接板13、下密封連接板16選用熱導(dǎo)率相對較低的常用不銹鋼材料 (如304)。其余各部分的材料采用鋁合金材料(如A356)，價(jià)格低，熱傳導(dǎo)率高，易于加工。本發(fā)明的工作原理如下圖10為該微蒸發(fā)器的流體流動(dòng)路徑簡圖。在電阻加熱棒通電預(yù)熱微蒸發(fā)器一定 時(shí)間后，需蒸發(fā)的工質(zhì)流體(如甲醇制氫中的甲醇水混合溶液)依靠蠕動(dòng)泵等源動(dòng)力從微 蒸發(fā)器的一端流過管路接頭14后，通過上密封連接接頭2的密封連接板13的f 口進(jìn)入一 次蒸發(fā)單元5中。工質(zhì)流體通過蓋板12的g 口進(jìn)入一次蒸發(fā)單元5內(nèi)集成蒸發(fā)腔7的半 開放蒸發(fā)腔后分為兩路，一路通過基板10的a 口流入下方的半開放蒸發(fā)腔，一路由半開放 蒸發(fā)腔的左端流向右端，并通過基板IOWb 口流入下方的半開放蒸發(fā)腔。接著，工質(zhì)流體 也分為兩路，一路通過基板10的a 口、第一加熱平板8的d 口及蓋板12的g 口流入下方集 成蒸發(fā)腔7的半開放蒸發(fā)腔中，另一路流向半開放蒸發(fā)腔的對角處，通過基板的b 口、加熱平板8的c 口及蓋板12的h 口流入下方集成蒸發(fā)腔7的半開放蒸發(fā)腔中。流體在該集成 蒸發(fā)腔7內(nèi)的流動(dòng)和其上方的集成蒸發(fā)腔7 —致，最終通過加熱平板9的e 口、蓋板12的 h 口流入二次蒸發(fā)單元6內(nèi)集成蒸發(fā)腔7的半開放蒸發(fā)腔。流體在該集成蒸發(fā)腔7中的流 動(dòng)方式也和其上方的集成蒸發(fā)腔7 —致，最終通過基板10的a 口、加熱平板9的e 口及下 密封連接接頭3內(nèi)密封連接板13的f 口流出微蒸發(fā)器。 工質(zhì)流體流入一次蒸發(fā)單元5后，通過吸收第一加熱平板8，第二加熱平板9中電 阻加熱棒提供的熱量，大部分蒸發(fā)為氣體。已大部分蒸發(fā)完全的流體又在流入二次蒸發(fā)單 元6后，通過吸收二次蒸發(fā)單元6中第二加熱平板9提供的熱量而繼續(xù)蒸發(fā)，最終產(chǎn)生過熱 的單相蒸汽。如圖5所示，為了使工質(zhì)流體蒸發(fā)完全并過熱到所需的溫度，微蒸發(fā)器設(shè)置有 一次蒸發(fā)單元5和二次蒸發(fā)單元6，一次蒸發(fā)單元5含有兩個(gè)集成蒸發(fā)腔，工質(zhì)流體在其內(nèi) 部為并聯(lián)流動(dòng)方式，這樣可以增加蒸發(fā)的流量，提高微蒸發(fā)器的合格蒸汽產(chǎn)率。
權(quán)利要求
一種帶微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的微層疊平板式液體燃料蒸發(fā)器，其特征在于從上至下依次由上密封連接接頭(2)，主體部分(1)，和下密封連接接頭(3)連接而成；其中1)上密封連接接頭(2)包括矩形結(jié)構(gòu)的上密封連接板(13)和上管路接頭(14)；上管路接頭(14)與上密封連接板(13)上表面的流體進(jìn)口孔相連；2)下密封連接接頭(3)包括矩形結(jié)構(gòu)的下密封連接板(16)和下管路接頭(17)，下管路接頭(17)與下密封連接板(16)下表面的流體出口孔相連；3)主體部分(1)為矩形體結(jié)構(gòu)，由一次蒸發(fā)單元(5)和二次蒸發(fā)單元(6)上下疊加而成；一次蒸發(fā)單元(5)從上至下依次由第一集成蒸發(fā)腔、內(nèi)裝有電阻加熱棒的第一加熱平板(8)、第二集成蒸發(fā)腔和內(nèi)裝有電阻加熱棒的第二加熱平板(9)疊加而成；二次蒸發(fā)單元從上至下由第三集成蒸發(fā)腔和內(nèi)裝有電阻加熱棒的第三加熱平板(18)疊加而成；三塊加熱平板長邊側(cè)面內(nèi)均分別插入電阻加熱棒；第一集成蒸發(fā)腔、第一加熱平板(8)和第二集成蒸發(fā)腔的一側(cè)開有的流道孔和上密封連接扳的流體進(jìn)口孔同軸布置并相通，第一集成蒸發(fā)腔、第一加熱平板(8)和第二集成蒸發(fā)腔另一側(cè)的流道孔與第二加熱平板(9)一側(cè)、第三集成蒸發(fā)腔的一側(cè)流道孔同軸布置并相通，第三集成蒸發(fā)腔的另一側(cè)流道孔、第三加熱平板(18)一側(cè)的流道孔和下密封連接扳(16)的流體出口孔同軸布置并相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的微層疊平板式液體燃料蒸發(fā)器，其 特征在于所述的三個(gè)集成蒸發(fā)腔結(jié)構(gòu)相同，從上之下由形狀、尺寸相同的蓋板(12)、中間 輔助平板、基板、另一塊中間輔助平板和另一塊基板疊合而成；蓋板(12)兩斜對角開有用 于流體出入的流道孔，兩塊中間輔助板中間開有平行四邊形孔；兩塊基板上端面的兩斜對 角開有流體出入的流道孔，靠近上密封連接板進(jìn)口孔的一側(cè)設(shè)置有相同結(jié)構(gòu)等距分布的一 排矩形凸臺，遠(yuǎn)離上密封連接板進(jìn)口孔的一側(cè)設(shè)置有相同結(jié)構(gòu)的錯(cuò)列排布的、等距分布的 圓形凸臺陣列(18)，矩形凸臺和圓形凸臺陣列(18)位于中間輔助板的平行四邊形孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶χ微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的微層疊平板式液體燃料蒸發(fā)器， 其特征在于所述的第一加熱平板(8)和第三加熱平板(18)結(jié)構(gòu)一致，兩端分 開有流道 孔，第二加熱平板(9)在遠(yuǎn)離上密封連接板(13)進(jìn)口孔的一側(cè)開有一個(gè)流道孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的微層疊平板式液體燃料蒸發(fā)器。由上密封連接接頭，由一次蒸發(fā)單元和二次蒸發(fā)單元上下疊加而成的主體部分和下密封連接接頭連接而成。微蒸發(fā)器在傳熱部分引入微凸臺陣列結(jié)構(gòu)，增大了蒸發(fā)器的比體積，提高了微蒸發(fā)器的對流傳熱系數(shù)，從而提高了該蒸發(fā)器的傳熱效率。該微蒸發(fā)器增加集成蒸發(fā)腔單元和加熱平板數(shù)量并通過合理的層疊后即可擴(kuò)大規(guī)模，從而可應(yīng)用較大流量液體燃料蒸發(fā)的場合。本發(fā)明可廣泛地用于需要對燃料液體進(jìn)行預(yù)蒸發(fā)的場合，特別適合于微小流量的現(xiàn)場制氫系統(tǒng)中甲醇、乙醇、汽油等液體燃料的預(yù)熱、氣化和過熱；可用于強(qiáng)吸熱和放熱的耦合反應(yīng)體系；通過規(guī)模擴(kuò)大后還可用于較大流量燃料蒸發(fā)的場合。
文檔編號B01D1/00GK101979116SQ20101029536
公開日2011年2月23日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者梅德慶, 錢淼, 陳子辰 申請人:浙江大學(xué)