一种高性能气体加热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高性能气体加热器，包括外壳和设置在外壳内的内筒，所述外壳上设有冷气体入口管和热气体出口管，所述外壳和内筒之间设有预加热通道，所述内筒中设有加热组件，所述加热组件包括多个加热管，所述加热管的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加。本实用新型专利技术提供的一种高性能气体加热器，通过外壳以及内筒设置预加热通道，当通入冷气体进入预加热通道时一方面降低内筒壁面温度，另一方面还可使得内腔的热气体预热处理，经预热的冷气体再由内筒的上端进入加热管内，由于加热管的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加，通电情况下加热管的温度自上而下逐步升高，从而可对流动的冷气体进行逐步加热，传热系数更大，效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能气体加热器
本技术涉及电加热器
，尤其涉及一种高性能气体加热器。
技术介绍
在航空、航天、船舶、化工等工业试验与生产过程中，有时需要稳定的大流量高温高压气源。气体电加热器是利用电能转换成热能的原理，将气源加热到所需的温度、压力。现有的技术中，对大功率的气体加热器，一般采用类似管式热交换器的工作原理，利用耐高温的电阻合金材料制成的薄壁管作为发热体，当电功率作用在薄壁管上时，薄壁管导电后发热，需加热的冷气体从薄壁管的内流过，进行对流换热，从而把冷气体加热。加热方式较为快捷，但这种加热方式受薄壁管电流密度、表面热负荷的影响，加热效率低，机械性能差，热惯性大，调节不稳定等。特别是当气源流量大，温差大，沿管程的温差可达1000℃(常温～1000℃)，温度梯度较大，薄壁管实现大功率表面负荷加载难度较大，且不经济。
技术实现思路
鉴于目前技术存在上述不足，本技术提供一种高性能气体加热器，能够提供一种效率高、热惯性小、机械性能好、调节稳定且能量利用率高的气体电加热器。为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：一种高性能气体加热器，包括外壳和设置在外壳内的内筒，所述外壳上设有冷气体入口管和热气体出口管，所述外壳和内筒之间设有预加热通道，所述内筒中设有加热组件，所述加热组件包括多个加热管，所述加热管的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加。依照本技术的一个方面，所述加热管为耐高温的电阻合金材料制成的薄壁裸管。依照本技术的一个方面，所述内筒中设有多个分别垂直固定在内筒内壁上的多个夹板，所述加热管间隔平行穿插在所述多个夹板之间。依照本技术的一个方面，所述加热管数量设置为多个，所述多个加热管采用圆形同心、三角形或正多边形布置。依照本技术的一个方面，所述外壳上设有电极组件，所述电极组件包括电极柔性连接片，所述加热管的尾部通过电极柔性连接片相连并形成U型回路。依照本技术的一个方面，所述电极柔性连接片与加热管采用三相星型连接。依照本技术的一个方面，所述外壳可采用全夹套或半包围式冷却夹套结构。本技术实施的优点：通过外壳以及内筒设置预加热通道，当通入冷气体进入预加热通道时一方面通过冷气体对内筒避免进行冷却，降低内筒壁面温度，另一方面还可使得内腔的热气体对进口的冷气体进行换热从而预热处理，提高能量利用率，经预热的冷气体再由内筒的上端进入加热管内，通过加热管进行加热，由于加热管的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加，通电情况下加热管的温度自上而下逐步升高，从而可对流动的冷气体进行逐步加热，传热系数更大，效率更高，同时在提高加热效率的同时还降低了加热管的重量。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术所述的一种高性能气体加热器的整体结构示意图；图2为本技术所述的一种高性能气体加热器中筒体内部俯视结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。如图1-2所示，一种高性能气体加热器，包括外壳1和设置在外壳1内的内筒2，所述外壳1由上封头、筒体、下封头组成，所述上封头和下封头分别通过上封头密封法兰组合件和下封头密封法组合件连接在筒体的两端，所述外壳1上设有冷气体入口管5和热气体出口管4，所述上封头和下封头的端部分别与冷气体入口管5和热气体出口管4连接，所述外壳1和内筒2之间设有预加热通道，所述内筒2中设有加热组件，所述加热组件包括多个加热管6，所述加热管6的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加，通过外壳1以及内筒2设置预加热通道，当通入冷气体进入预加热通道时一方面通过冷气体对内筒2避免进行冷却，降低内筒2壁面温度，另一方面还可使得内腔的热气体对进口的冷气体进行换热从而预热处理，提高能量利用率；经预热的冷气体再由内筒2的上端进入加热管6内，通过加热管6进行加热，由于加热管6的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加，通电情况下加载在加热管6上的热负荷呈线性关系升高，从而加热管6的温度自上而下逐步升高，从而可对流动的冷气体进行逐步加热，传热系数更大，单位时间带走的热量多，加热管6薄壁平均温度与气体的平均温度的差值小，说明电加热器的效率高；同时在提高加热效率的同时还降低了加热管6的重量。在实际应用中，所述加热管6为耐高温的电阻合金材料制成的薄壁裸管，材料包括但不限于耐高温不锈钢管、铁铝合金、镍铬合金，加热管6由于采用非等径高温合金钢管，随着温度升高增加壁厚，低温段管壁薄，固金属电阻重量轻，热容量很小；此外，它与气体的换热是在管内外强迫对流换热的，因此，它的热惯性比其他电阻材料小，升降温速率可达3K/s，因为热惯性小，升降温速率快，利用可控硅可实现精确、稳定的控制，不会出现所控气体温度超前和滞后现象而使温度控制漂移不定。在实际应用中，所述内筒2中设有多个分别垂直固定在内筒2内壁上的多个夹板7，所述加热管6间隔平行穿插在所述多个夹板7之间，从而对加热管6进行固定支撑，保证了整体的稳定性。在实际应用中，所述加热管6数量设置为多个，所述多个加热管6采用圆形同心、三角形或正多边形布置，一方面便于电极三相接线连接，一方面有利于加热均匀性。在实际应用中，所述外壳1上设有电极组件8，所述电极组件8设置在内筒2上端，供电电源通过密封在上端的电极组件8进入到加热管6使其发热，虽有高温、高压、高速气流通过，其相对环境变化不大，在高、低温度变化的状态下，重复使用材料仍能保持原有的机械性能，可确保加热器使用寿命长，安全性高，所述电极组件8包括电极柔性连接片9，所述加热管6的尾部通过电极柔性连接片9相连并形成U型回路。在实际应用中，所述电极柔性连接片9与加热管6采用三相星型连接，多个加热管6通过电极柔性连接片9可以采用多个串联或并联连接以达到工艺目的。在实际应用中，所述外壳1可采用全夹套或半包围式冷却夹套结构，通过夹套冷却水冷却高温壳体，保证超大超高温壳体的安全温度。在实际应用中，所述外壳1上还设有测温口3，测温口3内可设置温度传感器，便于实时检测温度。本技术实施的优点：通过外壳以及内筒设置预加热通道，当通入冷气体进入预加热通道时一方面通过冷气体对内筒避免进行冷却，降低内筒壁面温度，另一方面还可使得内腔的热气体对进口的冷气体进行换热从而预热处理，提高能量利用率，经预热的冷气体再由内筒的上端进入加热管内，通过加热管进行加热，由于加热管的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加，通电情况下加热管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能气体加热器，包括外壳和设置在外壳内的内筒，所述外壳上设有冷气体入口管和热气体出口管，其特征在于，所述外壳和内筒之间设有预加热通道，所述内筒中设有加热组件，所述加热组件包括多个加热管，所述加热管的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能气体加热器，包括外壳和设置在外壳内的内筒，所述外壳上设有冷气体入口管和热气体出口管，其特征在于，所述外壳和内筒之间设有预加热通道，所述内筒中设有加热组件，所述加热组件包括多个加热管，所述加热管的壁厚自上而下沿管长方向呈线性增加。


2.根据权利要求1所述的一种高性能气体加热器，其特征在于，所述加热管为耐高温的电阻合金材料制成的薄壁裸管。


3.根据权利要求1所述的一种高性能气体加热器，其特征在于，所述内筒中设有多个分别垂直固定在内筒内壁上的多个夹板，所述加热管间隔平行穿插在所述多个夹板之间。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华芹，程佳彪，李广敏，
申请(专利权)人：上海韵申新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31