[发明专利]一种增大输出功率的电加热装置

说明书

一种增大输出功率的电加热装置，包括外壳、加热管、支撑、出流口及入流口；所述外壳外圆面两端分别设置有出流口及入流口，外壳内安装有加热管，加热管端部与外壳端部之间设置有间隙，且加热管与外壳内壁之间以及相邻加热管之间均通过支撑固定。随着横截面积的增大，换热系数和换热面积逐渐增加，加热管产生的热量更容易传给流体。在相同质量的加热管上加载更大的电功率，加热器结构更紧凑、换热效果更好。在不改变材料种类和不增大输入流体工质初速的情况下，通过改变加热管各截面的壁厚来改变功率分布，使其整体功率分布更合理，从而通过提升整体平均温度的方式来达到提高流体工质温度的目的。

技术领域

本发明属于电加热器技术领域，涉及一种增大输出功率的电加热装置。

背景技术

电加热器是指利用电能达到加热效果的电器。加热管是电加热器的核心部件，加热管通电后温度升高，电能转换成热能，热量再传给加热管周围的空气。由于随着空气的流动，空气温度逐渐升高，导致来流端到出流端加热管温度逐渐升高，加热能力受限于出流端一侧的材料温度极限，而在加热管来流端温度较低，距材料最大耐热温度仍有很大裕度。这意味着进行一定量的能量转化时需要的加热管材料更多，随着工业中使用的加热器功率增大和场地空间使用费用的提高，使用更少的材料设计紧凑式加热器可以有效地降低成本。由此引出增大来流端输出功率来提升流体工质温度的方案。通过改进保持两端温度基本均匀，使加热器两端都在较高的均匀的温度下工作，相同质量的加热管上可以加载更大的功率。

现有的一类加热器通过增大加热面积，保持两端温度均匀，但没有考虑所使用加热管材料的耐热极限温度的问题，这样会带来产品使用寿命较短和产品使用安全性等技术缺陷；现有的另一类加热器，在加热过程中使用电机和叶轮加速流经加热器的液体流速，以达到更快加热的目的，但这需要额外的能量输入，能量利用率的高低有待商榷。

发明内容

本发明提供一种增大输出功率的电加热装置，通过代替圆柱形加热棒的方式，增大来流端输出功率的加热装置。通过改变管道的壁厚来改变功率分布，使加热装置整体温度分布更均匀。电流I、电阻R和功率P之间的关系是P＝I²R，对电加热棒而言，电流I是恒定的，电阻R变大则使功率P变大；材料的电阻率ρ、管道长度L、管道的横截面积S与电阻R之间的关系是R＝ρ*L/S，材料选定后电阻率ρ不变，在管道长度L相等的情况下，减小横截面积S可以增大电阻R；依据此原理设计出来流端横截面积最小，沿流向管道横截面积逐渐增大的加热装置。这意味着减小入口段的管径(减少材料)反而可以增大输出功率。

一种增大输出功率的电加热装置，包括外壳、加热管、支撑、出流口及入流口；所述外壳外圆面两端分别设置有出流口及入流口，外壳内安装有加热管，加热管端部与外壳端部之间设置有间隙，且加热管与外壳内壁之间以及相邻加热管之间均通过支撑固定。

所述加热管分为等内径加热管、等中径加热管及等外径加热管；当采用等内径加热管时，加热管外径为非等直径设置，入流口端加热管外径小于出流口端加热管外径；当采用等中径加热管时，入流口端加热管内径大于出流口端加热管内径，入流口端加热管外径小于出流口端加热管外径；当采用等外径加热管时，加热管外径为等直径设置，入流口端加热管内径大于出流口端加热管内径。加热管选用等内径式加热管，管道内部便于清洁，根据原理可知，加热管还可选用等中径式或等外径式。在径向可用空间较小，需要整体结构紧凑时可选用等外径式加热管。在轴向可用空间较小，仍需要达到相同的加热效率时可选用等中径式加热管。

所述加热管内孔面及外表面均涂有防电化学腐蚀的绝缘涂层，根据不同的流体工质需选用不同的涂层以保证加热器的安全和长寿使用；所述入流口处安装流量监测器，所述出流口处安装温度探测器，流量监测器及温度探测器与芯片或计算机连接，使本发明更加智能化。

本发明的有益效果为：

1、单位长度加热管的加热功率从出流口端向着入流口端逐渐增大，加热管的温度变的更均匀，且加热管整体的输出功率大于改进前的输出功率。