CN102147147A - 加热导流管 - Google Patents

Abstract

一种加热导流管，该加热导流管包括一导流内管；一套设于该导流内管外的防护外管，该防护外管与所述导流内管间隔设置；一加热模组；其中，所述防护外管与导流内管之间形成一密封空间，该加热模组设置于所述密封空间内，该导流内管的至少一端设置一连接端口。

Description

加热导流管

技术领域

本发明涉及一种导流管，特别是涉及一种可以对流体进行加热的加热导流管。

背景技术

在日常生活、生产以及科学研究等领域，常常需要对流体进行加热。如，在一些医疗操作过程中通常会对静脉注射给液进行加热，以便将注射液的温度保持在病人合理的生理温度。

现有技术中提供一种加热导流管，其由两根同轴的内管和外管通过两根管端部的管帽构件连接构成，管帽构件将两管端部密封，电热丝装在内管里，所述内管和外管之间形成一个腔室，在管帽构件上设有电热丝导线引出孔，在外管壁上间隔设置一个流体入口和流体出口。

然而，该可加热导流管的电热丝装在内管里，对流体加热时必须使被加热的流体从所述内管和外管之间形成的腔室流过。由于加热过程中待加热流体也会通过外管向外界进行散热，所以该加热导流管对流体加热的效率较低。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种对流体加热效率较高的加热导流管。

一种加热导流管，该加热导流管包括一导流内管；一套设于该导流内管外的防护外管，该防护外管与所述导流内管间隔设置；一加热模组；其中，所述防护外管与导流内管之间形成一密封空间，该加热模组设置于所述密封空间内，该导流内管的至少一端设置一连接端口。

相较于现有技术，本发明所提供的加热导流管将加热模组设置于所述导流内管与防护外管之间，该加热导流管使用时可以通过连接端口连接在一现有的导流管上使待加热流体从导流内管流过，并通过加热模组对流经该导流内管的待加热流体进行加热。由于待加热流体从导流内管流过，而所述防护外管与导流内管之间形成一密封空间，所以可以防止待加热流体通过外管向外界进行散热，提高了加热导流管的加热效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的加热导流管的结构示意图。

图2为图1的加热导流管沿线II-II的剖面示意图。

图3为本发明第一实施例的加热导流管中的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图4为图3中的碳纳米管拉膜中的碳纳米管片段的结构示意图。

图5为本发明第一实实施例的加热导流管中的的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图6为本发明第一实实施例的加热导流管中的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图7为本发明第一实施例提供的加热导流管的电极缠绕设置于导流内管外表面的结构示意图。

图8为对本发明第一实施例提供的加热导流管进行测试的测试***的示意图。

图9为本发明第一实施例所提供的加热导流管的加热功率与加热导流管内流体温度差的线性关系图。

图10为本发明第二实施例提供的加热导流管的结构示意图。

主要元件符号说明

加热导流管  10，20

导流内管    100，200

连接端口    1002

防护外管    102，202

加热模组    104，204

第一电极    1042，2042

第二电极    1044，2044

加热元件      1046，2046

电源线        106

温控装置      108

密封件        110

热反射层      112，212

密封空间      120，220

绝热材料层    130，230

固定元件      14

流体泵        30

第二容器      40

水            50

第一容器      60

具体实施方式

为了对本发明作更进一步的说明，举以下具体实施方式并配合附图详细描述如下。

请参阅图1及图2，本发明第一实施例所提供的加热导流管10包括一导流内管100，一套设于该导流内管100外的防护外管102，以及一设置于所述导流内管100与防护外管102之间的加热模组104。所述防护外管102与导流内管100之间形成一密封空间120，且该加热模组104设置于所述密封空间120内。所述导流内管100的至少一端设置一连接端口1002。所述导流内管100设置有连接端口1002的一端可以延伸出所述防护外管102，也可以位于所述防护外管102内或与所述防护外管102的一端平齐。本实施例中，所述导流内管100有一端延伸出防护外管102形成一连接端口1002。

所述导流内管100可以通过连接端1002连接于一现有的导流管(图未示)上，从而使待加热流体流经该导流内管100并通过所述加热模组104对流经导流内管100的流体进行加热。该流体可以为液体或气体。所述连接端口1002可以是所述导流内管100延伸出防护外管102的一端，也可以通过对导流内管100延伸出防护外管102的一端进行机械加工而得到，如，在导流内管100延伸出防护外管102的一端上加工螺纹以与现有的导流管具有螺纹的端口匹配。可以理解，由于所述导流内管100的一端具有一连接端口1002，使得该加热导流管10可以很方便的与现有的导流管对接。进一步，所述连接端口1002上还可以设置一固定元件14。所述固定元件14用以将该连接端口1002与现有的导流管端口固定连接。本实施例中，所述固定元件14为一不锈钢卡套接头，且所述导流内管100的连接端口1002***并卡固在该不锈钢卡套接头内。该不锈钢卡套接头具有螺纹，可以与现有的导流管具有螺纹的端口配合卡固。可以理解，所述连接端口1002也可以采用现有的其它连接方式。

所述导流内管100采用具有一定支撑性的绝缘导热材料制备。优选地，所述导流内管100采用具有一定支撑性且可以弯折的绝缘导热材料制备。所述绝缘导热材料可以为陶瓷、玻璃、树脂、石英及硅橡胶等中的一种或多种。所述树脂可以为亚克力、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、聚四氟乙烯或硅醚树酯。所述导流内管100的长度、直径以及形状不限，可依据现有的待连接导流管的尺寸进行选择。本实施例中，所述导流内管100为一柱状硅橡胶管，其外径为约5.12毫米，其管壁厚度约为1.15毫米。

所述加热模组104可以设置于所述导流内管100的外表面或防护外管102的内表面。本实施例中，所述加热模组104设置于所述导流内管100的外表面，且与所述防护外管102间隔设置。所述加热模组104包括一加热元件1046、一第一电极1042以及一第二电极1044。所述第一电极1042与第二电极1044与所述加热元件1046电连接。所述第一电极1042与第二电极1044间隔设置，以使加热元件1046应用时接入一定的阻值避免短路现象产生。

所述加热元件1046可以为金属电阻丝、合金电阻丝、碳纤维或碳纳米管结构等。所述碳纳米管结构为一自支撑结构。所谓“自支撑结构”即该碳纳米管结构无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。该自支撑结构的碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使碳纳米管结构具有特定的形状。所述碳纳米管结构中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，所述双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，所述多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。该碳纳米管结构为层状或线状结构。由于该碳纳米管结构具有自支撑性，在不通过支撑体支撑时仍可保持层状或线状结构。所述碳纳米管结构的单位面积热容小于2×10^-4焦耳每平方厘米开尔文。优选地，所述碳纳米管结构的单位面积热容可以小于等于1.7×10^-6焦耳每平方厘米开尔文。

所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜状结构、至少一碳纳米管线状结构或其组合。当采用碳纳米管膜状结构作为加热元件1046时，可以将碳纳米管膜状结构直接包裹或缠绕设置于所述导流内管100的外表面；当采用单个碳纳米管线状结构作为加热元件1046时，可以将该单个碳纳米管线状结构折叠或缠绕成一层状结构后再包裹或缠绕设置于所述导流内管100的外表面，也可以将该单个碳纳米管线状结构直接缠绕设置于所述导流内管100的外表面；当采用多个碳纳米管线状结构作为加热元件1046时，可以将该多个碳纳米管线状结构平行设置、交叉设置或编织成一层状结构后再包裹或缠绕设置于所述导流内管100的外表面。

所述碳纳米管膜状结构包括至少一碳纳米管膜。所述碳纳米管膜包括多个均匀分布的碳纳米管。该碳纳米管膜中的碳纳米管有序排列或无序排列。当碳纳米管膜包括无序排列的碳纳米管时，碳纳米管相互缠绕；当碳纳米管膜包括有序排列的碳纳米管时，碳纳米管沿一个方向或者多个方向择优取向排列。所谓择优取向是指碳纳米管膜中大部分碳纳米管在某一方向上具有较大的取向几率，即碳纳米管膜中大部分碳纳米管的轴向基本沿同一方向延伸。当碳纳米管结构包括多个碳纳米管基本沿同一方向有序排列时，该多个碳纳米管从第一电极1042向第二电极1044延伸。具体地，该碳纳米管膜可包括碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜或碳纳米管拉膜。

所述碳纳米管膜是由多个碳纳米管组成的自支撑结构。所述多个碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管膜置于(或固定于)间隔特定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。

具体地，所述碳纳米管拉膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。

请参阅图3及图4，具体地，所述碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段143。该多个碳纳米管片段143通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段143包括多个相互平行的碳纳米管145，该多个相互平行的碳纳米管145通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段143具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管拉膜的厚度为0.5纳米～100微米，宽度与拉取出该碳纳米管拉膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。该碳纳米管膜中的碳纳米管145沿同一方向择优取向排列。所述碳纳米管拉膜具有较高的透光性。单层碳纳米管拉膜的透光率达90％以上。所述碳纳米管拉膜及其制备方法具体请参见申请人于2007年2月9日申请的，于2008年8月13日公开的第CN101239712A号中国公开专利申请“碳纳米管膜结构及其制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

当所述碳纳米管结构包括层叠设置的多层碳纳米管拉膜时，相邻两层碳纳米管拉膜中的择优取向排列的碳纳米管之间形成一交叉角度α，且α大于等于0度小于等于90度(0°≤α≤90°)。本实施例中，所述碳纳米管结构2022为一单层碳纳米管拉膜。

所述碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管。碳纳米管沿同一方向择优取向排列，碳纳米管也可沿不同方向择优取向排列。优选地，所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管平行于碳纳米管碾压膜的表面。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管相互交叠，且通过范德华力相互吸引，紧密结合，使得该碳纳米管碾压膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。且由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构，可无需基底支撑。所述碳纳米管碾压膜可通过碾压一碳纳米管阵列获得。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与形成碳纳米管阵列的基底的表面形成一夹角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度(0≤β≤15°)，该夹角β与施加在碳纳米管阵列上的压力有关，压力越大，该夹角越小。所述碳纳米管碾压膜的长度和宽度不限。所述碳纳米管碾压膜及其制备方法请参见申请人于2007年6月1日申请的，于2008年12月3日公开的第CN101314464A号中国专利申请“碳纳米管薄膜的制备方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司。

所述碳纳米管絮化膜的长度、宽度和厚度不限，可根据实际需要选择。本发明实施例提供的碳纳米管絮化膜的长度为1～10厘米，宽度为1～10厘米，厚度为1微米～2毫米。所述碳纳米管絮化膜包括相互缠绕的碳纳米管，碳纳米管的长度大于10微米。所述碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构。所述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管均匀分布，无规则排列，使该碳纳米管絮化膜各向同性。所述碳纳米管絮化膜及其制备方法请参见申请人于2007年4月13日申请的，于2008年10月15日公开的第CN101284662A号中国专利申请“碳纳米管薄膜的制备方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司。

所述碳纳米管线状结构包括至少一非扭转的碳纳米管线、至少一扭转的碳纳米管线或其组合。当所述碳纳米管线状结构包括多根非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线时，该非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线可以相互平行呈一束状结构，或相互扭转呈一绞线结构。

请参阅图5，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向排列的碳纳米管。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米～100微米。非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管拉膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管拉膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转的碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。

所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图6，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管。具体地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米～100微米。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。

所述碳纳米管线状结构及其制备方法请参见申请人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司，以及于2005年12月16日申请的，于2007年6月20日公开的第CN1982209A号中国公开专利申请“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司。

由于碳纳米管结构具有较大的比表面积，其本身有很好的粘附性，故由碳纳米管结构组成的加热元件1046可以直接设置于所述导流内管100的外表面。另外，所述加热元件1046也可通过一粘结剂或固定件固定于所述导流内管100的外表面。由于加热元件1046直接设置于导流内管100的外表面，所以该加热元件1046还可以为通过丝网印刷等方法形成的碳纳米管层，该碳纳米管层包括多个碳纳米管无序分布。

所述加热元件1046还可以包括一碳纳米管复合结构。所述碳纳米管复合结构包括一碳纳米管结构以及分散于碳纳米管结构中的填充材料。所述碳纳米管结构可以为上述碳纳米管结构中的任意一种。所述填充材料填充于碳纳米管结构中或复合于碳纳米管结构的表面。所述填充材料包括金属、树脂、陶瓷、玻璃以及纤维中的一种或多种。可选择地，所述碳纳米管复合结构可以包括一基体以及一碳纳米管结构复合于该基体中。所述碳纳米管结构可以为上述碳纳米管结构中的任意一种。所述基体的材料包括金属、树脂、陶瓷、玻璃以及纤维中的一种或多种。所述基体将碳纳米管结构完全包覆，该基体材料可至少部分浸润于该碳纳米管结构中。

由于本实施例的加热元件1046主要由碳纳米管构成，碳纳米管具有较高的电热转换效率以及比较高的热辐射效率，所以该加热元件1046电热转换效率及热辐射效率较高。由于碳纳米管结构的热容较小，所以由该碳纳米管结构构成的加热元件1046具有较快的热响应速度。该碳纳米管结构的高的热辐射效率和快的热响应速度，使该加热导流管10可用于对流体，尤其是流动中的流体进行快速加热。而且，碳纳米管具有较高的电热转换效率以及比较高的热辐射效率，所以采用厚度较薄的加热元件1046即可达到较大的加热功率，从而使得该加热导流管10的导流内管100与防护外管102之间的距离可以较小，因此，使得加热导流管10微型化。其中，加热导流管10的导流内管100与防护外管102之间的距离可以为50微米～500微米。另外，由于碳纳米管具有较强的化学稳定性，所以采用该碳纳米管结构的加热元件1046的电阻稳定，从而提高了加热导流管10的稳定性，使得被加热的流体保持在恒定的温度。

所述第一电极1042与第二电极1044可以设置于所述导流内管100外表面上也可以设置于加热元件1046上，即加热元件1046设置于导流内管100与电极之间。所述第一电极1042和第二电极1044与加热元件1046之间可以通过导电粘结剂固定。本实施例中，优选的导电粘结剂为银胶。所述第一电极1042与第二电极1044由导电材料组成，且其形状不限。该第一电极1042与第二电极1044可以为导电薄膜、金属片或者金属引线。优选地，第一电极1042与第二电极1044均为一层条状导电薄膜以减小所述加热导流管10的厚度。该导电薄膜的厚度为0.5纳米～500微米。该导电薄膜的材料可以为金属、合金、铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、导电浆料或导电聚合物等。该金属或合金材料可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、银、钕、钯、铯或上述金属的任意组合的合金。本实施例中，该第一电极1042与第二电极1044为镀银的铜线，该铜线的直径为0.25毫米。该第一电极1042与第二电极1044的长度略小于导流内管100的长度，且分别沿所述导流内管100的轴向延伸。该第一电极1042与第二电极1044以及导流内管100的中心轴共面设置。所述加热元件1046为一碳纳米管拉膜。该碳纳米管拉膜包裹于所述导流内管100外表面。该第一电极1042与第二电极1044设置于加热元件1046靠近密封空间120的表面。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管由第一电极1042向第二电极1044延伸。

请参阅图7，可选择地，所述第一电极1042与第二电极1044也可以分别环绕设置于所述导流内管100相对的两端的外表面，所述碳纳米管拉膜包裹于所述导流内管100外表面，且该碳纳米管拉膜中的碳纳米管沿所述导流内管100的轴向延伸。

可以理解，所述加热模组104还可以包括多个第一电极1042与多个第二电极1044。所述多个第一电极1042与多个第二电极1044交替间隔设置，且所述多个第一电极1042电连接，所述多个第二电极1044电连接。该结构可实现相邻电极之间的碳纳米管结构的并联。并联后的碳纳米管结构具有较小的电阻，可降低所述加热模组104的工作电压。

可以理解，当所述加热元件1046为一单个碳纳米管线状结构或电阻丝缠绕设置于所述导流内管100的外表面时，还可以将该单个碳纳米管线状结构的两端或电阻丝的两端直接与一电源线106电连接，而无需专门的电极。

所述防护外管102用于保护加热模组104，防止加热模组104受外界损坏，或者防止该加热导流管10在使用时造成触电伤害。所述防护外管102的内径大于所述导流内管100的外径。优选地，所述防护外管102与所述导流内管100共轴设置。本实施例中，所述防护外管102与所述导流内管100之间通过两个密封件110间隔设置以使防护外管102与所述导流内管100之间形成一中空结构。所述两个密封件110设置于靠近所述防护外管102两端的位置以使防护外管102与所述导流内管100之间形成一密封空间120。所述密封件110可以通过粘结剂固定于防护外管102与所述导流内管100之间。可以理解，所述密封件110也可为所述防护外管102或导流内管100的延伸部分，即密封件110与防护外管102或导流内管100为一体成形。所述防护外管102与所述导流内管100之间的密封空间120内可以密封气体，也可以抽成真空。可以理解，由于防护外管102与所述导流内管100之间形成一填充有气体或真空的密封空间120，该结构可以减小加热模组104与防护外管102之间以及加热模组104与外界的热传导和热对流，并减小导流内管100与外界的热传导和热对流，从而使得加热模组104产生的热量可以有效的通过导流内管100传递给待加热流体。

所述防护外管102可以采用具有一定支撑性且具有较好的耐热性能的材料制备。所述防护外管102的材料可选择为导电材料，如金属或合金，也可为绝缘材料，如陶瓷、玻璃、树脂、石英或硅橡胶等。所述树脂可以为亚克力、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、聚四氟乙烯或硅醚树酯。优选地，所述防护外管102采用具有一定支撑性且可以弯折的绝缘材料制备。本实施例中，所述防护外管102为一聚四氟乙烯管，其内径为6.36毫米，厚度为1.35毫米。所述导流内管100与防护外管102两端通过两个塑料密封件110密封，其中一个密封件110上设有排气管(图未示)以便将导流内管100与防护外管102之间抽成真空。由于，本实施例中的防护外管102与导流内管100均采用具有一定支撑性且可以弯折的绝缘材料制备，所以该加热导流管10可以根据实际需要弯曲成任何形状。

进一步，所述加热导流管10还可以包括一设置于所述防护外管102的内表面且与加热模组104间隔设置的热反射层112。由于碳纳米管结构通电后产生的热量主要通过热辐射的形式向外传播，所以该热反射层112可以有效将射向防护外管102的热量反射至导流内管100，并通过导流内管100传递给待加热流体。所述热反射层112的材料为一对热辐射具有较好反射效果的白色材料，如：金属、金属氧化物、金属盐及陶瓷等中的一种或多种。所述热反射层112的厚度为100微米～0.5毫米。本实施例中，热反射层112优选为铝箔，其厚度为100微米。

进一步，所述防护外管102的外表面还可以设置一绝热材料层130。该绝热材料层130的材料可以为石棉、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维、泡沫玻璃混凝土及硅酸钙等中的一种或多种。所述绝热材料层130可以进一步防止加热导流管10向外散热，从而确保加热导流管10的热量有效利用。

所述加热导流管10工作时，其第一电极1042与第二电极1044分别通过一电源线106与一电源电连接。进一步，所述加热导流管10还包括一个温控装置108。该温控装置108与所述加热模组104串联电连接。该温控装置108通过改变所加载到该加热模组104上的电压来控制加热模组104所产生的热量，从而达到控制加热导流管10的加热温度的目的。本实施例中，该温控装置108串联在所述电源线106上，以方便使用者操作。

本发明所提供的加热导流管10使用时，可以直接取代现有的导流管的全部或取代现有的导流管的一部分，如直接将该加热导流管10连接在一导流管一端(如自来水管龙头)或两个导流管之间，使导流管内流体流经所述导流内管100，从而对流经该导流内管100的流体进行加热。当给加热元件1046施加一恒定电压后，由于该加热元件1046的电阻是不变的，所以该加热导流管10所产生的热量也是恒定的，进而使得导流内管100内的流体的加热温度恒定。当然还可以用温控装置108来调节该加加热导流管10所产生的热量，使其准确控制所达到的温度。

本实施例对所述加热导流管10的加热效果进行了测试。其中，所述导流内管100为一柱状硅橡胶管，其外径为约5.12毫米，管壁厚度约为1.15毫米。所述防护外管102为一聚四氟乙烯管，其内径为6.36毫米，厚度为1.35毫米。所述导流内管100与防护外管102之间通过一塑料密封件110间隔设置。所述第一电极1042与第二电极1044为镀银的铜线，该铜线的直径为为0.25毫米。所述第一电极1042与第二电极1044分别沿所述导流内管100的轴向延伸，且该第一电极1042与第二电极1044以及导流内管100的中心轴共面设置。所述加热元件1046为一宽度为5厘米的碳纳米管拉膜。该碳纳米管拉膜包裹于所述导流内管100外表面。该第一电极1042与第二电极1044设置于加热元件1046靠近密封空间120的表面。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管由第一电极1042向第二电极1044延伸。

请参阅图8，可为了方便，所述导流内管100的两端均延伸出所述防护外管102足够的长度，且一端经一流体泵30延伸至一盛有水50的第一容器60，另一端延伸至一空的第二容器40。通过流体泵的作用使水50从第一容器60经导流内管100流向第二容器40。通过调整流体泵30的转速可使水50在导流内管100中平稳流动。本次测试中，将水50的流速设置为3.53ml/min，以能够模拟医用输液的情况。该测试过程中环境及第一容器60中水源的温度为24℃。采用热电偶对导流内管100出口的水温进行测量结果如表1所示。

表1加热导流管10的测试结果

外加电压(V)	导通电流(A)	加热功率(W)	出口端水温(℃)
				3.1	0.3	0.93	30
4.5	0.4	1.80	34
				6.0	0.6	3.60	41
7.5	0.9	6.75	53
				9.0	1.2	10.8	72

从上述数据中可以看出，用较低的电压，加热导流管10就能对水进行充分预热。整个测试过程稳定，导流内管100出口处水的温度在30秒之内就可达到预定温度，加热效果平稳且均匀。

图9为加热导流管10的加热功率与导流内管100内流体温度差的线性关系图。从图9可以看出，导流内管100中水温的变化与加热导流管10的加热功率成线形关系，所以流动的水50能成比例地接受由电能转化的热量，整体***的热量耗散较小。

请参阅图10，本发明第二实施例所提供的加热导流管20包括一导流内管200，一套设于该导流内管200外的防护外管202，一设置于所述防护外管202内表面的热反射层212，一设置于所述导流内管200与防护外管202之间的加热模组204以及一设置于防护外管202的内表面的热反射层212。所述防护外管202与导流内管200之间形成一密封空间220，且该加热模组204设置于所述密封空间220内。所述加热模组204包括一加热元件2046。一第一电极2042以及一第二电极2044。本发明第二实施例所提供的加热导流管20与本发明第一实施例所提供的加热导流管10的结构基本相同，其区别在于所述热反射层212为一绝缘反射层212，所述加热模组204设置于该绝缘热反射层212靠近密封空间220的表面。

本发明提供的加热导流管可以用于气体或液体加热，如：在大型火电站的燃烧锅炉中预热空气来提高反应产率，以减少反应堆废气的排放量；在生物学实验中对流管中的物质进行分段加热，以精确操控各种酶的催化作用；在医用输液中，对冰冷的药液注入人体之前进行加热，以增加治疗效果；工业、生活中对自来水管中的水进行加热，以防止结冰或满足生活需要。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种加热导流管，该加热导流管包括：

一导流内管；

一套设于该导流内管外的防护外管，该防护外管与所述导流内管间隔设置；

一加热模组；

其特征在于，所述防护外管与导流内管之间形成一密封空间，该加热模组设置于所述密封空间内，该导流内管的至少一端设置一连接端口。

2.如权利要求1所述的加热导流管，其特征在于，所述导流内管设置有连接端口的一端延伸出所述防护外管。

3.如权利要求1所述的加热导流管，其特征在于，所述密封空间内密封气体或抽成真空。

4.如权利要求1所述的加热导流管，其特征在于，所述防护外管与导流内管共轴设置。

5.如权利要求1所述的加热导流管，其特征在于，所述防护外管的内表面进一步设置一热反射层。

6.如权利要求5所述的加热导流管，其特征在于，所述加热模组设置于所述导流内管的外表面，且与所述热反射层间隔设置。

7.如权利要求5所述的加热导流管，其特征在于，所述热反射层为一绝缘热反射层，所述加热模组设置于该绝缘热反射层靠近密封空间的表面。

8.如权利要求1所述的加热导流管，其特征在于，所述加热模组包括一加热元件、一第一电极以及一第二电极，该第一电极与第二电极间隔设置且分别与所述加热元件电连接。

9.如权利要求8所述的加热导流管，其特征在于，所述加热元件包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构是由多个碳纳米管通过范德华力相互吸引组成的自支撑结构。

10.如权利要求9所述的加热导流管，其特征在于，所述加热元件为至少一碳纳米管膜，且该碳纳米管膜包裹或缠绕于所述导流内管的外表面。

11.如权利要求10所述的加热导流管，其特征在于，所述碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构，且所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。

12.如权利要求11所述的加热导流管，其特征在于，所述第一电极与第二电极分别沿所述导流内管的轴向延伸，且该第一电极与第二电极以及导流内管的中心轴共面设置，所述首尾相连的碳纳米管的取向由其中一个电极向另一个电极延伸。

13.如权利要求11所述的加热导流管，其特征在于，所述第一电极与第二电极分别环绕设置于所述导流内管的外表面，所述首尾相连的碳纳米管的取向沿所述导流内管的轴向延伸。

14.如权利要求8所述的加热导流管，其特征在于，所述加热元件包括至少一缠绕于所述导流内管外表面的碳纳米管线状结构。

15.如权利要求8所述的加热导流管，其特征在于，所述加热元件为一通过丝网印刷方法形成的碳纳米管层。

16.如权利要求1所述的加热导流管，其特征在于，其特征在于，所述防护外管与导流内管之间通过密封件密封形成一密封空。

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