CN213334953U - 一种可双向加热的流体加热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可双向加热的流体加热系统，其包括导热组件、加热组件和散热组件，导热组件内灌注有导热介质，导热组件包括主管和支管，支管的底部与主管相连以使支管的内腔连通主管的内腔，支管的外侧壁设有第一翅片；加热组件包括第一围壳和加热件，第一围壳设有第一入口和第一出口，主管设于第一围壳内，加热件插设于主管的内腔；散热组件与支管对应布置。导热介质在受热后高速膨胀至支管的内腔，从而可将热量快速传导至支管的管壁，提高热量传导的速率；导热介质可将热量均匀分布于支管上，且设置第一翅片可促进散热，提高散热效率；通过调整加热件的加热功率来使导热介质吸收较为恒定的热量，降低第一流体的温度波动幅度，提高加热稳定性。

Description

一种可双向加热的流体加热系统

技术领域

本实用新型涉及加热设备技术领域，特别涉及一种加热系统。

背景技术

现有的，对于一些物料预热系统、烘干系统或者取暖系统，均需要使用加热设备来将待加热的第一流体（例如空气）予以加热，加热后的第一流体通过导流结构输送至对应位置。一般的，加热设备的工作方式为：热源接触于散热器的壳体，散热器的壳体吸收热量后将热量传递，经由散热器的壳体将热量传递至第一流体以对其加热。第一流体被加热后输送至导流结构。其中，热源可以是通过锅炉设备、化工反应设备、机械加工设备、地热设备以及太阳能设备等设备所加热产生的高温的第二流体，例如热水、热油或蒸汽等。对于上述结构，热量在散热器上的传导效率较低，散热器的整体导热速率较低，且散热器的散热效率也较低。热源的热量传导至第一流体的部分较少，使得热源的热量利用率较低。此外，当高温的第二流体因流量不恒定或者温度变化而导致供给不稳定时，会造成加热后的第一流体的温度波动较大，造成加热的稳定性降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种可双向加热的流体加热系统，能够提高热量传导速率、散热效率以及加热的稳定性。

根据本实用新型的实施例，提供一种可双向加热的流体加热系统，其包括导热组件、加热组件和散热组件，其中，所述导热组件内灌注有导热介质，导热组件包括主管和支管，所述支管的底部与主管相连以使支管的内腔连通主管的内腔，所述支管的外侧壁设有第一翅片；所述加热组件包括第一围壳和加热件，所述第一围壳设有第一入口和第一出口，所述主管设于第一围壳内，所述加热件插设于主管的内腔；所述散热组件与支管对应布置，用于使待加热的第一流体经过支管。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一翅片包括第一三维肋翅片、第一针翅片、第一放射状翅片以及第一螺旋翅片中的至少一种。

根据本实用新型的一些实施例，所述支管的内侧壁设有第二翅片，所述第二翅片包括第二三维肋翅片、第二针翅片、第二放射状翅片以及第二螺旋翅片中的至少一种。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一翅片与支管外侧壁的连接处的面积为S1，所述支管外侧壁的面积为S2，S1与S2的比值为0.1至0.98。

根据本实用新型的一些实施例，所述散热组件设置为风扇或者第二围壳，其中，所述风扇设于支管的侧方以能够朝向支管送风；所述第二围壳设有第二入口和第二出口，所述支管插设于第二围壳内。

根据本实用新型的一些实施例，所述主管的内侧壁和/或外侧壁设有第三翅片，所述第三翅片包括第三三维肋翅片、第三针翅片、第三放射状翅片以及第三螺旋翅片中的至少一种。

根据本实用新型的一些实施例，还包括第三围壳，所述第三围壳设有第三入口和第三出口，所述第一围壳设于所述第三围壳内。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一围壳的内侧壁和/或外侧壁设有第四翅片，所述第四翅片包括第四三维肋翅片、第四针翅片、第四放射状翅片以及第四螺旋翅片中的至少一种。

根据本实用新型的一些实施例，所述导热组件还包括顶管，所述支管的顶部与顶管相连以使支管的内腔连通顶管内腔。

根据本实用新型的一些实施例，所述加热件的一部分伸入至内管中。

有益效果：通过上述结构，导热介质在受热后高速膨胀至支管的内腔，利用支管的内腔可实现空腔导热，从而可将热量快速传导至支管的管壁，提高热量传导的速率；通过导热介质可将热量均匀分布于支管上，且通过设置第一翅片可以促进强化散热，提高散热效率；第二流体供给不稳定时，可通过调整加热件的加热功率来使导热介质吸收较为恒定的热量，降低第一流体的温度波动幅度，提高加热的稳定性；导热介质能够被内外同时加热，提高导热介质的加热升温速率。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为本发明第一实施例的剖视图；

图2为图1中所示加热件的结构图；

图3为本发明第二实施例的剖视图；

图4为本发明第三实施例的剖视图；

图5为本发明第四实施例的剖视图；

图6为第一三维肋翅片和第二三维肋翅片与支管的配合示意图；

图7为第一针翅片和第二针翅片与支管的配合示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，一种可双向加热的流体加热系统，其包括导热组件10、加热组件和散热组件。其中，导热组件10内灌注有导热介质，该导热组件10包括主管11和支管12，支管12的底部与主管11相连接，以使支管12的内腔连通主管11的内腔，支管12的外侧壁设置有第一翅片50；加热组件包括第一围壳21和加热件22，第一围壳21设置有第一入口211和第一出口212，主管11设置于第一围壳21内，加热件22插设于主管11的内腔；散热组件与支管12对应布置，散热组件用于使待加热的第一流体经过支管12。

对于上述结构，在工作时，将高温的第二流体自第一入口211通入第一围壳21，经第一出口212流出，第二流体于第一围壳21内将热量经主管11传导至导热介质，第二流体从外向内加热导热介质，而加热件22工作时可以从内向外加热导热介质，导热介质在受热后高速膨胀至支管12内腔，散热组件使第一流体于支管12的外侧经过，导热介质的热量经支管12的管壁和第一翅片50传导至第一流体以对其加热，第一流体被加热后可输送至导流结构。

导热介质能够被内外同时加热，导热介质双向受热，可提高导热介质的加热升温速率，进而提高第一流体的加热速度。利用支管12的内腔可实现空腔导热，从而可将热量快速传导至支管12的管壁，提高热量传导的速率。通过导热介质可将热量均匀分布于支管12上，且通过设置第一翅片50可以促进强化散热，以使热量快速散发，提高散热效率，优化散热效果。由于导热速率和散热效率提高，使得第二流体的热量能够更多地经主管11传导至导热介质，加之加热件22位于导热介质中，导热介质能够从加热件22和第二流体吸收更多的热量，从而可以强化热量的利用率，更多的热量能够被传导散发至第一流体中。加热件22可于主管11的内腔直接加热导热介质，可以减少热量的二次转化，减少热量在不同介质间的传导交换次数，避免热量在传导交换过程中造成散失。此外，当第二流体因流量或温度变化而供给不稳定时，可通过调整加热件22的加热功率来使导热介质吸收较为恒定的热量，降低第一流体的温度波动幅度，提高加热的稳定性。对于加热件22，导热介质的吸热速率较高，加之加热件22位于导热介质中，导热介质能够从加热件22吸收更多的热量，从而可以强化热量的利用率，更多的热量能够被传导散发至第一流体中，在提高制热量的同时可以降低能耗，从而起到节能降耗的效果。

需要说明的是，在一些工作情况下，可以仅向第一围壳21通入第二流体，不启动加热件；或者仅启动加热件，不向第一围壳21通入第二流体。

第一翅片50包括第一三维肋翅片51、第一针翅片52、第一放射状翅片以及第一螺旋翅片中的至少一种。其中，第一三维肋翅片51是通过对支管12进行机加工形成，以使支管12与第一三维肋翅片51为一体式结构，第一三维肋翅片51与支管12之间的热阻较小，利于传热。优选的，第一针翅片52与支管12可设置为一体式结构，例如，通过对支管12进行机加工以形成第一针翅片52，以降低热阻，强化传热。此外，第一针翅片52亦可通过焊接等方式与支管12形成为一体式结构。

第一三维肋翅片51的宽度设置为W1，0.01≤W1≤50mm，厚度设置为H1，0.01≤H1≤50mm，长度设置为L1，0.01≤L1≤100mm。在一些应用场合，可将第一三维肋翅片51的尺寸设置为：2≤W1≤30mm，0.05≤H1≤14mm，5≤L1≤90mm。

第一翅片50与支管12外侧壁的连接处所占据的支管12外侧壁的面积为S1，支管12外侧壁的面积为S2，S1与S2的比值为0.1至0.98（含0.1和0.98）。以使第一翅片50能够充分吸收支管12上的热量，且第一翅片50自身可具有足够的间隙，确保有足够的第一流体经过第一翅片50吸收热量。在一些应用场合，S1与S2的比值还可为0.2至0.85。

在支管12的内侧壁还设置有第二翅片60，第二翅片60包括第二三维肋翅片61、第二针翅片62，第二放射状翅片以及第二螺旋翅片中的至少一种。同样的，第二三维肋翅片61是通过对支管12进行机加工形成，以使支管12与第二三维肋翅片61为一体式结构，第二三维肋翅片61与支管12之间的热阻较小，利于传热；第二针翅片62也可与支管12设置为一体式结构。如上，通过设置第二翅片60可以增加导热介质的散热面积，提高导热介质与支管12的热传导效率，优化散热效果。

在导热组件10中，其支管12的数量设置为两个以上，这些支管12沿着主管11的轴线依次排列，如此可增加导热组件10的散热面积，提高散热效率。

在一些实施例中，导热组件10还包括顶管13，支管12的顶部与顶管13相连接以使支管12的内腔连通顶管13的内腔。顶管13与主管11通过支管12连通，如此使导热介质能够充分流动，导热介质能够充分流动放热，优化散热效果。此外，亦可平衡导热组件10的内部压力，例如，如果某一支管12内腔的压力过大，其内部的导热介质可流动至顶管13，从而可对该支管12进行泄压。且第一流体经过顶管13以带走顶管13的热量，增加导热组件10的散热面积，优化散热效果。

主管11和支管12的内腔截面均呈圆形。例如，主管11和支管12均呈圆管状，以便于取材加工，降低成本，且利于均匀散热。当然，主管11和支管12的内腔截面还可呈其他形状，例如椭圆形、方形等。

其中，主管11和支管12的内腔宽度设置为W2，0.1≤W2≤500mm。

在主管11的内侧壁和外侧壁均设有第三翅片70。其中，第三翅片70包括第三三维肋翅片、第三针翅片、第三放射状翅片以及第三螺旋翅片中的至少一种。设于主管11内侧壁的第三翅片70可以增加导热介质的吸热面积，提高导热介质的吸热速率，设于主管11外侧壁的第三翅片70可以增加主管11的吸热面积，以提高主管11的吸热速率。

参照图1和图4，散热组件设置为风扇31，风扇31设于支管12的侧方以能够朝向支管12送风。导流结构与风扇31对应布置，在此实施例中，第一流体为空气，空气经过支管12以吸收热量，受热后的空气流动至导流结构。其中，导流结构可以是集风罩，或者风管等。

参照图3和图5，散热组件设置为第二围壳32，第二围壳32设置有第二入口321和第二出口322，支管12插设于第二围壳32内。导流结构设置于第二出口322处，在此实施例中，第一流体可以是水，水经过支管12吸热升温后流出第二围壳32。其中，导流结构可以是于第二出口322处连接第二围壳32的管道。当然，在此实施例中，第一流体也可为空气。

加热系统还包括第三围壳40，第三围壳40设置有第三入口41和第三出口42，第一围壳21设置于第三围壳40内。第三出口42处也设置有导流结构，一部分的第一流体可经第三入口41流入，经第三出口42流出，第二流体的热量一部分经主管11传导至导热介质，一部分经第一围壳21传导至第三围壳40内的第一流体，以对第三围壳40内的第一流体进行加热。据此，能够使得热源的更多热量能够被传导至第一流体，减少热量的散失，提高热源的热量利用率。

在第一围壳21的内侧壁和外侧壁设置有第四翅片80，第四翅片80包括第四三维肋翅片、第四针翅片、第四放射状翅片以及第四螺旋翅片中的至少一种。设于第一围壳21内侧壁的第四翅片80可以增加第二流体的放热面积，以提高第一围壳21的吸热速率，设于第一围壳21外侧壁的第四翅片80可以增加第一流体的吸热面积，以提高第一流体的吸热速率。

其中，第三三维肋翅片和第四三维肋翅片可采用与第一三维肋翅片51相同的结构和成型方式，第三针翅片和第四针翅片亦可采用与第一针翅片52相同的结构和成型方式，在此不再详述。

加热件22的一部分伸入至支管12的内腔，以能够对支管12内的导热介质进行加热，能够增加导热介质的受热面积，提高加热效率。其中，加热件22包括管壳221以及设置于管壳221内的电热丝222。

管壳221可以设置为光壁结构。当然，在一些实施例中，在管壳221的外侧壁可设有翅片。通过设置翅片可以增加导热介质的吸热面积，提高导热介质的吸热效率。此外，可在管壳221的内侧壁敷设电热膜来进行加热。

在一些实施例中，可以不设置管壳221，直接在电热丝222的表面敷设绝缘层，以使电热丝222将热量直接传导至导热介质。在其他的一些实施例中，加热件22可以设置为半导体电热板等结构。

在上述各实施例中，各针翅片均可呈针状，或者柱条状。第一、第二、第三和第四螺旋翅片设置为长条形的片状翅片，该长条形的片状翅片盘绕成螺旋状，或者设置为多个直翅片呈螺旋状排列。第一、第二、第三和第四放射状翅片设置为多个直翅片绕其对应的轴线呈放射状排列，例如，第一放射状翅片和第二放射状翅片即设置为多个直翅片绕支管12的轴线呈放射状排列。

在一些实施例中，导热组件10还包括回流管和单向阀（图中未示出），回流管可以呈螺旋状，且回流管的一端连接顶管13，另一端连接主管11的底部，单向阀设置于回流管与顶管13的连接处。单向阀由一定的压力才可开启，当顶管13内的压力也过大时，压力可以将单向阀推动开启，以使顶管13内的导热介质进入回流管中予以冷却，冷却后的导热介质回流至主管11，从而可以起到降低压力的作用。导热介质于主管11内受热后气化上升，可避免气态的导热介质从主管11进入回流管内。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，包括导热组件、加热组件和散热组件，其中，

所述导热组件内灌注有导热介质，导热组件包括主管和支管，所述支管的底部与主管相连以使支管的内腔连通主管的内腔，所述支管的外侧壁设有第一翅片；

所述加热组件包括第一围壳和加热件，所述第一围壳设有第一入口和第一出口，所述主管设于第一围壳内，所述加热件插设于主管的内腔；

所述散热组件与支管对应布置，用于使待加热的第一流体经过支管。

2.根据权利要求1所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，所述第一翅片包括第一三维肋翅片、第一针翅片、第一放射状翅片以及第一螺旋翅片中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，所述支管的内侧壁设有第二翅片，所述第二翅片包括第二三维肋翅片、第二针翅片、第二放射状翅片以及第二螺旋翅片中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，所述第一翅片与支管外侧壁的连接处的面积为S1，所述支管外侧壁的面积为S2，S1与S2的比值为0.1至0.98。

5.根据权利要求1所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，所述散热组件设置为风扇或者第二围壳，其中，所述风扇设于支管的侧方以能够朝向支管送风；所述第二围壳设有第二入口和第二出口，所述支管插设于第二围壳内。

6.根据权利要求1所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，所述主管的内侧壁和/或外侧壁设有第三翅片，所述第三翅片包括第三三维肋翅片、第三针翅片、第三放射状翅片以及第三螺旋翅片中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，还包括第三围壳，所述第三围壳设有第三入口和第三出口，所述第一围壳设于所述第三围壳内。

8.根据权利要求7所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，所述第一围壳的内侧壁和/或外侧壁设有第四翅片，所述第四翅片包括第四三维肋翅片、第四针翅片、第四放射状翅片以及第四螺旋翅片中的至少一种。

9.根据权利要求1或7或8所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，所述导热组件还包括顶管，所述支管的顶部与顶管相连以使支管的内腔连通顶管内腔。

10.根据权利要求1所述的一种可双向加热的流体加热系统，其特征在于，所述加热件的一部分伸入至内管中。

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