CN1012591B - 热交换器 - Google Patents

热交换器

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Svenska Rotor Maskiner AB
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Abstract

一种旋转回热式热交换器包括具有设置在板的每侧的、开口S形的横断面的隆起部的叠置的成型板。流体通过在热变换器的冷端的、形成在热交换板之间的通道的流阻显著地小于在其热端的通道的流阻。这是由于把冷端的通道的横断面做得大些、如把隆起部的高度与/或间距做得大些、与/或把隆起部的倾斜角度做得小些而达到的。

Description

本发明关于回热式的热交换器。
一种公知的回热式热交换器是容克斯托罗姆式（Ljungstrom    type），其中一个旋转构件同多叠基本上平行的隔开的传热板一起叠置，这个旋转构件的两个基本上半圆形区域被所谓“扇形板”隔开，当旋转构件绕自身的轴线旋转时，被加热的气体通常是沿一个轴向通过这些半圆形区域中的一个被送入，而被冷却的气体沿相对的轴向通过另一半圆形区域被送入。
各种形式的板曾被推荐用来叠置在热交换器中。
英国专利1335205公开了一种板的特别有效的型式，其中一个板叠包括叠置的、形成有供热交换流体流动用的通道的成型板。每块板包括布置于板的每侧的、成一体的并平行的隆起部，这些隆起部被平的部分分隔开，这些平的部分的宽度比隆起部的高度大，这些高度由板的中间平面计起。每个在板的一侧的隆起部贴着在板另一侧的隆起部来成形，因此从横断面看，隆起部被布置在板的每个侧面上，形成基本上呈开口S形的部分。板叠中的板布置成这样，使一块板的隆起部跟相邻板的隆起部成横置关系，使相邻的板仅仅在沿隆起部最高处间隔开的各点上相互接触。这样形成的通道就包含着伸入隆起部的开口S形部分的区域。
发现这种结构能得到非常好的热交换，而板能够相当经济地制造出来。
然而，使用这种型式的热交换器，流通其中的气体会有一个相当大 的压力降。气体通常由风扇来造成流动的，如果流过热交换板的板叠的流阻高了，驱动风扇的功率就要增大。
本发明的目的在于提供一种热交换器，在这样的热交换器中，液体通过形成在热交换板之间的通道的流阻，在热交换器的冷端显著地低于热端，从而显著地提高了总效率。
按照本发明的建议提供了一种热交换器，它包括一个旋转构件以及一个用来选择性地输入热和冷气体通过这个热交换器以给这个热交换器提供一个热端和一个冷端的装置，在热交换器中装有多组热交换元件，每组包括形成热交换流体通道的叠置的成型板，每块板包括布置在板的每侧并由平板部分分隔开的、成一体的并平行的隆起部，这些平板部分的宽度大于隆起部从板的中间平面量起的高度，每一个在板一侧的隆起部贴着在板另一侧上的隆起部来成形，因此从横断面看，被布置在板的每侧的隆起部形成基本上呈开口S形部分，板叠中的板布置成这样，使一块板的隆起部跟至少一块相邻板的隆起部成横置关系，使相邻的板仅仅在沿隆起部最高处间隔开的各点上相互接触，因而形成包括伸入隆起部的开口S形部分的区域的这些通道，在热交换器的冷端的板的隆起部的高度与/或隆起部之间的间距显著地大于热端的板的隆起部的高度与/或隆起部之间的间距。
这种结构，由于流体流过这些通道的流阻在热交换器冷端显著地低于热端，所以总效率能显著地提高。使形成在板间的通道在热端处的横断面尺寸较小以有利于形成大量的紊流，从而提高热交换器的高温和中温部分的热交换。然而，发现在热交换器的冷端对热交换的要求不是很高，所以紊流不需要很大。因此，意外地发现通过降低热交换器冷端的流阻能提高总效率，因而降低了驱动热和冷气体的风扇所需的输入功率。
流体通过通道的流阻，通过把在热交换器的冷端的隆起部的高度、 亦即板间的间隔设置成显著地大于在热交换器的热端的，就能在冷端被降低。特别发现如果在冷端的隆起部的高度是热端的隆起部的高度的1.25至2倍之间的话，就可能得到好的效果。
也可以通过增大冷端的隆起部之间的间距、使之大于热端的隆起部之间的间距来增大通道的横断面。
在一个特别优选的装置中，隆起部的间距对冷端的隆起部的高度之比例在3.5至5.25之间。
通过改变板的隆起部的角度能获得进一步的好处，使气体能实现更直通的流动。例如，发现当板基本呈矩形时，冷端的隆起部的轴线最好跟板的两个相对的纵向边成15至20度的角度，而在热端则成更大的角度，通常至少20度。这样就能产生跟通道横断面在冷端增大所导致的同样的效果或增强其效果。
为了使本发明能被更充分地了解，下面参照附图作为示例进行说明，其中：
图1是按照本发明的一块用于按照本发明的热交换器的热端的传热板的平面图;
图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的方向看的板的端视图;
图3是图1和图2的两块叠置着的传热板的透视图，示出由这些板形成的通道系统;
图4是按照本发明的一块用于热交换器的冷端的板的跟图1一样的一个视图;
图5是图4的板的跟图2一样的一个视图。
在图1中示出的板10用大约0.5毫米厚的金属片制成，板大致呈矩形，其纵边之一用11标出。板包括平的部分12和平行折弯的、成一体的隆起起部14，该隆起部14相对于纵边11成一个α角伸展，这个角度对热交换器热端来说最好为至少20°。
图2详细地示出沿图1的2-2断面线取的板的横断面。这样，从横断面看可以看出隆起部14包括布置在板每侧以形成基本上呈S形的部分的隆起部15，这两个隆起部被一个倾斜的过渡部分16所连接。
在图3中可看出，当两块相同的板彼此叠在一起，但是方向相反时，两块板布置成这样，使一块板的隆起部跟邻近板的隆起部成横置关系，而相邻的板仅仅在沿隆起部最高处间隔开的各点上相互接触。
在图2中隆起部之间的间距用标号P来表示，隆起部从板的中间平面量起的高度用N来表示。在图1、图2与图3的板中，间距P是35毫米，高度N是5毫米，而角度α是20°。
在图4和图5所示的用在冷端的板的改良结构中，间距P还是35毫米，但是隆起部的高度是8.9毫米，而角度α在15和20度之间。这种结构保证了通道的横断面几乎大了80%，此外，由于角度α变小，在各通道中的气体的流阻就小得多。在图1图2和图3所示的特定结构中，P/N比是7，而在图4和图5的结构中，P/N比是3.93。另外一种截面形状的间距P在25和35毫米之间，高度N是6.8毫米，P/N比在3.68和5.15之间。一般认为P/N比在3.5和5.25之间效果最好。
冷端的板最好用较厚的材料，例如用0.8毫米的材料比用0.5毫米的好，使这些板能经受住在冷端的较大的应力和较大的腐蚀趋向。例如，在冷端的凝结和形成酸性的可能性较大，这就使在冷端的板的腐蚀程度增加，因而这些板做得厚些是有利的。而且，在冷端积灰的可能性较大，发现具有较大的横断面和较小的倾斜角度α的通道对于吹灰器的操作带来很大的方便。

Claims (5)

1、一种热交换器，它包括一个旋转构件以及一个用来选择性地输入热和冷气体通过这个热交换器以给这个热交换器提供一个热端和一个冷端的装置，在热交换器中装有多组热交换元件，每组包括形成热交换流体通道的叠置的成型板，每块板包括布置在板的每侧并由平板部分分隔开的、成一体的并平行的隆起部，这些平板部分的宽度大于隆起部从板的中间平面量起的高度，每一个在板一侧的隆起部贴着在板另一侧上的隆起部来成形，因此从横断面看，被布置在板的每侧的隆起部形成基本上呈开口S形部分，板叠中的板布置成这样，使一块板的隆起部跟至少一块相邻板的隆起部成横置关系，使相邻的板仅仅在沿隆起部最高处间隔开的各点上相互接触，因而形成包括伸入隆起部的开口S形部分的区域的这些通道，其特征在于在热交换器的冷端的板的隆起部的高度与/或隆起部之间的间距显著地大于热端的板的隆起部的高度与/或隆起部之间的间距。
2、按权利要求1的热交换器，其特征在于在冷端的板的隆起部的高度是热端的隆起部的高度的1.25至2倍。
3、按权利要求1或2的热交换器，其特征在于在冷端的板的隆起部之间的间距对隆起部的高度之比是在3.5和5.25之间。
4、按权利要求1或2的热交换器，其特征在于板基本上呈矩形，在冷端的板的隆起部的轴线跟板的两个相对的纵向边成15至20度的角度。
5、按权利要求3的热交换器，其特征在于板基本上呈矩形，在冷端的板的隆起部的轴线跟板的两个相对的纵向边成15至20度的角度。
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