电磁加热器的螺旋管道的制作方法

1.本实用新型属于电磁加热技术领域，涉及一种电磁加热器的螺旋管道。

背景技术：

2.近年来，国家积极推进实施再电气化战略，再电气化表现为电能对煤炭、石油等终端化石能源的广泛替代，用能端电气化在社会的地位日益明显，为了顺应国家用能端电气化，需要大量的电热流体加热设备替换原有设备。在流体加热领域，螺旋管道设计可以用于电磁加热器。
3.目前在流体加热领域主要有两种方式，一是以电热管为发热体的管壳式换热器；电发热管从内到外分别是电阻丝、绝缘材料、金属保护管构成。其加热原理是：电阻丝通电发热后，将热量通过绝缘材料层、金属保护管传导至被加热流体。热量传导过程为：电能
→
电阻丝热能
→
绝缘层
→
保护层
→
被加热流体。在热量传到的过程中发热电阻丝与被加热流体之间存在绝缘材料层和金属保护管，有较大热阻，传热系数低，导致功率密度较小，难以实现大功率快速流体加热应用；
4.二是电磁感应加热器；一般由螺旋状单层管道绕制而成，其加热原理是：感应加热电源产生的交变电流产生交变磁场，管道置于其中并在管道内部产生交变的电流(即涡流)，涡流使管道自身发热，管道对管内流体直接接触加热。这种方式从根本上解决了电热管等电阻式通过热传导方式加热的效率低下问题。实际工程中，为了提高加热效率，大功率电磁感应加热器的管道壁较薄，且由于管道阻抗匹配问题使得管道长度较短，换热面积小，这些原因导致管道容易过热且寿命较短。
5.因此，急需研发出电磁感应加热流体用的的螺旋管道，以满足日益增长的流体加热领域的需求。

技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种电磁加热器的螺旋管道，该螺旋管道使得单位体积内布置更多管道，换热面积增大，流体不易局部过温。
7.本实用新型所采用的技术方案是，电磁加热器的螺旋管道，包括在竖直方向呈螺旋状缠绕的初始管道，初始管道缠绕若干层后扩大缠绕半径继续呈螺旋状进行缠绕，形成变径后管道，变径后管道的一端连接初始管道的一端，变径后管道的另一端设有工作流体出口，初始管道的另一端端口设有工作流体进口。
8.本实用新型的特点还在于：
9.变径后管道的一端依次通过变径后管道连接折弯管和初始管道连接折弯管连接初始管道。
10.初始管道的另一端端口处设有管道对接法兰a，工作流体进口设置在管道对接法兰a的中心处；
11.变径后管道的另一端端口处设有管道对接法兰b，工作流体出口设置在管道对接
法兰b的中心处。
12.初始管道的相对两侧分别设有支撑板。
13.初始管道可进行若干次变径，每次变径均为缠绕的螺旋状口径变大。
14.本实用新型的有益效果如下：
15.1.本实用新型中初始管道和变径后管道采用多层绕制。多层绕制使得单管平均散热面积大幅减小，相同厚度的保温材料下，散热量减小，热效率提高。
16.2.不同层的螺旋管道的绕制方向不完全相同。这样可以使得不同层之间感应电动势方向无法完全叠加而是相互有抵消，这样使得多层串联后，可以通过总层数，不同层的绕向和圈数，来灵活调整螺旋管道的总感应电动势。既而调整管道总功率和功率密度。
17.3.绕向不同的相邻层之间有弧状过度管道，避免造成流体阻力过大，也避免存在换热死区，造成流体过热。
18.4.允许使用较高的工作磁通量而不是引起功率密度过高的问题。工作磁通密度b可运行在磁材料的最佳设计磁通密度附近。导磁体也可以尽量减小与螺旋管道的间隙，以达到减小漏磁的目的。
19.5.管道在绝缘方面，采用电磁隔离，绝缘性能好，容易实现低电动势、低电流加热。
附图说明
20.图1是本实用新型电磁加热器的螺旋管道的俯视图；
21.图2是本实用新型电磁加热器的螺旋管道的立体结构示意图。
22.图中，1.初始管道，2.管道对接法兰a，3.短接片，4.支撑板，5.变径后管道，6.工作流体进口，7.工作流体出口，8.变径后管道连接折弯管，9.初始管道连接折弯管，10.管道对接法兰b。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
24.本实用新型电磁加热器的螺旋管道，如图1、2所示，包括在竖直方向呈螺旋状缠绕的初始管道1，初始管道1缠绕若干层后扩大缠绕半径继续呈螺旋状进行缠绕(初始管道1在竖直方向的缠绕层数根据加热需求确定)，形成变径后管道5，变径后管道5的一端连接初始管道1的一端，变径后管道5的另一端设有工作流体出口7，初始管道1的另一端端口设有工作流体进口6。变径后管道5的另一端端口处设有管道对接法兰b10，管道对接法兰b10的中心处设有工作流体出口7；
25.初始管道1可进行若干次变径，每次变径均为缠绕的螺旋状管道口径变大。图2中以初始管道1只进行1次变径为例进行说明，当进行2次变径时，第二变径后的螺旋状管道口径大于第一次变径后的螺旋状管道口径。
26.初始管道1与变径后管道5内部贯通，二者实际为一条管道，仅仅为例便于对初始管道1变径前后的状态进行描述而区分开，如果初始管道1进行了2次变径，则在图2中变径后管道5的外圈会再次缠绕变径扩大后的新一层变径后管道5；每层变径后管道5的螺旋高度根据实际加热需求确定。
27.管道对接法兰a2和管道对接法兰b10连接的管道段通过短接片3支撑。
28.初始管道1的相对两侧分别设有支撑板4。
29.本实用新型电磁加热器的螺旋管道的工作原理为：工作流体进口6和工作流体出口7平行，工作流体从工作流体进口6进入螺旋管道，从工作流体出口7出来。电加热装置通过电磁耦合感应加热原理使得管道均匀发热管道直接与管道内部的工作流体换热从而实现了换热系数高，加热均匀。
30.加热管道伴有导磁体。电源在导磁体中产生交变磁场，磁场在管道中产生感应电动势和感应电流，从而对管道进行加热。当管道被加热时，多层管道中的各层电动势通过叠加或者抵消，以产生最佳设计功率(一般至少有两层管道绕向相反，以达到抵消电动势的作用)，本实用新型中初始管道1和变径后管道5绕向相反，通过初始管道1和变径后管道5形成双层管道，管道中的换热效果优于单层。
31.本实用新型电磁加热器的螺旋管道的特点为：
32.1.短接片3是为了形成闭合回路，将电热转换部位限制在螺旋管道范围内。
33.2.支撑板4是为了和加热装置固定，对螺旋管道起到支撑作用。
34.3.初始管道1和变径后管道5形成双层管道所带来的伴热效应(即初始管道1和变径后管道5互相二次加热)，减小了散热面积，提高了热效率。
35.4.初始管道1和变径后管道5采用多层绕制管道，并且至少有两层绕向相反，每层圈数可调，达到了感应电动势、加热功率、加热功率密度可调的效果。
36.5.初始管道1和变径后管道5之间绕向相反的层之间采用弧形管道过度，避免造成流体阻力过大，也避免存在换热死区，造成流体过热。

技术特征：

1.电磁加热器的螺旋管道，其特征在于：包括在竖直方向呈螺旋状缠绕的初始管道(1)，初始管道(1)缠绕若干层后扩大缠绕半径继续呈螺旋状进行缠绕，形成变径后管道(5)，变径后管道(5)的一端连接初始管道(1)的一端，变径后管道(5)的另一端设有工作流体出口(7)，初始管道(1)的另一端端口设有工作流体进口(6)。2.根据权利要求1所述的电磁加热器的螺旋管道，其特征在于：所述变径后管道(5)的一端依次通过变径后管道连接折弯管(8)和初始管道连接折弯管(9)连接初始管道(1)。3.根据权利要求1所述的电磁加热器的螺旋管道，其特征在于：所述初始管道(1)的另一端端口处设有管道对接法兰a(2)，所述工作流体进口(6)设置在管道对接法兰a(2)的中心处；所述变径后管道(5)的另一端端口处设有管道对接法兰b(10)，所述工作流体出口(7)设置在管道对接法兰b(10)的中心处。4.根据权利要求1所述的电磁加热器的螺旋管道，其特征在于：所述初始管道(1)的相对两侧分别设有支撑板(4)。5.根据权利要求1所述的电磁加热器的螺旋管道，其特征在于：所述初始管道(1)可进行若干次变径，每次变径均为缠绕的螺旋状口径变大。

技术总结

本实用新型公开了一种电磁加热器的螺旋管道，包括在竖直方向呈螺旋状缠绕的初始管道，初始管道缠绕若干层后扩大缠绕半径继续呈螺旋状进行缠绕，形成变径后管道，变径后管道的一端连接初始管道的一端，变径后管道的另一端设有工作流体出口，初始管道的另一端端口设有工作流体进口。本实用新型中管道采用多层绕制。多层绕制使得单管平均散热面积大幅减小，相同厚度的保温材料下，散热量减小，热效率提高。高。高。