一種手機APP水位智能控制的蒸汽發生器的製作方法

2023-05-13 20:04:52

本發明涉及鍋爐技術領域，尤其涉及一種手機APP智能控制的蒸汽發生器。

背景技術：

蒸汽發生器是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為蒸汽的機械設備。蒸汽發生器應用領域廣泛，廣泛適用於製衣廠，乾洗店，飯店，饃店，食堂，餐廳，廠礦，豆製品廠等場所。目前的蒸汽發生器多採用燃氣或者燃油加熱，而且加熱效率的，智能化程度不高，而且不能進行遠程控制，因此需要設計一種通過手機APP進行智能控制的。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中的不足，提供一種智能控制的蒸汽發生器，同時也提供了一種新式結構的電加熱蒸汽發生器，而且該蒸汽發生器具有加熱迅速、溫度分布均勻、功率自動控制、安全可靠的功能，提高了加熱效率。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種蒸汽發生器，包括爐體、水箱、水泵，所述水箱通過第一管路連接水泵，所述水泵通過第二管路連接爐體，所述爐體內設置電加熱裝置，所述爐體上部設置蒸汽出口管路，所述水箱設置入口管路；其特徵在於，所述的爐體內設置水位傳感器，所述水位傳感器、電加熱器、水泵與控制器數據連接，所述控制器連接雲端伺服器，雲端伺服器與客戶端連接，其中控制器將測量的水位數據傳遞給雲端伺服器，然後通過雲端伺服器傳送給客戶端，所述客戶端是手機，所述手機安裝APP程序，用戶可以在客戶端25選擇自動控制或手工控制的工作模式，控制器根控制客戶選擇的工作模式來控制水泵的功率。

作為優選，在手工控制的工作模式下，用戶根據客戶端得到水位數據，在客戶端手工輸入水泵的功率，然後通過雲端伺服器傳輸到控制器，控制器控制水泵的按照客戶端輸入的功率運行。

作為優選，在自動控制的工作模式下，所述控制器根據測量的爐體內的水位自動控制水泵的功率，並將水泵的功率和水位數據傳遞給客戶端；如果水位下降，控制器則通過控制提高水泵的功率來增加進入爐體的水的流量，如果水位過高，則通過降低水泵的功率或者關閉水泵的功率來減少進入爐體內水流量或者停止向爐體內供水。

作為優選，當測量的水位低於第一水位時，控制器控制水泵以第一功率進行供水；當測量的水位低於比第一水位低的第二水位時，控制器控制水泵以高於第一功率的第二功率進行供水；當測量的水位低於比第二水位低的第三水位時，控制器控制水泵以高於第二功率的第三功率進行供水；當測量的水位低於比第三水位低的第四水位時，控制器控制水泵以高於第三功率的第四功率進行供水；當測量的水位低於比第四水位低的第五水位時，控制器控制水泵以高於第四功率的第五功率進行供水。

作為優選，第一水位是第二水位的1.1-1.3倍，第二水位是第三水位的1.1-1.3倍，第三水位是第四水位的1.1-1.3倍，第四水位是第五水位的1.1-1.3倍。

作為優選，第一水位是第二水位的1.1-1.15倍，第二水位是第三水位的1.15-1.2倍，第三水位是第四水位的1.2-1.25倍，第四水位是第五水位的1.25-1.3倍。

作為優選，第五功率是第四功率的1.7-1.9倍，第四功率是第三功率的1.6-1.8倍，第三功率是第二功率的1.5-1.7倍，第二功率是第一功率的1.3-1.5倍。

作為優選，所述爐體的壁面上設置噴管，所述噴管上設置噴孔，所述第二管路連接噴管，通過水泵將水送進噴管，然後通過噴孔噴出。

作為優選，所述電加熱裝置包括左管箱、右管箱和浮動盤管，浮動盤管與左管箱和右管箱相連通，形成加熱流體封閉循環，電加熱棒設置在左管箱和右管箱內；左管箱、右管箱和浮動盤管內填充加熱流體；浮動盤管為一個或者多個，每個浮動盤管包括多根圓弧形的管束，多根圓弧形的管束的中心線為同心圓的圓弧，相鄰管束的端部連通，從而使得管束的端部形成管束自由端。

作為優選，所述同心圓是以左管箱的中心為圓心的圓，左管箱的內徑為R1，右管箱的內徑為R2，左管箱的電加熱棒的功率是P1，右管箱的電加熱棒的功率是P2，滿足如下關係：

P1/P2＝a*(R1/R2)2-b*(R1/R2)+c；

a，b，c是係數，其中0.82＜a＜0.91，1.95＜b＜2.05，2.67＜c＜2.77；

其中58mm＜R1＜87mm；

29mm＜R2＜68mm；

1.2＜R1/R2＜2.1：

1600W＜P1＜2500W；

670W＜P2＜1680W。

作為優選，隨著R1/R2的增加，a，c增加，b減小。

本發明具有如下優點：

1、本發明通過手機APP客戶端，通過泵的功率自動控制蒸汽發生器內水位的穩定，從而保持蒸汽產出的穩定，提高了智能化，實現了水位的遠程控制。

2、本發明將浮動盤管應用於蒸汽發生器的加熱，通過設置浮動盤管，加熱流體受熱後會產生體積膨脹，誘導浮動盤管自由端BC、B』C』產生振動，從而強化傳熱。

3、本發明通過大量的試驗，優化了浮動盤管的參數的最佳關係，從而進一步提高加熱效率。

4、本發明通過將電加熱器設置在管箱中，因此可以直接避免流體與電加熱器接觸，從而避免觸電，起到保護的作用。

5、本發明通過不同管箱的電加熱器功率的設置，提高了加熱效率及其加熱的均勻性。

附圖說明：

圖1為本發明蒸汽發生器的結構示意圖。

圖2為圖1蒸汽發生器的控制結構示意圖。

圖3是圖1中的A-A截面視圖。

圖4是圖1中的電加熱裝置截面視圖。

圖5是圖4中的A-A截面視圖。

圖6是圖5結構的尺寸示意圖。

圖7為對蒸汽發生器進行手工控制的流程示意圖。

圖8為對蒸汽發生器進行自動控制的流程示意圖。

圖中：1、爐體，2水箱，3水箱入口管路，4水泵，5噴管，6電加熱裝置，7蒸汽出口管路，8控制器，9流量傳感器，10閥門，11水位傳感器，12溫度傳感器，13噴口，14噴管入口管路，15管路，16外殼體，17壓力傳感器，18浮動盤管，19左管箱，20自由端，21右管箱，22管束，23電加熱器，231第一電加熱棒，232第二電加熱棒，24雲端伺服器，25客戶端

具體實施方式

如圖1所示的一種蒸汽發生器，包括爐體1、水箱2、水泵4，所述水箱2通過管路15連接水泵4，所述水泵4通過管路14連接爐體1，所述爐體1內設置電加熱裝置6，所述爐體1上部設置蒸汽出口管路7，所述水箱2設置入口管路3。

所述的水從水箱3通過水泵4進入爐體1中，在爐體1中通過電加熱裝置6加熱，產生的蒸汽通過蒸汽出口管路7排出。

作為優選，蒸汽出口管路7排出的蒸汽進行利用後，通過入口管路3進入水箱2中，以達到循環利用的目的。

作為優選，入口管路3連接自來水管，通過自來水管補充水。作為優選，自來水管和水箱2之間設置淨化裝置，對自來水進行淨化，避免水箱內電加熱裝置的結垢，影響加熱的效果。

作為優選，所述爐體1的橫截面為圓形結構。

作為優選，所述爐體1外部設置外殼體16，所述水箱4、水泵2設置在外殼體16內。

作為優選，所述電加熱裝置6為多個。所述電熱加裝置6靠近爐體1的豎直內壁面設置，如圖1所示。

作為優選，所述爐體1的壁面上設置噴管5，所述噴管5上設置噴孔13。所述管路14連接噴管5，通過水泵將水送進噴管5，然後通過噴孔13噴出。

通過設置噴管和噴孔，可以使得水更加均勻的分布到電機熱器中，進一步促進了蒸汽的產生。

作為優選，如圖3所示，所述噴管5圍繞爐體的豎直內壁設置一整圈。通過如此設置，可以使得整個內壁上的噴管5連通，使得水進入噴管5後能夠在爐體內壁的一整圈的位置噴出水，從而提高蒸汽的產出率。

作為優選，所述爐體1中設置溫度傳感器12，用於測量爐體1中水的溫度。

作為優選，所述的爐體1內設置水位傳感器11，用於測量爐體內的水位。

作為優選，所述爐體1中設置壓力傳感器17，用於測量爐體1中壓力。

作為優選，所述蒸汽出口管路7上設置流量傳感器9，用於測量單位時間產出的蒸汽流量。

作為優選，所述溫度傳感器12、水位傳感器11、壓力傳感器17、流量傳感器9、電加熱裝置6與控制器8數據連接，所述控制器8連接雲端伺服器24，雲端伺服器24與客戶端25連接，其中控制器8將測量的水溫度傳遞給雲端伺服器24，然後通過雲端伺服器24傳送給客戶端25，所述客戶端25是手機，所述手機安裝APP程序。用戶可以在客戶端實時查看相關數據。

本發明的一個目的是實現水位控制。

作為優選，所述的爐體1內設置水位傳感器11，所述水位傳感器11、電加熱器6、水泵4與控制器8數據連接，所述控制器8連接雲端伺服器24，雲端伺服器24與客戶端25連接，其中控制器8將測量的水位數據傳遞給雲端伺服器24，然後通過雲端伺服器24傳送給客戶端25，所述客戶端25是手機，所述手機安裝APP程序，用戶可以在客戶端25選擇自動控制或手工控制的工作模式，控制器8根控制客戶選擇的工作模式來控制水泵4的運行。

通過設置手工或者自動控制模式，可以為用戶提供了一種多手段的控制方式，提高了系統的智能化程度。

作為優選，在手工控制的工作模式下，用戶根據客戶端25得到水位數據，在客戶端25手工輸入水泵4的功率，然後通過雲端伺服器24傳輸到控制器8，控制器8控制水泵4的按照客戶端25輸入的功率運行。

作為優選，在自動控制的工作模式下，所述控制器8根據測量的爐體1內的水位自動控制水泵4的功率。並將水泵4的功率和水位數據傳遞給客戶端25，作為優選，如果水位下降，控制器則通過控制提高水泵4的功率來增加進入爐體1的水的流量，如果水位過高，則通過降低水泵4的功率或者關閉水泵4來減少進入爐體1內水流量或者停止向爐體1內供水。

通過上述的設置，一方面避免了水位過低造成的蒸汽產出率過低以及電加熱裝置的幹燒，造成電加熱裝置的損壞以及產生安全事故，另一方面，避免了因為水位過高而造成的水量過大，從而造成蒸汽產出率過低，實現水位的智能控制。

作為優選，當測量的水位低於第一水位時，控制器8控制水泵4以第一功率進行供水；當測量的水位低於比第一水位低的第二水位時，控制器8控制水泵4以高於第一功率的第二功率進行供水；當測量的水位低於比第二水位低的第三水位時，控制器8控制水泵4以高於第二功率的第三功率進行供水；當測量的水位低於比第三水位低的第四水位時，控制器8控制水泵4以高於第三功率的第四功率進行供水；當測量的水位低於比第四水位低的第五水位時，控制器8控制水泵4以高於第四功率的第五功率進行供水。

作為優選，第一水位是第二水位的1.1-1.3倍，第二水位是第三水位的1.1-1.3倍，第三水位是第四水位的1.1-1.3倍，第四水位是第五水位的1.1-1.3倍。

作為優選，第一水位是第二水位的1.1-1.15倍，第二水位是第三水位的1.15-1.2倍，第三水位是第四水位的1.2-1.25倍，第四水位是第五水位的1.25-1.3倍。

作為優選，第五功率是第四功率的1.7-1.9倍，第四功率是第三功率的1.6-1.8倍，第三功率是第二功率的1.5-1.7倍，第二功率是第一功率的1.3-1.5倍。

通過上述水位和水泵功率的優選，尤其是通過差別化的水位和水泵功率的設定，可以快速的實現水位的恆定，提高蒸汽產出率，節省時間。通過實驗發現，能夠提高12-16％左右的蒸汽產出。

本發明的一個目的是實現根據水位對加熱功率的控制。

作為優選，所述的爐體1內設置水位傳感器11，所述水位傳感器11、電加熱器6與控制器8數據連接，所述控制器8連接雲端伺服器24，雲端伺服器24與客戶端25連接，其中控制器8將測量的水位數據傳遞給雲端伺服器24，然後通過雲端伺服器24傳送給客戶端25，所述客戶端25是手機，所述手機安裝APP程序，用戶可以在客戶端25選擇自動控制或手工控制的工作模式，控制器8根控制客戶選擇的工作模式來控制電加熱裝置6的加熱功率。

通過設置手工或者自動控制模式，可以為用戶提供了一種多手段的控制方式，提高了系統的智能化程度。

作為優選，在手工控制的工作模式下，用戶根據客戶端25得到水位數據，在客戶端25手工輸入加熱功率，然後通過雲端伺服器24傳輸到控制器8，控制器8控制電加熱裝置6按照客戶端25輸入的加熱功率加熱。

作為優選，在自動控制的工作模式下，所述控制器8根據測量的爐體1內的水位自動控制電加熱器的加熱功率。並將電加熱器6的加熱功率和水位數據傳遞給客戶端25。作為優選，如果水位過低，控制器則通過控制降低電加熱器6的功率或者直接關閉電加熱器6的加熱，從而避免因為加熱功率過高造成的蒸汽產出過大，造成水位的進一步降低，如果水位過高，則通過增加電加熱器6的加熱功率，提高蒸汽產出，從而降低水位。

通過上述的設置，一方面避免了水位過低造成電加熱裝置的幹燒，造成電加熱裝置的損壞以及產生安全事故，另一方面，避免了因為水位過高而造成的爐體內的水量過大，從而造成蒸汽產出率過低。

作為優選，當測量的水位低於第一水位時，控制器8控制電加熱裝置6以第一功率進行加熱；當測量的水位低於比第一水位低的第二水位時，控制器8控制電加熱裝置6以低於第一功率的第二功率進行加熱；當測量的水位低於比第二水位低的第三水位時，控制器8控制電加熱裝置6以低於第二功率的第三功率進行加熱；當測量的水位低於比第三水位低的第四水位時，控制器8控制電加熱裝置6以低於第三功率的第四功率進行加熱；當測量的水位低於比第四水位低的第五水位時，控制器8控制電加熱裝置以低於第四功率的第五功率進行加熱；當測量的水位低於比第五水位低的第六水位時，控制器8控制電加熱裝置停止加熱。

作為優選，第一水位是第二水位的1.1-1.3倍，第二水位是第三水位的1.1-1.3倍，第三水位是第四水位的1.1-1.3倍，第四水位是第五水位的1.1-1.3倍。

作為優選，第一水位是第二水位的1.1-1.15倍，第二水位是第三水位的1.15-1.2倍，第三水位是第四水位的1.2-1.25倍，第四水位是第五水位的1.25-1.3倍。

作為優選，第一功率是第二功率的1.6-1.7倍，第二功率是第三功率的1.5-1.6倍，第三功率是第四功率的1.4-1.5倍，第四功率是第五功率的1.3-1.4倍。

通過上述水位和電加熱裝置的功率的優選，尤其是通過差別化的水位和電加熱裝置的功率的設定，可以快速的實現水位的在預定的安全位置，而且水位過高的時候能夠保證蒸汽產出率，節省時間。

本發明的另一個目的是提供了一種新式的電加熱裝置，特別是適用於蒸汽發生器的電加熱裝置。

圖4展示了電加熱裝置6的切面示意圖，所述電加熱裝置6包括左管箱19、右管箱21和浮動盤管18，浮動盤管18與左管箱19和右管箱21相連通，加熱流體在左管箱19和右管箱21以及浮動盤管內進行封閉循環，所述電加熱裝置6內設置電加熱器23，所述電加熱器23用於加熱電加熱裝置6的內流體，然後通過加熱的流體來加熱水箱內的水。

作為優選，電加熱裝置6設置在左管箱19或者右管箱21內。

浮動盤管18為一組或者多組，每組浮動盤管18包括多根圓弧形的管束22，多根圓弧形的管束22的中心線為同心圓的圓弧，相鄰管束22的端部連通，從而使得盤管18的端部形成管束自由端20，例如圖5中的自由端20。

作為優選，所述的電加熱裝置內抽真空然後填充加熱流體。

作為優選，加熱流體為氨，甲醇或乙醇。

作為優選，加熱流體為銫、銣中的一種。

傳統的浮動盤管都是利用流體的流動的衝擊進行振動除垢作用進行強化傳熱，都是用於強制對流換熱，而蒸汽發生器中的水流動性差，無法進行強制對流換熱流動，而本發明首次將浮動盤管應用於蒸汽發生器，通過設置浮動盤管，加熱流體受熱後會產生體積膨脹，誘導浮動盤管18自由端20產生振動，因為該振動傳遞至周圍水，對周圍的水產生擾動效果，從而產生了強化傳熱的效果。

在本發明中，因為電加熱器23設置在管箱19、21中，因此可以直接避免流體與電加熱器接觸，從而避免觸電，起到保護的作用。

作為以優選，所述左管箱19、右管箱21以及浮動盤管18都是圓管結構。

作為優選，浮動盤管18的管束是彈性管束。

通過將浮動盤管18的管束設置彈性管束，可以進一步提高換熱係數。

作為優選，所述同心圓是以左管箱19的中心為圓心的圓。即浮動盤管18的管束22圍繞著左管箱19的中心線布置。

如圖5所示，管束22不是一個完整的圓，而是留出一個口部，從而形成管束的自由端。所述口部的圓弧所在的角度為65-85度，即圖6夾角b和c之和是65-85度。

作為優選，所述左管箱19的管徑大於右管箱21的管徑。

通過上述設置，可以進一步強化傳熱，提高8-15％的換熱效率。

作為優選，左管箱的內徑為R1，右管箱的內徑為R2，則1.5＜R1/R2＜2.5。

通過上述的優選設置，能夠使得換熱效率達到最佳。

作為優選，隨著距離左管箱19的中心越遠，相鄰管束之間的距離越來越大。

作為優選，相鄰管束之間的距離越來越大的幅度不斷的增加。

通過上述的優選設置，可以進一步提高換熱效率，增加加熱的均勻性。通過實驗發現，通過上述設置可以提高10-11％的換熱效率。

作為優選，隨著距離左管箱19的中心越遠，管束的直徑越來越大。

作為優選，管束的直徑越來越大的幅度不斷的增加。

通過上述的優選設置，可以進一步提高換熱效率，增加加熱的均勻性。通過實驗發現，通過上述設置可以提高10％左右的換熱效率。

作為優選，如圖4所述電加熱器23分別設置在左管箱19和右管箱21內，即第一電加熱器231設置在左管箱19內，第二電加熱器232設置在右管箱21內。

作為優選，左管箱19和右管箱21的長度相同。

作為優選左管箱的管徑大於右管箱的管徑。

作為優選，如圖4所示，在蒸汽發生器運行的時候，第一電加熱器231的加熱功率大於第二電加熱器232的加熱功率。通過上述設置，通過實驗發現，能夠使得水箱內熱水的加熱更加均勻。

作為優選，第一電加熱器231的加熱功率是第二電加熱器232的功率的1.3-1.8倍，優選為1.4-1.65倍。

在數值模擬以及相應的試驗中發現，左管箱19、右管箱21的尺寸以及第一加熱器231和第二加熱器232之間的比例關係可以對加熱效率以及均勻性產生影響。如果左管箱19和右管箱21的尺寸相差太多，而第一加熱器231和第二加熱器232加熱功率相差比較小，則會產生加熱效率低以及加熱出現不均勻現象，同理如果左管箱19、右管箱21的尺寸差距太小以及第一加熱器231和第二加熱器232加熱功率相差比較大，也會出現加熱效率低以及加熱出現不均勻現象。因此本發明通過大量的數值模擬，對上述的關係進行了總結，通過實驗進行了驗證。得到了左管箱19、右管箱21的尺寸以及第一加熱器231和第二加熱器232加熱功率之間的最佳關係。

作為優選，左管箱的內徑為R1，右管箱的內徑為R2，左管箱的電加熱棒的功率是P1，右管箱的電加熱棒的功率是P2，滿足如下關係：

P1/P2＝a*(R1/R2)2-b*(R1/R2)+c；

a，b，c是係數，其中0.82＜a＜0.91，1.95＜b＜2.05，2.67＜c＜2.77；

其中58mm＜R1＜87mm；

29mm＜R2＜68mm；

1.2＜R1/R2＜2.1；優選，1.5＜P1/P2＜2.3；

優選；1600W＜P1＜2500W；670W＜P2＜1680W。

第一電加熱器231和第二電加熱器232和控制器8數據連接，所述控制器8連接雲端伺服器24，雲端伺服器24與客戶端25連接，其中控制器8將測量的第一電加熱器231和第二電加熱器232的加熱功率傳遞給雲端伺服器24，然後通過雲端伺服器24傳送給客戶端25，所述客戶端25是手機，所述手機安裝APP程序，用戶可以在客戶端25選擇自動控制或手工控制的工作模式，控制器8根控制客戶選擇的工作模式來控制第一電加熱器231和第二電加熱器232的加熱功率。

作為優選，手工控制的工作模式下，用戶根據客戶端25得到第一電加熱器231和第二電加熱器232的加熱功率數據，在客戶端25手工輸入第一電加熱器231和第二電加熱器232的加熱功率，然後通過雲端伺服器傳輸到控制器，控制器控制第一電加熱器和第二電加熱器按照客戶端輸入的加熱功率加熱。

作為優選，自動控制的工作模式下，所述控制器8按照左管箱19和右管箱21的管徑來確定第一電加熱器231和第二電加熱器232的加熱功率的比例，並將第一電加熱器231和第二電加熱器232加熱功率數據傳遞給客戶端。

具體確定的公式就是公式1。

作為優選，隨著R1/R2的增加，a，c增加，b減小。

作為優選，管束的數量為3-5根，優選為3或4根。

作為優選，a＝0.87，b＝2，c＝2.72。

左管箱19和右管箱21中心線的距離為220-270mm；優選為240-250mm。

管束的半徑優選為10-25mm；

作為優選，距離左管箱中心線最近的管束中心線所在的圓弧與其相鄰的管束的中心線所在的圓弧之間的距離(例如圖4中管束A和B所在的圓弧中心線之間的距離)為兩根管束平均外徑(外部直徑)的1.1-2.0倍，優選為1.2-1.7倍，優選為1.3-1.5倍。

兩個管束的直徑的平均為兩個管直徑的加權平均數。

作為優選，管束在同一側的端部對齊，在同一個平面上，端部的延長線(或者端部所在的平面)經過左管箱19的中線，如圖5所示。

進一步優選，所述電加熱器23是電加熱棒。

本發明所述電加熱裝置，如圖5所示，所述左管箱19與浮動盤管A端相連通；右管箱21與浮動盤管D端相連通。

作為優選，如圖5所示，浮動盤管18的內側管束的第一端與第一管箱19連接，第二端與相鄰的外側管束一端連接，浮動盤管18的最外側管束的一端與第二管箱8連接，相鄰的管束的端部連通，從而形成一個串聯的結構。

第一端所在的平面與第一管箱19和第二管箱8中心線所在的平面形成的夾角c為40-50度。

第二端所在的平面與第一管箱19和第二管箱8中心線所在的平面形成的夾角b為25-35度。

通過上述優選的夾角的設計，使得自由端的振動達到最佳，從而使得加熱效率達到最優。

如圖5所示，浮動盤管的管束為4個，管束A、B、C、D聯通。當然，不局限於四個，可以根據需要設置多個，具體連接結構與圖5相同。

所述浮動盤管18為多個，多個浮動盤管18分別獨立連接第一管箱19和第二管箱8，即多個浮動盤管18為並聯結構。

雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。