CN107318180A - 一种采用导热板加热流体的电加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种间接加热流体的电加热装置,特别是一种采用导热板加热流体的电加热器。外壳内安装有若干个加热单元，所述的加热单元在导热板的上下表面由内至外分别设有导热陶瓷片、发热体、隔热保温棉及接线铜排；导热板由流道板和盖板焊接而成，流道板内侧壁上开有若干条微流道；接线铜排连接各发热体。本发明具有受热均匀，热传递效率高，响应速度快，热损失小，加热安全性好等特点。
Description
技术领域
本发明属于一种间接加热流体的电加热装置,特别是一种采用导热板加热流体的电加热器。
背景技术
目前流体的电加热方式主要有：电热管加热、电加热无缝钢管换热、电磁式罐体搅拌加热和导热油加热。这些加热方式对加热温度均匀性有严格要求且流量变化范围大的易燃易爆流体，特别是发动机燃油的加热，存在有一定缺陷。1.电加热管加热原理：燃油通过热油泵抽取进入罐体，并与安装在罐体中的电热管进行对流换热，实现燃油加热。电加热器一般采用管状集束式结构，通过热油泵强迫燃油和加热管束之间进行对流换热。该加热方式的优点是结构简单，标准化程度高，制造成本低。但存在以不下足：1）加热管和燃油直接接触，任意一支加热管渗漏，会导致严重的安全事故；2）泵在罐体内强制循环，不同位置其流场不同，从而导致罐体内的燃油在不同点处温差较大，易出现局部燃油超温，超过初馏点甚至达到结焦点。3）当燃油流量变化时，燃油和发热管的温差会随之变化，因罐体内部温度场复杂，难以实现温度的准确控制。另外，在罐体中的燃油热惯性大，存在温度调节滞后的问题。2.电加热无缝钢管换热:该加热方式是将特定长度、特定内径和壁厚的无缝钢管折弯成迂回的“S”型，并将镍铬发热丝以弹簧状的形式缠绕在无缝钢管外壁上，利用电源直接加热镍铬丝，然后通过管壁和燃油对流换热加热燃油，该方案通过控制镍铬丝功率、无缝钢管通径及长度，可实现对燃油温度的恒温控制，其原理简单，制造及维护成本低。但是，该方案在加热时由于采用“S”型无缝钢管内壁与燃油对流换热的方式，单位体积内的换热面积有限，热效率低；另外为满足流量需求，其管径粗，受流体粘性的影响，管道中间的燃油流速快，靠近管壁的燃油流速慢，燃油加热不均匀。3.导热油加热是将电加热器先加热导热油，加热后的导热油在高温油泵作用下进行强制性液相循环，高温导热油不断输送到换热设备，再通过换热设备与燃油对流换热达到加热燃油的目的。该加热装置的主体为循环油泵、电加热元件、导热油容器及导热油循环管路。装置采用封闭循环供热、液相输送热能的方式，热损失小、节能效果显著，便于自动化控制。但该加热方案需设计独立的导热油加热系统，单独配置加压以及控制装置。设备结构复杂，维护难度大，且加热器内部导热油由于具有易燃易爆的特性，试验过程中一旦发生泄漏将造成严重事故。另外，燃油温度需要通过控制导热油的温度间接控制，当流量从300Kg/h～向30000Kg/h短时间变化时，温度波动大，调节温度滞后的现象较严重。
本发明内容
本发明的目的在于提供一种采用导热板加热流体的电加热器。
本发明的目的是通过如下途径实现的：一种采用导热板加热流体的电加热器，外壳内安装有若干个加热单元，所述的加热单元在导热板的上下表面由内至外分别设有导热陶瓷片、发热体、隔热保温棉及接线铜排；导热板由流道板和盖板焊接而成，流道板内侧壁上开有若干条微流道；接线铜排连接各发热体。
作为本方案的进一步优化，所述的外壳上安装有航空插头、流体出口水嘴、流体进口水嘴及防水接头。
作为本方案的进一步优化，所述的流体出口水嘴上安装有温度传感器。
作为本方案的进一步优化，从流体进口到出口，所述的发热体按功率从高到低布置，并由调功器控制。
作为本方案的进一步优化，所述的发热体为发热电阻膜或电加热管。
作为本方案的进一步优化，所述的微流道的横断面为矩形、菱形或圆形。
本发明一种采用导热板加热流体的电加热器，具有如下优势：1.导热板加热时，燃油在导热板的微流道中与导热板换热，流道数目多，换热面积大，换热效率高，同时，燃油只与导热板接触，与加热元件完全隔离，加热的安全性好。2.导热板上各加热电阻的功率，可根据燃油温度的升高情况，按功率密度逐步降低的方法来布置。这种布置方式可使加热电阻为最大加热功率时，导热板处于均温状态，进一步提升换热效率，能量利用率可达98%以上。3.通过导热板的微流道设计，扩展导热板和燃油的换热面积，增强导热板和燃油的紊流，提高换热系数，可显著缩小导热板和燃油在接触界面处的温度差，从而防止燃油达到蒸馏点，避免安全事故。4.在导热板上，可根据需要布置多个温度传感器进行温度监测，防止燃油过热，加热单元干烧、功率控制出现异常等，保证燃油加热装置的安全性和可靠性。5.导热板可以做成独立的加热单元，便于结构化和模块化设计。对于大功率大流量的燃油加热需求，可将多个加热单元并联。当流量在大范围变化时，可通过开启不同数量的加热单元来满足流量变化时的恒温要求。6.通过对导热板微流道的设计、加热元件功率的设计，可以保证导热板出口部位的温度，在燃油流量变化时，其温度波动范围控制在±3℃以内，从而提高流量变化时燃油出口温度的稳定性。7.导热板加热，加热单元的功率可通过调功器实现精确控制，稳态控制精度能实现±1℃以内；在流量变化时，可以根据燃油流量和进出口温差，计算出加热功率，保证温度波动小于±3℃，当燃油流量稳定时能在30s内实现温度稳定。8.导热板材料选用导热系数高、导热性能好的6063铝合金，加之微流道设计，使导热板的热容量小，温度调节时响应速度快，解决了传统加热方式热惯性大，温度调节滞后的问题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1是本发明结构剖视图；
图2是图1中A处局部放大图；
图3是本发明除外壳结构正视图；
图4是本发明除外壳结构侧视图；
图5是本发明整体结构图；
图6是本发明流道板结构图；
图7是图6的B-B剖面图。
具体实施方式
如图1至图7所示，本发明一种采用导热板加热流体的电加热器，外壳7内安装有若干个加热单元，所述的加热单元在导热板的上下表面由内至外分别设有导热陶瓷片4、发热体1、隔热保温棉6及接线铜排2；接线铜排2连接各发热体1。导热板由流道板8和盖板5焊接而成，流道板8内侧壁上开有若干条微流道，微流道可以增加换热面积，从而提高了热传递效率。所述的微流道的横断面为矩形、菱形或圆形。所述的外壳7上安装有航空插头9、流体出口水嘴10、流体进口水嘴12及防水接头13。
从流体进口到出口，所述的发热体1按功率从高到低布置，根据温升要求控制系统通过调功器控制加热器发热体1的发热功率，使得温度到达所需温度值。所述的发热体1为发热电阻膜或电加热管。导热陶瓷片4均匀的紧贴在导热板的上下两侧，将发热体产生的热能传递到导热板中，流体流经导热板内部的微流道与导热板进行热交换，从而使得流体温度升高，并且使得发热体与加热器内部其他元件绝缘。隔热保温棉6覆盖在发热体1上，能减少发热块的热能损失，并且使得发热体与加热器内部其他元件绝缘。绝缘陶瓷座3和接线铜排2安装在发热体1上，通过计算分析功率分布要求将所有发热体用接线铜排将其串并联在一起，使得整个加热器功率满足工况要求。为了防止内部温度过高损坏加热器，所述的流体出口水嘴10上安装有温度传感器11，检测流体温度是否达到试验所需的温度值，当温度到达所需的温度范围时，传感器将信号穿入控制系统，控制系统通过外接的调功器调节发热体1中发热体的功率使流体温度在所需的范围内。
流体加热过程如下：流体从导热板的进口水嘴12处流入，经微流道再从流体出口水嘴10处流出，发热体1产生的热能经过导热陶瓷片4将热能传递到导热板中，流体在流经导热板内的微流道时不断吸收导热板通过导热陶瓷片4传递的热能，使其温度逐渐升高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本本发明的保护范围之内。因此，本本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种采用导热板加热流体的电加热器，其特征在于：外壳（7）内安装有若干个加热单元，所述的加热单元在导热板的上下表面由内至外分别设有导热陶瓷片（4）、发热体（1）、隔热保温棉（6）及接线铜排（2）；导热板由流道板（8）和盖板（5）焊接而成，流道板（8）内侧壁上开有若干条微流道（14）；接线铜排（2）连接各发热体（1）。
2.如权利要求1所述的一种采用导热板加热流体的电加热器，其特征在于：所述的外壳（7）上安装有航空插头（9）、流体出口水嘴（10）、流体进口水嘴（12）及防水接头（13）。
3.如权利要求1所述的一种采用导热板加热流体的电加热器，其特征在于：所述的流体出口水嘴（10）上安装有温度传感器（11）。
4.如权利要求1所述的一种采用导热板加热流体的电加热器，其特征在于：从流体进口到出口，所述的发热体（1）按功率从高到低布置，并由调功器控制。
5.如权利要求1或4所述的一种采用导热板加热流体的电加热器，其特征在于：所述的发热体（1）为发热电阻膜或电加热管。
6.如权利要求1所述的一种采用导热板加热流体的电加热器，其特征在于：所述的微流道（14）的横断面为矩形、菱形或圆形。
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