[發(fā)明專利]一種高溫高壓氣體的螺旋式電加熱裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410361856.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104132455B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉吉堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工程學(xué)院;沈陽(yáng)盛邦能源智能裝備有限公司
• 主分類號(hào): F24H3/00
• 分類號(hào): F24H3/00;F24H9/02;F24H9/18
• 代理公司: 沈陽(yáng)技聯(lián)專利代理有限公司21205
• 代理人: 張志剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體電加熱裝置，特別是涉及一種高溫高壓氣體的螺旋式電加熱裝置。

背景技術(shù)

氣體加熱尤其是空氣加熱技術(shù)廣泛應(yīng)用于助燃、干燥、加熱以及取暖和保溫等生產(chǎn)工藝乃至生活的各個(gè)場(chǎng)合。用電能加熱氣體由于高效、清潔、溫控便利等應(yīng)有的十分廣泛。

目前，國(guó)內(nèi)一般氣體加熱技術(shù)采用的方案有以下幾種：用裸露的電熱絲與氣體進(jìn)行對(duì)流換熱，氣體直接沖刷電熱元件。這種方法存在的問(wèn)題是：當(dāng)加熱空氣等氧化性氣體時(shí)，電熱元件表面溫度高，在氣體中長(zhǎng)期加熱，造成氧化皮脫落，對(duì)氣體的清潔度有影響。電熱元件外加不銹鋼保護(hù)套管，氣體直接沖刷不銹鋼保護(hù)套管，不直接沖刷電熱元件，避免了氣體對(duì)電熱元件的氧化。但這種方法也帶來(lái)另外的問(wèn)題：電熱元件外面的保護(hù)套管影響了電熱元件的散熱，當(dāng)加熱氣體溫度高時(shí)，電熱元件本身溫度過(guò)高。電熱元件高溫時(shí)機(jī)械強(qiáng)度低，易變形倒塌，電熱體材料加熱后合金晶粒漲大，脆性增加，經(jīng)不起沖擊和彎曲，因而難以維修。帶翅片的保護(hù)套管，電熱元件外套無(wú)縫鋼管，為增加散熱面積外纏繞鋁翅片，并用絕緣好的氧化鎂作填充劑，典型的設(shè)備如天津暖風(fēng)機(jī)廠、哈爾濱空調(diào)廠以及沈陽(yáng)空調(diào)廠生產(chǎn)的DRML/W系列電熱空氣幕和NF0.2ZD暖風(fēng)機(jī)等。該方案部分緩解了方案2的問(wèn)題，但當(dāng)加熱氣體溫度高時(shí)，效果不明顯。

查閱國(guó)內(nèi)專利200720010647.8、200720010647.8、200820036770.1、200620078133.1等典型空氣電加熱器，其加熱機(jī)理相同，主要是在結(jié)構(gòu)形式上的變化。以上設(shè)備的共有的問(wèn)題是：電熱體壽命短，氧化皮脫落問(wèn)題，熱效率低，設(shè)備結(jié)構(gòu)大，電熱體材料費(fèi)用高。

東南大學(xué)郭宏偉、葛仕福等開(kāi)展的新型電加熱器研究，采用的也是裸露式電熱元件方法的一種, 它改善了爐絲的散熱條件，降低了爐絲表面溫度，延長(zhǎng)了爐絲使用壽命, 提高了熱效率, 也降低了制造成本，但空氣加熱溫度最高只可以達(dá)到600℃。

浙江大學(xué)熱能所聶欣、周俊虎、岑可法等認(rèn)為：常見(jiàn)的空氣加熱器多為使用電阻絲等電熱導(dǎo)體制成的電加熱器，其一般最高加熱溫度不超過(guò)700℃，且由于電阻絲多次反復(fù)升溫后脆性加大，容易斷裂，故而可靠性較差。

國(guó)外專利US2008021731A1 介紹了一種新的氣體加熱技術(shù)，瞬間可將氣體從常溫加熱至800多度，加熱空氣量大，熱效率高，電熱體壽命高。其特征是電加熱管既是電阻電熱體，又作為空氣流通的通道，故又稱為通道式空氣加熱器（through flow electric heater for fluids such as air）。

與US2008021731A1專利相近的國(guó)外引進(jìn)的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)如圖1，2所示。電加熱管4既是電阻電熱體，又作為氣體流通的通道，多個(gè)電加熱管兩端串聯(lián)或并聯(lián)聯(lián)接，接成符合加熱功率要求的電阻，各相加熱功率引線從下端引出。上下兩個(gè)管板3固定多個(gè)電加熱管，支撐板5是防止電加熱管受熱變形，電加熱管與管板和支撐板靠絕緣磁套隔離，電加熱管、管板和支撐板組成加熱裝置的芯體。芯體外套一個(gè)內(nèi)筒2，內(nèi)筒結(jié)構(gòu)下部為圓筒，上部為錐形筒。冷氣體采用壓縮氣體，沿外筒1和內(nèi)筒之間的通道由上向下流動(dòng)，冷卻內(nèi)外筒壁，再?gòu)碾娂訜峁軆?nèi)由下向上流出并被加熱至要求的溫度。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊；溫升快，瞬間可從常溫加熱至800多度；加熱氣體量大，熱效率高。但也存在以下不足和缺陷：

為了防止電加熱管受熱變形，要求電熱管壁厚度不能過(guò)薄，長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)；而另一方面為了保證電熱體足夠大的阻值，電加熱管必須有盡可能地長(zhǎng)，厚度盡可能地薄，這是該裝置存在的問(wèn)題之一。

氣體只在電加熱管內(nèi)做縱向沖刷，管外無(wú)氣體橫向沖刷，傳熱效果差，電加熱管壁溫高，容易變形甚至燒損，這是該裝置存在的問(wèn)題之二。

外筒壁溫度過(guò)高，如果加熱高壓氣體，外筒壁既承受高壓又承受高溫，外筒必須采用高牌號(hào)耐熱厚壁結(jié)構(gòu)，大大增加了制造成本，這是該裝置存在的問(wèn)題之三。

為了改進(jìn)上述問(wèn)題，本發(fā)明人于2009年3月27日向中國(guó)專利局申請(qǐng)了“一種空氣電加熱裝置 - ZL200920148713.7”專利，其結(jié)構(gòu)如圖3，4所示。該裝置包括外筒、內(nèi)筒、加熱芯體以及設(shè)置在外筒壁上的進(jìn)氣口；內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)為一薄壁圓筒，上下兩端分別設(shè)有上端環(huán)向進(jìn)口9和下端環(huán)向出口10。內(nèi)筒套在加熱芯體外，加熱芯體通過(guò)管板法蘭6與外筒螺栓聯(lián)接。