專利名稱：可視管道內流體的空氣加熱裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及可視管道內流體的加熱，特別涉及可視管道內流體的空氣加熱 裝置。
技術背景在化工領域內，大量的化學反應中需要外部加熱才能保證反應的進行或提 高反應的速度。同時為了對化學反應的進程進行實時觀測和控制，工業中一 些化學反應的進行需要在化學反應狀態可視的情況下獲得足夠外部熱源。另 外，科學實驗中，大量需要加熱的化學實驗需要對化學反應的現象進行記錄 觀測；此外，一些在加熱情況下進行的汽液、油水等兩相及多相流的流動傳 熱實驗也需要在可視化的加熱管道中進行，以進行流型、含汽率等實驗現象 的觀測分析。專利CN201039503描述了一種電加熱玻璃。此電加熱玻璃在玻璃層之間均 勻排布電阻絲。對電加熱玻璃通電后，可對玻璃兩側進行加熱。但為了保證 玻璃的透視效果，電阻絲的密度和直徑都要嚴格限制。因此，電加熱玻璃的 加熱功率相對較低， 一般應用于汽車、火車擋風玻璃的除霜、除霧。 發明內容本發明的目的在于克服上述現有技術不足，提供一種可視管道內流體的 空氣加熱裝置，該裝置可以在實時觀測流體狀態情況下對流體進行高功率加 熱的裝置，并且加熱的功率可調。為達到上述目的，本發明采用了如下技術方案利用空氣加熱箱對空氣進行加熱，作為加熱流體的熱源；觀測段的流體管道的管壁為耐高溫的石英 玻璃；利用鼓風機將空氣加熱箱內的高溫空氣送入帶有觀測窗的觀測箱內， 對穿過觀測箱的石英玻璃管道內流體進行加熱；調節鼓風機或空氣加熱箱內 加熱棒的電功率，即可控制高溫空氣加熱流體的熱流密度。本發明空氣加熱箱的入口與一臺鼓風機連接，其出口通過高溫空氣閥門 連接到觀測箱的空氣入口；流體管道從觀測箱內部穿過，觀測箱兩個相對的 側壁設置觀測窗，流體管道與觀測窗平行的管段為石英玻璃觀測管道，石英 玻璃觀測管道與觀測箱之間為高溫空氣的流道，由空氣加熱箱加熱后的高溫 空氣在此通道內對石英玻璃觀測管道內的流體加熱，經由觀測箱的空氣出口 排入大氣。空氣加熱箱箱壁上互相交錯連接有鋼板，把箱體內部分成多個尺寸相同 的彼此相連的矩形流通管道，各流通管道在與空氣流動垂直方向上等間距的 布置電加熱棒。流體管道包括流體入口管道、出口管道以及石英玻璃觀測管道，石英玻 璃觀測管道兩端分別連接入口管道和出口管道。所述的觀察窗上設置三層透明耐熱石英玻璃板，在保證實時觀測石英玻 璃觀測管道內流體加熱狀況的同時隔熱保溫。空氣加熱箱、觀測箱和位于觀測箱外側部分的流體入口及出口管道的外 部設置有保溫層。本發明采用無色的高溫空氣對石英玻璃觀測通道內流體進行加熱。首先 保證流體在加熱過程中良好的透視效果；其次由于空氣加熱箱內的硅碳電加 熱棒能夠將空氣加熱到很高的溫度，管道內流體可以從高溫空氣中獲得很高的加熱功率。在石英玻璃觀測段，高溫空氣可以輕易地將一定入口溫度下的流體加熱到兩相沸騰狀態。
圖1是空氣加熱箱的結構示意圖； 圖2是電加熱棒的安裝示意圖；圖3是可視管道內流體的空氣加熱裝置的結構示意圖；下面結合附圖對本發明的內容作進一步詳細說明。
具體實施方式
參照圖l所示，空氣電加熱箱2為一長方形不銹鋼箱體。空氣電加熱箱2 內部由互相交錯焊接在箱壁上的鋼板4，把箱體內部分成多個尺寸相同彼此相 連的矩形流通通道。常溫空氣由鼓風機1送入空氣電加熱箱2內后，在各鋼 板4的限制下，沿曲線依次折返流經各通道后，從空氣電加熱箱2出口流出。 增大了空氣在空氣加熱箱2內部的流通距離，增加了空氣受熱的時間，有利 于提高空氣的出口溫度，降低箱體本身溫度。空氣電加熱箱2側壁兩面沿矩 形通道開有等間距的圓孔，用以在與空氣流動垂直方向上等間距的布置電加 熱棒3。參照圖2所示，電加熱棒3為圓柱硅碳棒。電加熱棒3兩端包裹數層鋁 箔12后套入陶瓷定位隔離套13內。由陶瓷定位隔離套13將其卡在空氣電加 熱箱2側壁圓孔處，使電加熱棒3與空氣電加熱箱2隔離并起到定位的作用。 空氣電加熱箱2與定位隔離套13之間，定位隔離套13與電加熱棒3之間均 有微小的間隙，保證高溫工作條件下引起的形變不會導致脆硬的硅碳電加熱 棒3斷裂。將電源的兩個電極夾到電加熱棒3兩端鋁箔處，調節電源的電壓即可改變電加熱棒3的發熱功率。硅碳電加熱棒3可在干燥潔凈的空氣中以 1450'C的工作溫度連續使用7000小時，最高工作溫度可達1500'C。常溫空氣 在空氣電加熱箱2內的曲折流道內流動過程中，不斷的繞流高溫硅碳電加熱 棒3。經數十根電加熱棒3加熱升溫后，在空氣加熱箱2的出口處，空氣溫度 可達400 500。C 。參照圖3所示，空氣加熱箱2的入口與一臺鼓風機1連接，由鼓風機1 將外部空氣送入空氣加熱箱2內。空氣在空氣加熱箱2內折返流動的同時， 由電加熱棒加熱升溫。高溫空氣經高溫空氣閥門5后，由觀測箱7的空氣入 口進入流體管道外的觀測箱7內的空氣流道。觀測箱7為不銹鋼長方體，其兩個相對側壁分別開有矩形觀察窗8。觀察 窗8鉚接了三層耐熱石英玻璃板在保證實時觀測石英玻璃觀測管道9內流體 狀況的同時隔熱保溫。流體管道由流體入口管道IO、石英玻璃觀測管道9及 流體出口管道11組成。觀測流體在經由流體入口管道10進入觀測箱7后， 即可被管壁外側的高溫空氣進行加熱。在整段石英玻璃觀測管道9，流體在加 熱條件下的各種狀態都可以經由觀察窗8進行觀測。另外，還可以在觀測箱7 一側觀測窗8外布置一定光源后，在觀測箱7 —側觀測窗8處用相機或攝像 機對流體在管道內加熱的狀態進行實時記錄，以供詳細的分析。通過改變鼓風機1的送風量或硅碳電加熱棒2的加熱功率，從而改變流 體管道外側高溫空氣的流速和溫度，以此調節高溫空氣加熱管內流體的熱流 密度。高溫空氣對流體管道內的流體加熱后，經由觀測箱7的空氣出口排入 大氣。空氣加熱箱2、觀測箱7和位于觀測箱7外側的流體入口及出口管道 10、 ll都包裹保溫層，以減少整個裝置向環境中的散失熱量。
權利要求
1.可視管道內流體的空氣加熱裝置，包括一空氣加熱箱(2)，其特征在于，空氣加熱箱(2)的入口與一臺鼓風機(1)連接，其出口通過高溫空氣閥門(5)連接到觀測箱(7)的空氣入口；流體管道從觀測箱(7)內部穿過，觀測箱(7)兩個相對的側壁設置觀測窗(8)，流體管道與觀測窗(8)平行的管段為石英玻璃觀測管道(9)，石英玻璃觀測管道(9)與觀測箱(7)之間為高溫空氣的流道，由空氣加熱箱(2)加熱后的高溫空氣在此通道內對石英玻璃觀測管道(9)內的流體加熱，經由觀測箱(7)的空氣出口排入大氣。
2. 根據權利要求1所述的可視管道內流體的空氣加熱裝置，其特征在于， 空氣加熱箱(2)箱壁上交互連接有鋼板(4)，把箱體內部分成多個尺寸相同 的彼此相連的矩形流通管道，各流通管道在與空氣流動垂直方向上等間距的 布置電加熱棒(3)。
3. 根據權利要求1所述的可視管道內流體的空氣加熱裝置，其特征在于， 流體管道包括流體入口管道(10)、出口管道(11)以及石英玻璃觀測管道(9)， 石英玻璃觀測管道(9)兩端分別連接入口管道(10)和出口管道(11)。
4. 根據權利要求1所述的可視管道內流體的空氣加熱裝置，其特征在于， 所述的觀察窗(8)上設置三層透明耐熱石英玻璃板，在保證實時觀測石英玻 璃觀測管道(9)內流體加熱狀況的同時隔熱保溫。
5. 根據權利要求1所述的可視管道內流體的空氣加熱裝置，其特征在于， 空氣加熱箱(2)、觀測箱(7)和位于觀測箱(7)外側部分的流體入口及出 口管道(10、 11)的外部設置有保溫層(6)。
全文摘要
本發明公開了一種可視管道內流體的空氣加熱裝置，包括鼓風機、空氣加熱箱、高溫空氣閥門、帶有石英玻璃觀測窗的觀測箱、流體管道及保溫層等組成。鼓風機將常溫空氣送入空氣加熱箱內，經由空氣加熱箱內的加熱棒進行加熱升溫。高溫空氣經由高溫空氣閥門進入觀測箱內，對石英玻璃流道內流體進行加熱后，排放到大氣中。空氣加熱箱、觀測箱和流體入口及出口管道的外部(觀測窗處除外)都包裹保溫層進行保溫隔熱。透過觀測箱上的石英玻璃觀測窗可以對石英玻璃觀測管道內流體在加熱條件下的狀態進行觀測和記錄。通過改變鼓風機的送風量或加熱棒的加熱功率，可以調節觀測箱內高溫空氣加熱流體的熱流密度。
文檔編號F24H3/02GK101514842SQ200910021349
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月3日 優先權日2009年3月3日
發明者秋穗正, 蘇光輝, 賈斗南, 趙大衛 申請人:西安交通大學