本发明涉及机械制造范畴高频加热和涡轮机结构的技术领域，具体而言，涉及一种大流量压力流体的快速热交换装置。
背景技术：
对于给予大流量的气体或者液体进行快速加热的过程而言，两个基本条件是必要且充分的：即主体热源有足够的热量提供以及热交换过程能够有效的将热量从热源传至被加热的主体。主体热源提供热量的方式有很多，无论是电加热，还是燃气或者燃油，燃煤都可以提供足够的热量，那么热交换的方式就是达到目的主要方式了。
根据热交换的基本原理，当热交换的材料和其他物理条件基本上确定了以后，其参与热交换的面积是主要的因素，直接决定热量交换的最终效果，因此，好的热交换效果与增大热交换面积是密不可分的。
而在对大流量的压力流体，不论是气体还是液体，增加热交换的面积可以通过增加热交换的通道长度或者增加单位长度上热交换板的密度来实现，而这必然会造成至少两个负面的因素：即增大结构的总体尺寸或增加对被加热流体的阻滞，从而影响最终的效果。
技术实现要素：
为了更加有效的解决对大流量压力流体进行快速加热的问题，本发明提出一种新的结构：首先，该结构采用了高效的电频加热方式，用以向大流量的被加热流体提供足够的主体热量；其次，使用可以快速旋转的涡轮叶片作为换热装置，用以提高热交换的效率。
本发明所述的大流量压力流体的快速热交换装置，适合任何流体，包括气体和液体。被加热的流体利用自身的压力推动作为换热装置的叶片高速旋转，这样可以在被加热流体快速流动的过程中增加和作为换热装置的叶片的相互接触切换，以完成热量的快速交换。
本发明所述的大流量压力流体的快速热交换装置，被串接在输送被加热流体的管路中，并且可以依照工作的具体要求移动到较远的距离之外。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种大流量压力流体的快速热交换装置，包括管状结构体；包围在管状结构体外围的螺线管；位于管状结构体内部的由出口固定架、中心固定架、入口固定架固定的中心轴管；以及套在中心轴管上并可绕其旋转且安装有叶片的基座套，基座套在中心轴管上的轴向位置被限制，并且可以围绕中心轴管旋转。
被用作电频加热的通电螺线管结构，是电磁加热的主要元件，其尺寸，材料，形状等物理指标是根据加热项目的具体要求和被其包围的管状结构体，以及作为主要热交换元件的叶片结构的物理特性而设定的，以求获得更加有效的电热转换效率。
优选的是，所述中心轴管为管壁上布满微型孔且一端为封闭端，另一端与压力流体入口相连的管状结构，使该压力流体进入到中心轴管后从分布在中心轴管上的微型孔中喷射出去。
在上述任一方案中优选的是，所述管状结构体通过被加热压力流体入口和中心轴管的压力流体入口以及被加热流体出口接入输送被加热压力流体的管路中。
在上述任一方案中优选的是，所述管状结构体选用非导磁材料，当通电螺线管产生交变磁场时，该管状结构体是不会被加热并且不会对交变磁场产生影响。
在上述任一方案中优选的是，所述管状结构体的外部设置有保温层。
在上述任一方案中优选的是，所述管状结构体的外围在其加热的距离上被螺线管包围，并且管状结构体应利于螺线管产生的交变磁场穿过。
在上述任一方案中优选的是，所述管状结构体内部的出口固定架、中心固定架、入口固定架选用非导磁材料。
在上述任一方案中优选的是，所述的中心固定架的数量为零个或者是多个。
在上述任一方案中优选的是，所述的中心轴管上密布有微型孔，进入到中心轴管的压力流体可以从微型孔中喷出。
在上述任一方案中优选的是，所述中心轴管也选用非导磁材料，在通电螺线管所产生的交变磁场的作用下该中心轴管不会被加热。
在上述任一方案中优选的是，所述基座套上的叶片为一组或者多组。
在上述任一方案中优选的是，所述出口固定架、中心固定架、入口固定架每两个相邻的固定架之间设有基座套，基座套的数量为一个或者多个。
在上述任一方案中优选的是，所述中心轴管与基座套之间留有间隙。
在上述任一方案中优选的是，所述每两个相邻的基座套之间留有间隙。
在上述任一方案中优选的是，所述出口固定架、中心固定架、入口固定架与其相邻的基座套之间留有间隙。
在上述任一方案中优选的是，所述被加热压力流体入口与中心轴管压力流体入口，二者相互之间不联通。
在上述任一方案中优选的是，所述被加热压力流体入口与中心轴管压力流体入口分别从压力源直接引出，以消除或减小当被加热压力流体的输出流量和压力发生变化时对中心轴管压力流体的影响。
在上述任一方案中优选的是，所述叶片与基座套均选用导磁材料，在通电螺线管产生的交变磁场中可以被高效的加热。
在上述任一方案中优选的是，所述基座套的边缘为倒角或者圆角的形状。
附图说明
图1为按照本发明的大流量压力流体的快速热交换装置的一优选实施例的主视图。
图2为按照本发明的大流量压力流体的快速热交换装置的图1所示k-k方向结构示意图。
图3为按照本发明的大流量压力流体的快速热交换装置的图1中b处的局部放大图。
图4为按照本发明的大流量压力流体的快速热交换装置的图1中a处的局部放大图。
图5为按照本发明的大流量压力流体的快速热交换装置的图1中叶片的主视图。
图6为按照本发明的大流量压力流体的快速热交换装置的图1中叶片的侧视图。
附图中标号：
中心轴管1，微型孔2，出口固定架3，被加热流体出口4，封闭端5，管状结构体6，螺线管7，中心固定架8，叶片9，基座套10，入口固定架11，被加热压力流体入口12，中心轴管压力流体入口，热交换空间s。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的大流量压力流体的快速热交换装置的具体实施方式作进一步的说明。
如图1、图2所示，按照本发明的大流量压力流体的快速热交换装置的一优选实施例的主视图。
一种大流量压力流体的快速热交换装置，包括管状结构体6；包围在管状结构体6外围的螺线管7；位于管状结构体6内部的由出口固定架3、中心固定架8、入口固定架11固定的中心轴管1；以及套在中心轴管1上并可绕其旋转且安装有叶片9的基座套10，基座套10在中心轴管1上的轴向位置被限制。
被用作电频加热的通电螺线管7，是电磁加热的主要元件，其尺寸，材料，形状等物理指标是根据加热项目的具体要求和被其包围的管状结构体，以及作为主要热交换元件的叶片结构的物理特性而设定的，以求获得更加有效的电热转换效率。
本发明的一种大流量压力流体的快速热交换装置的工作过程为：当螺线管7被接入到一个高频的电路中，产生的交变磁场使处于磁场中，由导磁材料制成的叶片9会在该磁场的作用下发热，由此成为用来加热被加热压力流体的主体热源。（另外，基座套10也选用导磁材料制成，会在该磁场的作用下发热。）
当压力流体ⅰ通过入口12端进入到热交换空间s后，由于压力的作用会从入口12流向出口端4，并在此过程中推动其中的叶片9快速的旋转，并与叶片9进行热交换。由于叶片9的快速旋转，在高频的交变磁场和叶片9与磁力线相对运动双重叠加的作用下，旋转的叶片成为高效的电热转换元件，为被加热压力流体提供加热的主体能量。
由于叶片9的快速旋转，大大地增加了叶片9与通过热交换空间s的被加热压力流体之间切换的频率，从而大大地提高了热量交换的效率。
而同样处在交变磁场中的其他非导磁材料制造的结构零部件，则不发热或是极少发热。只是在实际过程中，可以考虑在管状结构体6的外面增加一些保温措施，以减少热交换空间s的热量损失。
当压力流体ⅱ进入到中心轴管1后，由于压力的作用会从位于中心轴管壁上的微型孔2中强力喷出，在中心轴管1和基座套10之间的间隙中形成流体膜，产生空气轴承或者液体轴承的效果，减小中心轴管1与基座套10之间在旋转过程中的物理摩擦，从而降低被加热压力流体在通过热交换空间s时的动能损失。
进入到中心轴管1中的压力流体ⅱ，在经过中心轴管1与基座套10之间的间隙后，再由相邻的基座套或者基座套与相邻的固定架之间的间隙进入到热交换空间s中被加热后与压力流体ⅰ一起从出口喷出。
如附图4中的a点放大示意图所示，基座套10的边缘被制成一个倒角或者圆角的形状，是为了压力流体ⅱ能够比较顺利的进入热交换空间s，其微型孔2的设计制造也亦参照这一思路。
至此，本发明所提出的大流量压力流体的快速热交换装置其工作过程叙述完成。
在本实施例中，所述中心轴管1为管壁上布满微型孔2且一端为封闭端5的管状结构，另一端与中心轴管压力流体入口13相连的管状结构，使该压力流体进入到中心轴管1后从分布在中心轴管1上的微型孔2（如图4所示）喷射出去。
在本实施例中，所述管状结构体6通过被加热压力流体入口12和压力流体入口13以及被加热压力流体出口4接入输送被加热压力流体的管路中。
在本实施例中，所述管状结构体6选用非导磁材料，当通电螺线管产生交变磁场时，该管状结构体是不会被加热并且不会对交变磁场产生影响。
在本实施例中，所述管状结构体6的外部设置有保温层。
在本实施例中，所述管状结构体6的外围在其加热的距离上被螺线管7包围，并且管状结构体6应利于螺线管7产生的交变磁场穿过。
在本实施例中，所述管状结构体6内部的出口固定架3、中心固定架8、入口固定架11选用非导磁材料。
在本实施例中，所述中心固定架的数量为零个或者是多个。
在本实施例中，所述中心轴管上密布有微型孔，进入到中心轴管的压力流体可以从微型孔中喷出。
在本实施例中，所述中心轴管1也选用非导磁材料，在通电螺线管7所产生的交变磁场的作用下该中心轴管1不会被加热。
在本实施例中，所述基座套10上的叶片9为一组或者多组（如图5、图6所示）。
在本实施例中，所述出口固定架3、中心固定架8、入口固定架11每两个相邻的固定架之间设有基座套10（如图3所示），基座套10的数量为一个或者多个。
在本实施例中，所述中心轴管1与基座套10之间留有间隙。
在本实施例中，所述每两个相邻的基座套10之间留有间隙。
在本实施例中，所述出口固定架3、中心固定架8、入口固定架11与其相邻的基座套10之间留有间隙。
在本实施例中，所述被加热压力流体入口12与中心轴管压力流体入口13，二者相互之间不联通。
在本实施例中，所述被加热压力流体入口12与中心轴管压力流体入口13分别从压力源直接引出压力流体，以消除或减小当被加热压力流体输出流量和压力发生变化时对中心轴管压力流体的影响，从而保证进入中心轴管1的压力流体压力的稳定性。
但是，如果压力源距离工作地较远，或者其他特殊情况下，可以在中途适当的位置上设置一个或多个压力的蓄舱，再分别引出压力流体ⅰ和ⅱ，并尽可能保证压力流体ⅱ的稳定性。
在本实施例中，所述叶片9与基座套10均选用导磁材料，在通电螺线管7产生的交变磁场中可以被高效的加热。
在实际的应用中，叶片的形状，尺寸，材质；基座套的形状，尺寸，材质，以及基座套与中心轴管之间的联系尺寸依照目标要求而设定，在满足其他要求的条件下，尽可能加大热交换的面积，即叶片旋转空间的尺寸。
在实际的应用中，叶片的数量，基座套上的叶片组的数量，固定架的数量以及相邻的固定架之间基座套的数量依照设计的要求而变化。
在本实施例中，所述基座套10的边缘为倒角或者圆角的形状，是为了压力流体ⅱ能够比较顺利的进入热交换空间s，其微型孔的设计制造也亦参照这一思路。
综上所述，本发明的大流量压力流体的快速热交换装置具有以下的优点：整个装置的结构采用了圆筒型的结构，以及螺线管7电磁加热的方式，机构形式非常简单；可以根据被加热压力流体的具体状况和加热的具体要求，适当延长整个结构的轴向和径向尺寸，或者将多个结构并联起来使用，适应性强且结构紧凑；在热交换空间s中，由于使用了可以快速旋转的叶片9作为热交换元件，当大流量压力流体高速通过时，叶片9旋转的速率是正比于被加热压力流体通过的速率，增加了两个热交换主体相互接触的频率，因而保证了热交换的效率；高速旋转的叶片9对通过热交换空间s的被加热压力流体形成阻滞非常小，由此可以将热交换空间s中作为电热转换元件的叶片9设置的很密集，以获得更好的电热效果，产生足够的加热用的能量；中心轴管1与其上旋转的且安装有叶片9的基座套10之间以及相邻的基座套10之间的间隙设置，与中心轴管1上的微型孔2设置形成的流体轴承结构，使得旋转摩擦大大的减少了，因而大大的降低了被加热压力流体在热交换过程中的动能损耗；压力流体ⅰ和ⅱ的不联通，减少了由于外界条件的不稳定对装置内部运行效果的影响。
考虑到被加热压力流体在加热过程中体积的变化，在管状结构体6中轴向距离上的流体体积变化可能是不均匀的，分段式的基座套10设置可以通过安装叶片9的基座套10之间转速的不连续，部分的缓冲由于被加热压力流体体积变化所产生的对叶片9受力的影响。
本领域技术人员不难理解，本发明的大流量压力流体的快速热交换装置包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了是使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。