CN210219028U - 防冻给水管道 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种防冻给水管道,包括从内至外依次设置的内管、加热层、绝缘保温层和电源,加热层与电源相连,加热层为碳纤维网。本实用新型采用碳纤维网替代传统的电阻丝作为加热元件,具有以下优点:1、碳纤维两端加压导电后,电能迅速转化为热能,通过远红外线辐射散发热量,其工作原理是在电的引发激励下,通过碳分子团产生“布朗运动”,由碳分子间的互相撞击和摩擦从而产生热能,生成大量的红外线辐射,其电能与热能转换率达98%以上,因此可以降低耗电量,降低维持成本。2、碳纤维的重量小,使得管道的整体重量降低,且抗拉强度较高,能够增强管道强度。3、本管道可以敷设在地表,不需要埋在冻土层之下,从而施工和后期维护方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道领域,具体涉及一种防冻给水管道。
背景技术
在寒冷甚至严寒的地区,没有防冻措施的给水管道经常会被冻结,为了实现给水管道的保温防冻,通常将管道敷设在冻土层以下或者对给水管进行电加热,我国部分地区的冻土深度可达2-3米,如果将管道敷设在冻土层以下,建设费用较高,施工难度大,以后维护检修不方便。如果采用电加热的方式补充流体损失的热量,使其温度保持在正常工作的范围内。然而该方法需要耗费大量电能,依靠电阻丝而发热,以传导的方式传导热量,缺点是电能转化为热能的转化率很低,升温较慢、滞后性明显、人员检修时存在检修时安全触电的隐患,且运营成本和维护管理成本较高,尤其是常年温度较低时,也需要常年需要打开电伴热来保持水温就显得特别不经济。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种重量更轻、电耗损失更低、便于施工和后期维护的防冻给水管道。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:防冻给水管道,包括从内至外依次设置的内管、加热层、绝缘保温层和电源,所述加热层与电源相连,所述加热层为碳纤维网。
进一步地,所述碳纤维网包括多根环形碳纤维丝和多根直线碳纤维丝,所述环形碳纤维丝环绕在内管外,且相邻两环形碳纤维丝之间的距离相等,所述直线碳纤维丝沿着内管的轴向分布,每根直线碳纤维丝与所有的环形碳纤维丝相连,且相邻两根直线碳纤维丝之间的距离相等。
进一步地,还包括温度传感器和控制器,温度传感器安装在内管处,所述碳纤维网和温度传感器均与控制器电连接。
进一步地,所述电源为太阳能光伏板,所述太阳能光伏板连接有蓄电池。
进一步地,还包括管沟,所述内管、加热层和绝缘保温层均设置在管沟内部。
进一步地,所述管沟内设置有保护管,连接加热层的线缆设置在保护管内。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型采用碳纤维网替代传统的电阻丝作为加热元件,具有以下优点:
1、碳纤维两端加压导电后,电能迅速转化为热能,通过远红外线辐射散发热量,其工作原理是在电的引发激励下,通过碳分子团产生“布朗运动”,由碳分子间的互相撞击和摩擦从而产生热能,生成大量的红外线辐射,其电能与热能转换率达98%以上,因此可以降低耗电量,降低维持成本。
2、碳纤维的重量小,使得管道的整体重量降低,且抗拉强度较高,能够增强管道强度。
3、本管道可以敷设在地表,不需要埋在冻土层之下,从而施工和后期维护方便。
附图说明
图1为本实用新型的整体示意图;
图2为本实用新型加热层的示意图;
附图标记:1—内管;2—加热层;21—环形碳纤维丝;22—直线碳纤维丝;3—绝缘保温层;4—温度传感器;5—控制器;6—电源;7—蓄电池;8—管沟;9—保护管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
本实用新型的防冻给水管道,如图1所示,包括从内至外依次设置的内管1、加热层2、绝缘保温层3和电源6,所述加热层2与电源6相连,所述加热层2为碳纤维网。
内管1采用绝缘的管道,如涂覆绝缘漆的金属管道,可将加热层2产生的热量传递至管内的水中,使水温升高。内管1的内壁光滑,降低对水的阻力。绝缘保温层3起到支撑整个管道、保护加热层2且隔热的作用,防止加热层2产生的热量传递至外界空气中。绝缘保温层3可以是泡沫层等常见的绝缘且隔热材质。加热层2采用碳纤维网,碳纤维的热膨胀系数小,能适应温度变化,碳纤维网两端加压导电后,电能迅速转化为热能,通过远红外线辐射散发热量,其工作原理是在电的引发激励下,通过碳分子团产生“布朗运动”,由碳分子间的互相撞击和摩擦从而产生热能,生成大量的红外线辐射,它所发射的远红外大部分波长在8μm至14μm之间,对人友好无安全隐患,其电能与热能转换率达98%以上,大大减少转换及传递过程中的能量损失,因此可以降低耗电量,降低维持成本。此外,碳纤维的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7至9倍,抗拉弹性模量为230至430Gpa亦高于钢,采用碳纤维网作为加热层2后,可以减小管道的整体重量,提高管道的强度。
碳纤维网可以是有多根碳纤维丝组成的各种形状的网状结构,优选的,如图2所示,所述碳纤维网包括多根环形碳纤维丝21和多根直线碳纤维丝22,所述环形碳纤维丝21环绕在内管1外,且相邻两环形碳纤维丝21之间的距离相等,所述直线碳纤维丝22沿着内管1的轴向分布,每根直线碳纤维丝22与所有的环形碳纤维丝21相连,且相邻两根直线碳纤维丝22之间的距离相等。环形碳纤维丝21和直线碳纤维丝22均匀分布,保证内管1均匀受热。
碳纤维网的通断电可通过人工手动控制,为了实现碳纤维网的自动通断电,降低人工成本,本实用新型还包括温度传感器4和控制器5,温度传感器4安装在内管1处,所述碳纤维网和温度传感器4均与控制器5电连接。温度传感器4为多个,均匀安装在内管1上,用于检测内管1的温度并将温度信号传输至控制器5,当温度降低至一定值时,控制器5控制碳纤维网通电,碳纤维网对内管1进行加热,当内管1的温度升高至设定值时,控制器5控制碳纤维网断电,从而实现即时、自动化地控制。控制器5采用现有一般的控制元件即可。
电源6可采用蓄电池,每个一段时间需要对蓄电池进行充电或更换新的蓄电池,为了便于后期维护,所述电源6为太阳能光伏板,所述太阳能光伏板连接有蓄电池7。太阳能光伏板将太阳能转化为电能,并将电能存储在蓄电池7中,蓄电池7通过线缆与温度传感器4、控制器5以及碳纤维网相连,用于为这些元件提供电能。
本实用新型还包括管沟8,管沟8的横截面呈矩环形,具有矩形的空腔,顶部设置有可拆卸的顶盖,所述内管1、加热层2和绝缘保温层3均设置在管沟8内部,用于保护管道,同时具有一定的保温隔热效果,施工时,在地面挖敷设管道的布管坑,再将管沟8设置在布管坑中,然后将管道放入管沟8,最后盖上管沟8的顶盖即可。管沟8可以是混凝土,也可以是高分子材料、金属材质等。
所述管沟8内设置有保护管9,连接加热层2的线缆设置在保护管9内,保护管9可采用塑料管,将连接加热层2的线缆布置在保护管9内,可以起到保护线缆的作用,防止线缆被物理破坏或者腐蚀,提高使用寿命。
综上,本实用新型与电阻丝加热的现有技术相比,热利用率更高,能耗更低,重量更轻;与将管道预埋在冻土层之下相比,施工方便快捷,成本低,后期维护方便。
Claims (6)
1.防冻给水管道,包括从内至外依次设置的内管(1)、加热层(2)、绝缘保温层(3)和电源(6),所述加热层(2)与电源(6)相连,其特征在于,所述加热层(2)为碳纤维网。
2.根据权利要求1所述的防冻给水管道,其特征在于,所述碳纤维网包括多根环形碳纤维丝(21)和多根直线碳纤维丝(22),所述环形碳纤维丝(21)环绕在内管(1)外,且相邻两环形碳纤维丝(21)之间的距离相等,所述直线碳纤维丝(22)沿着内管(1)的轴向分布,每根直线碳纤维丝(22)与所有的环形碳纤维丝(21)相连,且相邻两根直线碳纤维丝(22)之间的距离相等。
3.根据权利要求1所述的防冻给水管道,其特征在于,还包括温度传感器(4)和控制器(5),温度传感器(4)安装在内管(1)处,所述碳纤维网和温度传感器(4)均与控制器(5)电连接。
4.根据权利要求1所述的防冻给水管道,其特征在于,所述电源(6)为太阳能光伏板,所述太阳能光伏板连接有蓄电池(7)。
5.根据权利要求1所述的防冻给水管道,其特征在于,还包括管沟(8),所述内管(1)、加热层(2)和绝缘保温层(3)均设置在管沟(8)内部。
6.根据权利要求5所述的防冻给水管道,其特征在于,所述管沟(8)内设置有保护管(9),连接加热层(2)的线缆设置在保护管(9)内。
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CN114484281A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-13 | 江苏格陵兰传热科技有限公司 | 一种用于循环管道上的防冻模块 |
CN114484152A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-05-13 | 北京城建集团有限责任公司 | 一种管道保温施工工艺 |
CN114738587A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-12 | 桂林善水科技有限公司 | 一种基于绿色光伏供能的主动水管防冻保温装置 |
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