一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置

本发明属于电加热，涉及一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置。

背景技术：

1、目前，超高温、大流量加热技术在工业加热、工程试验和科学研究中有着广泛的应用需求，例如工业上应用广泛的烟气脱硝sncr(选择性非催化还原)测试实验、半导体芯片及太阳能电池工艺尾气后处理和金属冶炼中的热处理等。现有的电加热装置主要是电加热器和电炉。电加热器的加热方式为内置式，加热效率高，但大多只可满足大流量的工况需求，加热温度受限，一方面是由于加热方式和功率无法支撑大流量气流的温度达到超高温的要求，另一方面则是受到部件材料的耐受温度等多个因素的限制。电炉内部腔体多采用陶瓷材料，可以满足超高温的加热需求，但加热方式为外置式，加热效率低，大量热量损耗。同时，电炉为了保证加热均匀度，内部腔体尺寸较小，只能满足小流量的加热需求，大流量下流体的停留时间有限，能达到的温度较低，而增加内部腔体尺寸又会带来加热均匀度较难保证的问题。

2、中国发明专利cn115266013a公开了的“用于大流量高温高压高速流体环境的内衬筒及安装方法”中使用外置加热方式，内筒体最高工作温度仅为1500℃，无法加热流体至更高温度。中国发明专利cn1544854a公开的“用于加热高温高压流动流体的电加热器”中将耐高温金属管作为电加热元件，采用低压大电流供电的内置加热方式，仅能连续将大流量氦气加热到700～950℃。中国发明专利cn113008033a公开的“可精确控制温度和气氛并快速冷淬样品的高温反应管式炉”中，采用外置式加热，可将来流流体加热至1500℃，不涉及大流量的加热需求。目前尚无加热装置能够同时满足超高温和大流量的加热需求。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，可将大流量流体加热至超高温(温度可达1500℃以上)的条件，为基础研究、工程试验和工业应用等相关需求提供专用的设计，具有较高的实用价值。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，包括：

4、外腔体，其侧壁上设有第一流体进口管道；

5、内腔体，其一端开口并沿轴向伸入所述外腔体内，另一端则伸出所述外腔体并设有第一流体出口管道；

6、加热丝组件，其包括介于外腔体与内腔体之间第一加热丝，以及缠绕在所述内腔体外壁上的第二加热丝。

7、进一步的，所述外腔体上还安装有一端伸入所述内腔体中的第二流体进口管道，所述第二流体进口管道伸入所述内腔体的深度可调。

8、进一步的，所述内腔体上伸出所述外腔体的端部加工有取样管/热电偶插接口。

9、进一步的，所述第一流体进口管道布置在靠近第一流体出口管道的外腔体侧壁位置。

10、进一步的，所述第一流体进口管道与第一流体出口管道的位置关系满足：经第一流体进口管道进入外腔体的流体方向与经第一流体出口管道流出内腔体的流体方向平行且相反。

11、进一步的，所述第一加热丝设有多层，并按由外到内方向以阵列方式均匀布置；或所述第一加热丝设有一根，并在所述外腔体与内腔体之间呈螺旋排布。

12、进一步的，所述外腔体外壁包裹有保温棉。

13、进一步的，所述内腔体的材质为陶瓷或者其他能耐1600℃高温的材料。

14、进一步的，所述内腔体与所述外腔体之间采用可拆卸插接方式安装。

15、进一步的，所述外腔体上还安装有第二流体出口管道，该第二流体出口管道与第一流体进口管道分别位于所述外腔体的两个对角位置。

16、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、(1)加热装置具有较大的加热空间和较长的加热距离，可用于超高温(温度可达1500℃以上)、大流量工况条件下的流体实验，保证大流量流体的加热效率及均匀性。

18、(2)可与其他流体在内腔体混合均匀、同步升温或者在高温环境下直接反应。

19、(3)本发明可进行十分便捷的改装，使其成为一个加热功率极大的电加热器，可满足高温、超大流量流体的加热需求。

20、(4)本发明整体结构简单、紧凑，成本较低，实用性高，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述外腔体上还安装有一端伸入所述内腔体中的第二流体进口管道，所述第二流体进口管道伸入所述内腔体的深度可调。

3.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述内腔体上伸出所述外腔体的端部加工有取样管/热电偶插接口。

4.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述第一流体进口管道布置在靠近第一流体出口管道的外腔体侧壁位置。

5.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述第一流体进口管道与第一流体出口管道的位置关系满足：经第一流体进口管道进入外腔体的流体方向与经第一流体出口管道流出内腔体的流体方向平行且相反。

6.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述第一加热丝设有多层，并按由外到内方向以阵列方式均匀布置；或所述第一加热丝设有一根，并在所述外腔体与内腔体之间呈螺旋排布。

7.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述外腔体外壁包裹有保温棉。

8.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述内腔体的材质为陶瓷或者其他能耐1600℃高温的材料。

9.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述内腔体与所述外腔体之间采用可拆卸插接方式安装。

10.根据权利要求1所述的一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，其特征在于，所述外腔体上还安装有第二流体出口管道，该第二流体出口管道与第一流体进口管道分别位于所述外腔体的两个对角位置。

技术总结
本发明涉及一种面向超高温大流量加热需求的电加热器/电炉一体化加热装置，包括：外腔体，其侧壁上设有第一流体进口管道；内腔体，其一端开口并沿轴向伸入所述外腔体内，另一端则伸出所述外腔体并设有第一流体出口管道；加热丝组件，其包括介于外腔体与内腔体之间第一加热丝，以及缠绕在所述内腔体外壁上的第二加热丝。与现有技术相比，本发明的加热装置具有较大的加热空间和较长的加热距离，能够实现超高温(温度最高达1500℃以上)、大流量加热功能，并可与其他流体在内腔体混合均匀、同步升温或者在高温环境下直接反应。

技术研发人员：李玉阳,刘尊迪,李伟,张祎,方祺隆
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15