技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明提供了一種環(huán)形管束的中頻熔鹽電加熱裝置，以解決熔鹽蓄熱工程中的電加熱問題，屬于熔鹽蓄熱供熱技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
：

近年來我國棄風(fēng)棄光現(xiàn)象越來越嚴重，造成了風(fēng)能太陽能的極大的浪費，阻礙了可再生能源的順利發(fā)展；在冬季由于燃煤量的增大霧霾嚴重影響我國北方，已經(jīng)影響到人民的日常生活。北京、河北、東三省等各省市給出了低谷電、煤改電政策，用以消納谷電減少燃煤。利用棄風(fēng)棄光電或低谷電力加熱熔鹽，并利用蓄熱技術(shù)進行供熱(包括供暖和工業(yè)供熱)，是解決以上問題的重要途徑。

熔鹽電加熱設(shè)備是上述技術(shù)的核心內(nèi)容。但傳統(tǒng)電加熱器是利用電阻管浸入熔鹽進行加熱的方式，由于受電阻加熱管的限制，不能實現(xiàn)高電壓加熱。由此需要為大型加熱裝置配套多臺變壓器，極大的增加了投資成本和占地面積。另外，此加熱方式存在漏電的危險。利用電感加熱的非接觸式熔鹽加熱裝置，能很好的解決漏電的隱患。但根據(jù)傳熱學(xué)計算，單管程的熔鹽感應(yīng)加熱裝置，由于管壁熱流密度太大，即使湍流狀態(tài)下的熔鹽也很難將管壁產(chǎn)生的熱量帶走，會使管壁溫度持續(xù)升高而造成安全事故。所以，必須從傳熱學(xué)角度考慮，對目前的熔鹽感應(yīng)加熱裝置進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種環(huán)形管束加熱器的中頻熔鹽電加熱裝置，該熔鹽電加熱器是一種基于中頻加熱原理的熔鹽管道加熱器，采用非接觸式加熱方式，故可以有效的保護電加熱器以及設(shè)備的正常運行。同時采用環(huán)形管束的布置方式，可以有效的增加管內(nèi)熔鹽的換熱面積，提高裝置的加熱效率和安全性。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種利用中頻電源進行管道內(nèi)熔鹽加熱的裝置。如圖1所示，該加熱裝置包括控制器(1)、中頻電源(2)、感應(yīng)線圈(3)、管束外側(cè)緊箍(4)、環(huán)形熔鹽加熱管束(5)、管束固定環(huán)(6)；控制器(1)與中頻電源(2)連接，用來控制中頻電源(2)的輸出電流以實現(xiàn)負荷的調(diào)節(jié)與監(jiān)控；中頻電源(2)為電力轉(zhuǎn)換裝置，與感應(yīng)線圈(3)相連，可為感應(yīng)線圈(3)提供中頻電流；感應(yīng)線圈(3)按一定匝數(shù)繞于環(huán)形熔鹽加熱管束(5)外側(cè)，管束外側(cè)緊箍(4)緊貼環(huán)形熔鹽加熱管束(5)外側(cè)，將其固定在管束固定環(huán)(6)上，管束固定環(huán)(6)位于環(huán)形熔鹽加熱管束(5)內(nèi)側(cè)，管束外側(cè)緊箍(4)、環(huán)形熔鹽加熱管束(5)、管束固定環(huán)(6)之間均采用焊接方式固定連接。

環(huán)形熔鹽加熱管束(5)為多個單金屬管軸向平行地組成環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用管束固定環(huán)(6)固定支撐，環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用管束外側(cè)緊箍(4)進行固定。

控制器(1)主要包括功率、溫度監(jiān)測和控制器。分別對裝置功率、線圈溫度、不銹鋼管束組合器溫度和管束內(nèi)熔鹽溫度進行監(jiān)測。

中頻電源(2)是電力變頻裝置，可將三相工頻電源轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘀蓄l電，為感應(yīng)線圈(2)提供電力輸入。

感應(yīng)線圈(3)是由空心銅制感應(yīng)線繞制而成線圈。線圈繞于環(huán)形熔鹽加熱管束(5)外側(cè)。當(dāng)感應(yīng)線圈內(nèi)通入電流時，由于電磁感應(yīng)原理，在繞制線圈部分環(huán)形熔鹽加熱管束(5)金屬管壁發(fā)熱，并加熱管道內(nèi)流動的熔鹽介質(zhì)。

環(huán)形熔鹽加熱管束(5)為該電加熱裝置的核心，采用若干根單金屬管道按管束固定環(huán)(6)繞制成環(huán)形管束，并用管束外側(cè)緊箍(4)在管束外固定。工作時，熔鹽在各管束內(nèi)部流動，并與管壁換熱。金屬管道和繞制直徑視電加熱器的具體容量而定。環(huán)形熔鹽加熱管束(5)的示意圖如圖2所示。

進一步優(yōu)選在每個單金屬管道內(nèi)壁上還設(shè)有管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶(7)，管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶為金屬材質(zhì)，其目的是通過在單金屬管內(nèi)部添加扭轉(zhuǎn)帶的方式，增加熔鹽流動過程中撓動，從而提高裝置的換熱效果。管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶為螺旋結(jié)構(gòu)，管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶可為一連續(xù)整個螺旋結(jié)構(gòu)，或為中間具有斷開縫隙的分段式的螺旋結(jié)構(gòu)，斷開的縫隙沿單金屬管中心軸方向間隔交錯。螺旋結(jié)構(gòu)的中心軸與單金屬管中心軸同軸。管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶為帶狀結(jié)構(gòu)，帶垂直于單金屬管內(nèi)管壁，帶的高度優(yōu)選不高于單金屬管半徑的1/5。

與現(xiàn)有加熱技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢：

(1)中頻電加熱技術(shù)具有啟動速度快、加熱速度快、熱功率穩(wěn)定、環(huán)保的優(yōu)勢。把該技術(shù)應(yīng)用于熔鹽電加熱，可以大大節(jié)省熔鹽加熱時間。

(2)中頻電加熱技術(shù)是非接觸式加熱，與傳統(tǒng)電加熱管式加熱熔鹽方式相比，可大大節(jié)約絕緣成本，提高裝置安全性能。

(3)該發(fā)明中涉及到的基于環(huán)形管束熔鹽中頻電加熱裝置的核心是環(huán)形熔鹽加熱管束(5)。該組合器的結(jié)構(gòu)形式與其他感應(yīng)式熔鹽電加熱裝置相比，可以大大的增加受熱面的面積，解決了單管感應(yīng)電加熱裝置中，熔鹽無法帶走管壁高溫而造成燒管的危險，提高了裝置的換熱效率；同時該發(fā)明裝置加工簡單，還可以有效減小裝置體積，節(jié)省占地面積，從而可以大大節(jié)省投資成本。

(4)設(shè)置扭轉(zhuǎn)帶，通過流體力學(xué)和傳熱學(xué)可知，該結(jié)構(gòu)形式與其他感應(yīng)式熔鹽電加熱裝置相比，可以大大的增加熔鹽在管內(nèi)流動的雷諾數(shù)，增加其換熱能力，從而可以有效避免管壁局部溫度過高而造成加熱管道破損，也避免造成熔鹽分解。同時，該結(jié)構(gòu)也大大增加了熔鹽與管壁的換熱面積，提高了換熱效率。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明基于環(huán)形管束加熱器的中頻熔鹽電加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為環(huán)形熔鹽加熱管束結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為管內(nèi)具有管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶的單管示意圖，其中a為連續(xù)的螺旋扭轉(zhuǎn)帶，b為斷開分段式的螺旋扭轉(zhuǎn)帶。

圖中：1、控制器；2、中頻電源；3、感應(yīng)線圈；4、管束外側(cè)緊箍；5、環(huán)形熔鹽加熱管束；6、管束固定環(huán)；7、管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶。

具體實施方式：

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。

實施例1

基于環(huán)形管束加熱器的中頻熔鹽電加熱裝置結(jié)構(gòu)見圖1示意圖，環(huán)形熔鹽加熱管束結(jié)構(gòu)見圖2示意圖，管內(nèi)具有管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶的單管見圖3示意圖。

動力電源通過中頻電源2，將三相工頻電流整流為單相中頻電流，并加載到感應(yīng)線圈3。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，可以在熔鹽加熱管束5中各管道壁面產(chǎn)生熱使管道溫度升高。當(dāng)熔鹽從熔鹽加熱管束5內(nèi)流過，與壁面換熱溫度升高，達到加熱熔鹽的目的。

一種基于環(huán)形管束加熱器的中頻熔鹽電加熱裝置，該裝置包括控制器1；中頻電源2；感應(yīng)線圈3；管束外側(cè)緊箍4；環(huán)形熔鹽加熱管束5；管束固定環(huán)6。其特征在于利用環(huán)形熔鹽加熱管束5作為加熱體對管束內(nèi)流動的熔鹽進行加熱。

環(huán)形熔鹽加熱管束5如圖2所示，其結(jié)構(gòu)特征為，采用若干根不銹鋼管道按一固定直徑繞制成環(huán)形管束。熔鹽在各管束內(nèi)部流動，并與管壁換熱。不銹鋼管道和繞制直徑視電加熱器的具體容量而定。

所述管束外側(cè)緊箍4和管束固定環(huán)6如圖2所示，其作用為將環(huán)形管束按管束固定環(huán)尺寸固定成環(huán)。

所述的感應(yīng)線圈2是是由空心銅制感應(yīng)線繞制而成線圈。線圈繞于環(huán)形熔鹽加熱管束3外側(cè)，兩者中間填入一定厚度的保溫材料。線圈外側(cè)包裹絕緣保溫材料。當(dāng)感應(yīng)線圈內(nèi)通入電流時，由于電磁感應(yīng)原理，在繞制線圈部分環(huán)形熔鹽加熱管束3金屬管壁發(fā)熱，并加熱管道內(nèi)流動的熔鹽介質(zhì)。

優(yōu)選在每個單金屬管道內(nèi)壁上還設(shè)有管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶7，管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶為金屬材質(zhì)，其目的是通過在單金屬管內(nèi)部添加扭轉(zhuǎn)帶的方式，增加熔鹽流動過程中撓動，從而提高裝置的換熱效果。管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶為螺旋結(jié)構(gòu)，管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶可為一連續(xù)整個螺旋結(jié)構(gòu)，或為中間具有斷開縫隙的分段式的螺旋結(jié)構(gòu)，斷開的縫隙沿單金屬管中心軸方向間隔交錯。螺旋結(jié)構(gòu)的中心軸與單金屬管中心軸同軸。管內(nèi)扭轉(zhuǎn)帶為帶狀結(jié)構(gòu)，帶垂直于單金屬管內(nèi)管壁，帶的高度優(yōu)選不高于單金屬管半徑的1/5。