气体电加热器制造技术

本发明专利技术涉及一种气体电加热器，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。本发明专利技术可提高气体电加热器的气体的密封性、电气安全性、以及运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及闭式热力系统循环
，尤其涉及一种高压气体对流式气体电加 热器。
技术介绍
工业电炉一般用来加热制品和工件，热交换器实现的是两种流动介质间或一种流 动介质与热源间的热量传递。工业电炉和热交换器广泛应用于工业生产/试验、科学实验 /试验中，如冶金、机械、能源、动力、电气等行业。在闭式热力系统循环研究和试验中，如核 反应堆堆芯、电站锅炉、气体/燃气透平系统中的燃烧器等，由于实际热源的经济性、可调 控性和安全性等问题，常常需要采用电热源来模拟实际热源。这类电加热器除了满足一般 工业电炉和热交换器规范和要求外，还需要兼顾所模拟系统的要求，如密封性、安全性、运 行可靠性等要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提高气体电加热器的气体密封性、电气安全性、以及 运行可靠性。( 二 )技术方案为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。—种气体电加热器，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。其中，该气体电加热器还包括保温结构，设置于所述发热体与所述承压壳体之 间。其中，该气体加热器还包括保温隔层，其位置位于所述进口空腔与所述引电区之 间。其中，所述发热体由多个相同的模块式组件和对应的发热体引电电极组装而成， 所述多个模块式组件在气路上并联连接，电气连接采用任意拓扑连接方式，所述模块式组 件包括管状加热元件，若干所述管状加热元件彼此平行地设置在套筒内，并穿过等间距设 置于所述套筒内的绝缘件，两端与电极相连。其中，所述发热体弓丨电电极与所述电气贯穿件相连。其中，单个所述模块式组件的功率范围为1. 0KW-100KW。其中，管状加热元件为直管形或螺旋管形。其中，所述管状加热元件为镉镍合金、铁镉镍、或铁铬铝合金材料。其中，所述保温结构包括填充于压力壳内壁与热袖之间的环形空间的保温材料， 所述保温材料通过焊接于所述压力壳内壁的锥形筒支撑。其中，所述保温材料采用耐火陶瓷纤维，其充填密度范围为160kg/m3-400kg/m3。(三)有益效果本专利技术的气体电加热器可有效地解决气体的密封性、电气安全性、电磁屏蔽性、大 电流引出等相关问题。具体优点在于1、模块式组件结构使该气体电加热器便于维修和部件更换；2、模块式组件独立的电气封装减少了漏电的可能性；3、组件内加热元件的并联连接和组件的电气封装避免了短路现象；4、模块式组件的电气封装和发热体双向电流设计避免电磁干扰发生；5、多重热屏蔽使该气体电加热器的热效率不小于95% ；6、合理的空间布置，可保持引电区不受进口高温气流的影响。附图说明图1为依照本专利技术一种实施方式的气体电加热器结构图；图2为依照本专利技术一种实施方式的气体电加热器的模块式组件内部结构示意图；图3为依照本专利技术一种实施方式的气体电加热器的保温材料支撑示意图。具体实施例方式本专利技术提出的气体电加热器，结合附图和实施例详细说明如下。本专利技术的气体电加热器为高压气体对流式电阻型气体电热交换器，其具有工业电 炉和热交换器的特征。可实现的功率范围从1. (MW到10丽之间。如图1所示，该电气体加 热器包括承压壳体1、保温结构5、发热体4、电气贯穿件11、引电区12以及气体进出管嘴 等组成，放置方式可为立式或卧式，如图1所示，本实施方式的气体电加热器立式布置在气 体流动方向⑴上。进口空腔7，置于承压壳体1内的一端，与承压壳体1上的进口管嘴9相连；出口 空腔2，置于承压壳体1内的另一端，与承压壳体1上的出口管嘴3相连；发热体4，连接于 进口空腔7与所述出口空腔2之间，气流由进口管嘴9进入进口空腔7，穿过发热体4并吸 收电热流达到固定的温度后，汇流至气体出口空腔2，然后从气流出口管嘴3排出该气体电 加热器。电气贯穿件11从引电区12引出，一端与发热体4相连，一端连接外部电源，其数 量根据整个气体电加热器的电流决定。引电区12布置于气体电加热器内进口空腔7—侧， 根据气流进口温度可选择安装保温隔层10，以隔绝进口空腔7和引电区12。这样的空间布 局充分利用自然对流的原理，可以确保引电区12不受进口 /出口高温气流环境的影响，同 时又无需复杂的密封设计和处理。发热体4具有防漏电、防短路、和电磁屏蔽的内在特性。如图2所示，发热体4由 多个相同的模块式组件6和对应的发热体引电电极8组装而成，发热体弓丨电电极8与电气 贯穿件11相连，多个模块式组件6在气路上并联连接；在电气连接上，根据功率要求串并成 不同的拓扑结构。单个组件的功率范围从1.0KW-100KW，每个模块式组件6是一个完整的气体电热单元，具有电气、热交换、以及气流的相对独立性。模块式组件6包括管状加热元件 13，若干管状加热元件13其两端穿过等间隔布置的绝缘件14焊接于电极16上，绝缘件14 的设置用于防止由于管状加热元件13高温下线膨胀后与套筒15的接触，出现漏电，使得模 块式组件6具有防漏电的特性，绝缘件14之间的间距依据工作温度下的膨胀情况而定，根 据电加热器内部的电连接拓扑方式，部分电极16与引电电极8相连，其余的是模块式组件 彼此间通过焊接或螺纹连接的方式连接，管状加热元件13为直管形或螺旋管形，材料根据 运行工况而定，如镉镍合金、铁镉镍或铁铬铝等合金材料。模块式组件6内的电气封装有效 地防止了组件漏电。发热体4的设计具有双重防短路的特性，首先，模块式组件6内管状加 热元件13的连接具有防短路的内在特性；其次，模块式组件6的电气封装可有效地阻止组 件间的短路。发热体4的设计具有双重的电磁屏蔽特性，模块式组件6的套筒15具有热屏 蔽和电磁屏蔽的双重功能，发热体4内模块式组件6的布置为双向电路，又进一步地避免发 生电磁干扰。保温结构5设置于发热体4与承压壳体1之间。如图3所示，该保温结构5为内保 温式。对承压壳体1来讲，内保温式将该气体电加热器内高温、高压气氛解耦，降低了承压 壳体1材料的选择要求以及成本，同时简化辅助冷却系统。保温结构5包括填充于压力壳 19内壁与热袖20之间的环形空间的保温材料18，保温材料18通过焊接于压力壳19内壁 的锥形筒17支撑，根据运行工况确定锥形角，锥形支撑结构有效地吸收了大温差产生的热 膨胀。保温材料18采用耐火陶瓷纤维，其充填密度根据气氛和系统压力而定，介于160kg/ m3-400kg/m3。 以上实施方式仅用于说明本专利技术，而并非对本专利技术的限制，有关
的普通 技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本专利技术的范畴，本专利技术的专利保护范围应由权利要求限定。权利要求一种气体电加热器，该气体电加热器包括承压壳体(1)；进口空腔(7)，置于所述承压壳体(1)内的一端，与所述承压壳体(1)上的进口管嘴(9)相连；出口空腔(2)，置于所述承压壳体(1)内的另一端，与所述承压壳体(1)上的出口管嘴(3)相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体电加热器，该气体电加热器包括：承压壳体（１）；进口空腔（７），置于所述承压壳体（１）内的一端，与所述承压壳体（１）上的进口管嘴（９）相连；出口空腔（２），置于所述承压壳体（１）内的另一端，与所述承压壳体（１）上的出口管嘴（３）相连；发热体（４），连接于所述进口空腔（７）与所述出口空腔（２）之间，用于加热从所述进口管嘴（９）进入所述进口空腔（７）并穿过发热体（４）的气体；引电区（１２），位于所述承压壳体（１）内进口空腔（７）一侧；电气贯穿件（１１），从所述引电区（１２）引出，一端与所述发热体（４）相连，一端连接外部电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段日强，朱宏晔，薄涵亮，杨明德，杨巾农，吴宗鑫，张作义，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]