一种可变通道高效电加温器

技术领域

本申请涉及介质加热的技术领域，尤其是涉及一种可变通道高效电加温器。

背景技术

换热器是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，换热器在化工、石油、动力、食品以及其他各种工业生产中占据重要地位。在化工生产中换热器可以作为换热器、冷却器、冷凝器、蒸发器与再沸器等换热工具。按照换热结构的不同可以将换热器分为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、板式换热器以及管壳式换热器等。

目前，现有的换热器主要由接线、承压、保温、加热、支撑组件等部件构成。初始温度的待换热介质进入加热容器并经过若干换热管束进行换热，但当介质在加热容器中的流量过大且所需换热温度较低时，流体经过换热装置的速度较慢，从而对换热装置的换热效率造成影响，除此以外，加热容器内液体压强过大会降低换热装置的安全性。

发明内容

为了提高换热器的换热效率，本申请提供一种可变通道高效电加温器。

本申请提供的一种可变通道高效电加温器采用如下的技术方案：

一种可变通道高效电加温器，包括加热容器、进口管、换热元件、第一出口管以及第二出口管，所述进口管连通连接于所述加热容器的顶端，所述第一出口管连通连接于所述加热容器的底端，所述第二出口管的一端连通连接于所述第一出口管远离所述加热容器的一端，所述换热元件设置于所述加热容器中，所述换热元件包括连接圆板、换热管束以及换热柱，所述连接圆板在所述加热容器中沿着长度方向设置有若干个，所述换热管束沿着加热容器的长度方向在所述加热容器中设置有若干根，所述换热管束贯穿所述连接圆板并与其连接，所述换热柱在每一所述换热管束中均同轴设置有一根，所述换热管束与所述换热柱之间留有间隙，所述加热容器的顶端连通连接有旁路管，所述旁路管的端部位于最上方的所述连接圆板上方，所述旁路管的另一端与所述第二出口管连通连接，所述旁路管上设置有电动阀门。

通过采用上述技术方案，正常情况下，介质通过进口管进入加热容器中进行换热，介质通过换热柱与换热管束之间的间隙向下流动并与换热柱进行换热，完成换热的介质经过第一出口管以及第二出口管流出。在加热容器中的介质压强与流量较大时，根据实际需要调整电动阀门的开度，加热容器中的介质经过旁路管流入第二出口管中并直接排出，实现了对介质的流向调整。通过加热容器、进口管、换热元件、第一出口管、第二出口管、旁路管以及电动阀门的相互配合，实现了根据需要对对换热器的内部的介质压强以及流量进行调整，具有提高换热器的换热效率的效果。

可选的，所述加热容器包括底端开口的上加热腔以及顶端开口的下加热腔，所述上加热腔通过法兰盘连接于所述下加热腔的顶端，所述换热元件设置于所述上加热腔内，所述换热元件还包括安装圆板，所述安装圆板设置于若干所述换热管束的底端，所述换热管束贯穿所述安装圆板，所述上加热腔的底端开口处设置有安装环槽，所述安装圆板连接于所述安装环槽中，所述下加热腔的顶端内环壁上设置有插接凸台，所述上加热腔的底端插设于所述下加热腔中并与所述插接凸台抵接。

通过采用上述技术方案，在对装置进行组装时，将安装圆板插设于上加热腔的安装环槽中，实现了上加热腔与换热元件之间的可拆卸连接。将上加热腔的底端插设于下加热腔的顶端内腔中，换热元件底部的一部分伸入下加热腔中，上加热腔的底端与下加热腔内部的插接凸台抵接。插接凸台的设置在保证了装置换热长度的前提下缩短了装置的整体高度，方便了对装置内部的维修，有助于降低生产以及维修成本。

可选的，所述上加热腔以及所述下加热腔的外部均设置有保温层，所述保温层由氧化锆陶瓷纤维布制成。

通过采用上述技术方案，保温层的设置减小了高温空气的热量损失，由于保温层由氧化锆陶瓷纤维布制成，既能避免保温材料在使用时抽丝，又能使保温材料适应快速的压力变化。

可选的，所述上加热腔与下加热腔的保温层外部均设置有水冷夹套，所述水冷夹套与所述上加热腔以及所述下加热腔的外壁之间留有间隙。

通过采用上述技术方案，水冷夹套与保温层之间注入冷却水，水冷夹套设置于保温层外部，用于保温隔热材料失效时的超温保护。除此以外，水冷夹套的设置通过降低上加热腔以及下加热腔的温度，以实现减小膨胀量的目的。

可选的，所述下加热腔外的所述水冷夹套外连通连接有水冷进水管，所述上加热腔外的所述水冷夹套外连通连接有水冷出水管，所述上加热腔外的所述水冷夹套与所述下加热腔外的所述水冷夹套之间连通连接有水冷连通管。

通过采用上述技术方案，冷却水经过水冷夹套底端的水冷进水管进入水冷夹套，下加热腔外的水冷夹套中的冷却水经过水冷连通管进入上加热腔中的水冷夹套中。上加热腔外的水冷夹套中的冷却水经过顶端的水冷出水管排出。水冷连通管的设置将上加热腔与下加热腔中的冷却水连通在一起，使两个水冷夹套中的冷却水温度一致，提高了水冷夹套对保温层的冷却均匀性。

可选的，所述第一出水管中设置有筛管，所述筛管与所述第二出口管连通连接，所述筛管的一端伸入所述下加热腔中，所述筛管位于所述下加热腔中的一端开设有若干筛孔。

通过采用上述技术方案，筛管对经过换热管束换热的介质进行过滤，介质中的杂质在筛管的作用下留在下加热腔中，筛管的设置有助于提高介质的质量。

可选的，所述水冷夹套的外环壁上连接有水冷环管，所述水冷环管在所述下加热腔以及所述上加热腔外的所述水冷夹套上均设置有两个，所述下加热腔外下方的所述水冷环管与所述水冷进水管连通连接，所述下加热腔外的上方所述水冷环管与所述水冷连通管连通连接，所述上加热腔外位于下方的所述水冷环管与所述水冷连通管连通连接，所述上加热腔外位于上方的所述水冷环管与所述水冷出水管连通连接，所述水冷夹套上开设有若干与所述水冷环管连通设置的水冷连通孔。

通过采用上述技术方案，水冷水进入水冷环管并经过若干水冷连通口同时注入水冷夹套与保温层之间的间隙中。水冷环管以及水冷连通口的设置使水冷水能从水冷夹套周向的各个位置同时进入水冷夹套，加快了水冷水在水冷夹套中的流通速度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过加热容器、进口管、换热元件、第一出口管、第二出口管、旁路管以及电动阀门的相互配合，实现了根据需要对对换热器的内部的介质压强以及流量进行调整，具有提高换热器的换热效率的效果；

2.筛管对经过换热管束换热的介质进行过滤，有助于提高介质的质量；

3.水冷环管以及水冷连通口的设置使水冷水能从水冷夹套周向的各个位置同时进入水冷夹套，加快了水冷水在水冷夹套中的流通速度。

附图说明

图1是本申请实施例用于体现一种可变通道高效电加温器的结构示意图。

图2是本申请实施例中用于体现加热容器内部结构的局部剖视图。

图3是图2中A部的放大图。

图4是图2中B部的防大图。

附图标记说明：1、加热容器；101、上加热腔；102、下加热腔；2、进口管；3、第一出口管；4、第二出口管；5、换热元件；51、连接圆板；52、安装圆板；53、换热管束；54、换热柱；6、旁路管；7、安装环槽；8、插接凸台；9、电动阀门；10、筛管；11、筛孔；12、保温层；13、水冷夹套；14、水冷进水管；15、水冷出水管；16、水冷环管；17、水冷连通孔；18、水冷连通管。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。本申请实施例提供一种可变通道高效电加温器，其具有提高换热器的换热效率的效果。

参照图1和图2，一种可变通道高效电加温器包括加热容器1、进口管2、第一出口管3、第二出口管4、换热元件5以及旁路管6。加热容器1包括上加热腔101以及下加热腔102，上加热腔101的底端呈开口设置，下加热腔102的顶端呈开口设置，上加热腔101与下加热腔102的开口端通过法兰盘连通连接。进口管2的一端与上加热腔101的顶端连通连接，第一出口管3的一端与下加热腔102连通连接，第二出口管4的一端与第一出口管3远离下加热腔102的一端通过法兰盘连通连接。

参照图2-4，换热元件5包括连接圆板51、安装圆板52、换热管束53以及换热柱54。连接圆板51平行设置有若干个，每一个连接圆板51的中心轴均重合设置。换热管束53在连接圆板51上平行设置有若干根，换热管束53的长度方向与连接圆板51的中心轴方向平行设置，换热管束53贯穿若干连接圆板51并与其固定连接。连接圆板51连接于上加热腔101的内环壁上，换热柱54在每一个换热管束53中均同轴设置有一个，换热柱54与换热管束53之间留有间隙，换热柱54的顶端与上加热腔101的内顶壁连接。安装圆板52连接于若干换热管束53的底端，换热管束53将安装圆板52贯穿。上加热腔101底端的内环壁上开设有安装环槽7，安装圆板52嵌设于安装环槽7中。下加热腔102顶端的内环壁上沿着周向开设有插接凸台8，上加热腔101的底端插设于下加热腔102的内部，上加热腔101的底边与插接凸台8抵紧，换热管束53的一部分随着上加热腔101伸入下加热腔102的内部。

参照图2，进口管2的端部设置于位于最上方的连接圆板51的上方，换热管束53的顶端与上加热腔101的内顶壁之间呈间隔设置。旁路管6的一端与上加热腔101的顶端连通连接，旁路管6的端部设置于位于最上方的连接圆板51上方。旁路管6的另一端与第二出口端连通连接，旁路管6的管段上设置有电动阀门9，电动阀门9可根据需要自主选择调节。

参照图，第一出口管3中连通连接有筛管10，筛管10的一端伸入下加热腔102中，筛管10位于下加热腔102中的端部上开设有若干筛孔11。上加热腔101以及下加热腔102的外壁上均设置有保温层12，保温层12由氧化锆陶瓷纤维布制成。保温层12的外部罩设有水冷夹套13，水冷夹套13与保温层12的外壁之间留有间隙。

参照图2和图3，位于下加热腔102外部的水冷夹套13外底壁上连通连接有水冷进水管14，位于上加热腔101外部的水冷夹套13外壁上连通连接有水冷出水管15。水冷夹套13的外壁上固定连接有水冷环管16，上加热腔101外的水冷夹套13上设置有两个水冷环管16，下加热腔102外的水冷夹套13上设置有一个水冷环管16。水冷夹套13上沿着周向开设有若干水冷连通孔17，水冷连通孔17与水冷环管16连通设置。

参照图2，水冷进水管14与下加热腔102外的水冷夹套13连通连接，下加热腔102外的水冷环管16上连通连接有水冷连通管18，水冷连通管18的另一端与上加热腔101外位于下方的水冷环管16连通连接。水冷出水管15与上加热腔101外位于上方的水冷环管16连通连接。

参照图2和图4，在对介质进行加热时，介质通过进水管进入上加热腔101的内部，上加热腔101中的介质经过换热柱54与换热管束53之间的间隙向下流动并进行换热。介质经过换热管束53进入下加热腔102，下加热腔102中的介质经过筛管10过滤杂质，并经过第一出口管3以及第二出口管4排出，筛管10的设置有助于提高介质的质量。

参照图2，由氧化锆陶瓷纤维布制成的保温层12罩设于上加热腔101以及下加热腔102的外部并对其进行保温，有助于提高装置的换热效率、减小使用过程中的热量损失、降低换热成本。氧化锆陶瓷纤维布不仅能够承受壳体的高温，且在快速的温度变化情况下不易发生纤维断裂或抽丝，提高了保温层12的抗热抗压性。

参照图2和图3，通过水冷进水管14向保温层12与水冷夹套13之间的间隙中注入冷却水，受热升温的冷却水经过顶端的水冷出水管15排出。冷却水用于保温层12失效时的超温保护；除此以外，冷却水通过降低上加热腔101以及下加热腔102的温度，达到减小其膨胀量的目的。在实际使用过程中，对水冷进水管14以及水冷出水管15的温差进行检测监控，来判断保温层12结构的完整程度。水冷连通管18的设置将上加热腔101以及下加热腔102外的水冷夹套13内部连通，提高了水冷过程的温度均匀性。水冷连通孔17的设置使得冷却水能够快速通过水冷环管16的各个部位进入到水冷夹套13的内部。

参照图2和图3，上加热腔101的底端插入下加热腔102中，换热管束53的一部分插入下加热腔102中，在不缩短换热长度的前提下缩短了加热容器1的整体高度，方便了对加热容器1的安装。当介质的流量过大导致换热管束53中的压强过大时，通过控制系统（附图中未体现）控制电动阀门9的开度，使第二出口管4中的介质温度满足换热需求，上加热腔101中的介质直接通过旁路管6流入第二出口管4中流出，有助于提高装置的换热效率。

本申请实施例中一种可变通道高效电加温器的实施原理为：在对介质进行加热时，介质通过进水管进入上加热腔101的内部，上加热腔101中的介质经过换热柱54与换热管束53之间的间隙向下流动并进行换热保温层12的设置有助于提高装置的换热效率、减小使用过程中的热量损失、降低换热成本。水冷夹套13中的冷却水用于保温层12失效时的超温保护；除此以外，冷却水通过降低上加热腔101以及下加热腔102的温度，达到减小其膨胀量的目的。

当介质的流量过大导致换热管束53中的压强过大时，通过控制系统（附图中未体现）控制电动阀门9的开度，使第二出口管4中的介质温度满足换热需求，上加热腔101中的介质直接通过旁路管6流入第二出口管4中流出，有助于提高装置的换热效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。