一種高效翅片板和采用該翅片板的空氣預熱器的制造方法
【專利摘要】一種高效翅片板，包括基板，所述基板包括用于從第一傳遞介質(zhì)中吸熱的吸熱面和將熱量散發(fā)到第二傳遞介質(zhì)的散熱面，所述吸熱面設置有吸熱翅片，所述散熱面設置有散熱翅片，其特征在于：單一吸熱翅片的表面積小于等于基板平均吸熱面積，單一散熱翅片的表面積小于等于基板的平均散熱面積；其中，所述平均吸熱面積等于基板的吸熱面面積除以吸熱翅片數(shù)量，所述平均散熱面積等于基板的散熱面面積除以散熱翅片的數(shù)量。因此，翅片板的翅片與基板之間的熱量傳遞不存在阻塞，翅片板和基板之間能夠快速有效的進行熱量傳遞，從而提高了翅片板整體的換熱效率。本實用新型提供的空氣預熱器為采用上述翅片板的空氣預熱器，同樣具有該空氣預熱器能夠快速高效進行熱量的傳遞，具有換熱效率高的特點。
【專利說明】
-種高效翅片板和采用該翅片板的空氣預熱器
技術領域
[0001] 本實用新型屬于機械裝備工程中的熱交換設備技術領域，特別是設及一種高效翅 片板和采用該翅片板的空氣預熱器。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有技術中，通常的板翅空氣預熱器結構包括上下疊裝在一起的換熱模塊，其工 作原理為：尚帶低溫余熱的煙氣從煙氣入口經(jīng)過換熱模塊的翅片板的煙氣流道，經(jīng)換熱模 塊的翅片板熱交換放熱后，從底部的煙氣出口出來?？諝鈴目諝馊肟趽Q熱模塊的空氣流道， 經(jīng)加熱后從空氣出口進入加熱爐。在運個過程中，翅片板主要用于在煙氣和空氣件進行熱 交換，可見，翅片板是影響預熱器的效率的主要器件。理論和實踐表明，在提高翅片板的整 體換熱效率方面，翅片板外形尺寸與具體工況具有一定的適應性，翅片的具體結構尺寸也 與翅片板外形尺寸有一定的匹配性，因此，提高翅片板效率的一個重要方式就是改進翅片 板的各項結構尺寸。
[0003] 傳統(tǒng)的空氣預熱器原來沒有板翅式翅片板的設計技術，憑借相似設備的設計經(jīng) 驗，而學術界雖然也有對翅片板的設計進行研究，主要集中在翅片的尺寸、形狀研究上，但 是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，翅片板的基板在熱傳遞過程中起到十分重要的作用，但是目前的翅片在進 行尺寸設計時經(jīng)常忽略了該因素，進而導致翅片板基板的熱傳遞不足W滿足要求，翅片板 整體熱交換效率達不到理論要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術中的不足之處而提供一種高效的翅片板，該 翅片板采用新的生產(chǎn)方法，充分考慮基板在熱交換過程中的作用，從而提高整體熱交換效 率，并提供采用該翅片板的預熱器。
[0005] 發(fā)明思路:本實用新型發(fā)明人發(fā)現(xiàn)翅片板的基板在熱傳遞過程中起到十分重要的 作用，通過建立熱傳遞模型，發(fā)明人進一步發(fā)現(xiàn)，在熱傳遞過程中，熱量從煙氣轉(zhuǎn)換到空氣 的過程須分別經(jīng)過兩側(cè)(吸熱側(cè)和散熱側(cè))的翅片和基板，翅片和基板的熱流通能力決定了 整個流程的熱流通能力，其中，單個翅片換熱過程中，流程面積（即單個翅片表面積、基板的 平均面積)可W看作是熱量的流路，反映用于單位時間內(nèi)能夠通過熱量的大小，而在整個熱 量傳遞過程中，基板接收或者輸出熱量的流路需要大于翅片接收或者輸出熱量的流路，否 則就會造成熱流阻塞，導致基板和翅片之間無法有效的進行熱量傳遞，從而降低了換熱效 率?；赪上思路，發(fā)明人提出了一種新的翅片板及其制造方法。
[0006] 本實用新型的目的通過W下技術方案實現(xiàn)：
[0007] 提供一種高效翅片板，包括基板，所述基板包括用于從第一傳遞介質(zhì)中吸熱的吸 熱面和將熱量散發(fā)到第二傳遞介質(zhì)的散熱面，所述吸熱面設置有吸熱翅片，所述散熱面設 置有散熱翅片，其特征在于:單一吸熱翅片的表面積小于等于基板平均吸熱面積，單一散熱 翅片的表面積小于等于基板的平均散熱面積;其中，所述平均吸熱面積等于基板的吸熱面 面積除w吸熱翅片數(shù)量，所述平均散熱面積等于基板的散熱面面積除w散熱翅片的數(shù)量。
[0008] 其中，單一吸熱翅片的表面積小于等于單一散熱翅片的表面積。
[0009] 其中，單一吸熱翅片的體積小于等于基板平均吸熱體積，單一散熱翅片的體積大 于等于基板的平均散熱體積;其中，所述平均吸熱體積等于基板的體積除W吸熱翅片數(shù)量， 所述平均散熱體積等于基板的體積除W散熱翅片的數(shù)量。
[0010] 其中，單一吸熱翅片的體積小于等于單一散熱翅片的體積。
[0011] 其中，單一吸熱翅片的表面積等于基板平均吸熱面積，單一散熱翅片的表面積等 于基板的平均散熱面積，單一吸熱翅片的體積等于基板平均吸熱體積，單一散熱翅片的表 面積等于基板的平均散熱體積。
[0012] 其中，所述吸熱側(cè)翅片的整體容面比大于等于散熱側(cè)的整體容面比，其中吸熱側(cè) 的整體容面比是所有吸熱翅片的表面積和除W所有吸熱翅片，散熱側(cè)的整體容面比是所有 散熱翅片的表面積和除W所有散熱翅片。
[0013] 還提供一種高效空氣預熱器，包括換熱模塊，所述換熱模塊采用上述任意一種的 翅片板作為換熱器件。
[0014] 本實用新型的有益效果:本實用新型提供的翅片板的主要特點是單一吸熱翅片的 表面積小于等于基板平均吸熱面積，單一散熱翅片的表面積小于等于基板的平均散熱面 積;其中，所述平均吸熱面積等于基板的吸熱面面積除W吸熱翅片數(shù)量，所述平均散熱面積 等于基板的散熱面面積除W散熱翅片的數(shù)量，因此，翅片板的翅片與基板之間的熱量傳遞 不存在阻塞，翅片板和基板之間能夠快速有效的進行熱量傳遞，從而提高了翅片板整體的 換熱效率。
【附圖說明】
[0015] 利用附圖對實用新型作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本實用新型的任 何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù)W下附圖 獲得其它的附圖。
[0016] 圖1是本實用新型的實施例1中單翅片換熱流程模型中流程面積變化示意圖。
[0017] 圖2是本實用新型的實施例1中單翅片換熱流程模型中流程容積變化示意圖。
[0018] 圖3是本實用新型的實施例2中的高效翅片板結構簡化圖。
[0019] 在圖1至圖3中包括有：
[0020] 1--基板、
[002。 2-吸熱翅片、
[0022] 3-散熱翅片。
【具體實施方式】
[0023] 結合W下實施例對本實用新型作進一步描述。
[0024] 實施例1
[0025] 本實施例提供一種高效翅片板，該翅片板包括基板1，所述基板1包括用于從煙氣 (即第一傳遞介質(zhì)）中吸熱的吸熱面和將熱量散發(fā)到空氣（即第二傳遞介質(zhì)）的散熱面，所述 吸熱面設置有吸熱翅片2,所述散熱面設置有散熱翅片3,在熱傳遞過程中，熱量由吸熱翅片 2從煙氣中吸取，然后通過吸熱面?zhèn)鬟f到基板1，在由基板1通過散熱面?zhèn)鬟f到散熱翅片3。在 熱量傳遞過程中，流程面積和流程容積是對影響熱量傳遞效果的兩個重要因素，而每個獨 立的吸熱翅片2和散熱翅片3在熱交換過程中都具有一定獨立性，發(fā)明人對運兩個因素分別 建立單一翅片模型并分析。對于流程面積，熱量傳輸過程中的流程面積變化如圖1所示，結 合該流程過程，本發(fā)明創(chuàng)造的翅片板的單一吸熱翅片2的表面積小于基板1平均吸熱面積， 單一散熱翅片3的表面積小于基板1的平均散熱面積，單一吸熱翅片2的表面積小于等于單 一散熱翅片3的表面積;其中，平均吸熱面積等于基板1的吸熱面面積除W吸熱翅片2數(shù)量， 平均散熱面積等于基板1的散熱面面積除W散熱翅片3的數(shù)量。從而使得翅片板的翅片與基 板1之間的熱量傳遞不存在阻塞，翅片板和基板1之間能夠快速有效的進行熱量傳遞，提高 了翅片板整體的換熱效率。
[0026] 對于流程容積，熱量傳輸過程中的流程容積變化如圖2所示單一吸熱翅片2的體積 小于等于基板1平均吸熱體積，單一散熱翅片3的體積大于等于基板1的平均散熱體積，單一 吸熱翅片2的體積小于等于單一散熱翅片3的體積其中，其中，所述平均吸熱體積等于基板1 的體積除W吸熱翅片2數(shù)量，所述平均散熱體積等于基板1的體積除W散熱翅片3的數(shù)量。在 單個翅片換熱過程中，流程容積（即單個翅片的體積、基板1的平均體積)可被看成熱量的接 收或儲存空間，反映熱量通過流程的能力，運個能力可比擬為熱量的勢能及其阻力的綜合， 容積越大則儲存的熱勢能越大，但是熱量流經(jīng)大容積的消耗也增多，因此，令熱量傳遞過程 中在各個流程容積盡可能的相等，則能夠進一步有效的提高熱交換效率。
[0027] 進一步的，吸熱側(cè)翅片的整體容面比小于散熱側(cè)的整體容面比，其中吸熱側(cè)的整 體容面比是所有吸熱翅片2的表面積和除W所有吸熱翅片2,散熱側(cè)的整體容面比是所有散 熱翅片3的表面積和除W所有散熱翅片3。從而有利于使翅片板溫度更接近于吸熱側(cè)溫度， 規(guī)避結露的可能。
[0028] 上述翅片板的制造方法，包括:步驟A:設定翅片板的翅片尺寸和基板1尺寸，使得 該翅片板符合上述要求;步驟B，根據(jù)設定的尺寸制造翅片板。
[0029] 實施例2
[0030] 本實施例提供另一種高效翅片板，該翅片板的主要技術特征與實施例1相同，在本 實施例中未解釋的特征，采用實施例1中的解釋，在此不再進行寶述。本實施例與實施例1的 區(qū)別在于，單一吸熱翅片2的表面積小于基板1平均吸熱面積，單一散熱翅片3的表面積小于 基板1的平均散熱面積。從而便于產(chǎn)品尺寸設計，并進一步提高翅片板的換熱效率。W下為 了方便論述，將翅片板結構簡化為如圖3模型，該模型中，吸熱翅片2和散熱翅片3結構一致， 為了便于分析，進采用其中吸熱翅片2進行分析，其中吸熱翅片2是六面體結構，并定義吸熱 翅片2厚度b、吸熱翅片2高度h、吸熱翅片2寬度1，基板1厚度δ、基板1高度H、基板1寬度L。圖 中的箭頭表示氣流方向。
[0031] 為了提高換熱效率，優(yōu)選的，令吸熱翅片2板熱在物理意義上應滿足兩個條件，分 別是單一吸熱翅片2表面積等于基板1平均吸熱面積(單一翅片所能平均分攤占有的吸熱面 面積），W及單W吸熱翅片2體積等于基板1平均吸熱體積(單一吸熱翅片2所能平均分攤占 有的基板1容積），也就是
[0032] 2ft.(石Η/)Η 扣=.化 山
[0033] 式中左邊是一個吸熱翅片2的表面積，右邊是基板1平均吸熱面積。W及
[0034] bhl = SHL (2)
[0035] 式中左邊是單一吸熱翅片2的容積，右邊是基板1平均吸熱體積。
[0036]由式(4)及式(5)，得
[0040] 因此，本實施例的翅片板的生產(chǎn)過程中，在設定翅片板的尺寸時，W吸熱翅片2的 結構尺寸X為變量(X相當于吸熱翅片2厚度b、吸熱翅片2高度h、吸熱翅片2寬度1)，建立單一 吸熱翅片2容面比函數(shù)Θ吸(X)，設定翅片板的尺寸W使翅片板的各項尺寸符合公式δ = θ吸 (X)。同理，也可W根據(jù)散熱翅片3的結構，W散熱翅片3的結構尺寸X為變量，建立單一散熱 翅片3容面比函數(shù)Θ散(X)，設定翅片板的尺寸W使翅片板的各項尺寸符合公式δ = θ散(X)，其 中S是基板1厚度，單一散熱翅片3容面比是單一散熱翅片3的體積與表面積的比值。
[0041] 實施例3
[0042] 提供一種高效空氣預熱器，該空氣預熱器包括換熱模塊，該換熱模塊采用實施例1 或者實施例2的高效翅片板作為換熱器件。
[0043] 最后應當說明的是，W上實施例僅用W說明本實用新型的技術方案，而非對本實 用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領域的普 通技術人員應當理解，可W對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本 實用新型技術方案的實質(zhì)和范圍。
【主權項】
1. 一種高效翅片板，包括基板，所述基板包括用于從第一傳遞介質(zhì)中吸熱的吸熱面和 將熱量散發(fā)到第二傳遞介質(zhì)的散熱面，所述吸熱面設置有吸熱翅片，所述散熱面設置有散 熱翅片，其特征在于:單一吸熱翅片的表面積小于等于基板平均吸熱面積，單一散熱翅片的 表面積小于等于基板的平均散熱面積;其中，所述平均吸熱面積等于基板的吸熱面面積除 以吸熱翅片數(shù)量，所述平均散熱面積等于基板的散熱面面積除以散熱翅片的數(shù)量。2. 如權利要求1所述的一種高效翅片板，其特征在于:單一吸熱翅片的表面積小于等于 單一散熱翅片的表面積。3. 如權利要求1所述的一種高效翅片板，其特征在于:單一吸熱翅片的體積小于等于基 板平均吸熱體積，單一散熱翅片的體積大于等于基板的平均散熱體積;其中，所述平均吸熱 體積等于基板的體積除以吸熱翅片數(shù)量，所述平均散熱體積等于基板的體積除以散熱翅片 的數(shù)量。4. 如權利要求3所述的一種高效翅片板，其特征在于:單一吸熱翅片的體積小于等于單 一散熱翅片的體積。5. 如權利要求3所述的一種高效翅片板，其特征在于:單一吸熱翅片的表面積等于基板 平均吸熱面積，單一散熱翅片的表面積等于基板的平均散熱面積，單一吸熱翅片的體積等 于基板平均吸熱體積，單一散熱翅片的表面積等于基板的平均散熱體積。6. 如權利要求1所述的一種高效翅片板，其特征在于:所述吸熱側(cè)翅片的整體容面比大 于等于散熱側(cè)的整體容面比，其中吸熱側(cè)的整體容面比是所有吸熱翅片的表面積和除以所 有吸熱翅片，散熱側(cè)的整體容面比是所有散熱翅片的表面積和除以所有散熱翅片。7. -種高效空氣預熱器，包括換熱模塊，其特征在于:所述換熱模塊采用權利要求1至 權利要求6中任意一項所述的高效翅片板作為換熱器件。
【文檔編號】F28F3/02GK205607223SQ201620115539
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】陳孫藝
【申請人】茂名重力石化機械制造有限公司