專利名稱：熱交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實用新型是關(guān)于叉流板翅式熱交換裝置，主要用于氣體的熱交換。
一種公知的板翅式熱交換裝置，如美國專利US4130160，是由帶流道的傳熱片一層一層交叉疊壘而成，不同溫度流體(如煙氣和空氣)在熱交換器中叉流，通過與傳熱片的對流和熱傳導(dǎo)實現(xiàn)熱交換。這種熱交換裝置的傳熱片由耐高溫的陶瓷制作，其結(jié)構(gòu)如圖四所示，為一種帶翅板片，有分隔不同溫度流體的傳熱板1及大致垂直(側(cè)立)于傳熱板分隔流道的翅片2組成。翅片2為直條形，在流體流動方向無彎曲，多枚平行設(shè)置，將傳熱板1上方空間分隔成一條條直通(流)道。這種無彎曲流道且彼此隔絕的傳熱片組成的熱交換裝置，其不足之處在于熱交換流體在熱交換裝置流道內(nèi)流動不易產(chǎn)生高的紊流度和渦流，因而不能有效破壞流體與傳熱片壁面間的附面層，換熱效率低，傳熱壁面溫度較高。而且由于流道為直通道，流體通過熱交換裝置相對換熱時間短，有效接觸面積小，這些也都影響熱交換效率的提高。另外這種結(jié)構(gòu)的熱交換裝置中心區(qū)流道流量較大，邊緣區(qū)流道流量相對較小，使得各傳熱片及各流道間產(chǎn)生較大的溫度梯度，形成分布不均勻的熱應(yīng)力，易導(dǎo)致傳熱片開裂，影響熱交換裝置的使用壽命。
實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種改進的能使熱交換流體在熱交換裝置流道中產(chǎn)生高的紊流度和渦流，破壞和減薄壁面上的附面層，同時又能延長流體在熱交換裝置內(nèi)部停留時間；以及均勻熱交換傳熱片各流道中流量的新型、高效、長壽熱交換裝置。
實用新型目的的實現(xiàn)，是通過改變熱交換裝置傳熱片流道結(jié)構(gòu)達到的。其構(gòu)成包括傳熱板及大致垂直于傳熱板的翅片組成傳熱片，各傳熱片交叉疊壘，其特征在于翅片表面沿流體流動方向彎曲，使相鄰翅片隔成彎曲流道。這樣熱交換流體在熱交換裝置中沿著彎曲流道流動，在整個流程中不斷地與壁面撞擊，產(chǎn)生強烈攪動，形成高的紊流度和渦流，沖破和減薄熱阻很大的附面層，提高總體傳熱系數(shù)。另外彎曲的流道壁面(我們同樣無區(qū)別地使用流道壁與翅片兩個術(shù)語)使得單位體積傳熱面積得到提高，并沿長了流體在熱交換器中換熱停留時間，同樣可以提高熱交換效率，獲得較好的傳熱效果。
流道壁面沿流體流動方向的彎曲，可以是有或無規(guī)則的彎曲，這種彎曲可以是將翅片本身沿流體流動方向彎折，如彎折成正弦曲條、波浪形、梯形或鋸齒形等；也可以是在翅片側(cè)表面(兩側(cè))沿流體流動方向設(shè)置若干突起物，突起物最好交錯排列；還可以是將翅片兩側(cè)表面粗糙化，例如表面有許多小峰和凹坑。其中被偏愛的一種方式為將翅片沿流體流動方向周期性彎曲，且各翅片彎曲相位同步，多枚并列設(shè)置。
流道壁面的彎曲，可以是所有熱交換傳熱片的所有流道，也可以是部分傳熱片或部分流道，如低溫區(qū)流道或中心區(qū)流道。高溫流體如煙氣因含塵量高，且抽力相對較弱，流道壁面(流道)的彎曲度可小于低溫流體如空氣的流道壁面(流道)截面積可以是空氣流道的1－4倍，截面積的增大最好采取加大翅片間距實現(xiàn)。為改善熱交換裝置各流道流量分布的不均勻性，傳熱片上各流道的彎曲，可以自中心向兩側(cè)逐漸減小，即中心區(qū)流道彎曲度大于邊緣區(qū)流道的彎曲度，以形成流阻力梯度，降低中心區(qū)流體特別是低溫流體的平均流速，以減弱或消除溫度應(yīng)力對傳熱片影響，同時也有利于空氣預(yù)熱溫度的提高。改善流道流量分布的不均勻性，還可以通過改變流道截面積如改變翅片間距來實現(xiàn)，如將流道截面積自中心向兩邊逐漸加大。一種較好的做法是同時改變流道彎曲度和截面積。
由于流體在彎曲的流道中流動，彎曲的流道壁兩側(cè)存在著一個壁面氣流壓力差，而且這種壓力差是相對于流體流動方向而反轉(zhuǎn)的，為獲得更高的傳熱加速效果，實用新型目的實現(xiàn)還可以通過在彎曲的流道壁上開以若干通孔實現(xiàn)，通孔的形狀可以是任意幾何狀。因為彎曲流道壁在其彎曲部附近由于氣流的壓力差，使得部分流體通過通孔進出，實現(xiàn)流體的吸入和噴出，在吸入面可以使得附面層變得非常薄，可以得到很大的傳熱加速效果；在噴出面，通過流體微團的替換，加劇流體的紊流和渦流，同樣可以強化傳熱。流道壁兩側(cè)的吸入面與噴出面順著流體流動方向依次排列，使得在整個流程中形成一小部分流體的交替吸入和噴出，可以獲得非常高的傳熱加速效果。調(diào)整各流道壁上通孔，還可以使得各流道中流體流量大致趨于均勻，同樣能減弱和消除傳熱片上溫度應(yīng)力，提高使用壽命。由于流體的主流在熱交換裝置流道中流過，而通過通孔的支流是很少的，因此主流不會因通孔而發(fā)生偏向。
熱交換裝置傳熱片的交叉疊壘，為增強層間氣密性，減少漏氣的發(fā)生，層與層間可采用類似曲封結(jié)構(gòu)，如舌槽插接、臺階折插等，形成彎曲的交接面，防止高、低溫流體的串混。
圖一是實用新型第一實施例所涉及的傳熱片局部斜視圖。
圖二是實用新型第二實施例所涉及的傳熱片局部斜視圖。
圖三是實用新型第三實施例所涉及的傳熱片局部斜視圖。
圖四是已有技術(shù)一種傳熱片局部斜視圖。
實施例一將傳熱板1上側(cè)立的平行翅片2沿流體流動方向周期性彎折成正弦曲條，并使各相鄰翅片彎折相位同步，各翅片彎曲度自中心向兩邊逐漸減小，而使翅片間距逐漸加大。高溫流體傳熱片翅片彎曲度略小于低溫流體傳熱片，各翅片間距略大于低溫流體傳熱片，流道截面積2倍于低溫流體傳熱片流道截面積。傳熱片兩邊緣翅片為直條形，其上方各有一條平行于翅片的凸臺3，傳熱板背面1a與翅片垂直的兩側(cè)分別有與凸臺3密配的凹口4。高、低溫流體傳熱片的交叉疊壘，使下傳熱片翅片平面2a緊貼上傳熱片的傳熱板背面1a，凸臺3與凹口4的配合，增強了兩傳熱片間的密封程度，防止高、低溫流體的串漏。傳熱片采用耐高溫陶瓷制作，以模壓成型方法預(yù)制，然后將各傳熱片以高溫粘結(jié)劑粘合燒結(jié)制得熱交換裝置。
實施例二將傳熱板1上側(cè)立的翅片2的兩側(cè)面沿流體流動方向交錯設(shè)置若干弧形突起5，使相鄰翅片圍成的流道呈彎曲形。
實施例三在如第一實施例傳熱片的彎曲片上開有多個通孔6，使流道內(nèi)流體的一部分因相鄰彎曲流道間產(chǎn)生的靜壓差通過通孔6進出，進一步增加流體在流道內(nèi)的紊流度及渦流，提高熱交換裝置的熱交換效率。
實用新型彎曲的流道及通流部分流體的通孔，使得流體在流道中流動的紊流度與渦流增加，不僅有效地破壞和減薄熱阻較大的附面層，而且提高了有效熱交換面積，延長了流體熱交換時間，使得傳熱特性得到改善，總的換熱效率得到較大提高，予熱空氣出口溫度高。同時改善了流體在各流道分布的不均性，減弱或消除了熱應(yīng)力對傳熱片的影響，提高了熱交換裝置的使用壽命。通孔的設(shè)置還可使得熱交裝置得以輕量化。
權(quán)利要求1.一種熱交換裝置，其構(gòu)成包括傳熱板1及大致垂直于傳熱板的翅片2組成傳熱片，各傳熱片交叉疊壘，其特征在于翅片表面沿流體流動方向彎曲，使相鄰翅片隔成彎曲流道。
2.如權(quán)利要求1所述熱交換裝置，其特征在于翅片沿流體流動方向周期性彎曲，且相鄰翅片彎曲相位同步。
3.如權(quán)利要求2所述熱交換裝置，其特征在于低溫傳熱片翅片彎曲度大于高溫傳熱片翅片。
4.如權(quán)利要求3所述熱交換裝置，其特征在于高溫傳熱片流道截面積為低溫傳熱片流道截面的1－4倍。
5.如權(quán)利要求4所述熱交換裝置，其特征在于中心區(qū)流道的彎曲度大于邊緣區(qū)流道。
6.如權(quán)利要求5所述熱交換裝置，其特征在于傳熱板上翅片間距自中心向兩邊逐漸加大。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述熱交換裝置，其特征在于曲面翅片上有若干通孔6。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述熱交換裝置，其特征在于傳熱板兩邊緣翅片上有曲封凸臺3，傳熱板背面與翅片垂直兩側(cè)有與凸臺3密配的凹口4，兩者配合組成曲封結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求7所述熱交換裝置，其特征在于傳熱板兩邊緣翅片上有曲封凸臺3，傳熱板背面與翅片垂直兩側(cè)有與凸臺3密配的凹口4，兩者配合組成曲封結(jié)構(gòu)。
專利摘要實用新型是關(guān)于叉流板翅式熱交換裝置，有板翅式傳熱片交叉疊壘而成，其特征在于翅片表面沿流體流動方向彎曲，使相鄰翅片隔成彎曲流道，并在曲面翅片上開有若干通孔，使得熱交換流體在流道中流動紊流及渦流增加，不僅有效地破環(huán)和減薄了熱阻較大的附面層，而且提高了有效熱交換面積，延長了流體熱交換時間，使得熱交換效率有了較大提高。實用新型可廣泛用于工業(yè)爐余熱回收利用。
文檔編號F28D1/03GK2073104SQ9021232
公開日1991年3月13日 申請日期1990年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月7日
發(fā)明者陸佰之, 那永潔, 駱志新, 王順南 申請人:宜興市鈕家耐火電瓷廠