CN111156690A - 一种双循环、逐级加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双循环、逐级加热装置，包括多个逐级串联连接的加热模块，每个加热模块包括全封闭流体胆、内循环管道和电加热体，全封闭流体胆的内部设置有空腔，内循环管道和电加热体设置在空腔内；全封闭流体胆的外壁与空腔的外壁之间形成流体通道；多个加热模块的流体通道逐级串联连通，多个加热模块的内循环管道逐级串联连通，最后一个加热模块的流体通道与第一个加热模块的内循环管道通过外联通路相连通；第一个加热模块的流体通道连通有总流体进口，最后一个内循环管道连通有总流体出口。本发明提供的双循环、逐级加热装置，结构简单，安全可靠，采用内循环加外循环的双重循环方式，并配合逐级加热方式，有效提高加热效率。
Description
技术领域
本发明涉及电加热技术领域，特别是涉及一种双循环、逐级加热装置。
背景技术
冬季存在采暖需求的地域中，传统采暖或加热方式多为煤、天然气燃烧为 热源使用，会大量排放二氧化碳等有害气体，造成大气污染。在经济新常态下 电力生产激增，采用“煤改电”以电力为供热方式提供热源，可以消化多余电 能，促进我国产业转型升级。国家为了让“煤改电”政策落地，不仅大力补贴 设备，而且用电也补贴。
煤改电项目主要涉及的是农村及城市周边乡镇，每家每户的入户线路最大 负荷也就是6Kw，大面积推广会涉及电力增容，老旧线路改造。当前电采暖或 加热源设备，由于加热原件的电热转换效率普遍过低和结构设计的缺陷，无论 是电阻式加热或电磁式加热，本身设计功率都不会低于8Kw/100㎡，较之前居 民燃煤取暖供热费用还是过高。因此，研究一种高效率、低耗能的电加热装置 具有重要的社会意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种双循环、逐级加热装置，结构简单，安全可靠， 采用内循环加外循环的双重循环方式，并配合逐级加热方式，有效提高加热效 率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种双循环、逐级加热装置，包括多个逐级串联连接的加热模块，每个所 述加热模块包括全封闭流体胆、内循环管道和电加热体，所述全封闭流体胆的 内部设置有空腔，所述内循环管道和电加热体设置在所述空腔内；所述全封闭 流体胆的外壁与所述空腔的外壁之间形成流体通道；
多个所述加热模块的流体通道逐级串联连通，多个所述加热模块的内循环 管道逐级串联连通，最后一个加热模块的流体通道与第一个加热模块的内循环 管道通过外联通路相连通；第一个加热模块的流体通道连通有总流体进口，最 后一个内循环管道连通有总流体出口。
可选的，所述空腔为负压真空腔。
可选的，所述双循环、逐级加热装置还包括进水管道和出水管道，所述进 水管道与总流体进口相连通，所述出水管道与总流体出口相连通，所述出水管 道通过散热装置、循环装置与进水管道相连通。
可选的，所述电加热体设置有多个，多个所述电加热体围绕所述内循环管 道间隔均匀布置。
可选的，所述全封闭流体胆的外壁与所述空腔之间设置有连通管，所述电 加热体从所述连通管穿出，并通过所述机械密封件进行密封固定。
可选的，所述内循环管道为螺旋盘管。
可选的，所述内循环管道为集热管组，所述集热管组包括若干平行设置的 集热管，若干所述集热管的两端相互连通在一起。
可选的，所述内循环管道为型材通路，所述型材通路的外壁上设置有多个 集热翅片。
可选的，所述流体通道内壁及空腔内壁上均设置有导热涂层。
可选的，所述全封闭流体胆的材质为金属、碳化硅或石墨烯。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供 的双循环、逐级加热装置，第一，采用多个加热模块逐级串联连接的模式，结 构简单，模块化设计，突破采暖面积的局限性，可因采暖面积的变化随意增加 或减少模块数量，安装方便快捷，同时能够实现流体的逐级升温加热，从而大 大提高加热效率；第二，全封闭流体胆内设置有内循环管道，多个全封闭流体 胆的流体通道相互连通，形成外循环，多个全封闭流体胆的内循环管道相互连 通，形成内循环，最后一个全封闭流体胆的外循环流体出口与第一个全封闭流 体胆的内循环流体进口通过外联通路相连通，使得外循环与内循环相互连通，形成双重循环加热管路，能够充分利用电发热体的热量，提高流体的整体加热 效率，更加节能高效；第三，内循环管道可以采用多种形式的管道，例如螺旋 盘管、集热管组和带有集热翅片的型材通路，扩大集热面积，提高内循环的集 热效率；第四，空腔采用负压真空腔，借助负压真空的特性，有助于热辐射的 传导，避免了热对流造成的热量损耗(约占总热能的10％)，整体热效率转化 得到显著的提升，同时由于真空内没有氧气，全封闭内胆及电加热体不易氧化 腐蚀，从而大大提高了加热体的使用寿命；第五，流体通道的内壁及空腔内壁 上均设置有导热涂层，进一步提高了加热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例双循环、逐级加热装置的结构示意图；
图2为本发明第一实施例加热模块的A部结构示意图；
图3为本发明第二实施例双循环、逐级加热装置的结构示意图；
图4为本发明第二实施例加热模块的A部结构示意图；
图5为本发明第三实施例双循环、逐级加热装置的结构示意图；
图6为本发明第三实施例加热模块的A部结构示意图；
附图标记：1、总流体进口；2、总流体出口；3、循环泵；4、全封闭流体 胆；5、空腔；6、电加热体；7、内循环管道；8、外联通路；9、机械密封件； 10、连通管；11、抽真空预留管；12、内循环流体进口/出口；13、集热翅片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种双循环、逐级加热装置，结构简单，安全可靠， 采用内循环加外循环的双重循环方式，并配合逐级加热方式，有效提高加热效 率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图6所示，本发明提供的双循环、逐级加热装置，包括多个逐级串 联连接的所述加热模块，每个所述加热模块包括全封闭流体胆4、内循环管道 7和电加热体6，所述全封闭流体胆4的内部设置有空腔5，所述内循环管道7 和电加热体6设置在空腔5内；所述全封闭流体胆4的外壁与所述空腔5的外 壁之间形成流体通道；
多个所述加热模块的流体通道逐级串联连通，多个所述加热模块的内循环 管道7逐级串联连通，最后一个加热模块的流体通道与第一个加热模块的内循 环管道通过外联通路8相连通；第一个加热模块的流体通道连通有总流体进口 1，最后一个内循环管道连通有总流体出口2；
具体地，所述全封闭流体胆4上设置有与所述流体通道相连通的外循环流 体进口和外循环流体出口以及与所述内循环管道7相连通的内循环流体进口 和内循环流体出口；
后一全封闭流体胆的外循环流体进口与前一全封闭流体胆的外循环流体 出口相连通，后一全封闭流体胆的内循环流体进口与前一全封闭流体胆的内循 环流体出口相连通，最后一个全封闭流体胆的外循环流体出口与第一个全封闭 流体胆的内循环流体进口通过外联通路8相连通；最后一个全封闭流体胆的内 循环流体出口为双循环、逐级加热装置的总流体出口2，第一个全封闭流体胆 的外循环流体进口为双循环、逐级加热装置的总流体进口1。
所述空腔5为负压真空腔；所述全封闭流体胆上设置有抽真空预留管11， 用于进行负压抽真空操作。
所述双循环、逐级加热装置还包括进水管道和出水管道，所述进水管道与 总流体进口相连通，所述出水管道与总流体出口相连通，所述出水管道通过散 热装置、循环装置与进水管道相连通。
所述电加热体6设置有多个，多个电加热体6围绕内循环管道7间隔均匀 布置。
所述全封闭流体胆4的外壁与所述空腔5之间设置有多个连通管10，所 述电加热体6从连通管10穿出，并通过所述机械密封件9进行密封固定。同 理，所述内循环管道7的两端也是通过穿出连通管10后采用机械密封件9进 行封装。
如图1-2所示，在第一实施例中，所述内循环管道7采用螺旋盘管。
如图3-4所示，在第二实施例中，所述内循环管道7为集热管组，所述集 热管组包括若干平行设置的集热管，若干集热管的两端相互连通在一起，分别 与内循环流体进口和内循环流体出口相连通。
如图5-6所示，在第三实施例中，所述内循环管道7为型材通路，所述型 材通路的外壁上设置有多个集热翅片13。
其中，所述流体通道内壁及空腔5内壁上均设置有导热涂层。
所述全封闭流体胆4的材质为金属、碳化硅或石墨烯。所述全封闭流体胆 4的外壁上还设置有保温隔热层。
在上述实施例中，加热模块设置为4个；4个加热模块通过管道串联连通， 循环装置为循环泵3；冷流体通过循环泵3从第一个全封闭流体胆的外循环流 体进口(即总流体进口1)进入，依次通过第一加热模块、第二加热模块、第 三加热模块和第四加热模块的流体通道，从最后一个全封闭流体胆的外循环流 体出口流出，经外联通路8与第一个全封闭流体胆的内循环管道7的内循环流 体进口联通，依次流经4个内循环管道集热后从总流体出口2流出，再经外部 散热装置后，重新进入模块流体进口，往复循环；若干空腔5内的电加热体6 通电后炙烤空腔内壁，对流体进行多组发热源的加热，从而达到使循环流体逐 级加热升温的目的。
所述双循环、逐级加热装置还包括控制器、进水温度传感器和出水温度传 感器，进水温度传感器设置在第一个全封闭流体胆的流体进口，出水温度传感 器设置在最后一个全封闭流体胆的流体出口，控制器分别与电加热体、进水温 度传感器和出水温度传感器电性连接；控制器可以通过进水温度传感器和出水 温度传感器实时采集进水和出水温度，便于工作人员掌控加热装置的加热情 况，计算加热效率等，进一步控制电加热体的加热功率。
本发明提供的双循环、逐级加热装置，第一，采用多个加热模块逐级串联 连接的模式，结构简单，模块化设计，突破采暖面积的局限性，可因采暖面积 的变化随意增加或减少模块数量，安装方便快捷，同时能够实现流体的逐级升 温加热，从而大大提高加热效率；第二，全封闭流体胆内设置有内循环管道， 多个全封闭流体胆的流体通道相互连通，形成外循环，多个全封闭流体胆的内 循环管道相互连通，形成内循环，最后一个全封闭流体胆的外循环流体出口与 第一个全封闭流体胆的内循环流体进口通过外联通路相连通，使得外循环与内 循环相互连通，形成双重循环加热管路，能够充分利用电发热体的热量，提高流体的整体加热效率，更加节能高效；第三，内循环管道可以采用多种形式的 管道，例如螺旋盘管、集热管组和带有集热翅片的型材通路，扩大集热面积， 提高内循环的集热效率；第四，空腔采用负压真空腔，借助负压真空的特性， 有助于热辐射的传导，避免了热对流造成的热量损耗(约占总热能的10％)， 整体热效率转化得到显著的提升，同时由于真空内没有氧气，全封闭内胆及电 加热体不易氧化腐蚀，从而大大提高了加热体的使用寿命；第五，流体通道的 内壁及空腔内壁上均设置有导热涂层，进一步提高了加热效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是 与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体特例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变 之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种双循环、逐级加热装置，其特征在于，包括多个逐级串联连接的加热模块，每个所述加热模块包括全封闭流体胆、内循环管道和电加热体，所述全封闭流体胆的内部设置有空腔，所述内循环管道和电加热体设置在所述空腔内；所述全封闭流体胆的外壁与所述空腔的外壁之间形成流体通道；
多个所述加热模块的流体通道逐级串联连通，多个所述加热模块的内循环管道逐级串联连通，最后一个加热模块的流体通道与第一个加热模块的内循环管道通过外联通路相连通；第一个加热模块的流体通道连通有总流体进口，最后一个内循环管道连通有总流体出口。
2.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述空腔为负压真空腔。
3.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述双循环、逐级加热装置还包括进水管道和出水管道，所述进水管道与总流体进口相连通，所述出水管道与总流体出口相连通，所述出水管道通过散热装置、循环装置与进水管道相连通。
4.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述电加热体设置有多个，多个所述电加热体围绕所述内循环管道间隔均匀布置。
5.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述全封闭流体胆的外壁与所述空腔之间设置有连通管，所述电加热体从所述连通管穿出，并通过所述机械密封件进行密封固定。
6.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述内循环管道为螺旋盘管。
7.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述内循环管道为集热管组，所述集热管组包括若干平行设置的集热管，若干所述集热管的两端相互连通在一起。
8.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述内循环管道为型材通路，所述型材通路的外壁上设置有多个集热翅片。
9.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述流体通道内壁及空腔内壁上均设置有导热涂层。
10.根据权利要求1的双循环、逐级加热装置，其特征在于，所述全封闭流体胆的材质为金属、碳化硅或石墨烯。
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