1.本发明涉及一种用于对流体进行加热的加热系统，并特别地涉及这样一种加热系统，其中流体通过流过由电力进行加热的结构本体而被加热。
背景技术：
：：2.用于各种类型应用的流体加热系统在本领域中是众所周知的。随着条件的各种变化，已经开发了许多不同类型的加热器，这些加热器使用不同的能量源和不同的加热器部件，以针对不同的应用将流体加热为不同的温度范围。在现有技术中，流体热交换器在最大操作温度方面受到限制。热交换器的典型构造为管壳式(tubeandshelltype)，其中一种流体在管侧上流动并与壳侧上的另一流体进行热交换，从而加热第一流体并冷却第二流体，反之亦然。3.更具体地，包括蒸汽、循环物(水)和热流体锅炉(thermalfluidboiler)的加热系统构成了一大类设备，这些设备用于产生在家庭应用、工业应用和商业应用中使用的经加热的流体。由于对改进的能效、紧凑性、可靠性和成本降低的期望，因而仍然存在对改进的流体加热系统及其改进的制造方法的需求。还期望开发一种加热系统，具体地为一种流体加热器，其允许将流体非常有效地加热至高温。还期望开发一种紧凑且操作简单的流体加热系统。4.因此，用于对流体进行加热的改进的加热系统将是有利的。技术实现要素：5.本发明的目的是提供一种与对应的现有技术系统相比更有效的加热系统。6.本发明的另一目的是提供一种加热系统，其加热能力可以快速地适用于变化的需求。7.本发明的至少一些实施例的目的是提供一种与对应的现有技术系统相比更紧凑的加热系统。8.本发明的另一目的是提供一种现有技术的替代方案。9.特别地，本发明的目的可以被看作是提供一种解决了现有技术的上述问题的加热系统。10.发明概述11.因此，旨在通过本发明的第一方案实现上述目的和若干其他目的，第一方案提供一种用于对流体进行加热的加热系统，所述加热系统包括：[0012]-供应连接部，其与待加热流体的供应流体连通；[0013]-结构本体，被布置成在所述加热系统的使用期间对所述流体进行加热，所述结构本体包括由导电材料构成的宏观结构，所述宏观结构包括至少一个通道，所述流体可以流过所述至少一个通道，[0014]-至少一个入口端口，待加热流体可以通过所述至少一个入口端口从所述供应连接部流入所述至少一个通道，[0015]-至少一个出口端口，经加热的流体可以通过所述至少一个出口端口流出所述至少一个通道，以及[0016]-至少两个导体，被配置成将所述结构本体电连接到至少一个电源，[0017]其中，所述至少两个导体分别在所述结构本体内的导电路径的第一端处和第二端处被电连接到所述结构本体，[0018]其中，所述结构本体被配置成引导电流沿所述导电路径从其第一端流至第二端，并且[0019]其中，所述电源被配置成用于在所述加热系统的使用期间，通过使电流流经所述结构本体，而将所述结构本体的至少部分加热至低于400℃的温度。[0020]流体的供应可以是系统的一部分，或者可以是外部供应。其可以例如是待加热的流体通过其而连续行进的管道，或者其可以是容纳流体的罐，在更多的流体被填充到罐中之前，通过将流体供应到加热系统，该罐被至少部分地排空。流体的供应可以来自多于一个供应，诸如来自两个或更多个罐和/或经由两个或更多个管线。在这种情况下，在被引入加热系统之前可以进行混合。流体可以是气体或液体，并且以下将给出一些非限制性示例。[0021]所述至少两个导体可以被连接到一个电源，或者它们可以被连接到多于一个的电源。可以存在例如更多对导体，并且每一对导体可以被连接到一个电源。[0022]导体中的一个可以是加热系统的接地部分，或者可以是与该系统连接的导电元件的接地部分。所述结构本体可以由多于一个宏观本体组装而成，如将结合附图所示。[0023]“电源被配置成用于在系统的使用期间，通过使电流流经所述结构本体，而将所述结构本体的至少部分加热至低于400℃的温度”这个特征与电源和结构本体以及整体设计都相关。这通常包括控制单元的使用，该控制单元接收来自布置在系统的不同位置处的传感器的信号，从而关于所选的过程参数的实际值的信息被不断地测量并被用于确保根据需求而定的期望温度。如果实际温度即将超过期望温度，则可能例如有必要降低所供应的功率。[0024]电阻加热过程(诸如与本发明有关的电阻加热过程)的有利特征在于，能量是在宏观本体内部供应的，而不是经由热传导、热对流和热辐射从外部热源供应。因此，热量可以非常快速直接地在热量将要被转移给被加热流体的位置处产生，从而获得更有效的过程。通常可以将供热元件(即，结构本体)与待加热流体之间的距离减小至微米(μm)而不是毫米(mm)。因此，此类系统非常有效。[0025]根据本发明的加热系统的另一优点在于，与对应的已知系统相比，其更容易被精确地控制，例如以匹配变化的需求。这是由于对例如所施加的功率的降低或增加的快速反应实现的。另一个优点在于，与基于外部热源布置在供热元件旁边的系统的情况相比，整个供热元件上的温度更均匀。这将在以下图11中进行说明。[0026]有利地，导电材料为连贯的(coherent，粘着的)或一致的内连接材料(intra-connectedmaterial)，以在整个导电材料中实现导电性，从而在整个结构本体中实现导热性。借助于连贯的或一致的内连接材料，可确保电流在导电材料内的均匀分布，进而确保热量在结构本体内的均匀分布。术语“连贯的”是粘合的(cohesive)的同义词，因而是指被一致地内连接或被一致地联接的材料。结构本体是连贯的或一致的内连接材料的效果在于，实现对结构本体的材料内的连接性的控制，进而实现导电材料的导电性。应注意的是，即使对导电材料进行了进一步改进，诸如在导电材料的部分中提供狭缝或在导电材料中使用绝缘材料，但导电材料仍然表示连贯的或一致的内连接材料。[0027]术语“导电的(electricallyconductive)”意指表示在20℃下电阻率在10-5至10-8ω·m范围内的材料。因此，导电的材料是例如铜、银、铝、铬、铁、镍等金属或金属合金。而且，术语“电绝缘的(electricallyinsulating)”意指表示在20℃下电阻率高于10ω·m的材料，例如在20℃下电阻率在109至1025ω·m范围内的材料。导电材料的电阻率适当地介于10-5ω·m和10-7ω·m之间。当使用电源进行通电时，电阻率在该范围内的材料提供了对结构本体的有效加热。石墨在20℃下具有约为10-5ω·m的电阻率，康泰尔合金(kanthal)在20℃下具有约为10-6ω·m的电阻率，而不锈钢在20℃下具有约为10-7ω·m的电阻率。导电材料可以例如由在20℃下电阻率约为1.5x10-6ω·m的铁铬合金(fecralloy)制成。在一些特殊情况下，电阻率为10-5ω·m至10ω·m的材料也可以用于结构本体中的材料。[0028]对于在本发明的开发中所使用的一些材料，在加热系统的使用期间，电阻率在相关温度范围内几乎恒定。这使得加热过程稳定且可控，并且这也将降低存在热点(hotspot，热区)的风险。具有几乎恒定电阻率的材料的示例为fecral合金，其在广泛的电阻范围以及高温应用中使用。其电阻率约为1.4μω·m，并且温度系数为 49ppm/k(即， 49×10-6k-1)。[0029]应注意的是，本发明的系统可以包括任何适当数量的电源和任何适当数量的导体，这些导体将所述电源与结构本体的导电材料进行连接。[0030]与用于类似应用的已知系统相比，根据本发明的加热系统具有非常紧凑的设计。其能够在有限的空间内并且使整个系统的压降较小的情况下，有效地将大量热量转移给流体。[0031]在本发明的一些实施例中，宏观结构是经烧结或氧化的粉末冶金结构(powdermetallurgicalstructure)。其可以例如由包括以下化学元素中一种或多种的金属制成：铁、铬、铝、钴、镍、锰、钼、钒和硅。一般而言，在这些实施例中使用的金属可以是可用作粉末的任何金属。可能的金属的非详尽列表包括：316l(316l不锈钢)、fecral(铁铬铝合金)、inconel625(英科耐尔合金625)、hastalloyx(哈氏合金x)、17-4ph(17-4ph不锈钢)、430l(430l不锈钢)和304l(304l不锈钢)。[0032]宏观结构还可以包括陶瓷材料，诸如以下中的一种或多种：氧化铝、氧化锆、氮化硼、堇青石(cordierite)和氮化硅。[0033]在宏观结构为经烧结的粉末冶金结构的实施例中，其可以通过包括以下步骤的方法进行制造：[0034]-通过混合至少以下项目来制备糊料：[0035]-包含金属的粉末，[0036]-粘结剂，其含量为所述糊料的2％至8％的重量百分比，[0037]-液体，诸如水，其含量为所述糊料的5％至25％的重量百分比，[0038]-将所述糊料转移至挤出机，[0039]-通过使用大于50巴(bar)的挤出压力将所述糊料挤出为生坯，[0040]-对所述生坯进行干燥，并且[0041]-对经干燥的生坯进行烧结或氧化，以将所述粉末结合在一起并由此形成所述宏观结构。[0042]“糊料”是指通过将液体与粉末进行混合而制成的浓厚、柔软、粘稠的物质。换言之，糊料通常由粒状材料在背景流体(backgroundfluid)中的悬浮物构成。在本发明的上下文中，糊料的粘度(viscosity)应使得允许在将糊料从用于混合的装置转移到挤出机的过程中对糊料进行必要的处理。还应考虑到后续的处理步骤；即，糊料的粘度应足够低以允许进行挤出，并应足够高以确保被挤出的生坯保持所需的几何形状。给定糊料的粘度可以通过为此设计的装备和方法来确定，诸如通过使用毛细管流变仪(capillaryrheometer)来确定，该毛细管流变仪通常用于测量剪切粘度(shearviscosity，切变粘度)以及其他流变性能。然而，由于粘度与材料的硬度相关，因此还可以使用该参数来确定给定糊料是否适用于该制造方法。一种可以使用的相关测量方法是可以根据iso868/astmd2240来确定的肖氏硬度(shorehardness)。另一选择是使用为粘土设计的专用工具；这已在本发明的开发过程中被使用。该工具类似于肖氏测试仪(shoretester)，但其已被调整以适用于粘土的特性；此类仪器也可以称为粘土硬度计(durometer)。其操作原理基于当工具的销被压入待测试的材料中直至销到达支撑件时样品材料施加的穿入仪器的校准弹簧的力。通过这种方式，在稳定的行程中，稳定的力始终被施加至仪器。其具有用作相对硬度参考参数的0至20的刻度，以及所施加的力的克(gram)刻度。通过该工具，当糊料从揉捏机(kneader)中出来时，穿入点被压入糊料中。随后，测量出当穿入点位于糊料内部的时刻所指示的最大值。使用最大点(maximumpoint，最大值)，而不是等待其稳定下来，这是因为其最终显示出低很多的值，可能会接近于0，因为穿入点将会被迫穿过糊料。通过这种方法，已经发现为了获得令人满意的结果而需要高于12肖(shore，肖氏硬度)的值，至少是对于所测试的几何形状而言。[0043]粘结剂(binder)或粘合剂(bindingagent)是通过粘附或粘合(cohesion，内聚，凝聚)机械地、化学地将其他材料保持或吸引在一起以形成粘合单元(cohesiveunit)的任何材料或物质。粘结剂优选地为有机的，诸如为纤维素醚、琼脂糖或聚甲醛。粘结剂的示例为：甲基纤维素、25聚环氧乙烷、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠(纤维素胶)、藻酸盐、乙基纤维素和沥青。[0044]粘结剂的含量可以为糊料的2％至7％的重量百分比，诸如含量为糊料的2％至6％的重量百分比，或者诸如含量为糊料的3％至5％的重量百分比。液体(诸如水)的含量可以为糊料的5％至15％的重量百分比，诸如为糊料的5％至10％的重量百分比，或者其可以为糊料的10％至20％的重量百分比，诸如含量为糊料的12％至18％的重量百分比。[0045]在目前优选的实施例中，液体是水，包括软化水(demineralizedwater，脱矿质水)。然而，也可以使用特别适于与粉末和粘结剂的给定组合进行混合的其他类型的液体。此类液体可以例如是乙醇或异丙醇。[0046]糊料还可以包括其他成分，诸如粘度调节剂(viscositymodifier)、分散剂、絮凝剂和润滑剂。[0047]“挤出压力”优选地是指在挤出期间压头(pressurehead)中的压力。尽可能靠近模具来测量挤出压力。其是通过活塞挤出机中的活塞的向前移动或螺杆挤出机的一个或多个螺杆的旋转而使糊料压制抵靠模具所产生的压力。[0048]挤出压力可以介于50巴与500巴之间，诸如介于50巴与200巴之间，优选地介于60巴与160巴之间，最优选地介于60巴与150巴之间。如果对于给定的糊料和几何形状而言压力太低，则无法执行挤出，这是因为压力太低而无法迫使糊料通过模具。如果压力太高，则挤出速度会增加，这可能会导致生坯出现缺陷。[0049]干燥步骤通常在受控气氛中执行，该受控气氛涉及对放置生坯的温度和湿度进行控制。其还可以包括使诸如空气的气体流沿着生坯流过，并且随后还可以对气体流的速度进行控制。[0050]在如上所述的任何实施例中，在从入口端口延伸至出口端口的方向上，宏观结构可以具有变化的电阻率。在横向于从入口端口延伸至出口端口的方向上，宏观结构可以具有变化的电阻率。宏观结构可以具有在3d中变化的电阻率。通过使用具有变化电阻率的宏观结构，可以使结构本体的电性能并进而使结构本体的加热能力适于加热系统的给定应用。可以例如在流体流过宏观本体的至少一个通道时，使流体经受预定的温度分布(temperatureprofile，温度轮廓)。[0051]沿宏观结构变化的电阻率可能意味着其他参数通常也会变化。这些参数可以例如是机械性能，诸如刚度和断裂强度。[0052]在本发明的一些实施例中，所述宏观本体具有变化的电阻率，所述变化的电阻率通过包括以下步骤的制造方法来获得：[0053]-制备多种糊料，所述多种糊料包括：[0054]-具有第一组分的至少第一糊料，以及[0055]-具有第二组分的至少第二糊料，[0056]-将所述多种糊料转移到处理设备的供应室中，[0057]-通过迫使来自所述供应室的糊料通过所述处理设备的模具，从所述多种糊料成型生坯，并且[0058]-对所述生坯进行烧结或氧化，以获得宏观结构，沿所述宏观结构的纵向方向具有变化的电阻率，所述纵向方向对应于所述糊料移动通过所述模具的方向，并且所述变化的电阻率是由于所述第一组分不同于所述第二组分而产生的。[0059]在通过如上所述的方法制造的实施例中，所述加热系统可以由以下特征进行描述：[0060]-所述第一糊料包括具有第一合金组分的金属粉末、陶瓷粉末和第一粘结剂，[0061]-所述第二糊料包括具有第二合金组分的金属粉末和第二粘结剂，并且[0062]其中，所述第一合金组分和所述第二合金组分均由至少一种化学元素组成，并且其中，所述化学元素被选择为使得，对于在每种合金组分中以高于0.5％的重量百分比的含量存在的各化学元素而言，该化学元素被包括在所述第一合金组分和第二合金组分这两者中，并且[0063]-对于所述第一合金组分中存在的含量直至5.0％的重量百分比的化学元素而言，该化学元素的含量在所述第一合金组分中与所述第二合金组分中之间最多相差1个百分点，并且[0064]-对于所述第一合金组分中存在的含量超过5.0％的重量百分比的化学元素而言，该化学元素的含量在所述第一合金组分中与所述第二合金组分中之间最多相差3个百分点。[0065]由此可以得到，在进行烧结或氧化之后，金属粉末形成连贯的结构，在源自两种相邻糊料的材料之间不存在任何突然的界面。因此，可以避免诸如由于那些可能导致断裂的缺陷而导致的弱点。具有如上所述的第一组分和第二组分的进一步优点在于，金属结构在整体上具有基本相同的性能；这些性能例如机械性能、抗腐蚀性和抗蠕变性。此外，宏观结构的金属部分在烧结期间和宏观结构的使用期间均具有基本相同的热膨胀和收缩，从而可以将热应力的风险降至最低。[0066]在说明书和权利要求书中通篇使用了词语“合金”，这是因为通常第一合金组分和第二合金组分各自包括形成合金的至少两种化学元素。对于包括使用仅具有一种化学元素的至少一种糊料的实施例，其也被包括在词语“合金”中，尽管其也可以被简单地称为“金属组分”而不是“合金组分”。这意味着两种或更多种不同糊料的不同组分可以包括仅具有一种化学元素(诸如铁或铜)的一种或多种糊料。[0067]第一粘结剂和第二粘结剂可以具有相似或相同的溶解性，以确保被挤出的材料在挤出期间具有相同的流动性能。[0068]在宏观结构具有变化的电阻率的实施例中，其可以通过在制造期间包括陶瓷粉末而获得。随后，可以通过改变以下参数中的一个或多个来获得不同的电阻率，所述参数为：[0069]-金属粉末和陶瓷粉末之间的体积比，[0070]-陶瓷颗粒的尺寸，[0071]-陶瓷颗粒的形状，以及[0072]-陶瓷材料的类型。[0073]“尺寸”是指通常用于描述与粉末相关的参数的任何度量。其通常包括考虑颗粒的平均尺寸与尺寸分布。[0074]使用哪些设计参数可以取决于对宏观结构的其他性能(诸如机械刚度或冲击强度)的要求。可以例如通过实验和/或通过计算机模拟等方式来确定给定宏观结构的实际选择。[0075]在如上所述的任何实施例中，宏观结构可以包括多个纵向延伸通道，诸如具有蜂窝结构。这些几何形状的示例将结合附图给出。此类多个通道通常以规则的图案进行布置，但对于本发明，还可以挤出其中通道以不规则的图案进行布置的宏观结构。可以由壁厚介于0.25mm与2mm之间、诸如介于0.25mm与1mm之间、诸如介于0.25mm与0.5mm之间的壁来分隔开通道。[0076]如上所述的加热系统的任何实施例中的宏观结构可以由非腐蚀性材料制成，或者至少在加热系统的使用期间与所述流体进行接触的表面上设置有涂层，诸如由非腐蚀性材料构成的涂层。非腐蚀性是指耐腐蚀的材料。非腐蚀性材料也可以被限定为这样的材料，所述材料随时间推移具有允许的最大重量损失率。例如，结构本体重量超过100天损失小于1％可以被认为是可接受的。因此，例如可以应用陶瓷涂层来保持化学惰性环境，从而限制甚至避免宏观结构的金属表面上的表面反应。[0077]至少两个导体与结构本体之间的连接可以通过烧结来建立。其也可以替代地通过焊接、软钎焊(soldering)、硬钎焊(brazing，铜焊)或机械连接来建立。[0078]结构本体可以由两个或更多个宏观结构构建，所述宏观结构通过导电连接来相互接合。[0079]在此类实施例中并且其中宏观结构是经烧结或氧化的粉末冶金结构的情况下，宏观结构可能已经通过烧结被接合。[0080]在本发明的一些实施例中，与至少两个导体电连接的导电路径的第一端和第二端可以位于结构本体的包括入口端口(202)的端部处。[0081]在此类实施例中，导体可以被布置在加热系统的相对侧处并且均可以在与结构本体的纵向方向平行的相同方向上延伸；此外，结构本体可以包括电绝缘区域，使得导电路径以蜿蜒的方式在该导电路径的第一端和第二端之间延伸。[0082]在本发明的一些实施例中，结构本体包括已经通过导电连接相互接合的两个或更多个宏观结构。在此类实施例中，宏观结构可能已经通过烧结被接合。[0083]此类接合方法可以包括通过以下方式来实现接合的步骤：[0084]-通过施加溶剂来至少部分地溶解第一宏观结构的第一接合表面和/或第二宏观结构的第二接合表面，并且[0085]-使第一接合表面与第二接合表面进行接触并保持该接触一段时间，以使溶剂至少蒸发一些；并且随后[0086]-将宏观结构烧结在一起。[0087]可替代地，将两个宏观结构进行接合的方法可以包括通过以下方式来实现接合的步骤：[0088]-将包括有已溶解的粘结剂和金属粉末的混合物布置于第一宏观结构的第一接合表面和第二宏观结构的第二接合表面，并且[0089]-将第一接合表面和第二接合表面布置为尽可能地靠近，同时将混合物夹在它们之间，并保持第一接合表面和第二接合表面与混合物进行接触；并且随后[0090]-将宏观结构烧结在一起。[0091]混合物可以例如以预定图案进行布置，诸如以选自直线、曲线、圆形、点及其组合的图案进行布置。混合物可以通过使用3d打印来进行布置。[0092]可替代地，将两个宏观结构进行接合的方法可以包括通过以下方式来实现接合的步骤：[0093]-通过使用溶剂使第一宏观结构和第二宏观结构中的至少一个处于湿润状态，使第一宏观结构的第一接合表面与第二宏观结构的第二接合表面进行接触并保持该接触一段时间，以使溶剂至少蒸发一些；并且[0094]-将宏观结构烧结在一起。[0095]在如上所述将宏观结构烧结在一起之后，通过使用扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscopy)分析，第一接合表面和第二接合表面之间的之前界面以及(当存在时)混合物通常不能够被识别，或者几乎是难以察觉的。[0096]通过由两个或更多个宏观结构来制成结构本体，可以更容易地调整电性能以匹配给定的应用，例如通过使用具有不同电阻的宏观结构来进行调整。结构本体以及整个系统的设计可以例如通过计算机模拟和实验相结合的方式来执行。[0097]由两个或更多个宏观结构来构建结构本体的另一优点在于，通过使用此类模块化设计，可以更容易地制成不同尺寸的结构本体。通过使用一种特定的制造装备(诸如挤出机)可以例如制成不同的设计。此外，可以更容易地制成那些难以或不可能制造成一个单元的大型结构本体。这可以例如是以下的情况：如果最终尺寸超过可用的制造装备的能力，或者如果试图将结构本体制成一个单元可能会难以确保整个结构本体的期望几何性能、机械性能和电性能。[0098]在本发明的一些实施例中，与至少两个导体电连接的导电路径的第一端和第二端位于结构本体的包括入口端口的端部处。该端部有时被称为“冷端”，因为流体在该端部处流入以被系统加热。因此，通过将这两个导体布置在该端部处，它们可以被连接到结构本体，同时使得在系统的使用期间发生接合件的热引发损坏(thermallyinduceddamage)的风险较低。当连接是通过诸如例如软钎焊等温度敏感方法(temperaturesensitivemethod，热敏方法)来制成时，这将是特别相关联的。另一优点在于通过将围绕电导体的密封件的温度保持得相对较低，更容易保持密封件的热性能和电性能，从而随时间推移保持所需的流体密封以及隔热性能和电绝缘性能。[0099]在本发明的描述中，主要关注了导致流体温度升高的加热。然而，随着流体温度的升高，也可能发生转变成气体的相变。即使在说明书的其余部分中没有进行具体地提及，但由根据本发明的加热系统向流体提供能量供应的这种效果旨在作为该系统的另一种相关用途。[0100]在本发明的一些实施例中，导体可以被布置在加热系统的相对侧处并且均在与结构本体的纵向方向平行的相同方向上延伸，并且结构本体可以包括电绝缘区域，以使得导电路径以蜿蜒的方式在该导电路径的第一端和第二端之间延伸。电绝缘区域可以例如由陶瓷材料、聚合物材料或气隙形成。此类结构本体可以例如可以通过在一个宏观本体上切开狭缝来建立，或者其可以通过多个宏观本体的组件来建立。此类组件可以例如通过如上所述的烧结来获得。如上所述的加热系统的设计的优点将结合附图更详细地进行解释。[0101]根据上述实施例中的任一个所述的加热系统还可以包括外部壳体，所述外部壳体包围所述结构本体的至少一部分。在一些实施例中，其可以是形成从入口端口延伸至出口端口的流体密封外壳的壳体。流体密封是指在加热系统的正常操作条件下系统被保护以免流体泄漏。在一些实施例中，可以是第一密封区密封入口端口以免泄漏以及第二密封区密封出口端口以免泄漏。第一密封区和第二密封区可以包括垫片，例如由o形圈或平坦的垫片制成的垫片。流体泄漏也可以被理解为随时间推移加热系统的压力损失率。例如，超过100天系统的非工作压力损失小于1％。因此，本发明的这些实施例的优点在于，即使在流体处于巨大压力下(诸如水在高温高压下)的情况下，加热系统也可以制成为保持流体密封。[0102]在根据上述实施例中的任一个所述的加热系统中，结构本体可以包括外周向壁，所述外周向壁提供针对外部的流体密封屏障，所述流体密封屏障从入口端口延伸至出口端口。这可以例如通过经制造的(例如经烧结的)结构本体来获得，或者可以通过向其施加流体密封涂层来获得。[0103]结构本体可以设置有环绕的外部电绝缘覆盖物和/或隔热覆盖物。其可以例如呈由聚合物材料制成的外罩(mantle，外套)的形式。[0104]在本发明的加热系统中，通过将电流施加到由导电材料构成的宏观结构来实现加热。然而，由于可以由加热系统进行加热的许多类型的流体在某种程度上是导电的，因此设计过程的一部分将包括确保加热系统受到保护以防止由一部分电流的流经流体而引起的短路。如果对于给定的应用是必要的，则这可以例如通过构建绝缘材料的屏障来完成。[0105]在第二方案中，本发明涉及一种通过使用根据上述实施例中的任一个所述的加热系统将流体加热至低于400℃的方法。此类方法的示例的非详尽列表包括使用所述加热系统对便携式水(portablewater，饮料水)进行加热、对水进行消毒、使液体蒸发(即，制造蒸汽)和对蒸汽进行加热。[0106]在根据本发明第二方案的一些实施例中，流体是液体(诸如水)，其被加热至低于100℃，诸如介于50℃至100℃之间，诸如介于70℃至100℃之间。此类实施例可以例如用于对水(诸如饮用水或废水)进行清洁。使用哪些温度取决于实际应用和水的化学含量。应结合加热处理的持续时间来对温度进行选择，以确保获得期望效果。此类效果可以例如是杀灭未经处理的水中存在的所有不期望的细菌或病毒。例如，在液体在被用于另一过程之前需要具有一定的温度的情况下，对液体进行加热的期望效果也可以是加热本身。[0107]在根据本发明第二方案的一些其他实施例中，流体是被加热至介于200℃至400℃之间、诸如介于300℃至400℃之间的气体。这可以例如用作集中式太阳能(csp)系统中的太阳能发电站助推器和/或预热器。[0108]在根据本发明第二方案的一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：将经加热的流体从至少一个出口端口转移至存储器，以将经加热的流体存储为储能器(energyreservoir，能量存储器)。通过这种方式，储能器可以例如用于将风力发电的能量存储为热能。[0109]对于一些应用，在加压条件下供应流体可能是有利的，例如以引起一些湍流并进而实现使热量更有效地转移至流体。[0110]本发明的第一方案和第二方案可以进行组合。本发明的这些方面和其他方面将从以下所描述的实施例中变得显而易见，并将通过参考实施例进行说明。附图说明[0111]现将参照附图更详细地描述根据本发明的加热系统。这些附图示出了实现本发明的一种方式，并且不应被解释为对所附权利要求书范围内的其他可能实施例进行限制。[0112]图1示意性地示出了根据本发明的加热系统。[0113]图2示意性地示出了加热系统的结构本体的可能设计的示例。[0114]图3是用于制造在加热系统中使用的宏观结构的可能方法的一些步骤的流程图。[0115]图4示意性地示出了用于制造在加热系统中使用的宏观结构的可能方法的处理步骤。[0116]图5示意性地示出了宏观结构，该宏观结构在从入口端口延伸至出口端口的方向上具有变化的电阻率。[0117]图6示意性地示出了用于制造图5中的宏观结构的方法。[0118]图7至图10示意性地示出了根据本发明的加热系统的不同实施例的横截面图。[0119]图11示意性地示出了根据本发明的系统如何提供比已知系统更均匀的温度分布。具体实施方式[0120]图1示意性地示出了用于对流体进行加热的加热系统200的实施例。加热系统200包括供应连接部201，其与待加热流体的供应(未显示)流体连通。流体的供应可以是加热系统200的一部分，或者可以是外部供应。结构本体108被布置为在加热系统200的使用期间对流体进行加热。结构本体108包括由导电材料构成的宏观结构21。在本发明的一些实施例中，宏观结构21形成结构本体108的全部。宏观结构21包括至少一个通道22，流体可以流过所述通道。在所示的实施例中，存在多个平行的通道22。加热系统200包括入口端口202和出口端口203，待加热的流体可以从供应连接部201通过入口端口202流入通道22，经加热的流体可以通过出口端口203流出通道22。导体103、114将结构本体108电连接到电源(未示出)。[0121]导体103、114分别在结构本体108内的导电路径的第一端204处和第二端205处被电连接到结构本体108。在所示实施例中，导电路径从结构本体108的上端延伸到结构本体108的下端。在其他实施例中，导电路径以不同的方式延伸，如图7至图10将例示的。结构本体108被配置成引导电流沿着导电路径从其第一端204流至第二端205。电源用于在加热系统200的使用期间，通过使电流流经所述结构本体108来将所述结构本体108的至少部分加热至低于400℃的温度。在图1所示的实施例中，加热系统200在入口端口202处和出口端口203处设置有垫片206，以确保与管道207和管道208的流体密封连接(fluidtightconnection)，待加热的流体通过管道207流入系统，经加热的流体通过管道208流出和离开加热系统200。结构本体的电阻为电阻率、垂直于电流的横截面积以及电流路径长度的函数，并且其可以通过使用欧姆定律来确定。在更高阶的情况下，可以使用有限元分析来计算在给定电势(电压)的电流，反之亦然。在既具有电流又具有电压的情况下，电阻为电压除以电流。这些参数可以用在针对给定应用(即，针对给定流体、给定流速等)的加热系统的设计中。在具有电阻的情况下，可以找到适合的电源。电源的功率为电压乘以电流。对流体进行加热所需的功率是通过使用热力学进行计算的。[0122]图1所示的加热系统200包括外部壳体209，该外部壳体包围结构本体108并形成从入口端口202延伸至出口端口203的流体密封外壳。在替代实施例(未示出)中，结构本体108的设计使其本身包括外周向壁，该外周向壁提供了针对外部的流体密封屏障，该流体密封屏障从入口端口延伸至出口端口。如图1所示的外部壳体209还可以设置有环绕的外部电绝缘覆盖物和/或隔热覆盖物。此类覆盖物可以例如是外部壳体209的组成部分。[0123]如上所述，根据本发明的加热系统200可以例如用于对便携式水进行加热、对水进行消毒、使液体蒸发(即，制成蒸汽)以及对蒸汽进行加热。[0124]宏观结构21可以是经烧结的粉末冶金结构。图2示意性地示出了加热系统的结构本体的可能设计的示例。在图2a和图2b中，结构本体包括一个宏观结构21，在图2c和图2d中，结构本体108包括两个宏观结构21，这两个宏观结构以确保它们形成连贯的导电路径的方式被接合在一起。图2a示出了具有一个纵向延伸通道22的宏观结构21，图2b示出了具有多个纵向延伸的内部通道22的宏观结构21，这些纵向延伸的内部通道以由壁23分隔开的规则图案布置。图2c示出了一个实施例，其中两个宏观结构21呈包括纵向延伸通道22的块状元件的形式，这两个宏观结构并排地彼此相邻地布置，使得结构本体108具有的通道22的数量是第一宏观结构21中的通道22的数量与第二宏观结构21中的通道22的数量的总和。图2d示出了另一实施例，其中两个宏观结构21被布置成使得宏观结构21的通道22彼此接续。图2c和图2d中的宏观结构可以以确保连贯的导电结构的方式通过烧结来进行接合。[0125]在开发工作期间为促成本发明而进行的实验表明，可以制造宏观结构21，其中形成纵向延伸的内部通道22的壁23的壁厚介于0.25mm至2mm之间，诸如介于0.25mm至1mm之间，诸如介于0.25mm至0.5mm之间。在图2所示的实施例中，通道的横截面形状是方形的(quadratic，二次项的)，但是任何可以被制造(例如通过挤压进行制造)的形状都涵盖在本发明的范围内。通道的横截面可以例如是圆形的或六角形的。宏观结构的外部几何形状也可以不同于本附图中和以下附图所示的外部几何形状。其可以例如是圆形的、六角形的或矩形的。[0126]宏观结构21可以通过具有如图3中的流程图所示的第一步骤的方法来进行制造。通过首先将粉末11和粘结剂12进行混合来制备糊料10，其中粘结剂的含量为糊料10的2％至8％的重量百分比。粉末11包括金属，并且也可以包括陶瓷。液体在下文中被描述为水13，但如上所述也可以使用其他液体。其以糊料10的5％至25％的重量百分比的量进行添加。在所示的实施例中，添加水13并揉捏以获得均质糊料是在揉捏机30中执行的，所述揉捏机诸如z形叶片揉捏机(z-bladekneader)或西格马叶片揉捏机(sigmabladekneader)。随后将制备好的糊料10转移到挤出机31中，在挤出机中将糊料10挤出成生坯20，如图4示意性地所示。该步骤优选地通过使用大于50巴的挤出压力p来进行。在本发明的一些实施例中，挤出压力p介于50巴至500巴之间，诸如介于50巴至200巴之间，优选地介于60巴至160巴之间。随后对生坯20进行干燥和烧结以获得最终的宏观结构，从而建立加热系统的宏观结构，诸如图1所示。[0127]宏观结构21在从入口端口202延伸至出口端口203的方向上可以具有变化的电阻率；参见图1。图5a示意性地示出了此类宏观结构21的示例，其具有沿宏观结构21的纵向方向具有不同电阻率的四个区域21a、21b、21c、21d。图5b示出了电阻率ρ的曲线，其为沿着图5a中的宏观结构21的长度x的位置的函数。在该所示实施例中，电阻率在不同区域21a、21b、21c、21d之间的边界附近的狭窄区域中，电阻率逐步地且以恒定的增长率进行变化。图5c示意性地示出了对于加热系统的给定应用可为理想曲线的示例，其中电阻率ρ的平滑变化将是期望的。图5d示出了对于在具有如图5c所示的理想曲线的应用中所使用的宏观结构的实际曲线的示例。[0128]图5中的宏观结构21可以按照如图6示意性所示的来进行制备。图6a示出了制备具有第一组分的第一糊料10a和具有第二组分的第二糊料10b的步骤。随后，将第一糊料10a和第二糊料10b转移到处理设备31的供应室35中，处理设备在图6中被示意性地示出为活塞挤出机。糊料10a、糊料10b被迫使从供应室35穿过处理设备31的模具32，以形成如图6c所示的生坯试样20。通过使活塞36以恒定速度朝向模具32移动，通过连续地迫使糊料10a、糊料10b通过模具32而形成生坯20。如针对本实施例所示，糊料10a、糊料10b被转移到供应室35中的顺序对应于所制造的宏观结构21的纵向方向。在该成形步骤以及可能的进一步干燥步骤之后，对生坯进行烧结以获得宏观结构21，该宏观结构沿其纵向方向具有变化的电阻率。从图6中可以看出，宏观结构21的纵向方向对应于糊料10a、糊料10b移动通过模具32的方向，并且变化的电阻率ρ是由于第一组分不同于第二组分而产生的。[0129]在本发明的优选实施例中，第一糊料10a包括具有第一合金组分的金属粉末、陶瓷粉末以及第一粘结剂。第二糊料10b包括具有第二合金组分的金属粉末以及第二粘结剂。第一合金组分和第二合金组分均由多种化学元素组成。第一糊料10a和第二糊料10b中的每种金属粉末可以包括以下化学元素中的一种或多种：铁、铬、铝、钴、镍、锰、钼、钒和硅。在促成本发明的开发工作中所使用的合金的示例为fecral(铁铬铝合金)、twip、316l(316l不锈钢)和17-4ph(17-4ph不锈钢)。然而，本发明可以使用许多其他合金。[0130]第二糊料10b通常也包括陶瓷粉末。用于第一组分和第二组分的陶瓷粉末通常包括以下中的一种或多种：氧化铝、氧化锆、氮化硼、堇青石和氮化硅。在包括有陶瓷粉末的实施例中，糊料10a、糊料10b中的不同电阻率ρ通常通过改变以下参数中的一个或多个来获得，所述参数为：[0131]-金属粉末和陶瓷粉末之间的体积比，[0132]-陶瓷颗粒的尺寸，[0133]-陶瓷颗粒的形状，以及[0134]-陶瓷材料的类型。[0135]图7示意性地示出了根据本发明的加热系统200的实施例的横截面局部视图。在本实施例和以下实施例中，加热系统200是对称的，并且对称轴以附图标记101标记。将参考具有圆形横截面的结构本体108进行描述。然而，这些附图中所示的类似细节也可以用于加热系统的非对称设计。图7至图10中的结构本体108被示出为一个单元，其可以为一个宏观结构21，或者可以由多个宏观结构21组装而成，诸如图2c所示。图7中的加热系统200被示出为具有第一导体103，该第一导体经由围绕结构本体108周向延伸的导电环107在上端(相对于该附图)处被连接到结构本体108。第一导体103被标记为被连接到电源的正极(其被标记为 )。此外，加热系统200具有第二导体111，该第二导体也经由围绕结构本体108周向延伸的导电环107在下端(相对于该附图)处被连接到结构本体108。第二导体111被连接至标记为gnd的接地。在本实施例中，第二导体111还形成底部凸缘，用于将加热系统200安装到例如承载架上。加热系统200可以包括比附图中所示的连接器更多的连接器，诸如相对于所示的连接部对称布置的连接器。导体103、111与导电环107之间以及导电环107与结构本体108之间的电连接可以通过任何确保导电接合的接合方法来建立，诸如通过激光焊接、电弧焊接、软钎焊、硬钎焊或烧结来建立。通过附加地施加压力，可以建立更好的连接。图7中的加热系统200还包括顶部凸缘102，其可以用于安装加热系统200。流体可以直接地经由呈管形式的顶部凸缘102和底部凸缘111被引入和引出加热系统200。可替代地，加热系统200包括附加管，流体流过所述附加管且所述加热系统与所述附加管连接。在图7的实施例中，o形圈104被布置在第一导体103的上方和下方，以提供电绝缘和密封。o形圈104被布置成与顶部凸缘102的水平延伸部分以及底部凸缘111的水平延伸部分接合。图7至图10所示的加热系统还包括被标记为105、109和110的接触点。这些接触点可以例如通过焊接、软钎焊、硬钎焊、热喷涂或烧结来建立。对于系统的一些设计，通过确保在系统的使用期间施加并保持一机械压力，也可以足以获得必要的接触。此类压力可以例如通过用于对组件进行组装的螺栓和螺母来获得。[0136]图8示意性地示出了根据本发明的加热系统200的另一实施例的横截面局部视图。对于与图7中相同的部件，图8中使用了相同的附图标记；相同部件的描述将不再重复。在图8中，第一导体103在顶部凸缘102的两个部分之间向上延伸。顶部凸缘102的水平延伸部分通过使用螺栓与螺母连接被连接到底部凸缘111。在本实施例中，o形圈104、112被布置在第一导体103的两侧以及顶部凸缘102和底部凸缘111之间。顶部凸缘102的向上延伸部分可以是形成供应连接部201的管道，流体通过该管道从流体供应被引出，经由入口端口202进入加热系统200。[0137]图9示意性地示出了根据本发明的加热系统200的另一实施例的横截面局部视图。在本实施例中，第二导体114(被标记为–)形成了与电源负极的电连接。如上所述，导体103、114被电连接到结构本体108。本实施例中的这两个导体103、114设置有与螺母接合的外螺纹，使得这些导体被用于对加热系统200进行安装，如图所示。o形圈112、113被布置成围绕导体103、114，以形成其电绝缘和密封。[0138]图10示意性地示出了根据本发明的加热系统200的另一实施例的横截面图。在本实施例中，与电源的正极和负极建立连接的导体103、114被布置在加热系统200的相对侧处，并且都向上延伸。结构本体117包括电绝缘区域116，使得导电路径以蜿蜒的方式在导电路径的第一端106和第二端106之间延伸。电绝缘区域116可以例如由陶瓷材料、聚合物材料或气隙形成。此类结构本体117可以例如通过在一个宏观本体21中切开狭缝来建立，或者此类结构本体117可以通过多个宏观本体21的组件来建立。通过如图10所例示的加热系统的设计，导体103、114可以被布置在结构本体的端部处，在该端部处待加热的流体经由入口端口流入至少一个通道，即，在其位置处流体尚未被加热系统加热的端部。通过对结构本体117进行设计使得导电路径以蜿蜒的方式在导电路径的第一端和第二端之间延伸，可以实现更好地利用宏观结构的整个体积的加热能力，这是因为使用了更大的表面积来建立宏观结构和待加热流体之间的界面。[0139]图11示意性地示出了根据本发明的加热系统的其中一个优点，即与基于外部热源被布置在供热元件旁边的系统情况相比，供热元件整个横截面上的温度更均匀。图11中的左侧系统是一已知的系统，其外部热源示意性地被示出为电线圈250。供热元件为结构本体108，待加热的流体流过结构本体。粗体曲线示出了此类系统的典型温度曲线；即结构本体108的中心区域的温度低于边缘附近的温度。左侧系统是根据本发明的系统，其中加热是经由结构本体108提供的，即在整个横截面上提供加热。这会产生一条如粗体线所示的温度曲线，该温度曲线更接近如虚线所示的期望温度。[0140]尽管已经结合具体的实施例描述了本发明，但不应以任何方式将其解释为局限于所呈现的示例。本发明的范围由所附权利要求书规定。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，对诸如“一”或“一个”等参考的提及不应被解释为排除复数。关于附图中所示元件的参考标记在权利要求中的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提及的各个特征可以被有利地组合，并且在不同权利要求中对这些特征的提及并不排除特征的组合是不可能的且不利的。当前第1页12当前第1页12
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：：2.用于各种类型应用的流体加热系统在本领域中是众所周知的。随着条件的各种变化，已经开发了许多不同类型的加热器，这些加热器使用不同的能量源和不同的加热器部件，以针对不同的应用将流体加热为不同的温度范围。在现有技术中，流体热交换器在最大操作温度方面受到限制。热交换器的典型构造为管壳式(tubeandshelltype)，其中一种流体在管侧上流动并与壳侧上的另一流体进行热交换，从而加热第一流体并冷却第二流体，反之亦然。3.更具体地，包括蒸汽、循环物(水)和热流体锅炉(thermalfluidboiler)的加热系统构成了一大类设备，这些设备用于产生在家庭应用、工业应用和商业应用中使用的经加热的流体。由于对改进的能效、紧凑性、可靠性和成本降低的期望，因而仍然存在对改进的流体加热系统及其改进的制造方法的需求。还期望开发一种加热系统，具体地为一种流体加热器，其允许将流体非常有效地加热至高温。还期望开发一种紧凑且操作简单的流体加热系统。4.因此，用于对流体进行加热的改进的加热系统将是有利的。技术实现要素：5.本发明的目的是提供一种与对应的现有技术系统相比更有效的加热系统。6.本发明的另一目的是提供一种加热系统，其加热能力可以快速地适用于变化的需求。7.本发明的至少一些实施例的目的是提供一种与对应的现有技术系统相比更紧凑的加热系统。8.本发明的另一目的是提供一种现有技术的替代方案。9.特别地，本发明的目的可以被看作是提供一种解决了现有技术的上述问题的加热系统。10.发明概述11.因此，旨在通过本发明的第一方案实现上述目的和若干其他目的，第一方案提供一种用于对流体进行加热的加热系统，所述加热系统包括：[0012]-供应连接部，其与待加热流体的供应流体连通；[0013]-结构本体，被布置成在所述加热系统的使用期间对所述流体进行加热，所述结构本体包括由导电材料构成的宏观结构，所述宏观结构包括至少一个通道，所述流体可以流过所述至少一个通道，[0014]-至少一个入口端口，待加热流体可以通过所述至少一个入口端口从所述供应连接部流入所述至少一个通道，[0015]-至少一个出口端口，经加热的流体可以通过所述至少一个出口端口流出所述至少一个通道，以及[0016]-至少两个导体，被配置成将所述结构本体电连接到至少一个电源，[0017]其中，所述至少两个导体分别在所述结构本体内的导电路径的第一端处和第二端处被电连接到所述结构本体，[0018]其中，所述结构本体被配置成引导电流沿所述导电路径从其第一端流至第二端，并且[0019]其中，所述电源被配置成用于在所述加热系统的使用期间，通过使电流流经所述结构本体，而将所述结构本体的至少部分加热至低于400℃的温度。[0020]流体的供应可以是系统的一部分，或者可以是外部供应。其可以例如是待加热的流体通过其而连续行进的管道，或者其可以是容纳流体的罐，在更多的流体被填充到罐中之前，通过将流体供应到加热系统，该罐被至少部分地排空。流体的供应可以来自多于一个供应，诸如来自两个或更多个罐和/或经由两个或更多个管线。在这种情况下，在被引入加热系统之前可以进行混合。流体可以是气体或液体，并且以下将给出一些非限制性示例。[0021]所述至少两个导体可以被连接到一个电源，或者它们可以被连接到多于一个的电源。可以存在例如更多对导体，并且每一对导体可以被连接到一个电源。[0022]导体中的一个可以是加热系统的接地部分，或者可以是与该系统连接的导电元件的接地部分。所述结构本体可以由多于一个宏观本体组装而成，如将结合附图所示。[0023]“电源被配置成用于在系统的使用期间，通过使电流流经所述结构本体，而将所述结构本体的至少部分加热至低于400℃的温度”这个特征与电源和结构本体以及整体设计都相关。这通常包括控制单元的使用，该控制单元接收来自布置在系统的不同位置处的传感器的信号，从而关于所选的过程参数的实际值的信息被不断地测量并被用于确保根据需求而定的期望温度。如果实际温度即将超过期望温度，则可能例如有必要降低所供应的功率。[0024]电阻加热过程(诸如与本发明有关的电阻加热过程)的有利特征在于，能量是在宏观本体内部供应的，而不是经由热传导、热对流和热辐射从外部热源供应。因此，热量可以非常快速直接地在热量将要被转移给被加热流体的位置处产生，从而获得更有效的过程。通常可以将供热元件(即，结构本体)与待加热流体之间的距离减小至微米(μm)而不是毫米(mm)。因此，此类系统非常有效。[0025]根据本发明的加热系统的另一优点在于，与对应的已知系统相比，其更容易被精确地控制，例如以匹配变化的需求。这是由于对例如所施加的功率的降低或增加的快速反应实现的。另一个优点在于，与基于外部热源布置在供热元件旁边的系统的情况相比，整个供热元件上的温度更均匀。这将在以下图11中进行说明。[0026]有利地，导电材料为连贯的(coherent，粘着的)或一致的内连接材料(intra-connectedmaterial)，以在整个导电材料中实现导电性，从而在整个结构本体中实现导热性。借助于连贯的或一致的内连接材料，可确保电流在导电材料内的均匀分布，进而确保热量在结构本体内的均匀分布。术语“连贯的”是粘合的(cohesive)的同义词，因而是指被一致地内连接或被一致地联接的材料。结构本体是连贯的或一致的内连接材料的效果在于，实现对结构本体的材料内的连接性的控制，进而实现导电材料的导电性。应注意的是，即使对导电材料进行了进一步改进，诸如在导电材料的部分中提供狭缝或在导电材料中使用绝缘材料，但导电材料仍然表示连贯的或一致的内连接材料。[0027]术语“导电的(electricallyconductive)”意指表示在20℃下电阻率在10-5至10-8ω·m范围内的材料。因此，导电的材料是例如铜、银、铝、铬、铁、镍等金属或金属合金。而且，术语“电绝缘的(electricallyinsulating)”意指表示在20℃下电阻率高于10ω·m的材料，例如在20℃下电阻率在109至1025ω·m范围内的材料。导电材料的电阻率适当地介于10-5ω·m和10-7ω·m之间。当使用电源进行通电时，电阻率在该范围内的材料提供了对结构本体的有效加热。石墨在20℃下具有约为10-5ω·m的电阻率，康泰尔合金(kanthal)在20℃下具有约为10-6ω·m的电阻率，而不锈钢在20℃下具有约为10-7ω·m的电阻率。导电材料可以例如由在20℃下电阻率约为1.5x10-6ω·m的铁铬合金(fecralloy)制成。在一些特殊情况下，电阻率为10-5ω·m至10ω·m的材料也可以用于结构本体中的材料。[0028]对于在本发明的开发中所使用的一些材料，在加热系统的使用期间，电阻率在相关温度范围内几乎恒定。这使得加热过程稳定且可控，并且这也将降低存在热点(hotspot，热区)的风险。具有几乎恒定电阻率的材料的示例为fecral合金，其在广泛的电阻范围以及高温应用中使用。其电阻率约为1.4μω·m，并且温度系数为 49ppm/k(即， 49×10-6k-1)。[0029]应注意的是，本发明的系统可以包括任何适当数量的电源和任何适当数量的导体，这些导体将所述电源与结构本体的导电材料进行连接。[0030]与用于类似应用的已知系统相比，根据本发明的加热系统具有非常紧凑的设计。其能够在有限的空间内并且使整个系统的压降较小的情况下，有效地将大量热量转移给流体。[0031]在本发明的一些实施例中，宏观结构是经烧结或氧化的粉末冶金结构(powdermetallurgicalstructure)。其可以例如由包括以下化学元素中一种或多种的金属制成：铁、铬、铝、钴、镍、锰、钼、钒和硅。一般而言，在这些实施例中使用的金属可以是可用作粉末的任何金属。可能的金属的非详尽列表包括：316l(316l不锈钢)、fecral(铁铬铝合金)、inconel625(英科耐尔合金625)、hastalloyx(哈氏合金x)、17-4ph(17-4ph不锈钢)、430l(430l不锈钢)和304l(304l不锈钢)。[0032]宏观结构还可以包括陶瓷材料，诸如以下中的一种或多种：氧化铝、氧化锆、氮化硼、堇青石(cordierite)和氮化硅。[0033]在宏观结构为经烧结的粉末冶金结构的实施例中，其可以通过包括以下步骤的方法进行制造：[0034]-通过混合至少以下项目来制备糊料：[0035]-包含金属的粉末，[0036]-粘结剂，其含量为所述糊料的2％至8％的重量百分比，[0037]-液体，诸如水，其含量为所述糊料的5％至25％的重量百分比，[0038]-将所述糊料转移至挤出机，[0039]-通过使用大于50巴(bar)的挤出压力将所述糊料挤出为生坯，[0040]-对所述生坯进行干燥，并且[0041]-对经干燥的生坯进行烧结或氧化，以将所述粉末结合在一起并由此形成所述宏观结构。[0042]“糊料”是指通过将液体与粉末进行混合而制成的浓厚、柔软、粘稠的物质。换言之，糊料通常由粒状材料在背景流体(backgroundfluid)中的悬浮物构成。在本发明的上下文中，糊料的粘度(viscosity)应使得允许在将糊料从用于混合的装置转移到挤出机的过程中对糊料进行必要的处理。还应考虑到后续的处理步骤；即，糊料的粘度应足够低以允许进行挤出，并应足够高以确保被挤出的生坯保持所需的几何形状。给定糊料的粘度可以通过为此设计的装备和方法来确定，诸如通过使用毛细管流变仪(capillaryrheometer)来确定，该毛细管流变仪通常用于测量剪切粘度(shearviscosity，切变粘度)以及其他流变性能。然而，由于粘度与材料的硬度相关，因此还可以使用该参数来确定给定糊料是否适用于该制造方法。一种可以使用的相关测量方法是可以根据iso868/astmd2240来确定的肖氏硬度(shorehardness)。另一选择是使用为粘土设计的专用工具；这已在本发明的开发过程中被使用。该工具类似于肖氏测试仪(shoretester)，但其已被调整以适用于粘土的特性；此类仪器也可以称为粘土硬度计(durometer)。其操作原理基于当工具的销被压入待测试的材料中直至销到达支撑件时样品材料施加的穿入仪器的校准弹簧的力。通过这种方式，在稳定的行程中，稳定的力始终被施加至仪器。其具有用作相对硬度参考参数的0至20的刻度，以及所施加的力的克(gram)刻度。通过该工具，当糊料从揉捏机(kneader)中出来时，穿入点被压入糊料中。随后，测量出当穿入点位于糊料内部的时刻所指示的最大值。使用最大点(maximumpoint，最大值)，而不是等待其稳定下来，这是因为其最终显示出低很多的值，可能会接近于0，因为穿入点将会被迫穿过糊料。通过这种方法，已经发现为了获得令人满意的结果而需要高于12肖(shore，肖氏硬度)的值，至少是对于所测试的几何形状而言。[0043]粘结剂(binder)或粘合剂(bindingagent)是通过粘附或粘合(cohesion，内聚，凝聚)机械地、化学地将其他材料保持或吸引在一起以形成粘合单元(cohesiveunit)的任何材料或物质。粘结剂优选地为有机的，诸如为纤维素醚、琼脂糖或聚甲醛。粘结剂的示例为：甲基纤维素、25聚环氧乙烷、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠(纤维素胶)、藻酸盐、乙基纤维素和沥青。[0044]粘结剂的含量可以为糊料的2％至7％的重量百分比，诸如含量为糊料的2％至6％的重量百分比，或者诸如含量为糊料的3％至5％的重量百分比。液体(诸如水)的含量可以为糊料的5％至15％的重量百分比，诸如为糊料的5％至10％的重量百分比，或者其可以为糊料的10％至20％的重量百分比，诸如含量为糊料的12％至18％的重量百分比。[0045]在目前优选的实施例中，液体是水，包括软化水(demineralizedwater，脱矿质水)。然而，也可以使用特别适于与粉末和粘结剂的给定组合进行混合的其他类型的液体。此类液体可以例如是乙醇或异丙醇。[0046]糊料还可以包括其他成分，诸如粘度调节剂(viscositymodifier)、分散剂、絮凝剂和润滑剂。[0047]“挤出压力”优选地是指在挤出期间压头(pressurehead)中的压力。尽可能靠近模具来测量挤出压力。其是通过活塞挤出机中的活塞的向前移动或螺杆挤出机的一个或多个螺杆的旋转而使糊料压制抵靠模具所产生的压力。[0048]挤出压力可以介于50巴与500巴之间，诸如介于50巴与200巴之间，优选地介于60巴与160巴之间，最优选地介于60巴与150巴之间。如果对于给定的糊料和几何形状而言压力太低，则无法执行挤出，这是因为压力太低而无法迫使糊料通过模具。如果压力太高，则挤出速度会增加，这可能会导致生坯出现缺陷。[0049]干燥步骤通常在受控气氛中执行，该受控气氛涉及对放置生坯的温度和湿度进行控制。其还可以包括使诸如空气的气体流沿着生坯流过，并且随后还可以对气体流的速度进行控制。[0050]在如上所述的任何实施例中，在从入口端口延伸至出口端口的方向上，宏观结构可以具有变化的电阻率。在横向于从入口端口延伸至出口端口的方向上，宏观结构可以具有变化的电阻率。宏观结构可以具有在3d中变化的电阻率。通过使用具有变化电阻率的宏观结构，可以使结构本体的电性能并进而使结构本体的加热能力适于加热系统的给定应用。可以例如在流体流过宏观本体的至少一个通道时，使流体经受预定的温度分布(temperatureprofile，温度轮廓)。[0051]沿宏观结构变化的电阻率可能意味着其他参数通常也会变化。这些参数可以例如是机械性能，诸如刚度和断裂强度。[0052]在本发明的一些实施例中，所述宏观本体具有变化的电阻率，所述变化的电阻率通过包括以下步骤的制造方法来获得：[0053]-制备多种糊料，所述多种糊料包括：[0054]-具有第一组分的至少第一糊料，以及[0055]-具有第二组分的至少第二糊料，[0056]-将所述多种糊料转移到处理设备的供应室中，[0057]-通过迫使来自所述供应室的糊料通过所述处理设备的模具，从所述多种糊料成型生坯，并且[0058]-对所述生坯进行烧结或氧化，以获得宏观结构，沿所述宏观结构的纵向方向具有变化的电阻率，所述纵向方向对应于所述糊料移动通过所述模具的方向，并且所述变化的电阻率是由于所述第一组分不同于所述第二组分而产生的。[0059]在通过如上所述的方法制造的实施例中，所述加热系统可以由以下特征进行描述：[0060]-所述第一糊料包括具有第一合金组分的金属粉末、陶瓷粉末和第一粘结剂，[0061]-所述第二糊料包括具有第二合金组分的金属粉末和第二粘结剂，并且[0062]其中，所述第一合金组分和所述第二合金组分均由至少一种化学元素组成，并且其中，所述化学元素被选择为使得，对于在每种合金组分中以高于0.5％的重量百分比的含量存在的各化学元素而言，该化学元素被包括在所述第一合金组分和第二合金组分这两者中，并且[0063]-对于所述第一合金组分中存在的含量直至5.0％的重量百分比的化学元素而言，该化学元素的含量在所述第一合金组分中与所述第二合金组分中之间最多相差1个百分点，并且[0064]-对于所述第一合金组分中存在的含量超过5.0％的重量百分比的化学元素而言，该化学元素的含量在所述第一合金组分中与所述第二合金组分中之间最多相差3个百分点。[0065]由此可以得到，在进行烧结或氧化之后，金属粉末形成连贯的结构，在源自两种相邻糊料的材料之间不存在任何突然的界面。因此，可以避免诸如由于那些可能导致断裂的缺陷而导致的弱点。具有如上所述的第一组分和第二组分的进一步优点在于，金属结构在整体上具有基本相同的性能；这些性能例如机械性能、抗腐蚀性和抗蠕变性。此外，宏观结构的金属部分在烧结期间和宏观结构的使用期间均具有基本相同的热膨胀和收缩，从而可以将热应力的风险降至最低。[0066]在说明书和权利要求书中通篇使用了词语“合金”，这是因为通常第一合金组分和第二合金组分各自包括形成合金的至少两种化学元素。对于包括使用仅具有一种化学元素的至少一种糊料的实施例，其也被包括在词语“合金”中，尽管其也可以被简单地称为“金属组分”而不是“合金组分”。这意味着两种或更多种不同糊料的不同组分可以包括仅具有一种化学元素(诸如铁或铜)的一种或多种糊料。[0067]第一粘结剂和第二粘结剂可以具有相似或相同的溶解性，以确保被挤出的材料在挤出期间具有相同的流动性能。[0068]在宏观结构具有变化的电阻率的实施例中，其可以通过在制造期间包括陶瓷粉末而获得。随后，可以通过改变以下参数中的一个或多个来获得不同的电阻率，所述参数为：[0069]-金属粉末和陶瓷粉末之间的体积比，[0070]-陶瓷颗粒的尺寸，[0071]-陶瓷颗粒的形状，以及[0072]-陶瓷材料的类型。[0073]“尺寸”是指通常用于描述与粉末相关的参数的任何度量。其通常包括考虑颗粒的平均尺寸与尺寸分布。[0074]使用哪些设计参数可以取决于对宏观结构的其他性能(诸如机械刚度或冲击强度)的要求。可以例如通过实验和/或通过计算机模拟等方式来确定给定宏观结构的实际选择。[0075]在如上所述的任何实施例中，宏观结构可以包括多个纵向延伸通道，诸如具有蜂窝结构。这些几何形状的示例将结合附图给出。此类多个通道通常以规则的图案进行布置，但对于本发明，还可以挤出其中通道以不规则的图案进行布置的宏观结构。可以由壁厚介于0.25mm与2mm之间、诸如介于0.25mm与1mm之间、诸如介于0.25mm与0.5mm之间的壁来分隔开通道。[0076]如上所述的加热系统的任何实施例中的宏观结构可以由非腐蚀性材料制成，或者至少在加热系统的使用期间与所述流体进行接触的表面上设置有涂层，诸如由非腐蚀性材料构成的涂层。非腐蚀性是指耐腐蚀的材料。非腐蚀性材料也可以被限定为这样的材料，所述材料随时间推移具有允许的最大重量损失率。例如，结构本体重量超过100天损失小于1％可以被认为是可接受的。因此，例如可以应用陶瓷涂层来保持化学惰性环境，从而限制甚至避免宏观结构的金属表面上的表面反应。[0077]至少两个导体与结构本体之间的连接可以通过烧结来建立。其也可以替代地通过焊接、软钎焊(soldering)、硬钎焊(brazing，铜焊)或机械连接来建立。[0078]结构本体可以由两个或更多个宏观结构构建，所述宏观结构通过导电连接来相互接合。[0079]在此类实施例中并且其中宏观结构是经烧结或氧化的粉末冶金结构的情况下，宏观结构可能已经通过烧结被接合。[0080]在本发明的一些实施例中，与至少两个导体电连接的导电路径的第一端和第二端可以位于结构本体的包括入口端口(202)的端部处。[0081]在此类实施例中，导体可以被布置在加热系统的相对侧处并且均可以在与结构本体的纵向方向平行的相同方向上延伸；此外，结构本体可以包括电绝缘区域，使得导电路径以蜿蜒的方式在该导电路径的第一端和第二端之间延伸。[0082]在本发明的一些实施例中，结构本体包括已经通过导电连接相互接合的两个或更多个宏观结构。在此类实施例中，宏观结构可能已经通过烧结被接合。[0083]此类接合方法可以包括通过以下方式来实现接合的步骤：[0084]-通过施加溶剂来至少部分地溶解第一宏观结构的第一接合表面和/或第二宏观结构的第二接合表面，并且[0085]-使第一接合表面与第二接合表面进行接触并保持该接触一段时间，以使溶剂至少蒸发一些；并且随后[0086]-将宏观结构烧结在一起。[0087]可替代地，将两个宏观结构进行接合的方法可以包括通过以下方式来实现接合的步骤：[0088]-将包括有已溶解的粘结剂和金属粉末的混合物布置于第一宏观结构的第一接合表面和第二宏观结构的第二接合表面，并且[0089]-将第一接合表面和第二接合表面布置为尽可能地靠近，同时将混合物夹在它们之间，并保持第一接合表面和第二接合表面与混合物进行接触；并且随后[0090]-将宏观结构烧结在一起。[0091]混合物可以例如以预定图案进行布置，诸如以选自直线、曲线、圆形、点及其组合的图案进行布置。混合物可以通过使用3d打印来进行布置。[0092]可替代地，将两个宏观结构进行接合的方法可以包括通过以下方式来实现接合的步骤：[0093]-通过使用溶剂使第一宏观结构和第二宏观结构中的至少一个处于湿润状态，使第一宏观结构的第一接合表面与第二宏观结构的第二接合表面进行接触并保持该接触一段时间，以使溶剂至少蒸发一些；并且[0094]-将宏观结构烧结在一起。[0095]在如上所述将宏观结构烧结在一起之后，通过使用扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscopy)分析，第一接合表面和第二接合表面之间的之前界面以及(当存在时)混合物通常不能够被识别，或者几乎是难以察觉的。[0096]通过由两个或更多个宏观结构来制成结构本体，可以更容易地调整电性能以匹配给定的应用，例如通过使用具有不同电阻的宏观结构来进行调整。结构本体以及整个系统的设计可以例如通过计算机模拟和实验相结合的方式来执行。[0097]由两个或更多个宏观结构来构建结构本体的另一优点在于，通过使用此类模块化设计，可以更容易地制成不同尺寸的结构本体。通过使用一种特定的制造装备(诸如挤出机)可以例如制成不同的设计。此外，可以更容易地制成那些难以或不可能制造成一个单元的大型结构本体。这可以例如是以下的情况：如果最终尺寸超过可用的制造装备的能力，或者如果试图将结构本体制成一个单元可能会难以确保整个结构本体的期望几何性能、机械性能和电性能。[0098]在本发明的一些实施例中，与至少两个导体电连接的导电路径的第一端和第二端位于结构本体的包括入口端口的端部处。该端部有时被称为“冷端”，因为流体在该端部处流入以被系统加热。因此，通过将这两个导体布置在该端部处，它们可以被连接到结构本体，同时使得在系统的使用期间发生接合件的热引发损坏(thermallyinduceddamage)的风险较低。当连接是通过诸如例如软钎焊等温度敏感方法(temperaturesensitivemethod，热敏方法)来制成时，这将是特别相关联的。另一优点在于通过将围绕电导体的密封件的温度保持得相对较低，更容易保持密封件的热性能和电性能，从而随时间推移保持所需的流体密封以及隔热性能和电绝缘性能。[0099]在本发明的描述中，主要关注了导致流体温度升高的加热。然而，随着流体温度的升高，也可能发生转变成气体的相变。即使在说明书的其余部分中没有进行具体地提及，但由根据本发明的加热系统向流体提供能量供应的这种效果旨在作为该系统的另一种相关用途。[0100]在本发明的一些实施例中，导体可以被布置在加热系统的相对侧处并且均在与结构本体的纵向方向平行的相同方向上延伸，并且结构本体可以包括电绝缘区域，以使得导电路径以蜿蜒的方式在该导电路径的第一端和第二端之间延伸。电绝缘区域可以例如由陶瓷材料、聚合物材料或气隙形成。此类结构本体可以例如可以通过在一个宏观本体上切开狭缝来建立，或者其可以通过多个宏观本体的组件来建立。此类组件可以例如通过如上所述的烧结来获得。如上所述的加热系统的设计的优点将结合附图更详细地进行解释。[0101]根据上述实施例中的任一个所述的加热系统还可以包括外部壳体，所述外部壳体包围所述结构本体的至少一部分。在一些实施例中，其可以是形成从入口端口延伸至出口端口的流体密封外壳的壳体。流体密封是指在加热系统的正常操作条件下系统被保护以免流体泄漏。在一些实施例中，可以是第一密封区密封入口端口以免泄漏以及第二密封区密封出口端口以免泄漏。第一密封区和第二密封区可以包括垫片，例如由o形圈或平坦的垫片制成的垫片。流体泄漏也可以被理解为随时间推移加热系统的压力损失率。例如，超过100天系统的非工作压力损失小于1％。因此，本发明的这些实施例的优点在于，即使在流体处于巨大压力下(诸如水在高温高压下)的情况下，加热系统也可以制成为保持流体密封。[0102]在根据上述实施例中的任一个所述的加热系统中，结构本体可以包括外周向壁，所述外周向壁提供针对外部的流体密封屏障，所述流体密封屏障从入口端口延伸至出口端口。这可以例如通过经制造的(例如经烧结的)结构本体来获得，或者可以通过向其施加流体密封涂层来获得。[0103]结构本体可以设置有环绕的外部电绝缘覆盖物和/或隔热覆盖物。其可以例如呈由聚合物材料制成的外罩(mantle，外套)的形式。[0104]在本发明的加热系统中，通过将电流施加到由导电材料构成的宏观结构来实现加热。然而，由于可以由加热系统进行加热的许多类型的流体在某种程度上是导电的，因此设计过程的一部分将包括确保加热系统受到保护以防止由一部分电流的流经流体而引起的短路。如果对于给定的应用是必要的，则这可以例如通过构建绝缘材料的屏障来完成。[0105]在第二方案中，本发明涉及一种通过使用根据上述实施例中的任一个所述的加热系统将流体加热至低于400℃的方法。此类方法的示例的非详尽列表包括使用所述加热系统对便携式水(portablewater，饮料水)进行加热、对水进行消毒、使液体蒸发(即，制造蒸汽)和对蒸汽进行加热。[0106]在根据本发明第二方案的一些实施例中，流体是液体(诸如水)，其被加热至低于100℃，诸如介于50℃至100℃之间，诸如介于70℃至100℃之间。此类实施例可以例如用于对水(诸如饮用水或废水)进行清洁。使用哪些温度取决于实际应用和水的化学含量。应结合加热处理的持续时间来对温度进行选择，以确保获得期望效果。此类效果可以例如是杀灭未经处理的水中存在的所有不期望的细菌或病毒。例如，在液体在被用于另一过程之前需要具有一定的温度的情况下，对液体进行加热的期望效果也可以是加热本身。[0107]在根据本发明第二方案的一些其他实施例中，流体是被加热至介于200℃至400℃之间、诸如介于300℃至400℃之间的气体。这可以例如用作集中式太阳能(csp)系统中的太阳能发电站助推器和/或预热器。[0108]在根据本发明第二方案的一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：将经加热的流体从至少一个出口端口转移至存储器，以将经加热的流体存储为储能器(energyreservoir，能量存储器)。通过这种方式，储能器可以例如用于将风力发电的能量存储为热能。[0109]对于一些应用，在加压条件下供应流体可能是有利的，例如以引起一些湍流并进而实现使热量更有效地转移至流体。[0110]本发明的第一方案和第二方案可以进行组合。本发明的这些方面和其他方面将从以下所描述的实施例中变得显而易见，并将通过参考实施例进行说明。附图说明[0111]现将参照附图更详细地描述根据本发明的加热系统。这些附图示出了实现本发明的一种方式，并且不应被解释为对所附权利要求书范围内的其他可能实施例进行限制。[0112]图1示意性地示出了根据本发明的加热系统。[0113]图2示意性地示出了加热系统的结构本体的可能设计的示例。[0114]图3是用于制造在加热系统中使用的宏观结构的可能方法的一些步骤的流程图。[0115]图4示意性地示出了用于制造在加热系统中使用的宏观结构的可能方法的处理步骤。[0116]图5示意性地示出了宏观结构，该宏观结构在从入口端口延伸至出口端口的方向上具有变化的电阻率。[0117]图6示意性地示出了用于制造图5中的宏观结构的方法。[0118]图7至图10示意性地示出了根据本发明的加热系统的不同实施例的横截面图。[0119]图11示意性地示出了根据本发明的系统如何提供比已知系统更均匀的温度分布。具体实施方式[0120]图1示意性地示出了用于对流体进行加热的加热系统200的实施例。加热系统200包括供应连接部201，其与待加热流体的供应(未显示)流体连通。流体的供应可以是加热系统200的一部分，或者可以是外部供应。结构本体108被布置为在加热系统200的使用期间对流体进行加热。结构本体108包括由导电材料构成的宏观结构21。在本发明的一些实施例中，宏观结构21形成结构本体108的全部。宏观结构21包括至少一个通道22，流体可以流过所述通道。在所示的实施例中，存在多个平行的通道22。加热系统200包括入口端口202和出口端口203，待加热的流体可以从供应连接部201通过入口端口202流入通道22，经加热的流体可以通过出口端口203流出通道22。导体103、114将结构本体108电连接到电源(未示出)。[0121]导体103、114分别在结构本体108内的导电路径的第一端204处和第二端205处被电连接到结构本体108。在所示实施例中，导电路径从结构本体108的上端延伸到结构本体108的下端。在其他实施例中，导电路径以不同的方式延伸，如图7至图10将例示的。结构本体108被配置成引导电流沿着导电路径从其第一端204流至第二端205。电源用于在加热系统200的使用期间，通过使电流流经所述结构本体108来将所述结构本体108的至少部分加热至低于400℃的温度。在图1所示的实施例中，加热系统200在入口端口202处和出口端口203处设置有垫片206，以确保与管道207和管道208的流体密封连接(fluidtightconnection)，待加热的流体通过管道207流入系统，经加热的流体通过管道208流出和离开加热系统200。结构本体的电阻为电阻率、垂直于电流的横截面积以及电流路径长度的函数，并且其可以通过使用欧姆定律来确定。在更高阶的情况下，可以使用有限元分析来计算在给定电势(电压)的电流，反之亦然。在既具有电流又具有电压的情况下，电阻为电压除以电流。这些参数可以用在针对给定应用(即，针对给定流体、给定流速等)的加热系统的设计中。在具有电阻的情况下，可以找到适合的电源。电源的功率为电压乘以电流。对流体进行加热所需的功率是通过使用热力学进行计算的。[0122]图1所示的加热系统200包括外部壳体209，该外部壳体包围结构本体108并形成从入口端口202延伸至出口端口203的流体密封外壳。在替代实施例(未示出)中，结构本体108的设计使其本身包括外周向壁，该外周向壁提供了针对外部的流体密封屏障，该流体密封屏障从入口端口延伸至出口端口。如图1所示的外部壳体209还可以设置有环绕的外部电绝缘覆盖物和/或隔热覆盖物。此类覆盖物可以例如是外部壳体209的组成部分。[0123]如上所述，根据本发明的加热系统200可以例如用于对便携式水进行加热、对水进行消毒、使液体蒸发(即，制成蒸汽)以及对蒸汽进行加热。[0124]宏观结构21可以是经烧结的粉末冶金结构。图2示意性地示出了加热系统的结构本体的可能设计的示例。在图2a和图2b中，结构本体包括一个宏观结构21，在图2c和图2d中，结构本体108包括两个宏观结构21，这两个宏观结构以确保它们形成连贯的导电路径的方式被接合在一起。图2a示出了具有一个纵向延伸通道22的宏观结构21，图2b示出了具有多个纵向延伸的内部通道22的宏观结构21，这些纵向延伸的内部通道以由壁23分隔开的规则图案布置。图2c示出了一个实施例，其中两个宏观结构21呈包括纵向延伸通道22的块状元件的形式，这两个宏观结构并排地彼此相邻地布置，使得结构本体108具有的通道22的数量是第一宏观结构21中的通道22的数量与第二宏观结构21中的通道22的数量的总和。图2d示出了另一实施例，其中两个宏观结构21被布置成使得宏观结构21的通道22彼此接续。图2c和图2d中的宏观结构可以以确保连贯的导电结构的方式通过烧结来进行接合。[0125]在开发工作期间为促成本发明而进行的实验表明，可以制造宏观结构21，其中形成纵向延伸的内部通道22的壁23的壁厚介于0.25mm至2mm之间，诸如介于0.25mm至1mm之间，诸如介于0.25mm至0.5mm之间。在图2所示的实施例中，通道的横截面形状是方形的(quadratic，二次项的)，但是任何可以被制造(例如通过挤压进行制造)的形状都涵盖在本发明的范围内。通道的横截面可以例如是圆形的或六角形的。宏观结构的外部几何形状也可以不同于本附图中和以下附图所示的外部几何形状。其可以例如是圆形的、六角形的或矩形的。[0126]宏观结构21可以通过具有如图3中的流程图所示的第一步骤的方法来进行制造。通过首先将粉末11和粘结剂12进行混合来制备糊料10，其中粘结剂的含量为糊料10的2％至8％的重量百分比。粉末11包括金属，并且也可以包括陶瓷。液体在下文中被描述为水13，但如上所述也可以使用其他液体。其以糊料10的5％至25％的重量百分比的量进行添加。在所示的实施例中，添加水13并揉捏以获得均质糊料是在揉捏机30中执行的，所述揉捏机诸如z形叶片揉捏机(z-bladekneader)或西格马叶片揉捏机(sigmabladekneader)。随后将制备好的糊料10转移到挤出机31中，在挤出机中将糊料10挤出成生坯20，如图4示意性地所示。该步骤优选地通过使用大于50巴的挤出压力p来进行。在本发明的一些实施例中，挤出压力p介于50巴至500巴之间，诸如介于50巴至200巴之间，优选地介于60巴至160巴之间。随后对生坯20进行干燥和烧结以获得最终的宏观结构，从而建立加热系统的宏观结构，诸如图1所示。[0127]宏观结构21在从入口端口202延伸至出口端口203的方向上可以具有变化的电阻率；参见图1。图5a示意性地示出了此类宏观结构21的示例，其具有沿宏观结构21的纵向方向具有不同电阻率的四个区域21a、21b、21c、21d。图5b示出了电阻率ρ的曲线，其为沿着图5a中的宏观结构21的长度x的位置的函数。在该所示实施例中，电阻率在不同区域21a、21b、21c、21d之间的边界附近的狭窄区域中，电阻率逐步地且以恒定的增长率进行变化。图5c示意性地示出了对于加热系统的给定应用可为理想曲线的示例，其中电阻率ρ的平滑变化将是期望的。图5d示出了对于在具有如图5c所示的理想曲线的应用中所使用的宏观结构的实际曲线的示例。[0128]图5中的宏观结构21可以按照如图6示意性所示的来进行制备。图6a示出了制备具有第一组分的第一糊料10a和具有第二组分的第二糊料10b的步骤。随后，将第一糊料10a和第二糊料10b转移到处理设备31的供应室35中，处理设备在图6中被示意性地示出为活塞挤出机。糊料10a、糊料10b被迫使从供应室35穿过处理设备31的模具32，以形成如图6c所示的生坯试样20。通过使活塞36以恒定速度朝向模具32移动，通过连续地迫使糊料10a、糊料10b通过模具32而形成生坯20。如针对本实施例所示，糊料10a、糊料10b被转移到供应室35中的顺序对应于所制造的宏观结构21的纵向方向。在该成形步骤以及可能的进一步干燥步骤之后，对生坯进行烧结以获得宏观结构21，该宏观结构沿其纵向方向具有变化的电阻率。从图6中可以看出，宏观结构21的纵向方向对应于糊料10a、糊料10b移动通过模具32的方向，并且变化的电阻率ρ是由于第一组分不同于第二组分而产生的。[0129]在本发明的优选实施例中，第一糊料10a包括具有第一合金组分的金属粉末、陶瓷粉末以及第一粘结剂。第二糊料10b包括具有第二合金组分的金属粉末以及第二粘结剂。第一合金组分和第二合金组分均由多种化学元素组成。第一糊料10a和第二糊料10b中的每种金属粉末可以包括以下化学元素中的一种或多种：铁、铬、铝、钴、镍、锰、钼、钒和硅。在促成本发明的开发工作中所使用的合金的示例为fecral(铁铬铝合金)、twip、316l(316l不锈钢)和17-4ph(17-4ph不锈钢)。然而，本发明可以使用许多其他合金。[0130]第二糊料10b通常也包括陶瓷粉末。用于第一组分和第二组分的陶瓷粉末通常包括以下中的一种或多种：氧化铝、氧化锆、氮化硼、堇青石和氮化硅。在包括有陶瓷粉末的实施例中，糊料10a、糊料10b中的不同电阻率ρ通常通过改变以下参数中的一个或多个来获得，所述参数为：[0131]-金属粉末和陶瓷粉末之间的体积比，[0132]-陶瓷颗粒的尺寸，[0133]-陶瓷颗粒的形状，以及[0134]-陶瓷材料的类型。[0135]图7示意性地示出了根据本发明的加热系统200的实施例的横截面局部视图。在本实施例和以下实施例中，加热系统200是对称的，并且对称轴以附图标记101标记。将参考具有圆形横截面的结构本体108进行描述。然而，这些附图中所示的类似细节也可以用于加热系统的非对称设计。图7至图10中的结构本体108被示出为一个单元，其可以为一个宏观结构21，或者可以由多个宏观结构21组装而成，诸如图2c所示。图7中的加热系统200被示出为具有第一导体103，该第一导体经由围绕结构本体108周向延伸的导电环107在上端(相对于该附图)处被连接到结构本体108。第一导体103被标记为被连接到电源的正极(其被标记为 )。此外，加热系统200具有第二导体111，该第二导体也经由围绕结构本体108周向延伸的导电环107在下端(相对于该附图)处被连接到结构本体108。第二导体111被连接至标记为gnd的接地。在本实施例中，第二导体111还形成底部凸缘，用于将加热系统200安装到例如承载架上。加热系统200可以包括比附图中所示的连接器更多的连接器，诸如相对于所示的连接部对称布置的连接器。导体103、111与导电环107之间以及导电环107与结构本体108之间的电连接可以通过任何确保导电接合的接合方法来建立，诸如通过激光焊接、电弧焊接、软钎焊、硬钎焊或烧结来建立。通过附加地施加压力，可以建立更好的连接。图7中的加热系统200还包括顶部凸缘102，其可以用于安装加热系统200。流体可以直接地经由呈管形式的顶部凸缘102和底部凸缘111被引入和引出加热系统200。可替代地，加热系统200包括附加管，流体流过所述附加管且所述加热系统与所述附加管连接。在图7的实施例中，o形圈104被布置在第一导体103的上方和下方，以提供电绝缘和密封。o形圈104被布置成与顶部凸缘102的水平延伸部分以及底部凸缘111的水平延伸部分接合。图7至图10所示的加热系统还包括被标记为105、109和110的接触点。这些接触点可以例如通过焊接、软钎焊、硬钎焊、热喷涂或烧结来建立。对于系统的一些设计，通过确保在系统的使用期间施加并保持一机械压力，也可以足以获得必要的接触。此类压力可以例如通过用于对组件进行组装的螺栓和螺母来获得。[0136]图8示意性地示出了根据本发明的加热系统200的另一实施例的横截面局部视图。对于与图7中相同的部件，图8中使用了相同的附图标记；相同部件的描述将不再重复。在图8中，第一导体103在顶部凸缘102的两个部分之间向上延伸。顶部凸缘102的水平延伸部分通过使用螺栓与螺母连接被连接到底部凸缘111。在本实施例中，o形圈104、112被布置在第一导体103的两侧以及顶部凸缘102和底部凸缘111之间。顶部凸缘102的向上延伸部分可以是形成供应连接部201的管道，流体通过该管道从流体供应被引出，经由入口端口202进入加热系统200。[0137]图9示意性地示出了根据本发明的加热系统200的另一实施例的横截面局部视图。在本实施例中，第二导体114(被标记为–)形成了与电源负极的电连接。如上所述，导体103、114被电连接到结构本体108。本实施例中的这两个导体103、114设置有与螺母接合的外螺纹，使得这些导体被用于对加热系统200进行安装，如图所示。o形圈112、113被布置成围绕导体103、114，以形成其电绝缘和密封。[0138]图10示意性地示出了根据本发明的加热系统200的另一实施例的横截面图。在本实施例中，与电源的正极和负极建立连接的导体103、114被布置在加热系统200的相对侧处，并且都向上延伸。结构本体117包括电绝缘区域116，使得导电路径以蜿蜒的方式在导电路径的第一端106和第二端106之间延伸。电绝缘区域116可以例如由陶瓷材料、聚合物材料或气隙形成。此类结构本体117可以例如通过在一个宏观本体21中切开狭缝来建立，或者此类结构本体117可以通过多个宏观本体21的组件来建立。通过如图10所例示的加热系统的设计，导体103、114可以被布置在结构本体的端部处，在该端部处待加热的流体经由入口端口流入至少一个通道，即，在其位置处流体尚未被加热系统加热的端部。通过对结构本体117进行设计使得导电路径以蜿蜒的方式在导电路径的第一端和第二端之间延伸，可以实现更好地利用宏观结构的整个体积的加热能力，这是因为使用了更大的表面积来建立宏观结构和待加热流体之间的界面。[0139]图11示意性地示出了根据本发明的加热系统的其中一个优点，即与基于外部热源被布置在供热元件旁边的系统情况相比，供热元件整个横截面上的温度更均匀。图11中的左侧系统是一已知的系统，其外部热源示意性地被示出为电线圈250。供热元件为结构本体108，待加热的流体流过结构本体。粗体曲线示出了此类系统的典型温度曲线；即结构本体108的中心区域的温度低于边缘附近的温度。左侧系统是根据本发明的系统，其中加热是经由结构本体108提供的，即在整个横截面上提供加热。这会产生一条如粗体线所示的温度曲线，该温度曲线更接近如虚线所示的期望温度。[0140]尽管已经结合具体的实施例描述了本发明，但不应以任何方式将其解释为局限于所呈现的示例。本发明的范围由所附权利要求书规定。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，对诸如“一”或“一个”等参考的提及不应被解释为排除复数。关于附图中所示元件的参考标记在权利要求中的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提及的各个特征可以被有利地组合，并且在不同权利要求中对这些特征的提及并不排除特征的组合是不可能的且不利的。当前第1页12当前第1页12
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