CN110645700A - 管道用电加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道用电加热装置，其包括：设置在流体进口与流体出口之间的复数个导热管道，每一所述导热管道的一端与所述流体进口连通，另一端与所述流体出口连通；以及，所述导热管道的外部设置有第一加热装置，所述导流管道的内部设置有第二加热装置。本发明中的一种管道加热用厚膜电阻、电阻丝加热管组合电加热装置，利用厚膜电阻加热均匀性、热量分散性好等优势，通过合理设置管径及采用内热式进行热量补偿，解决了现有管道内存在的流体加热不均、加热管换热效率差异化的问题，实现了流体加热的稳定性，更好的保护电加热元件。

Description

管道用电加热装置
技术领域
本发明涉及一种电加热装置，特别涉及一种管道用电加热装置，属于电加热技术领域。
背景技术
管道电加热装置主要是针对工业生产中流动液体、气态介质的升温、保温、加热作用，来满足实际生产需求。主要原理是：低温流体流经设计好的换热通道，带走电热元件加热产生的能量，使得流体温度升高达到生产工艺需求的过程。当前管道电加热装置主要有两种加热方式：1)外热式，如电磁感应加热，将感应线圈固定在管道外表面，具有维护方便，不受管道形状限制，但存在的问题是线圈错位或松动容易引起加热不均及能量密度过于集中，且很难对中心流体进行加热；2)内热式，如集束管电加热芯加热，加热效率高，整体加热均匀性较好等优点，但存在的问题是流体在一个大腔体里面流动不规则，导致每根加热管表面温度有差异，换热效率差异化较大，易导致电加热元件损坏，且不能单独更换。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种管道用电加热装置，进而克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种管道用电加热装置，其包括：设置在流体进口与流体出口之间的复数个导热管道，每一所述导热管道的一端与所述流体进口连通，另一端与所述流体出口连通；
以及，所述导热管道的外部设置有第一加热装置，所述导流管道的内部设置有第二加热装置；其中，所述第一加热装置至少用于由所述导热管道的外部对导热管道内部的流体介质进行加热，所述第二加热装置至少用于由流体介质的内部对导热管道内部的流体介质进行加热。
进一步的，所述复数个导热管道均等分布在流体进口与流体出口之间，且所述复数个导热管道均为相同的导热管道。
进一步的，所述第一加热装置包括厚膜加热装置，所述厚膜加热装置与所述导热管道连接，例如，所述厚膜加热装置可以是厚膜电阻。
进一步的，所述厚膜加热装置与所述导热管道一体设置。
更进一步的，所述第二加热装置包括电阻丝加热装置，所述电阻丝加热装置同轴设置在所述导热管道的内部，所述电阻丝加热装置与所述导热管道无直接接触，例如，所述电阻丝加热装置可以是电阻丝加热管。
更进一步的，所述电阻丝加热装置的表面还设置有导流结构。
进一步的，所述导流结构包括至少一个螺旋形导流片。
进一步的，所述流体进口还与进口端管道连接，所述流体出口还与出口端管道连接，所述进口端管道还与复数个支路管道连接，复数个支路管道沿进口端管道的周向环绕所述进口端管道设置并与进口端管道的侧壁连接，任一所述导热管道的两端分别与所述支路管道、出口端管道连接，其中，所述复数个支路管道均为相同的管道。
进一步的，所述复数个支路管道沿所述进口端管道的周向等间距设置。
更进一步的，所述导热管道的截面面积大于或等于支路管道的截面面积，所述复数个支路管道的截面面积之和大于或等于所述进口端管道、流体进口中任一者的截面面积。
更进一步的，所述导热管道与所述支路管道、出口端管道螺纹连接。
在一些较为具体的实施方案中，所述支路管道包括依次连接的第一管体和第二管体，所述第一管体与所述进口端管道连接，所述第二管体与所述导热管道连接，所述第一管体的轴向方向与所述进口端管道的轴向方向之间的夹角θ满足15°≤θ≤90°。
在一些较为具体的实施方案中，所述进口端管道和/或出口端管道内还设置有温度和流量传感器。
在一些较为具体的实施方案中，所述第一加热装置和/或第二加热装置还与测温热电偶连接。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1)本发明实施例提供的一种管道用电加热装置，在管道截面面积不变或相近的情况下，将大口径的进口端管道与复数个小口径的支路管道连接，并将每一支路管道与一厚膜加热管连通，不但增加了加热面积，且热传导距离更短，使流体(液体、气体)加热更充分。
2)本发明实施例提供的一种管道用电加热装置，采用厚膜电阻、电阻丝加热管组合的方式对流体(液体、气体)内外同时加热，使得流体的受热更均匀，在同等条件下的加热密度可以更低，增加了电加热装置的使用寿命；
3)本发明实施例提供的一种管道用电加热装置，采用模块化设计，可以根据需要，灵活调整加热功率和管道流量，后期维护更加方便快捷。
附图说明
图1是本发明一典型实施案例中一种管道用电加热装置的结构示意图；
图2是本发明一典型实施案例中支路管道与进口端管道的结构示意图；
图3是本发明一典型实施案例中第一固定支架的结构示意图；
图4是本发明一典型实施案例中电阻丝加热装置和装置盒的结构示意图；
图5是本发明一典型实施案例中电阻丝加热装置和装置盒的结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例提供了一种管道加热用厚膜电阻、电阻丝加热管组合电加热装置，利用厚膜电阻加热均匀性、热量分散性好等优势，通过合理设置管径及采用内热式进行热量补偿，解决了现有管道内存在的流体加热不均、加热管换热效率差异化的问题，实现了流体加热的稳定性，更好的保护电加热元件。
请参阅图1，一种管道用电加热装置，包括与流体进口连接的进口端管道1、与流体出口连接的出口端管道17以及分别与进口端管道1、出口端管道17连通的复数个厚膜加热管8，每一厚膜加热管8的一端与进口端管道1密封连接，另一端与出口端管道17密封连接，厚膜加热管8的内部还设置有电阻丝加热管13，电阻丝加热管13与厚膜加热管8无直接接触，其中，厚膜加热管8主要由导热管道和设置在导热管道外部并与导热管道导热连接的厚膜电阻20组成，厚膜加热管8能够由外部对厚膜加热管8内的流体介质进行加热，电阻丝加热管能够由流体介质的内部对其进行加热。
具体的，请参阅图2，进口端管道1的侧壁上沿其周向间隔设置有复数个等径孔K，每一孔处连接一支路管道3，每一支路管道3还与一厚膜加热管8对应连接并导通，其中，支路管道3包括依次连接的第一管体和第二管体，第一管体与进口端管道1连接，第二管体与厚膜加热管8连接，第一管体的轴向方向与进口端管道1的轴向方向之间的夹角可以根据实际需求调整，一般需要尽量降低管阻，第一管体的轴向方向与所述进口端管道的轴向方向之间的夹角15°≤θ≤90。
具体的，该复数个等径孔K的面积之和≈进口端管道1的截面面积，孔与孔的间距沿进口端管道1的周向均等设置，以将进口端管道1内的流体进行流量最大化的均等分，进而使进口端管道1内的流体均等分的流入支路管道3，并经由支路管道3、厚膜加热管8流向出口端管道，；或者，还可以理解为厚膜接热管8的截面面积大于或等于支路管道3的截面面积，复数个支路管道3的截面面积之和大于或等于进口端管道1的截面面积。该复数个支路管道3用于均等分流进口端管道1内的流体(液体、气体)，能够有效增加加热及换热面积，提高加热效率。
具体的，请参阅图1和图3，一种管道用电加热装置还包括两个固定架4、9，两个固定架4、9分别经连接结构6、11通过定位梢18安装在底座5、10上，两个固定架4、9上均具有复数个沿厚度方向贯穿固定架的连接通道，厚膜加热管8的两端分别与两个固定架4、9螺纹连接，且每一厚膜加热管8分别经两个固定架4、9上的连接通道与支路管道3、出口端管道17连通；其中，在底座5、10上均具有收容槽，连接结构6、11可以是分别与底座5、10的收容槽相匹配的凸块，连接结构6、11能够由底座5、10的侧部开口沿底座5、10的长度方向嵌入收容槽中，并经定位梢18与底座5、10固定连接；连接结构6、11可以分别为固定架4、9的一个组成部分，连接结构6、11对于后期的电热元件的维护更换起到快速便捷的效果。
具体的，固定架4上设置有复数个紧固密封螺纹套7-1，固定架9上设置有复数个紧固密封螺纹套10-1，每一连接通道与一紧固密封螺纹套7-1或紧固密封螺纹套10-1对应导通；厚膜加热管8的两端分别具有与紧固密封螺纹套7-1、紧固密封螺纹套10-1配合设置的外螺纹结构7-2、外螺纹结构10-2，厚膜加热管8经外螺纹结构7-2、外螺纹结构10-2与两个固定架4、9上的紧固密封螺纹套7-1、紧固密封螺纹套10-1密封紧固连接，支路管道3的一端密封设置在固定架4的连接通道内，采用螺纹连接的方式便于厚膜加热管的安装及后期电热元件的维护更换。
具体的，请参阅图1、图4和图5，固定架10与出口端管道17之间还设置有装置盒12，该装置盒12分别与固定架10以及出口端管道17密封连接，该装置盒12设置有复数个螺纹套14-2，电阻丝加热管13的一端具有与该螺纹套14-2匹配的螺纹结构14-1，电阻丝加热管13经由螺纹结构14-1和螺纹套14-2与装置盒12连接；且在电阻丝加热管13的表面还间隔设置有复数个螺旋形导流片16，螺旋形导流片16一般设置在进口内段-中间段-出口内段，螺旋形导流片16能够引导流体(液体、气体)在厚膜加热管中螺旋流动，增加与电阻丝加热管的接触行程，提高热交换面积和效率，以使流体(液体、气体)加热更充分、更均匀。
更为具体的，进口端管道1内还设置有温度/流量传感器2，温度/流量传感器2用于检测进口端管道内的流体温度和流量，出口端管道17内还设置有温度/流量传感器19，温度\流量传感器19用于检测最终流经出口端管道17的流体的温度及流量，便于验证该加热装置的热效率；以及，厚膜加热管8还与热电偶21连接，热电偶21用于监测厚膜加热管末端(即靠近出口端管道17的一端)的表面温度，用于防止厚膜加热管过热损坏；电阻丝加热管13还与热电偶15连接，热电偶15用于监测电阻丝加热管13末端的表面温度，以方式电阻丝加热管元件过热损坏。
具体的，请再次参阅图1，一种管道用电加热装置还包括支撑架，支撑架包括轴心管22以及复数个细管23，细管23与轴心管22固定连接，轴心管22固定在进口端管道和出口端管道之间，细管23还与厚膜加热管8连接。
具体的，复数个厚膜加热管8均为相同的厚膜加热管，即复数个厚膜加热管8的形状、管道内径、加热功率等参数均相同；以及，复数个支路管道3均为相同的管道。
本发明实施例提供的一种管道用电加热装置，在管道截面面积不变或相近的情况下，将进口端管道与复数个支路管道连接，不但增加了加热面积，且热传导距离更短，使流体(液体、气体)加热更充分；且该电加热装置采用厚膜电阻、电阻丝加热管组合的方式对流体(液体、气体)内外同时加热，使得流体的受热更均匀，在同等条件下的加热密度可以更低，增加了电加热装置的使用寿命；以及，该电加热装置采用模块化设计，可以根据需要，灵活调整加热功率和管道流量，后期维护更加方便快捷。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道用电加热装置，其特征在于包括：设置在流体进口与流体出口之间的复数个导热管道，每一所述导热管道的一端与所述流体进口连通，另一端与所述流体出口连通；
以及，所述导热管道的外部设置有第一加热装置，所述导流管道的内部设置有第二加热装置；其中，所述第一加热装置至少用于由所述导热管道的外部对导热管道内部的流体介质进行加热，所述第二加热装置至少用于由流体介质的内部对导热管道内部的流体介质进行加热。
2.根据权利要求1所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述复数个导热管道均等分布在流体进口与流体出口之间，且所述复数个导热管道均为相同的导热管道。
3.根据权利要求1所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述第一加热装置包括厚膜加热装置，所述厚膜加热装置与所述导热管道连接；和/或，所述厚膜加热装置与所述导热管道一体设置。
4.根据权利要求1所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述第二加热装置包括电阻丝加热装置，所述电阻丝加热装置同轴设置在所述导热管道的内部，所述电阻丝加热装置与所述导热管道无直接接触。
5.根据权利要求4所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述电阻丝加热装置的表面还设置有导流结构；和/或，所述导流结构包括至少一个螺旋形导流片。
6.根据权利要求1所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述流体进口还与进口端管道连接，所述流体出口还与出口端管道连接，所述进口端管道还与复数个支路管道连接，复数个支路管道沿进口端管道的周向环绕所述进口端管道设置并与进口端管道的侧壁连接，任一所述导热管道的两端分别与所述支路管道、出口端管道连接，其中，所述复数个支路管道均为相同的管道；和/或，所述复数个支路管道沿所述进口端管道的周向等间距设置。
7.根据权利要求6所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述导热管道的截面面积大于或等于支路管道的截面面积，所述复数个支路管道的截面面积之和大于或等于所述进口端管道、流体进口中任一者的截面面积。
8.根据权利要求6所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述导热管道与所述支路管道、出口端管道螺纹连接。
9.根据权利要求6所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述支路管道包括依次连接的第一管体和第二管体，所述第一管体与所述进口端管道连接，所述第二管体与所述导热管道连接，所述第一管体的轴向方向与所述进口端管道的轴向方向之间的夹角θ满足15°≤θ≤90°。
10.根据权利要求6所述的管道用电加热装置，其特征在于：所述进口端管道和/或出口端管道内还设置有温度和流量传感器；和/或，所述第一加热装置和/或第二加热装置还与测温热电偶连接。
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