CN102200345A - 一种蛇形电热板式气体电加热装置 - Google Patents

Abstract

一种蛇形电热板式气体电加热装置，该装置的技术特点是电热元件采用一条或并列放置的两条以上的蛇形电热板，并在垂直于气体流动方向的蛇形电热板面上开有多排孔，排与排之间的开孔交错布置，被加热气体垂直于电热板表面从电热板上的开孔处流过；蛇形电热板两侧设有绝缘陶瓷板，该绝缘陶瓷板固定在位于蛇形电热板两端的陶磁支柱上。本发明与现有技术相比，具有热效率高、电热元件散热效果好、电热元件表面温度低、不易氧化、电热元件材料寿命长、空气加热质量高等优点，特别适用于热空气需求量大，温升高的场合。

Description

一种蛇形电热板式气体电加热装置

技术领域

本发明涉及一种气体电加热装置，特别涉及一种电热元件为电热板式的气体电加热装置，适用于加热气体量大、温升高、气体加热质量要求高的场合。

背景技术

气体电加热装置主要是用来将所需要的气体从初始温度加热到所需要的气体温度，最高可达850℃，已被广泛的应用到航空航天、兵器、化工、电力、粮食加工和制药等行业。另外，物料烘干过程、空调取暖以及汽车制造过程的涂装工艺、高等院校等许多科研生产试验室等都需要大量的热空气，其加热方式通常也是采用电加热的方式。

现有技术中最常采用的两种气体加热装置的方案如图1和2所示，冷空气用风机1送入，用裸露的电热元件2或加保护套管3的电热元件与空气进行对流换热。这种方法存在的问题是：在相同的电热功率条件下，电热元件的散热表面积小，因而电热元件表面温度高，在空气中长期加热，造成氧化皮脱落，对空气的清洁度有影响；另一方面，电热元件高温时机械强度低，易变形倒塌，电热元件材料加热后合金晶粒涨大，脆性增加，经不起冲击和弯曲，因而难以维修。当加热中低温空气时，电热元件材料必须采用镍铬合金；当加热高温空气时，必须采用高牌号的镍铬合金等贵金属，或者碳化硅等非金属材料。受电热元件的表面散热功率的限制，当需要空气量大，加热温度高时，电热元件材料用量大，电加热装置结构尺寸大，加热装置自身对环境散热多，导致电热效率低。前两种方案共同特点是电热元件截面是圆形的电热丝。

图3所示的是现有技术中采用的另一种电热元件的结构示意图，其截面是长方形的电热带。由物理学原理可以知道：在长度和电阻一定条件下，电热带散热面积大于截面是圆形的电热丝，而且宽厚比(b/h)越大，相对电热功率散热面积越大，在相同的电热功率条件下，散热面积越大，电热元件温度越低，越不易氧化变形，寿命越长，结构越紧凑，电热装置热效率越高。考虑安装方便和防止高温下电热元件倒伏，电热带的宽厚比(b/h)一般不能超过10～15，由于此种方案气体必须平行于电热带表面，当气体从电热带表面掠过时，由于气体的粘性，气体与表面有一层很薄的边界层，该边界层热阻很大，所以尽管该方案传热面积较圆形电热元件截面大，但传热系数小，工程当中很少采用此方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种蛇形电热板式气体电加热装置，以期解决现有技术中电热元件散热表面积小，电热元件与气体之间的传热系数小等问题，使得气体电加热装置结构更加紧凑，改善电热元件的使用环境，降低电热元件成本，并进一步提高热效率。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种蛇形电热板式气体电加热装置，该装置包括壳体、设置在壳体内的电热元件和电气接线，其特征在于：所述的电热元件采用一条或并列放置的两条以上的蛇形电热板，并在垂直于气体流动方向的蛇形电热板面上开有多排孔，排与排之间的开孔交错布置，被加热气体垂直于电热板表面从电热板上的开孔处流过；蛇形电热板两侧设有绝缘陶瓷板，所述的绝缘陶瓷板固定在位于蛇形电热板两端的陶磁支柱上。

本发明的技术特征还在于：所述的电热板的厚度在0.1～3毫米；蛇形电热板宽厚比b/h为200～2000。所述的蛇形电热板的电阻采用并联或串联连接。所述的蛇形电热板上的孔为长方形孔。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①电热元件的散热面积与现有技术的电热丝和普通电热带相比，大大增加。②本发明气体垂直于电热元件表面流过，气体直接冲刷电热元件表面使得传热系数大大增加。③本发明将电热板围成蛇形，且在电热板上开孔，每排开孔交错，被加热气体在流道内多次折返，有效强化了传热。

总之，本发明明显增加了传热面积，增大了传热系数，强化了传热使得电热元件工作环境得以改善，电热元件的寿命得以提高。当需要空气量大，加热温度高时，电热元件材料用量可以相对少，电加热装置结构尺寸可以相对紧凑，因而加热装置自身对环境散热少，因此该装置的电热效率也比现有技术有明显的优势。

附图说明

图1为现有技术中电热元件为电热丝的一种气体加热装置的结构示意图。

图2为现有技术中电热元件为电热丝的另一种气体加热装置的结构示意图。

图3为现有技术中电热元件采用电热带的结构示意图。

图4为图3的左视图。

图5为本发明提供的蛇形电热板式气体电加热装置的结构示意图。

图6为图5的A-A剖视图。

图7为图5的B-B剖视图。

图8为图5的C-C剖视图。

图9为蛇形电热板的立体结构示意图。

图10为蛇形电热板的安装固定示意图。

图中：1-风机；2-电热丝；3-保护套管；4-壳体；5-电气接线；6-绝缘陶瓷板；7-蛇形电热板；8-陶瓷支柱；9-联结极板；10-陶瓷联结件；11-开孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体结构、原理和工作过程作进一步说明。

本发明提供的蛇形电热板式气体电加热装置如图5、6、7和8所示，该装置包括壳体4、设置在壳体内的电热元件和电气接线5，所述的电热元件采用一条或并列放置的两条以上的蛇形电热板7，并在垂直于气体流动方向的蛇形电热板面上开有多排孔，开孔为长方形孔；排与排之间的开孔11交错布置，被加热气体垂直于电热板表面从电热板上的开孔11处流过；蛇形电热板两侧设有绝缘陶瓷板6，所述的绝缘陶瓷板固定在位于蛇形电热板两端的陶磁支柱8上。

蛇形电热板的电热原理如图9所示，沿气体流动方向，蛇形电热板并列布置，电气接线5接入电源的一个端子，沿气体流动方向，电流在蛇形电热板中从前流向后，在蛇形电热板尾部通过联结极板9将电流导通到中间的蛇形电热板，电热逆着气体流动方向，从第二个蛇形电热板的尾部流向前端，在前端通过另一个联结极板9将电流导通到第三个蛇形电热板，最后从第三个蛇形电热板尾部的另一个接线电极5引入电源的另一个端子。图中示意为3个蛇形电热板的电阻串联关系，根据需要，多个蛇形电热板的电阻可以采用串联或并联结构。

该装置的电热元件为宽厚比(b/h)在200～2000，远远超过一般电热带的电热板，在相同的电热功率条件下，该电热元件散热面积比电热丝和普通电热带都大的多。电热板围成蛇形，电热板上开孔，每排开孔交错，被加热气体垂直于电热板表面从电热板上的开孔处流过，气流多次折返冲刷电热板表面，强化了传热，降低了电热板的表面温度，使得电热板工作环境大大改善，电热板寿命大大提高。

蛇形电热板的固定如图10所示，蛇形电热板两侧设有绝缘陶瓷板6，绝缘陶瓷板上开有沟槽，用于固定电热板，陶瓷支柱8用于支撑绝缘陶瓷板。根据需要，为了更好地安装和固定，每个蛇形电热板的两侧沿高度方向可以设置若干个绝缘陶瓷板6夹持；陶瓷支柱8和绝缘陶瓷板6通过陶瓷联结件10形成一个绝缘陶瓷支架，绝缘陶瓷支架与金属壳体4接触相连，这种结构对防止壳体导电和防止高温下电热板倒伏变形有特别的功效。

Claims (4)

1.一种蛇形电热板式气体电加热装置，该装置包括壳体(4)、设置在壳体内的电热元件和电气接线(5)，其特征在于：所述的电热元件采用一条或并列放置的两条以上的蛇形电热板(7)，并在垂直于气体流动方向的蛇形电热板面上开有多排孔，排与排之间的开孔(11)交错布置，被加热气体垂直于电热板表面从电热板上的开孔(11)处流过；蛇形电热板两侧设有绝缘陶瓷板(6)，所述的绝缘陶瓷板固定在位于蛇形电热板两端的陶磁支柱(8)上。

2.按照权利要求1所述的蛇形电热板式气体电加热装置，其特征在于：电热板的厚度在0.1～3毫米；蛇形电热板宽厚比b/h为200～2000。

3.按照权利要求1所述的蛇形电热板式气体电加热装置，其特征在于：所述的蛇形电热板的电阻采用并联或串联连接。

4.按照权利要求1所述的蛇形电热板式气体电加热装置，其特征在于：所述的蛇形电热板上的孔为长方形孔。

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