[发明专利]一种用于加热气体的电加热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加热气体的电加热装置，尤其涉及安装在带用压力的输气管路上的电热装置。

背景技术

现有技术中用于气体尤其是用于空气加热的电加热装置主要包括壳体、保温层和加热件。保温层和加热件都固定在壳体内部，在保温层内部设有一个直径较大的通孔，加热件位于通孔内。该加热件以弯折形式或者电阻丝螺旋形式结构集聚通孔内，因此在通孔内的加热件长度远大于通孔高度或者通孔周长。壳体上设有进气口和出气口，进气口与出气口之间气体流动通道经过通孔，如此进气口进入的空气会流经加热件所在位置，然后再从出气口输出。

例如2010年9月15公布的公开号为CN101832642A的中国专利，公开了一种气体电加热器。专利文献中公开了该气体电加热器包括承压壳体；进口空腔，置于所述承压壳体内的一端，与所述承压壳体上的进口管嘴相连；出口空腔，置于所述承压壳体内的另一端，与所述承压壳体上的出口管嘴相连；发热体，连接于所述进口空腔与所述出口空腔之间，用于加热从所述进口管嘴进入所述进口空腔并穿过发热体的气体；引电区，位于所述承压壳体内进口空腔一侧；电气贯穿件，从所述引电区引出，一端与所述发热体相连，一端连接外部电源。

该专利技术中描述的气体电加热器使用时气体从进口管嘴进，流经进口空腔、发热体、出口空腔，最后从出口管嘴流出，由此，气体流动通道就分布在上述区域内。气体流动通道为直通式结构，气体流动路径长度稍大于气体电加热器的长度；气体电加热器长度受管路限制，只能达到有限长度，所以该结构的气体流动路径短，相应的加热气体的时间就短，尤其是在气体高速运动的状况下加热时间就更短，这降低了热交换效率。发热体上用于通过气体的通道孔径较大，气体形成气流通过发热体时只有气流外侧得到热交换，而气流中心位置的温度在极短时间内改变较少，使得气体受热不均匀。该气体电加热器存在热交换效率低、加热不均匀、加热所得气体温度波动幅度大的缺陷。

现有技术在2008年4月30日公开了公开号为CN101170845A的中国专利，在该专利中公开了一种气体电加热器，它包括加热腔，由外套筒、内套筒和密封端盖，外套筒固定于密封端盖上，外套筒和密封端盖，外套筒固定于密封端盖上，外套筒和内套筒将加热腔分隔成外加热腔和内加热腔；该内套筒内设置有固定于密封端盖上的电加热元件；外套筒设有进气口，内套筒设置出气口，有两个以上固定于内套筒内壁的折流板，该折流板相对间隔排列。在该技术方案中内套筒、外套筒之间设置了弯折的气体流动通道，气体流动路径在折流板的导向作用下进一步弯折状分布，由此延长气体流动通道长度。采用弯折的气体流动路径设计的技术方案，除上述专利外，在2009年8月12日公开的公开号为CN101504114A的中国专利中公开了一种高压可拆换型电加热器组件，该高压可拆换型电加热器组件的筒体内部设有电热管，电热管上设有错位排列的导流板。气体进入该高压可拆换型电加热器组件内部时，气体首先经过进气口，流经电热管所在腔室，并在导流板的作用下弯折流动，最后从出气口流出。

上述两种技术方案都采用弯折的气体流动路径设计，虽然相比直通式的气体流动通道具有延长气体流动路径的作用，但是路径增加不明显，相比采用直通式的通道至多增加一倍，热交换效率仍然较低，另外气体流动通道的横截面面积大且呈类似矩形、圆形或者椭圆形等结构以及基于这些结构的变形结构，该变形指拉伸、缩小等情况但这只是局部，并不影响该横截面较为集中的结构特征。气体运动过程中形成气流；气流在气体流动通道内运动，气流外侧到中心位置的距离很长，其外侧与加热体接触，气流中间位置很难与加热体接触，温度很难在极短时间内得到改变，造成输出的气体受热不均匀，输出的气体温度波动大。在带有压力的输气管路中气体流速快，使用上述电加热装置时气体与加热体的接触时间就更短，故热交换效率就会大大降低，使用缺陷就更为明显。因此，现有技术中的电加热装置只适用于气体流速缓慢的输气管路中。

现有技术中的电加热装置除上述技术缺陷外，还包括热损耗大的缺点。电加热装置中的保温层起保温作用，减少热量从壳体上散出流失。由于需要将加热件放置在保温层内部，故通孔直径被设置成较大值，这样导致保温层的壁厚度小。单位时间内，集中设置的加热件的热量远大于该壁厚的保温层所能维持的热量，使得热量易从壳体处流失。所以现有的电加热装置存在明显的损耗问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在有限空间内增加气体流动通道的长度，通过改变通道结构来实现气体受热均匀，降低由壳体散发热量造成的损耗，本发明的目的在于提供一种热交换效率高、受热均匀、保温性能强的用于加热气体的电加热装置。