一种低温电加热换热装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于低温介质加热的技术领域，具体而言，涉及一种低温电加热换热装置。


背景技术：

[0002]
低温流体，通常是指其沸点低于120开尔文(缩写k)，即约零下153摄氏度，的流体。低温流体加热与常规的流体加热不同的是：一方面必须要严格控制加热量，加热器提供的热量与低温流体吸收的热量必须是精确计算的；另一方面加热必须均匀，否则容易出现低温流体气化，引发压力超压的危险。
[0003]
现有的低温流体加热设备主要用于车载、船舶、潜水器等氢氧燃料电池的燃气供给、车载lng燃气发动机燃气供给以及小流量低温流体工业用气装置等。
[0004]
采用现有的低温流体加热设备主要存在以下缺陷：
[0005]
(1)设备的外形尺寸较大，且在低温介质进入设备后因温度差异产生的热胀冷缩变形及应力较为明显；
[0006]
(2)现有设备在运行过程中，对于换热介质的挥发浪费较大，特别是在特殊环境中，换热介质溶液将会随着时间而出现减少；
[0007]
(3)现有设备内部对于换热介质的加热不均匀，导致对低温介质的加热效果不佳。


技术实现要素：

[0008]
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种低温电加热换热装置以达到能够加热或者气化低温介质时，并确保设备稳定运行的目的。
[0009]
本实用新型所采用的技术方案为：一种低温电加热换热装置，包括换热器壳体，所述换热器壳体内流通有换热介质，还包括设于换热器壳体内部的盘管组并通过盘管组流通低温介质，所述盘管组内预留有中空空腔，换热器壳体的外部设有深冷介质入口和深冷介质出口且两者分别与盘管组的两端端口连通；还包括设于换热器壳体上的电加热棒，所述电加热棒伸入并贯穿于所述中空空腔。
[0010]
进一步地，所述盘管组包括多层盘管，各层盘管均设为螺旋式结构且各层盘管位于同一轴线上，各层盘管的进口端和出口端连通后分别形成所述深冷介质入口和深冷介质出口，重叠式的螺旋式结构，极大的提高盘管的使用面积利用率，从而降低设备的外形尺寸。
[0011]
进一步地，还包括设于换热器壳体内的固定板，所述固定板上开设有多个固定孔，各个固定孔沿纵列方向和横列方向布置，位于同一纵列方向的各个固定孔分别与各层盘管对应，位于同一横列方向的各个固定孔分别与同一层盘管的螺旋形相匹配，以对各盘管进行牢固安装且可避免由热胀冷缩产生的形变损坏。
[0012]
进一步地，所述固定板的一侧设有连接板且连接板与所述换热器壳体的内壁相匹配，固定板上开设有多个镂空孔，各个镂空孔可实现轻量化设计以及减少应力集中。
[0013]
进一步地，还包括设于换热器壳体上的液位计，所述液位计的探头伸入至换热器壳体的内部，以实时监测换热器壳体内换热介质的液位高度。
[0014]
进一步地，还包括自动排气阀，所述自动排气阀的一端通过倒锥形螺旋冷凝管与所述换热器壳体的内部连通，确保设备的安全运行，同时，避免了设备中的换热介质会在极短时间内重复不断的添加换热介质。
[0015]
进一步地，还包括设于换热器壳体上的温度变送器，所述温度变送器的探头伸入至换热器壳体内部的换热介质中，以实时监测换热器壳体内换热介质的温度。
[0016]
进一步地，所述换热器壳体上设有与其内部相通的热交换介质进口管和热交换介质溢流管，热交换介质溢流管的一端端口伸入至换热器壳体的顶部，以对换热器壳体内的换热介质进行及时溢流。
[0017]
进一步地，所述换热器壳体包括圆柱筒体和密封装配于该圆柱筒体两端的椭圆封头，所述盘管组置于该圆柱筒体的中轴线上或中轴线偏下，电加热棒置于所述盘管组的中轴线上，以实现电加热棒对多层盘管四周的加热热量均匀稳定。
[0018]
进一步地，所述换热介质采用乙二醇溶液，乙二醇溶液可匹配不同的低温介质。
[0019]
本实用新型的有益效果为：
[0020]
1.采用本实用新型所采用的低温电加热换热装置，其通过在盘管组内流通低温介质，同时，在换热器壳体内流通换热介质，并将电加热棒贯穿于盘管组内部，以实现能够对换热介质进行均匀加热，加热后的换热介质将热量传递给低温介质，以达到加热或者气化低温介质的效果，其由于进行合理的设计优化，主要用于小流量或者中等流量的等氢氧燃料电池、lng燃气发动机燃气，或者低温流体工业用气装置的供气等。
附图说明
[0021]
图1是本实用新型所公开的低温电加热换热装置的整体结构示意图；
[0022]
图2是本实用新型所公开的低温电加热换热装置的内部结构示意图；
[0023]
图3是本实用新型所公开的低温电加热换热装置中盘管组的装配结构示意图；
[0024]
图4是图3的俯视示意图；
[0025]
图5是本实用新型所公开的低温电加热换热装置中固定板的结构示意图；
[0026]
附图中标注如下：
[0027]
1-换热器壳体，2-电加热棒，3-液位计，4-自动排气阀，5-温度变送器，6-倒锥形螺旋冷凝管，7-热交换介质进口管，8-热交换介质溢流管，9-深冷介质入口，10-深冷介质出口，11-支撑架，12-盘管组，13-盘管，14-固定板，15-连接板，16-镂空孔，17-固定孔。
具体实施方式
[0028]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0029]
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的
实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0032]
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]
在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0034]
实施例1
[0035]
在本实施例中具体公开了一种低温电加热换热装置，主要由电加热棒2、换热器壳体1、盘管组12、液位计3、自动排放阀、温度变送器5等组成，以能够实现对低温介质的气化或者加热功能，具体设计如下：
[0036]
如图1、图2所示，以换热器壳体1作为该设备的载体且换热器壳体1设为圆筒状。优选的，换热器壳体包括圆柱筒体和密封装配于该圆柱筒体两端的椭圆封头，所述盘管组置于该圆柱筒体的中轴线上或中轴线偏下，在圆柱筒体的顶部设置有自动排气阀、液位计以及温度变送器。
[0037]
在换热器壳体1上设有与其内部相通的热交换介质进口管7和热交换介质溢流管8，以通过热交换介质进口管7向换热器壳体1内部输入换热介质且热交换介质进口管7设于换热器壳体1上中上部位置最佳，而热交换介质溢流管8的一端端口伸入至换热器壳体1的顶部，当换热器壳体1内的换热介质输入过多且即将充满整个换热器壳体1时，换热介质则会通过热交换介质溢流管8的端口进行溢流，以防止出现安全事故。
[0038]
还包括设于换热器壳体1内部的盘管组12并通过盘管组12流通低温介质，即低温介质在盘管组12内流动，所述盘管组12内预留有中空空腔，该中空空腔作为电加热棒2安装的预留位置，换热器壳体1的外部设有深冷介质入口9和深冷介质出口10且两者分别与盘管组12的两端端口连通，两端端口分别为盘管组12的进口端和出口端；还包括设于换热器壳体1上的电加热棒2，所述电加热棒2伸入并贯穿于所述中空空腔，以确保在盘管组12的长度方向上均可被电加热棒2进行加热，在实际应用过程中，为实现盘管组12的四周加热热量均匀稳定，将所述电加热棒2位于所述盘管组12的中部轴线上。其中，各层盘管13可由特殊装
置的弯管机加工而成，而对于盘管组12的设计，在实际应用中，可采用多种方式，例如：盘管组12包括沿上、下、左、右布置的盘管13，各所述盘管13设为呈蛇形状的平面结构，以通过各所述盘管13围成类矩形的环框，且环框内则为所述中空空腔，在电加热棒2的作用下，能够为各所述盘管13的周围进行均匀加热。
[0039]
为进一步提高盘管组12的空间利用率且降低设备的外形尺寸，如图3、图4所示，所述盘管组12包括多层盘管13，各层盘管13均设为螺旋式结构且各层盘管13位于同一轴线上，各层盘管13所绕的螺旋半径大小不同并根据各层盘管13的螺旋半径由小至大依次排布，以达到各层盘管13由内至外依次叠加的状态，采用该方式布置各层盘管13以形成具有重叠效果的盘管组12，可大大节省空间占用，极大的提高盘管13的使用面积利用率，从而降低设备的外形尺寸，同时，也能够保证各层盘管13在电加热棒2的作用下均匀受热，进而确保盘管组12内的低温介质能够与换热介质之间进行有效的热交换。各层盘管13采用螺旋式结构可以有效的降低因为温度差异造成产品的热胀冷缩变形及应力形变。各层盘管13的进口端和出口端连通后分别形成所述深冷介质入口9和深冷介质出口10，在实际应用过程中，选择转接头，转接头的一侧分别与各层盘管13的进口端端口连接，另一侧则与所述深冷介质入口9连接；同理，采用另一转接头的一侧分别与各层盘管13的出口端端口连接，另一侧则与所述深冷介质出口10连接。其中，螺旋式结构可以是圆环形螺旋，也可以是矩形螺旋，此处不作限制。
[0040]
为实时监测换热器壳体1内部的换热介质容量，还包括设于换热器壳体1上的液位计3，所述液位计3的探头伸入至换热器壳体1的内部，以通过液位计3实时获取换热器壳体1内部换热介质的液面高度，当换热器壳体1内部的换热介质过少时，则开启热交换介质进口管7上调节阀，为换热器壳体1内部补充换热介质。
[0041]
为确保该设备在运行过程中安全性，还包括自动排气阀4，所述自动排气阀4的一端通过倒锥形螺旋冷凝管6与所述换热器壳体1的内部连通，换热介质因为加热会出现气化及溶液蒸发，在特殊环境中，换热介质溶液将会随着时间而出现减少，由于将倒锥形螺旋冷凝管6设置在设备顶部且倒锥形螺旋冷凝管6采用铜材质制成，换热介质挥发出的气体经过倒锥形螺旋冷凝管6时，因为路径长，铜材质导热率高，从而又冷凝成液体，最后又回落到换热器壳体1的内部，从而避免了换热器壳体1中的换热介质会在极短时间内重复不断的添加换热介质。
[0042]
为实时监测换热器壳体1内部的换热介质当前状态的温度值，还包括设于换热器壳体1上的温度变送器5，所述温度变送器5的探头伸入至换热器壳体1内部的换热介质中，例如：当温度变送器5检测到换热介质的温度较低时，则可调控电加热棒2的加热量，以提升换热介质的温度，至于如何控制电加热棒2可采用最为常见的功率调节方式，此处不再赘述。
[0043]
在本实施例中，所述换热介质采用乙二醇溶液，乙二醇溶液为水、乙二醇以任一比例混合之后的溶液，由于换热介质采用冰点低且无污染的乙二醇溶液，乙二醇与水可任一混合比例用以调整冰点值，从而匹配不同的低温介质。
[0044]
本实施例中低温电加热换热装置的工作原理如下：
[0045]
换热介质选择为可以通过任意比例混合，从而调整溶液冰点的乙二醇溶液，低温介质进入盘管组12并在盘管组12内流通，电加热棒2加热换热介质，换热介质经各层盘管13
将热量传递给低温介质，从而达到加热或者气化低温介质的效果。
[0046]
实施例2
[0047]
在实施例1的基础上，为实现将盘管组12牢固安装于换热器壳体1的内部，以确保盘管组12的正常运行，如图3、图4以及图5所示，还包括设于换热器壳体1内的固定板14，所述固定板14上开设有多个固定孔17，各个固定孔17沿纵列方向和横列方向布置，位于同一纵列方向的各个固定孔17分别与各层盘管13对应，位于同一横列方向的各个固定孔17分别与同一层盘管13的螺旋形相匹配。在本实施例中，布置有三层盘管13且相邻两层盘管13之间的间距相等，在固定板14上，沿纵向方向(即换热器壳体1的径向方向)上设有三横列固定孔17(横列即为换热器壳体1的轴向方向)，每横列方向的固定孔17对应各层盘管13，同时，由于每一纵列方向上的固定孔17的间距排布应当满足盘管13的螺旋形状，在对盘管13进行安装时，仅需将盘管13进行旋动，以使其能够逐渐拧动旋入至各个固定孔17(位于同一横列上)，以实现对盘管13的稳固安装。
[0048]
为实现整体设备的轻量化设计以及减少应力集中，在所述固定板14的一侧设有连接板15且连接板15与所述换热器壳体1的内壁相匹配，以确保能够将连接板15稳固的焊接在换热器壳体1的内壁上，固定板14上开设有多个镂空孔16，多个镂空孔16可以缓解连接板15的应力集中以及各层盘管13在热胀冷缩时的形变损坏。
[0049]
在换热器壳体1的底部还设有多个支撑架11，以通过各个支撑架11实现整个设备的平稳放置。
[0050]
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

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