[实用新型]一种适用于多种介质的换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，具体涉及一种用于液体、固体及气体的新型换热器。

背景技术

换热器用于将高温液、固及气体物料的热量带走，实现对高温物料的冷却和余热回收，目前，现有的换热器存在的具体缺点为：

1、目前的换热器由于热辐射和热传导换热不均匀而导致温度场不均匀，层流热交换热阻值大，热能利用率低；

2、在加热区内热辐射和热传导无法实现100％的均匀无间隙覆盖热交换；

3、目前的换热器，物料介质在外力和重力作用下的流动过程中，对流热交换、辐射热交换和传导热交换热能利用率低。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种适用于多种介质的换热器，该换热器实现了物料介质在加热工作区内进行热辐射、热对流及热传导的100％均匀无间隙覆盖热交换，因内腔散热环的阻尼作用，物料介质在外力和重力作用下的流动过程，改善了紊流搅动对流换热、热传导和热辐射的热交换效率，提高了对物料介质加热和冷却热交换效率及热能利用率。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种适用于多种介质的换热器，包括内腔换热体，所述内腔换热体内腔中安装有内腔散热环，内腔换热体的外表面通过机械包覆、机械涂覆、热烧结或复合材料的加工方式复合有碳材料发热体，碳材料发热体对称复合在内腔换热体的中间部分的外表面，碳材料发热体的外表面及两端均热复合有外层绝缘体，所述内腔换热体的外表面安装有换热片，碳材料发热体的两端外表面设有连接电极，连接电极的引出线即为外接电极。

所述内腔散热环为采用螺旋绕制和机械冲压成型的结构，所述内腔散热环由金属材料组成。

所述内腔换热体是有石英或陶瓷材料组成。

所述碳材料发热体是由碳纤维、石墨和/或高导电材料组成。

所述连接电极是由金属和/或石墨材料组成，外接电极是由金属和/或石墨材料组成。

所述外层绝缘体是由树脂、硅橡胶和陶瓷材料组成。

所述换热片是由金属或石墨材料组成。

所述内腔换热体的内径范围为16mm～250mm。

所述换热器的长度为150mm～3000mm。

所述换热器的工作温度范围在50℃～900℃内。

一种适用于多种介质的换热器的制造方法，包括以下步骤：

步骤一：采用石英管或烧结陶瓷管作为内腔换热体；

步骤二：采用螺旋绕制和机械冲压成型内腔散热环并安装在内腔换热体的内腔中；

步骤三：碳材料通过机械包覆、机械涂覆、热烧结或复合材料的加工方式复合在内腔换热体外形成碳材料发热体；

步骤四：在碳材料发热体两端整体制造或点焊设备点焊连接电极，再通过安装工具紧密包覆在碳材料发热体两端，连接电极与外接电极相连；

步骤五：采用由树脂、硅橡胶和陶瓷材料组成的外层绝缘体热复合在内腔换热体、碳材料发热体、连接电极与外接电极的组合体的外表面；

步骤六：用螺旋绕制和机械冲压成型的换热片并安装在外层绝缘体外表面。

所述连接电极及外接电极制作时：碳材料发热体的两端外表面镶嵌有弹簧连接电极，弹簧连接电极上点焊金属材料形成的外接电极，或者，碳材料发热体的两端外表面镶嵌有弹性金属环连接电极或弹性金属套连接电极，弹性金属环连接电极或弹性金属套连接电极上点焊金属材料形成的外接电极，或者，碳材料发热体的两端外表面为石墨套连接电极，石墨套连接电极上镶嵌金属材料形成的外接电极。

工作原理：

电源加热过程：完成了常温液体、固体或气体介质在热辐射和热传导区100％的均匀无间隙覆盖流动加热。因内腔散热环的阻尼作用，液体、固体和气体介质在外力作用下，实现了紊流搅动流动，降低了对流热交换的热阻值。

当内腔换热体采用一种石英材料时，碳材料发热体加热过程产生的远红外线辐射加热功能透过石英材料同时作用在常温液体、气体或固体水分子介质中，增强了辐射热交换的作用。

碳材料100％均匀贴敷覆盖在内腔换热体外表面，并将换热片再次贴敷覆盖在碳材料外表面，具有的优良热传导性能。

冷却和余热回收过程：完成了高温液体、固体或气体介质在100％的均匀无间隙覆盖的热传导区流动放热热交换。因内腔散热环的阻尼作用，高温液体、固体和气体介质在外力作用的流动过程，实现了紊流搅动对流放热和热传导放热效率，达到了对高温液体、气体或固体介质中热量快速传递到外部的冷却和余热回收介质中。