CN104266493A - 等温度换热管辐射式电加热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业用过程电加热技术领域，尤其是一种辐射式电加热器。包括炉体，所述炉体外壳一端设置有防爆接线盒，所述炉体内设置有换热管，所述换热管两侧的炉体内壁上设置有若干电加热元件，所述换热管表面设置有温度传感器，所述换热管呈蛇形布置在炉体内，所述换热管的进液口和出液口位于炉体的同一端。所述电加热元件分成若干个区域设置，功率从换热管的进液口向出液口方向依次减小，所述换热管表面温度从进液口向出液口方向通过温度传感器进行等温度控制。本方面可以减小换热管的长度，降低材料成本；同时可以提高换热效能，延长加热器使用寿命。

Description

等温度换热管辐射式电加热器

技术领域

本发明涉及工业用过程电加热技术领域，尤其是一种辐射式电加热器。

背景技术

现有的工业用辐射电加热器常采用炉体、设置在炉体内的电热元件和用来与过程流体换热的换热盘管组成；换热盘管常采用螺旋结构或上下盘绕的蛇形结构，该结构的主要缺陷是：

1、采用了大量的换热管，换热管的成本要占整个装置的60-70%，材料成本很高；

2、换热管结构常采用盘绕或焊接加工的方式，加工制造成本也很高；

3、换热管管壁温度高，影响了换热管的使用寿命。

4、换热管采用单面受热的方式，受热不均匀。

5、管内积液不容易排污。

6、体积很大，对外热耗高，热效率低。

7、重量重，体积大，增加了运输成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种等温度换热管辐射式电加热器，能够减少换热管长度，降低加工难度，节约制造成本。

为了解决上述技术问题，本发明包括炉体，所述炉体外壳一端设置有防爆接线盒，所述炉体内设置有换热管，所述换热管两侧的炉体内壁上设置有若干电加热元件，所述换热管表面设置有温度传感器，所述换热管呈蛇形布置在炉体内，所述换热管的进液口和出液口位于炉体的同一端。

所述电加热元件分成若干个区域设置，功率从换热管的进液口向出液口方向依次减小，所述换热管表面温度从进液口向出液口方向通过温度传感器进行等温度控制。

所述换热管由若干直管和连接弯管组成。

所述炉体上设置有氮气进口和呼吸阀口，所述炉体内填充有氮气。

所述炉体内还设置有用于支撑换热管的导轨和夹持板，所述换热管位于导轨上并滑动连接，所述夹持板位于换热管的两侧。

所述换热管上设置有排污口。

本发明的有益技术效果是：

1，通过将电加热元件的功率从换热管的进液口向出液口方向依次减小，可以减小换热管的长度，降低了材料成本；

2，换热管由直管和连接弯管组成，简化了换热管的加工步骤，降低了加工成本。

3，所有换热管位于相对平行的若干平面内，增加了换热管的受热面积，具有节能和延长换热管寿命的效果。

4，由于换热管材料的减少，减少了系统的热启动时间，也就是说，比传统方案具有很快的时间到达工作温度。

5，同时体积与传统的相比，体积更小，对外的能耗降低，提高了系统的热效率。

6，导轨和夹持板的设置，换热管易于放入和取出，便于换热管的维护和电热元件的检修。

附图说明

图1为本发明的正面剖视图；

图2为本发明的俯视剖面图；

图3为本发明的侧面剖视图；

图4为传统加热器换热管长度与管壁温度的关系示意图；

图5为本发明所述加热器换热管长度与管壁温度的关系示意图。

具体实施方式

本发明所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思想的前提下，还可以对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

如图1、图2和图3所示，本发明包括炉体1，所述炉体1外壳一端设置有防爆接线盒8，所述炉体1内部设置成两个腔室，当然根据需要也可以设置成多个腔室。所述腔室内设置有相互连通的换热管3，所述换热管3两侧的炉体内壁上设置有若干电加热元件6。

传统的换热管为螺旋形，因此电加热元件6为单面受热，这样受热面积不大，影响了加热效果。本发明所述换热管3呈蛇形布置在炉体1的腔室内，且换热管3的进液口31和出液口32位于炉体1的同一端，这样换热管3的两侧都有电加热元件6，换热管3受两侧的电加热元件6加热，增加了换热管3与电加热元件6之间的受热面积。

为了提高炉体1的保温效果，所述炉体1的内表面上还可以设置保温层2，电加热元件6设置在保温层上。所述炉体1上还设置有氮气进口41和呼吸阀口42，所述炉体内填充有氮气，并使炉体1内保持微正气压。

为了减小换热管长度，并达到节能的目的，所述电加热元件6分成若干个区域设置，所述电加热元件6的功率从换热管3的进液口31向出液口32方向依次减小，所述换热管3表面设置有温度传感器7，所述换热管3表面温度通过温度传感器7进行等温度控制。

本发明所述换热管3由若干直管33和标准的连接弯管34组成，省却了原来加工螺旋形换热管时需要将整根换热管折弯的加工步骤，这样加工比较容易，降低了加工成本。

为了避免换热管3内杂物沉淀，所述换热管3上设置有排污口35，用于定期将换热管3内的杂物排泄掉。

为了支撑和便于更换换热管3，所述炉体1内还设置有导轨51和夹持板52，所述换热管3位于导轨51上并滑动连接，所述夹持板52位于换热管3的两侧。这样换热管可以通过导轨抽出，也便于对炉内电加热元件6的检修及对换热管3的维护。

下面介绍本发明可以减小换热管长度的原理。

众所周知，传统的辐射过程电加热器，换热管的表面温度通常比管内介质温度高出大约100℃，例如介质温度从160℃加热到550℃，此时的换热管的表面温度从流体的进口方向到流体的出口方向的温度分别为260℃到650℃，真正的换热平均温差仅100℃；我们大家知道流体换热的经典公式是：Q=αA （T_管壁-T_流体），其中α是换热系数，与流体的物性及流速有关；A是换热管换热面积；T_管壁是换热管的表面温度，T_流体是流体的温度，但采用本发明时，由于电加热元件的功率分配沿着流体流动的方向从高到低分配，并通过换热管表面的温度传感器控制使得流体在加热过程中，换热管表面的温度可以从头到尾始终保持一定的温度，例如650℃，这时换热管与流体的平均温度差为650-（160+550）/2=295℃，根据上述经典公式，相同的换热量Q，换热面积可以降到接近原换热面积的1/3，这样将可以将换热管的长度减少到原来的1/3，换热管的材料成本可以降低2/3。

当然，本发明可以减小换热管长度的原理也可以从图4和图5中看出，其中图4为传统加热器换热管长度与管壁温度的关系示意图，图5为本发明所述加热器换热管长度与管壁温度的关系示意图。在换热管3最高表面温度相同的情况下，传统的换热管长度明显要大于本发明的换热管长度。

这样我们不但可以通过减小换热管长度来降低制造成本，而且，在达到相同的换热效果情况下，我们也可以既减少换热管的长度，又可以降低换热管的管壁温度，这样不但可以节能，而且可以延长加热管的寿命。

Claims (6)

1.等温度换热管辐射式电加热器，包括炉体（1），所述炉体（1）外壳一端设置有防爆接线盒（8），所述炉体（1）内设置有换热管（3），其特征在于，所述换热管（3）两侧的炉体内壁上设置有若干电加热元件（6），所述换热管（3）表面设置有温度传感器（7），所述换热管（3）呈蛇形布置在炉体（1）内，所述换热管（3）的进液口（31）和出液口（32）位于炉体（1）的同一端。

2.根据权利要求1所述的等温度换热管辐射式电加热器，其特征在于，所述电加热元件（6）分成若干个区域设置，功率从换热管（3）的进液口（31）向出液口（32）方向依次减小，所述换热管（3）表面温度从进液口（31）向出液口（32）方向通过温度传感器（7）进行等温度控制。

3.根据权利要求1或2所述的等温度换热管辐射式电加热器，其特征在于，所述换热管（3）由若干直管（33）和连接弯管（34）组成。

4.根据权利要求3所述的等温度换热管辐射式电加热器，其特征在于所述炉体（1）上设置有氮气进口（41）和呼吸阀口（42），所述炉体内填充有氮气。

5.根据权利要求4所述的等温度换热管辐射式电加热器，其特征在于，所述炉体（1）内还设置有用于支撑换热管的导轨（51）和夹持板（52），所述换热管（3）位于导轨（51）上并滑动连接，所述夹持板（52）位于换热管（3）的两侧。

6.根据权利要求5所述的等温度换热管辐射式电加热器，其特征在于，所述换热管（3）上设置有排污口（35）。