CN201401935Y - 一种空气电加热装置 - Google Patents

Abstract

一种空气电加热装置，特别是涉及用电加热空气，空气量大，温升高，空气加热质量要求高的电加热装置。本实用新型的技术特点是冷空气采用压缩空气，进气沿高度方向采用三点或多点切向进气，而且各进风口之间流量可调，内筒壁两端环向开口，加热芯体内设折流挡板，空气在内筒多次折返流动加热，电加热管既是电阻电热体，又是空气流动的通道，空气在内外两侧与电加热管和内筒双面换热。该装置与现有技术相比，具有热效率高、外筒壁无需保温、结构紧凑、节省电热体材料、空气加热质量高的优点，特别适用于热空气需求量大，温升高的场合。

Description

一种空气电加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种电加热装置，特别涉及一种用电加热空气、空气量大、温升高、空气加热质量要求高的电加热装置。

背景技术

现有技术中，热空气广泛应用于助燃、干燥、加热以及取暖和保温等生产工艺乃至生活的各个场合。例如在整体煤气化IGCC和燃气蒸汽联合循环发电技术中，一般采用富氧作为气化剂和氧化剂，生产富氧的空气分离***中，分子筛的吸附器再生的关键就是空气加热；再比如电厂锅炉前置式暖风器，化工、粮食加工、制药等行业的物料烘干过程，空调取暖以及汽车制造过程的涂装工艺等等都需要大量的热空气。空气的高效快速加热具有明显的节能效果。

目前，国内一般采用的空气加热装置如图1，2所示，冷空气用风机1送入，用裸露的电热元件2或加保护套管3的电热元件与常压空气进行对流换热。这种方法存在的问题是：电热元件的表面散热功率小，电热元件表面温度高，在空气中长期加热，造成氧化皮脱落，对空气的清洁度有影响；另一方面，电热元件高温时机械强度低，易变形倒塌，电热体材料加热后合金晶粒涨大，脆性增加，经不起冲击和弯曲，因而难以维修。当加热中低温空气时，电热体材料必须采用镍铬合金；当加热高温空气时，必须采用高牌号的镍铬合金等贵金属，或者碳化硅等非金属材料。受电热元件的表面散热功率的限制，当需要空气量大，加热温度高时，电热体材料用量大，电加热装置结构尺寸大，加热装置自身对环境散热多，导致电热效率低。

另一种方案则是国外引进的产品，其结构如图3，4所示。电加热管7既是电阻电热体，又作为空气流通的通道，多个电加热管两端串联或并联联接，接成符合加热功率要求的电阻，各相加热功率引线从下端引出。上下两个管板6固定多个电加热管，支撑板8是防止电加热管受热变形，电加热管与管板和支撑板靠绝缘磁套隔离，电加热管、管板和支撑板组成加热装置的芯体。芯体外套一个内筒5，内筒结构下部为圆筒，上部为锥形筒。冷空气采用压缩空气，沿外筒4和内筒之间的通道由上向下流动，冷却内外筒壁，再从电加热管内由下向上流出并被加热至要求的温度。该装置的优点是：结构紧凑；温升快，瞬间可从常温加热至600多度；加热空气量大，热效率高。通过对该装置的分析与研究，认为其技术关键：一是冷空气增压；二是相关特定的电热体结构即：流动的通道就是电热体本身。从一般的传热理论可以得出：当空气的压力足够高时，其物性参数以及流动的边界层厚度等都将发生明显变化，使得对流换热得以强化；当压力足够大时，空气中三原子气体水蒸汽和二氧化碳的分压力增大，辐射换热的影响也将明显增大。还有其特定的电热体结构即：通道式电热体，大大增加了对流和辐射换热面积。以上原因都强化了电热体和空气的换热，使被加热空气和电热体温差大大降低，改善了电热体使用的环境，提高了电热体使用寿命，但也存在以下不足和缺陷：

为了保证电热体足够大的阻值，电加热管必须有一定的长度，因此该装置是一个细长形结构，当加热空气温升高时，电加热管两端壁温温差大，上端壁温高，必须选用满足高温端要求的电热体合金钢管，对于下端则浪费材料；另一个不足是：外筒壁除冷风进口处外，其它地方表面温度整体偏高，而且各地方表面温度不均匀，下部温度最高，增加了散热，降低了效率，外壁需要保温。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种空气电加热装置，以期解决电加热管两端温差大，外筒壁表面温度整体偏高以及表面温度不均匀等问题，同时使得结构更加紧凑，改善电加热管的使用环境，降低电加热管成本，并进一步提高热效率。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种空气电加热装置，包括外筒、内筒、设置在内筒中的加热芯体以及设置在外筒壁上的进气口；所述的加热芯体包括多根电加热管7，以及用于固定电加热管的管板6，所述的多根电加热管两端串联或并联联接，其特征在于：所述的进气口沿高度方向至少采用三个，冷空气与外筒内壁相切进入；在所述内筒5的上端和下端分别设有上端环向进口12和下端环向出口13。

本实用新型的技术特征还在于：在所述的内筒中设置环向折流板10和中心折流板11。并在所述的每个进气口的管路上设有气体流量调节阀14。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①由于沿高度方向采用了多点进风，可降低外筒壁的整体温度；安装流量调节阀，进风口之间的流量可调，解决沿高度方向各地方表面温度不均匀问题。②本实用新型冷空气是切向旋转进入，在外筒和内筒之间的通道由下向上流动。切向旋转强化了与外筒之间的换热；在外筒和内筒之间的通道由下向上流动进入内筒后，整体再由上向下流动，增大了空气流动折返次数和换热面积。③改变了内筒结构，在内筒的上下端部设置环向开口，并增加折流板，将上部的管板改成管板法兰，管板法兰与外筒用螺栓联接。结构的变化，使得空气在外筒和内筒之间的通道加热后，从内筒上端环向开口进入内筒。在内筒，空气多次折流往返，被内筒内壁和电加热管外壁再次加热。最后经内筒下端环向开口进入电加热管内加热，实现了空气在内外两侧与内筒和电热管换热。

总之，本实用新型有效降低了内外筒壁整体的温度，使得内外筒壁沿高度方向温度均匀，改善了使用的环境，尤其是外筒壁，温度明显降低，不需要保温，使得设备结构紧凑，进一步提高了热效率。空气在内外两侧与内筒和电热管换热，换热面积增加了近一倍，使被加热空气和电加热管管壁温差进一部降低。对于电加热管管壁外侧，在上端的空气温度低，下端的空气温度高；对于电加热管管壁内侧，则相反，这又降低了电加热管管壁上下温差。

当加热200～300度中低温空气时，电加热管最高壁温仅高出热空气温度几十度，内筒甚至电加热管本身都可用普碳钢材质，而不至氧化脱落，影响空气质量；当加热空气量大而且温度高时，该装置结构紧凑，热效率高，无需外筒的保温，电热体材料费用也可大大降低。

附图说明

图1为现有技术中采用的一种空气加热装置的结构示意图。

图2为现有技术中采用的另一种空气加热装置的结构示意图。

图3为现有技术中采用的又一种空气加热装置的结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为本实用新型的结构示意图。

图6为图5的A-A剖视图。

图中：1-风机，2-电热丝，3-保护套管，4-外筒，5-内筒，6-管板，7-电加热管，8-支撑板，9-管板法兰，10-环向折流板，11-中心折流板，12-上端环向开口，13-下端环向出口，14-气体流量调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体结构、原理和工作过程作进一步说明。

本实用新型提供的空气电加热装置如图5，6所示，该装置包括外筒4、内筒5、加热芯体以及设置在外筒壁上的进气口；内筒5的结构为一薄壁圆筒，上下两端分别设有上端环向进口12和下端环向出口13。内筒5套在加热芯体外，加热芯体通过管板法兰9与外筒螺栓联接。

加热芯体由多根电加热管7，用于固定电加热管的管板6，管板法兰9，环向折流板10以及中心折流板11组成，电加热管7与管板6、管板法兰9、环向折流板10以及中心折流板11靠绝缘磁套隔离。电加热管7既是电阻电热体，又作为空气流通的通道，多根电加热管两端串联或并联联接，接成符合加热功率要求的电阻，各相加热功率引线从下端引出。管板6和管板法兰9用于固定多个电加热管。进气口沿高度方向至少采用三个，由进气口进入的冷空气与外筒内壁相切；各进气口的管路上均安装有气体流量调节阀14，各进气口之间流量可调。环向折流板10和中心折流板11对空气流动起导流作用还可防止电加热管受热变形。

空气加热流程是：压缩冷空气经由多个气体流量调节阀切向旋转进入外筒和内筒之间的通道，由下向上旋转流动，被外筒内壁和内筒外壁加热，空气在外筒和内筒之间的通道被加热后，经上端环向开口12进入内筒5，由于环向折流板10和中心折流板11的作用，使得空气在内筒多次折流往返，与内筒内壁和电加热管外壁换热，再经内筒下端环向开口13进入电加热管7内加热，最后由下向上流出并被加热至要求的温度，实现了空气在内外两侧与内筒和电加热管换热。

Claims (3)

1.一种空气电加热装置，包括外筒、内筒、设置在内筒中的加热芯体以及设置在外筒壁上的进气口；所述的加热芯体包括多根电加热管(7)，以及用于固定电加热管的管板，所述的多根电加热管两端串联或并联联接，其特征在于：所述的进气口沿高度方向至少采用三个，由进气口进入的冷空气与外筒内壁相切；在所述内筒(5)的上端和下端分别设有上端环向进口(12)和下端环向出口(13)。

2.按照权利要求1所述的空气电加热装置，其特征在于：在所述的内筒中设置环向折流板(10)和中心折流板(11)。

3.按照权利要求1或2所述的空气电加热装置，其特征在于：在所述的每个进气口的管路上设有气体流量调节阀(14)。

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