CN216282117U - 涡旋加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡旋加热器，涉及天然气管网技术领域。本实用新型包括进气喷嘴、涡流管、冷端管和热端管，进气喷嘴沿涡流管切线方式设置，使得气体从进气喷嘴以切线的形式进入涡流管，由于角动量的存在，运动快的气体分子就会跑到涡流管内部靠近内壁的位置，而运动慢的分子就聚集在涡流管中间位置，冷热气流分离，涡流管中心温度低的气体与涡流管内壁处温度高的气体一起进入热端管，而涡流管中心温度低的气体被热端管中心处的涡流挡块挡住，反弹转向，由冷端管排出，涡流管内壁处的热气流由热端管排出。本实用新型的涡旋加热器，可实现冷热气体分离，不需要经过热交换腔进行热交换，减少中间热交换环节，气体温度升温幅度更大。

Description

涡旋加热器

技术领域

本实用新型涉及天然气管网技术领域，更具体地说涉及一种涡旋加热器。

背景技术

在燃气调压撬中，由于燃气前后压差过大或这环境温度过低，会使燃气温度过低，燃气中含有水分，会使燃气管道发生冰堵，影响供气，因此需要加热器，提高燃气温度。市面上的加热器有：电加热器，水浴加热器等，皆需要外部加热源，此类加热器原理是：待加热的介质进入加热器后，在有电加热源的环形空间内流动一定时间后流出，达到提升温度的目的。

公开日为2018年9月28日，公开号为CN207922607U，名称为“涡旋加热器”的实用新型专利文件，公开了一种涡旋加热器，涉及天然气管网技术领域。本实用新型包括加热器本体，加热器本体上设置有进气腔、加热腔和换热腔，所述进气腔与加热腔连通，所述进气腔上设置有进气口，进气口处设置有喷嘴，所述喷嘴将由进气口进入的气体沿进气腔内壁切线方向喷射入进气腔，加热器本体的外壳与加热腔之间形成所述换热腔，所述加热器本体的外壳上设置有换热进气口和换热出气口，所述加热腔外壁上设置有换热片。

上述现有技术中的涡旋加热器采用换热的方式对待加热气体进行加热，加热后输入到调压器的指挥器中，这种热交换方式的热交换效率低，待加热气体温度升温幅度较小。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提供了一种涡旋加热器，本实用新型的发明目的在于解决上述现有技术中涡旋加热器热交换效率低，待加热气体温度升温幅度小的问题。本实用新型的涡旋加热器包括进气喷嘴、涡流管、冷端管和热端管，进气喷嘴沿涡流管切线方式设置，使得气体从进气喷嘴以切线的形式进入涡流管，然后以螺旋的方式在涡流管内旋转前进，由于角动量的存在，运动快的气体分子就会跑到涡流管内部靠近内壁的位置，而运动慢的分子就聚集在涡流管中间位置，冷热气流分离，涡流管中心温度低的气体与涡流管内壁处温度高的气体一起进入热端管，而涡流管中心温度低的气体被热端管中心处的涡流挡块挡住，反弹转向，由冷端管排出，涡流管内壁处的热气流由热端管排出。本实用新型的涡旋加热器，可实现冷热气体分离，不需要经过热交换腔进行热交换，减少中间热交换环节，气体温度升温幅度更大。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型是通过下述技术方案实现的：

涡旋加热器，包括进气喷嘴、涡流管、冷气流排放管和热气流排放管，所述进气喷嘴沿涡流管的切线方向布置，由进气喷嘴输入的气流沿涡流管内腔切线方向进入；所述涡流管、冷气流排放管和热气流排放管的内腔均为圆柱状，且冷气流排放管的内径小于热气流排放管的内径，热气流排放管的内径小于涡流管的内径；所述冷气流排放管装配在所述涡流管一端，所述热气流排放管装配在所述涡流管另一端，且冷气流排放管、涡流管和热气流排放管三者的轴线位于一条直线上；在热气流排放管的内部设置有涡流挡块，所述涡流挡块位于热气流排放管内腔的中心位置处。

本实用新型的工作原理是：气体由进气喷嘴沿涡流管内腔的切线方向进入涡流管内腔，然后以螺旋的方式在涡流管内腔旋转前进；气体在涡流管内腔高速旋转时，经涡流会分离成两部分，一部分为热气流，一部分为冷气流，冷气流位于涡流管内腔中心，热气流位于冷气流外侧。

具体的：气体分子沿涡流管内腔切线方向进入涡流管内腔后，由于角动量的存在，运动快的气体分子就会跑到涡流管内腔外层（靠近涡流管内壁），而运动慢的气体分子就聚集在涡流管内腔中心部，位于涡流管内腔中心部位的气体分子由于旋转角速度大，与外层气体分子摩擦，并将能量传递给外层气体分子，从而使得自己能量减弱、速度变慢，温度降低，形成冷气流；位于涡流管内腔外层（靠近涡流管内壁）的气体分子不但得到涡流管内腔中心部位气体分子的能量，而且还会与涡流管内壁摩擦，使得温度继续升高，速度增加，从而形成热气流。

冷气流和热气流一同前进进入热气流排放管内时，热气流位于外层，则顺利排出热气流排放管，而冷气流位于中心部位，则被热气流排放管中心的涡流挡块挡住，然后反弹转向，与热气流流向相反，从涡流管另一端的冷气流排放管排出；从而实现冷热气流的分离。热气流排出后即可进入燃气调压撬中。

更进一步的，所述涡流挡块位于热气流排放管的出口端。

更进一步地，所述涡流挡块呈圆锥体状，通过若干支撑件，装配在热气流排出管的内腔中，且圆锥体状涡流挡块的锥尖部朝向冷气流排放管。

所述涡流挡块的最大直径处与冷气流排放管的内径相同。

更进一步地，所述涡流管内腔与热气流排放管的内腔的连接处呈逐渐收口的漏斗状。

所述涡流管内腔与冷气流排放管内腔的连接处为一平面。

与现有技术相比，本实用新型所带来的有益的技术效果表现在：

1、本实用新型的涡旋加热器，可实现冷热气体分离，不需要经过热交换腔进行热交换，减少中间热交换环节，气体温度升温幅度更大。

2、涡流管、冷气流排放管和热气流排放管的内腔均为圆柱状，方便气体分子螺旋转动时更加顺畅，避免不必要的能量损失。

3、冷气流排放管的内径小于热气流排放管的内径，便于将经涡流挡块挡住且反弹转向的冷气流由冷气流排放管排出，避免热气流从冷气流排放管排出。

4、冷气流排放管、涡流管和热气流排放管三者的轴线位于一条直线上，确保冷气流的反向流动顺畅，热气流的正向流动顺畅，若三者不在同一轴线上，会导致冷热气流无法顺利分离，无法达到自加热气体的目的。

5、涡流挡块的作用是将冷气流反弹转向，避免冷气流和热气流一起由热气流排放管排出。

6、涡流挡块位于热气流排放管的出口端，使得冷热气流具有足够的分离行程，在冷热气流一起螺旋移动时，冷气流将其能量传递给热气流，涡流挡块设置的位置，确保了冷热气流移动行程过程中，能够完成能量交换。

7、圆锥体状的涡流挡块便于冷气流的反弹转向，圆锥体状的涡流挡块的锥尖部朝向冷气流排放管，使得冷气流在经过圆锥体状的涡流挡块时，形成由内而外的反弹转向，即冷气流中心先反弹转向，然后冷气流外层经圆锥体状涡流挡块的锥面逐渐向冷气流中心反弹转向，使得冷气流转向更加顺畅，避免分离的冷热气流再次混合在一起，也便于冷气流转向后由冷气流排放管排出。

8、涡流挡块的最大直径处与冷气流排放管的内径相同，避免因涡流挡块过大或过小而导致分离的冷热气流再次混合在一起。

9、涡流管内腔与热气流排放管的内腔的连接处呈逐渐收口的漏斗状，便于冷热气流顺利进入热气流排放管，且经过逐渐收口的连接处时，冷热气流的能量损失较小，热气流经过该收口可进一步加速，便于热气流的排出，更加有利于冷热气流的分离。

附图说明

图1为本实用新型涡流热交换器的剖视结构示意图；

图2为本实用新型图1中A-A向截面图；

图3为本实用新型图1中B-B向截面图；

附图标记：1、进气喷嘴，2、涡流管，3、冷气流排放管，4、热气流排放管，5、涡流挡块。

具体实施方式

下面结合说明书附图及具体实施例，对本实用新型的技术方案做出进一步详细地阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参照说明书附图1，本实施例公开了涡旋加热器，包括进气喷嘴1、涡流管2、冷气流排放管3和热气流排放管4。

如图2所示，所述进气喷嘴1沿涡流管2的切线方向布置，由进气喷嘴1输入的气流沿涡流管2内腔切线方向进入。

更进一步的，如图2所示，涡流管2、冷气流排放管3和热气流排放管4的内腔均为圆柱状，方便气体分子螺旋转动时更加顺畅，避免不必要的能量损失。且冷气流排放管3的内径小于热气流排放管4的内径，热气流排放管4的内径小于涡流管2的内径；便于将经涡流挡块5挡住且反弹转向的冷气流由冷气流排放管3排出，避免热气流从冷气流排放管3排出。

所述冷气流排放管3装配在所述涡流管2一端，所述热气流排放管4装配在所述涡流管2另一端，且冷气流排放管3、涡流管2和热气流排放管4三者的轴线位于一条直线上；确保冷气流的反向流动顺畅，热气流的正向流动顺畅，若三者不在同一轴线上，会导致冷热气流无法顺利分离，无法达到自加热气体的目的。

在热气流排放管4的内部设置有涡流挡块5，所述涡流挡块5位于热气流排放管4内腔的中心位置处。涡流挡块5的作用是将冷气流反弹转向，避免冷气流和热气流一起由热气流排放管4排出。

其工作原理是：气体由进气喷嘴1沿涡流管2内腔的切线方向进入涡流管2内腔，然后以螺旋的方式在涡流管2内腔旋转前进；气体在涡流管2内腔高速旋转时，经涡流会分离成两部分，一部分为热气流，一部分为冷气流，冷气流位于涡流管2内腔中心，热气流位于冷气流外侧。

具体的：气体分子沿涡流管2内腔切线方向进入涡流管2内腔后，由于角动量的存在，运动快的气体分子就会跑到涡流管2内腔外层（靠近涡流管2内壁），而运动慢的气体分子就聚集在涡流管2内腔中心部，位于涡流管2内腔中心部位的气体分子由于旋转角速度大，与外层气体分子摩擦，并将能量传递给外层气体分子，从而使得自己能量减弱、速度变慢，温度降低，形成冷气流；位于涡流管2内腔外层（靠近涡流管2内壁）的气体分子不但得到涡流管2内腔中心部位气体分子的能量，而且还会与涡流管2内壁摩擦，使得温度继续升高，速度增加，从而形成热气流。

冷气流和热气流一同前进进入热气流排放管4内时，热气流位于外层，则顺利排出热气流排放管4，而冷气流位于中心部位，则被热气流排放管4中心的涡流挡块5挡住，然后反弹转向，与热气流流向相反，从涡流管2另一端的冷气流排放管3排出；从而实现冷热气流的分离。热气流排出后即可进入燃气调压撬中。

更进一步的，作为本实施例又一种实施方式，如图1所示，所述涡流挡块5位于热气流排放管4的出口端。使得冷热气流具有足够的分离行程，在冷热气流一起螺旋移动时，冷气流将其能量传递给热气流，涡流挡块5设置的位置，确保了冷热气流移动行程过程中，能够完成能量交换。

更进一步的，作为本实施例又一种实施方式，参照说明书附图1和附图3所示，所述涡流挡块5呈圆锥体状，通过若干支撑件，装配在热气流排出管的内腔中，且圆锥体状涡流挡块5的锥尖部朝向冷气流排放管3。圆锥体状的涡流挡块5便于冷气流的反弹转向，圆锥体状的涡流挡块5的锥尖部朝向冷气流排放管3，使得冷气流在经过圆锥体状的涡流挡块5时，形成由内而外的反弹转向，即冷气流中心先反弹转向，然后冷气流外层经圆锥体状涡流挡块5的锥面逐渐向冷气流中心反弹转向，使得冷气流转向更加顺畅，避免分离的冷热气流再次混合在一起，也便于冷气流转向后由冷气流排放管3排出。

作为本实施例更优的实施方式，所述涡流挡块5的最大直径处与冷气流排放管3的内径相同。避免因涡流挡块5过大或过小而导致分离的冷热气流再次混合在一起。

更进一步的，作为本实施例的又一种实施方式，所述涡流管2内腔与热气流排放管4的内腔的连接处呈逐渐收口的漏斗状。所述涡流管2内腔与冷气流排放管3内腔的连接处为一平面。涡流管2内腔与热气流排放管4的内腔的连接处呈逐渐收口的漏斗状，便于冷热气流顺利进入热气流排放管4，且经过逐渐收口的连接处时，冷热气流的能量损失较小，热气流经过该收口可进一步加速，便于热气流的排出，更加有利于冷热气流的分离。所述涡流管2内腔与冷气流排放管3内腔的连接处为一平面。便于冷气流直接从涡流管2内腔排出，不会有热气流外泄，同时也不会有冷气流反弹回流。

Claims (6)

1.涡旋加热器，其特征在于：包括进气喷嘴（1）、涡流管（2）、冷气流排放管（3）和热气流排放管（4），所述进气喷嘴（1）沿涡流管（2）的切线方向布置，由进气喷嘴（1）输入的气流沿涡流管（2）内腔切线方向进入；所述涡流管（2）、冷气流排放管（3）和热气流排放管（4）的内腔均为圆柱状，且冷气流排放管（3）的内径小于热气流排放管（4）的内径，热气流排放管（4）的内径小于涡流管（2）的内径；所述冷气流排放管（3）装配在所述涡流管（2）一端，所述热气流排放管（4）装配在所述涡流管（2）另一端，且冷气流排放管（3）、涡流管（2）和热气流排放管（4）三者的轴线位于一条直线上；在热气流排放管（4）的内部设置有涡流挡块（5），所述涡流挡块（5）位于热气流排放管（4）内腔的中心位置处。

2.如权利要求1所述的涡旋加热器，其特征在于：所述涡流挡块（5）位于热气流排放管（4）的出口端。

3.如权利要求1或2所述的涡旋加热器，其特征在于：所述涡流挡块（5）呈圆锥体状，通过若干支撑件，装配在热气流排出管的内腔中，且圆锥体状涡流挡块（5）的锥尖部朝向冷气流排放管（3）。

4.如权利要求1或2所述的涡旋加热器，其特征在于：所述涡流挡块（5）的最大直径处与冷气流排放管（3）的内径相同。

5.如权利要求1所述的涡旋加热器，其特征在于：所述涡流管（2）内腔与热气流排放管（4）的内腔的连接处呈逐渐收口的漏斗状。

6.如权利要求1或5所述的涡旋加热器，其特征在于：所述涡流管（2）内腔与冷气流排放管（3）内腔的连接处为一平面。

Images