CN112357989B - 流体连续加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体连续加热设备，包括泵体、导体管道、电控阀门、压力传感器、温度传感器、流量计、控制器、交流电源和至少两个加热电极；泵体设置在导体管道的进液端，电控阀门设置在导体管道的出液端；导体管道包括直道部和至少一个弯折部，弯折部的两端均设置有直道部；弯折部的入口端设置有湍流器，湍流器用于搅拌进入弯折部的流体。本发明提供的流体连续加热设备通过分别设置于导体管道首尾两端的泵体和电控阀门，再依靠导体管道、加热电极和交流电源，能够依靠导体管道本身具有的电阻产生电热，确保对流经液体的灭菌效果。另外，依靠设置在导体管道的入口端的湍流器，使其更均匀地在导体管道的弯折部中进行加热。

Description

流体连续加热设备

技术领域

本发明涉及生物工程设备技术领域，特别是涉及一种流体连续加热设备。

背景技术

乳制品、饮料、饮用水等液态饮食品的生产过程中，经常需要对流动的液体进行加热灭菌，以在保证灭菌效果的基础上，提高生产效率。这种灭菌工艺也可用于对制药或生物安全实验所排放的活毒废水进行灭菌。

为确保对加热液体的充分灭菌，通常要将液体(一般为水溶液或以水为溶剂的混合物)的温度加热至高于标准沸点20℃左右，并且对于不同的液体，所需要加热到的温度并不相同，因此用于进行液体在流动状态下加热灭菌的设备必须具备可调整的功能。另外，由于加热设备当中的加热元器件不宜设置过多，因为设置过多的加热元器件会造成不必要的能源消耗，使得灭菌处理的成本较高。然而，如果不设置足够的加热元器件，又容易造成流体加热不均匀的问题，也因此会产生灭菌不均匀的不良后果。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种流体连续加热设备。

本发明申请提供了一种流体连续加热设备，包括泵体、导体管道、电控阀门、压力传感器、温度传感器、流量计、控制器、交流电源和至少两个加热电极；

所述泵体设置在所述导体管道的进液端，所述电控阀门设置在所述导体管道的出液端；所述导体管道包括直道部和至少一个弯折部，所述弯折部的两端均设置有直道部；

所述加热电极设置在所述直道部上，所述交流电源的一个电极端与所述加热电极电连接，另一个电极端与所述弯折部电连接；

所述弯折部的入口端设置有湍流器，所述湍流器用于搅拌进入所述弯折部的流体；

所述压力传感器、所述温度传感器和所述流量计分别设置在所述导体管道上，所述控制器分别与所述压力传感器、所述温度传感器、所述流量计、所述电控阀门、所述泵体和所述交流电源电连接。

在其中一种实施例中，所述湍流器包括连接管和连接装置，所述连接管的管内壁上设有凸起部；所述连接管通过所述连接装置分别与所述直道部和所述弯折部可拆卸连接；所述凸起部靠近所述弯折部的内弯侧。

在其中一种实施例中，所述凸起部为圆锥状凸起部，所述凸起部的底边沿与所述管内壁平滑过渡连接，所述凸起部的顶部为圆滑顶部。

在其中一种实施例中，所述湍流器包括连接管、连接装置和螺旋桨，所述螺旋桨设置在所述连接管内；所述连接管通过所述连接装置分别与所述直道部和所述弯折部可拆卸连接；所述螺旋桨可在流体的驱动下旋转。

在其中一种实施例中，所述螺旋桨包括至少两片桨叶，所述螺旋桨的旋转面与流体的流动方向垂直。

在其中一种实施例中，所述螺旋桨包括至少三片桨板；所述螺旋桨的旋转轴与所述流体的流动方向垂直。

在其中一种实施例中，所述温度传感器设置在所述弯折部上，所述流量计设置在所述导体管道的出液端附近，所述压力传感器设置在所述泵体的出水口附近的所述导体管道上。

在其中一种实施例中，所述导体管道包括3个弯折部，所述弯折部为弧形弯折部，所述弯折部的弯折角度为180°；所述温度传感器还包括尾端温度传感器，所述尾端温度传感器设置于所述流量计附近。

本发明的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：

本发明提供的流体连续加热设备通过分别设置于导体管道首尾两端的泵体和电控阀门，能够使得导体管道内的液体保持一定的大于标准大气压的压力，依靠导体管道、加热电极和交流电源，能够依靠导体管道本身具有的电阻产生电热，对流经的液体进行加热，使得液体能够达到的沸点高于标准沸点，确保对流经液体的灭菌效果。另外，依靠设置在导体管道的入口端的湍流器，扰乱流体的流动方向，使其更均匀地在导体管道的弯折部中进行加热，提高流体加热的均匀性。

本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本发明的具体实施了解到。

附图说明

图1为本发明申请一实施例中流体连续加热设备的结构示意图；

图2为本发明申请一实施例中湍流器的立体结构示意图；

图3为本发明申请另一实施例中湍流器的平面结构示意图；

图4为本发明申请又一实施例中湍流器的平面结构示意图；

图5为本发明申请又一实施例中流体连续加热设备的结构示意图。

附图标记说明：

100-泵体，200-导体管道，300-电控阀门，500-控制器，600-交流电源，700-加热电极；

410-压力传感器，420-温度传感器，430-流量计；

210-直道部，220-弯折部，230-湍流器；

231-连接管，232-凸起部，233-螺旋桨，233a-桨叶，233b-桨板。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的可能的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本发明的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。

相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及该技术方案如何解决上述的技术问题进行详细说明。

本发明申请提供了一种流体连续加热设备，如图1所示，该流体连续加热设备包括泵体100、导体管道200、电控阀门300、压力传感器410、温度传感器420、流量计430、控制器500、交流电源600和至少两个加热电极700。压力传感器410、温度传感器420和流量计430分别设置在导体管道200上，控制器500分别与压力传感器410、温度传感器420、流量计430、电控阀门300、泵体100和交流电源600电连接。交流电源600可以为控制器500以及由加热电极700和导体管道200构成的加热装置提供电能。

常温下，导体通常具有内部电阻，尽管能够导通电流，但导体管道200的内部电阻也会在交流电的作用下产生热量，使得导体管道200能够加热在导体管道200中流动的液体，例如生物废水或者待进行灭菌处理的水溶液。因此，可直接在导体管道200的两端分别设置加热电极700，将导体管道200构建为一种加热装置。

泵体100设置在导体管道200的进液端，电控阀门300设置在导体管道200的出液端；导体管道200包括直道部210和至少一个弯折部220，弯折部220的两端均设置有直道部210。泵体100设置在导体管道200的进液端，而导体管道200的出液端由电控阀门300控制出液流量，对泵体100与电控阀门300之间的导体管道200内的流体进行压力控制，当将导体管道200内的水溶液加压至约2.03兆帕时，这部分水溶液会在温度达到120℃时才会沸腾。因此依靠导体管道200、加热电极700、交流电源600、泵体100和电控阀门300，能够使得水溶液在导体管道200流动并进行灭菌作业。

为使得导体管道200内的水溶液得到充分加热灭菌，需要使得导体管道200具有较大的长度，然而，直接采用较大长度的导体管道200会使得整个流体连续加热设备的体积较大，不容易在工作现场安装，因此通常采用蛇形管道，也即通过多个弯折部220连接多段直道部210的方式形成完整的导体管道200。

加热电极700设置在直道部210上，交流电源600的一个电极端与加热电极700电连接，另一个电极端与弯折部220电连接。加热电极700设置在直道部210上，能够将电流导入到导体管道200。交流电源600可以是单相交流电源600，交流电源600的一个电极端可以是火线端，另一个电极端相应地可以是零线端。弯折部220的入口端设置有湍流器230，湍流器230用于搅拌进入弯折部220的流体。由于导体管道200上的每个加热段都包含有一个弯曲的管道，也即弯折部220，其弯曲后的管道壁厚通常并非恒定均匀的，并且电流仅分布在管道的截面中，从而导致弯折部220的加热不均匀，由此导致管内通过的流体的加热程度也不均匀。在每个弯折部220的前端配置一个湍流器230可以让管道内的流体形成搅拌效应，使得流体更均匀地通过弯折部220，由此提高流体加热的均匀性。

本发明提供的流体连续加热设备通过分别设置于导体管道200首尾两端的泵体100和电控阀门300，能够使得导体管道200内的液体保持一定的大于标准大气压的压力，依靠导体管道200、加热电极700和交流电源600，能够依靠导体管道200本身具有的电阻产生电热，对流经的液体进行加热，使得液体能够达到的沸点高于标准沸点，确保对流经液体的灭菌效果。另外，依靠设置在导体管道200的入口端的湍流器230，扰乱流体的流动方向，使其更均匀地在导体管道200的弯折部220中进行加热，提高流体加热的均匀性。

可选的，在本发明申请的一种实施例中，如图2所示，湍流器230包括连接管231和连接装置(图中未示出)，连接管231的管内壁上设有凸起部232；连接管231通过连接装置分别与直道部210和弯折部220可拆卸连接；凸起部232靠近弯折部220的内弯侧。湍流器230能够通过连接装置可拆卸连接在导体管道200上，方便地实现湍流器230的拆装。连接装置可以是在连接管231的周向侧面上设置螺纹连接孔，相应地，在直道部210和弯折部220的安装端面边沿也设置与螺纹连接孔匹配的通孔或螺纹孔，采用螺栓贯穿连接。而在连接管231的管内壁设置凸起部232，能够使得流经连接管231的管内壁的液流改变原本的流动方向，对同截面上其他位置处的液流产生干扰，使液流在弯折部220内产生搅拌效果，实现提高流体加热均匀性的效果。

可选的，在上述实施例的一种实现方式中，如图2所示，凸起部232为圆锥状凸起部232，凸起部232的底边沿与管内壁平滑过渡连接，凸起部232的顶部为圆滑顶部。凸起部232可只设置一处，在连接管231内形成非对称结构，能够使得扰流产生的效果较好。至于凸起部232的高度以及横向宽度，本领域技术人员可根据实际需要具体确定。

可选的，在本发明申请的另一种实施例中，如图3所示，湍流器230包括连接管231、连接装置(图中未示出)和螺旋桨233，螺旋桨233设置在连接管231内；连接管231通过连接装置分别与直道部210和弯折部220可拆卸连接；螺旋桨233可在流体的驱动下旋转。连接管231可视为直道部210的一段，连接装置可采用前述实施例中的方式，也可采用铆钉铆接或者卡扣连接的方式。螺旋桨233通过框架悬置在连接管231内，在流体经过连接管231时，会驱动螺旋桨233转动，螺旋桨233相应地会剪切流体，使得流体在弯折部220内环向转动或者周期性震荡，从而对弯折部220内的流体进行均匀加热。

可选的，在本发明申请上述实施例的一种具体实现方式中，如图3所示，螺旋桨233包括至少两片桨叶233a，螺旋桨233的旋转面与流体的流动方向垂直。在本实现方式中，螺旋桨233采用具有一定桨叶233a角的螺旋桨233，该螺旋桨233可以采用2片桨叶233a，也可采用3片或4片桨叶233a。通过在连接管231内设置一螺旋桨233框架，在框架的几何中心设置螺旋桨233，即可在水流的流动下，推动螺旋桨233沿垂直直道部210中心轴的平面上转动。

可选的，在本发明申请上述实施例的另一种具体实现方式中，如图4所示，螺旋桨233包括至少三片桨板233b；螺旋桨233的旋转轴与流体的流动方向垂直。本实现方式中，螺旋桨233的桨叶233a采用板状叶片，也即桨板233b，而螺旋桨233的旋转轴与流体的流动方向垂直。本实现方式中，螺旋桨233的旋转轴可以设置在直道部210的中心轴上，由于导体管道200内的流体并非理想均匀流动，因此流体冲击螺旋桨233会使得螺旋桨233转动。优选的，螺旋桨233的旋转轴并非与直道部210的中心轴相交，二者间隔一定的间距，能够确定使得螺旋桨233一侧的力矩与另一侧的力矩不相等，由此被流体推动绕自身旋转轴转动。本实现方式与前述实现方式中的螺旋桨233的旋转位置不同，但都能够使得经过湍流器230的流体更均匀地在弯折部220内受热。

可选的，在本发明申请的一种实施例中，如图5所示，温度传感器420设置在弯折部220上，流量计430设置在导体管道200的出液端附近，压力传感器410设置在泵体100的出水口附近的导体管道200上。控制器500可以分设为两部分，即第一控制器500和第二控制器500，第一控制器500与交流电源600电连接，还与温度传感器420电连接，也与弯折部220电连接，而第二控制器500则与泵体100、电控阀门300和流量计430电连接，控制这些元器件的工作。

控制器500中的关键部件是处理器，该处理器可以是CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。

可选的，在本发明申请一种实施例的具体实现方式中，如图5所示，导体管道200包括3个弯折部220，弯折部220为弧形弯折部220，弯折部220的弯折角度为180°；温度传感器420还包括尾端温度传感器420，尾端温度传感器420设置于流量计430附近。本实现方式中的导体管道200较长，由具有多个加热段，并且其中加热电极700在横向上相互对齐，弯折部220使得导体管道200实现180°弯折，使得其中的直道部210均相互平行，相应地，每个直道部210的尾端均设置有湍流器230，每个弯折部220上均设置有温度传感器420，以便于充分地实现流体的温度控制，监控导体管道200内流体的温度均匀性，确保导体管道200内的流体得到均匀充分的灭菌。

再者，由于弯折部220位于两个相邻加热电极700的中间，能够产生相邻两个加热电极700中流动的电流所产生的磁通相互抵消的效果，也就能够降低整个管路的阻抗并改进加热功率因数，提高加热效率，在采用尽量少的加热电极700的情况下，获得最佳的加热效果。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种流体连续加热设备，其特征在于，包括泵体、导体管道、电控阀门、压力传感器、温度传感器、流量计、控制器、交流电源和至少两个加热电极；

所述泵体设置在所述导体管道的进液端，所述电控阀门设置在所述导体管道的出液端；所述导体管道包括直道部和至少一个弯折部，所述弯折部的两端均设置有直道部；

所述加热电极设置在所述直道部上，所述交流电源的一个电极端与所述加热电极电连接，另一个电极端与所述弯折部电连接；

所述弯折部的入口端设置有湍流器，所述湍流器用于搅拌进入所述弯折部的流体；所述湍流器包括连接管和连接装置，所述连接管的管内壁上设有凸起部；所述连接管通过所述连接装置分别与所述直道部和所述弯折部可拆卸连接；所述凸起部靠近所述弯折部的内弯侧；

所述压力传感器、所述温度传感器和所述流量计分别设置在所述导体管道上，所述控制器分别与所述压力传感器、所述温度传感器、所述流量计、所述电控阀门、所述泵体和所述交流电源电连接，所述导体管道内的水压为2.03兆帕。

2.根据权利要求1所述的流体连续加热设备，其特征在于，所述凸起部为圆锥状凸起部，所述凸起部的底边沿与所述管内壁平滑过渡连接，所述凸起部的顶部为圆滑顶部。

3.根据权利要求1所述的流体连续加热设备，其特征在于，所述湍流器包括连接管、连接装置和螺旋桨，所述螺旋桨设置在所述连接管内；所述连接管通过所述连接装置分别与所述直道部和所述弯折部可拆卸连接；所述螺旋桨可在流体的驱动下旋转。

4.根据权利要求3所述的流体连续加热设备，其特征在于，所述螺旋桨包括至少两片桨叶，所述螺旋桨的旋转面与流体的流动方向垂直。

5.根据权利要求3所述的流体连续加热设备，其特征在于，所述螺旋桨包括至少三片桨板；所述螺旋桨的旋转轴与所述流体的流动方向垂直。

6.根据权利要求1所述的流体连续加热装置，其特征在于，所述温度传感器设置在所述弯折部上，所述流量计设置在所述导体管道的出液端附近，所述压力传感器设置在所述泵体的出水口附近的所述导体管道上。

7.根据权利要求6所述的流体连续加热装置，其特征在于，所述导体管道包括3个弯折部，所述弯折部为弧形弯折部，所述弯折部的弯折角度为180°；所述温度传感器还包括尾端温度传感器，所述尾端温度传感器设置于所述流量计附近。

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