专利名称：可视管道内流体的空气加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可视管道内流体的加热，特别涉及可视管道内流体的空气加热 装置。
技术背景在化工领域内，大量的化学反应中需要外部加热才能保证反应的进行或提 高反应的速度。同时为了对化学反应的进程进行实时观测和控制，工业中一 些化学反应的进行需要在化学反应状态可视的情况下获得足够外部热源。另 外，科学实验中，大量需要加热的化学实验需要对化学反应的现象进行记录 观测；此外，一些在加热情况下进行的汽液、油水等两相及多相流的流动传 热实验也需要在可视化的加热管道中进行，以进行流型、含汽率等实验现象 的观测分析。专利CN201039503描述了一种电加热玻璃。此电加热玻璃在玻璃层之间均 匀排布电阻丝。对电加热玻璃通电后，可对玻璃两侧进行加热。但为了保证 玻璃的透视效果，电阻丝的密度和直径都要严格限制。因此，电加热玻璃的 加热功率相对较低， 一般应用于汽车、火车挡风玻璃的除霜、除雾。 发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种可视管道内流体的 空气加热装置，该装置可以在实时观测流体状态情况下对流体进行高功率加 热的装置，并且加热的功率可调。为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案利用空气加热箱对空气进行加热，作为加热流体的热源；观测段的流体管道的管壁为耐高温的石英 玻璃；利用鼓风机将空气加热箱内的高温空气送入带有观测窗的观测箱内， 对穿过观测箱的石英玻璃管道内流体进行加热；调节鼓风机或空气加热箱内 加热棒的电功率，即可控制高温空气加热流体的热流密度。本发明空气加热箱的入口与一台鼓风机连接，其出口通过高温空气阀门 连接到观测箱的空气入口；流体管道从观测箱内部穿过，观测箱两个相对的 侧壁设置观测窗，流体管道与观测窗平行的管段为石英玻璃观测管道，石英 玻璃观测管道与观测箱之间为高温空气的流道，由空气加热箱加热后的高温 空气在此通道内对石英玻璃观测管道内的流体加热，经由观测箱的空气出口 排入大气。空气加热箱箱壁上互相交错连接有钢板，把箱体内部分成多个尺寸相同 的彼此相连的矩形流通管道，各流通管道在与空气流动垂直方向上等间距的 布置电加热棒。流体管道包括流体入口管道、出口管道以及石英玻璃观测管道，石英玻 璃观测管道两端分别连接入口管道和出口管道。所述的观察窗上设置三层透明耐热石英玻璃板，在保证实时观测石英玻 璃观测管道内流体加热状况的同时隔热保温。空气加热箱、观测箱和位于观测箱外侧部分的流体入口及出口管道的外 部设置有保温层。本发明采用无色的高温空气对石英玻璃观测通道内流体进行加热。首先 保证流体在加热过程中良好的透视效果；其次由于空气加热箱内的硅碳电加 热棒能够将空气加热到很高的温度，管道内流体可以从高温空气中获得很高的加热功率。在石英玻璃观测段，高温空气可以轻易地将一定入口温度下的流体加热到两相沸腾状态。
图1是空气加热箱的结构示意图； 图2是电加热棒的安装示意图；图3是可视管道内流体的空气加热装置的结构示意图；下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参照图l所示，空气电加热箱2为一长方形不锈钢箱体。空气电加热箱2 内部由互相交错焊接在箱壁上的钢板4，把箱体内部分成多个尺寸相同彼此相 连的矩形流通通道。常温空气由鼓风机1送入空气电加热箱2内后，在各钢 板4的限制下，沿曲线依次折返流经各通道后，从空气电加热箱2出口流出。 增大了空气在空气加热箱2内部的流通距离，增加了空气受热的时间，有利 于提高空气的出口温度，降低箱体本身温度。空气电加热箱2侧壁两面沿矩 形通道开有等间距的圆孔，用以在与空气流动垂直方向上等间距的布置电加 热棒3。参照图2所示，电加热棒3为圆柱硅碳棒。电加热棒3两端包裹数层铝 箔12后套入陶瓷定位隔离套13内。由陶瓷定位隔离套13将其卡在空气电加 热箱2侧壁圆孔处，使电加热棒3与空气电加热箱2隔离并起到定位的作用。 空气电加热箱2与定位隔离套13之间，定位隔离套13与电加热棒3之间均 有微小的间隙，保证高温工作条件下引起的形变不会导致脆硬的硅碳电加热 棒3断裂。将电源的两个电极夹到电加热棒3两端铝箔处，调节电源的电压即可改变电加热棒3的发热功率。硅碳电加热棒3可在干燥洁净的空气中以 1450'C的工作温度连续使用7000小时，最高工作温度可达1500'C。常温空气 在空气电加热箱2内的曲折流道内流动过程中，不断的绕流高温硅碳电加热 棒3。经数十根电加热棒3加热升温后，在空气加热箱2的出口处，空气温度 可达400 500。C 。参照图3所示，空气加热箱2的入口与一台鼓风机1连接，由鼓风机1 将外部空气送入空气加热箱2内。空气在空气加热箱2内折返流动的同时， 由电加热棒加热升温。高温空气经高温空气阀门5后，由观测箱7的空气入 口进入流体管道外的观测箱7内的空气流道。观测箱7为不锈钢长方体，其两个相对侧壁分别开有矩形观察窗8。观察 窗8铆接了三层耐热石英玻璃板在保证实时观测石英玻璃观测管道9内流体 状况的同时隔热保温。流体管道由流体入口管道IO、石英玻璃观测管道9及 流体出口管道11组成。观测流体在经由流体入口管道10进入观测箱7后， 即可被管壁外侧的高温空气进行加热。在整段石英玻璃观测管道9，流体在加 热条件下的各种状态都可以经由观察窗8进行观测。另外，还可以在观测箱7 一侧观测窗8外布置一定光源后，在观测箱7 —侧观测窗8处用相机或摄像 机对流体在管道内加热的状态进行实时记录，以供详细的分析。通过改变鼓风机1的送风量或硅碳电加热棒2的加热功率，从而改变流 体管道外侧高温空气的流速和温度，以此调节高温空气加热管内流体的热流 密度。高温空气对流体管道内的流体加热后，经由观测箱7的空气出口排入 大气。空气加热箱2、观测箱7和位于观测箱7外侧的流体入口及出口管道 10、 ll都包裹保温层，以减少整个装置向环境中的散失热量。
权利要求
1.可视管道内流体的空气加热装置，包括一空气加热箱(2)，其特征在于，空气加热箱(2)的入口与一台鼓风机(1)连接，其出口通过高温空气阀门(5)连接到观测箱(7)的空气入口；流体管道从观测箱(7)内部穿过，观测箱(7)两个相对的侧壁设置观测窗(8)，流体管道与观测窗(8)平行的管段为石英玻璃观测管道(9)，石英玻璃观测管道(9)与观测箱(7)之间为高温空气的流道，由空气加热箱(2)加热后的高温空气在此通道内对石英玻璃观测管道(9)内的流体加热，经由观测箱(7)的空气出口排入大气。
2. 根据权利要求1所述的可视管道内流体的空气加热装置，其特征在于， 空气加热箱(2)箱壁上交互连接有钢板(4)，把箱体内部分成多个尺寸相同 的彼此相连的矩形流通管道，各流通管道在与空气流动垂直方向上等间距的 布置电加热棒(3)。
3. 根据权利要求1所述的可视管道内流体的空气加热装置，其特征在于， 流体管道包括流体入口管道(10)、出口管道(11)以及石英玻璃观测管道(9)， 石英玻璃观测管道(9)两端分别连接入口管道(10)和出口管道(11)。
4. 根据权利要求1所述的可视管道内流体的空气加热装置，其特征在于， 所述的观察窗(8)上设置三层透明耐热石英玻璃板，在保证实时观测石英玻 璃观测管道(9)内流体加热状况的同时隔热保温。
5. 根据权利要求1所述的可视管道内流体的空气加热装置，其特征在于， 空气加热箱(2)、观测箱(7)和位于观测箱(7)外侧部分的流体入口及出 口管道(10、 11)的外部设置有保温层(6)。
全文摘要
本发明公开了一种可视管道内流体的空气加热装置，包括鼓风机、空气加热箱、高温空气阀门、带有石英玻璃观测窗的观测箱、流体管道及保温层等组成。鼓风机将常温空气送入空气加热箱内，经由空气加热箱内的加热棒进行加热升温。高温空气经由高温空气阀门进入观测箱内，对石英玻璃流道内流体进行加热后，排放到大气中。空气加热箱、观测箱和流体入口及出口管道的外部(观测窗处除外)都包裹保温层进行保温隔热。透过观测箱上的石英玻璃观测窗可以对石英玻璃观测管道内流体在加热条件下的状态进行观测和记录。通过改变鼓风机的送风量或加热棒的加热功率，可以调节观测箱内高温空气加热流体的热流密度。
文档编号F24H3/02GK101514842SQ200910021349
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者秋穗正, 苏光辉, 贾斗南, 赵大卫 申请人:西安交通大学