CN104995475B - 热氧化器再生器的改进的块通道几何形状和布置 - Google Patents

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Abstract

本公开的设备涉及热氧化器再生器的改进的块通道几何形状和布置。一个所描述的示例设备包括转换器的块，所述块具有限定内壁的多个通道，所述多个通道在所述块的横截面视图中限定了蜂窝图案。所述图案包括由靠近所述块的内部的至少一个中央通道和多个周围通道组成的规则的子图案，所述多个周围通道延伸穿过所述块的深度，以允许流体从中流过，其中靠近所述块的内部的每个中央通道由五到十二个周围通道环绕，每个周围通道到其各自的中央通道的中心是基本等距的，所述中央通道的液压直径与通道之间的内壁厚度的比率大约等于从0.58到19.48的范围内的值。

Description

热氧化器再生器的改进的块通道几何形状和布置
相关申请
本专利要求2014年8月28日提交的国际专利申请PCT/US2014053204的权益，其要求2013年8月30日提交的第14/015,544号美国专利申请的优先权。前述国际专利申请和美国专利申请的全部内容在此通过引用并入本文中。
技术领域
本公开总体涉及包括热氧化器的转换器，并且更具体地涉及改进的块通道(blockchannel)几何形状和布置。
背景技术
热氧化器具有包括耐火材料的块(例如，耐火元件)，以在各块与气态或液体流之间进行热交换。通常情况下，热效率和插头电阻(plug resistance)都是块带来的问题。
附图说明
图1示出了具有一组塔架的示例性氧化系统。
图2是示例性块的标准块轮廓的视图。
图3是在沿着通道轴线的方向上观察的另一示例性块的视图。
图4是具有不同有效宽度的另一示例性块的视图。
图5描绘了示例性不规则形状的块，并且图示了有效的块高度。
图6是具有四边形通道形状的另一示例性块的放大横截面视图。
图7是在另一示例性块中的四边通道的放大横截面视图。
图8是包含六边形通道的另一示例性块的放大横截面视图。
图9是包含六边形通道的另一示例性块的放大横截面视图。
图10A是具有圆形通道的另一示例性块的放大横截面视图。
图10B是根据本公开的教导具有圆形通道的另一示例性块的放大横截面视图。
图11是图1的氧化系统的视图，描绘了系统的代表区域限定。
图12是另一示例性氧化系统的视图，描绘了流动切换塔架。
图13是另一示例性氧化系统的视图，描绘了随着时间而交替入口的流动切换塔架。
图14是描绘关于时间的一般粒子形成的图形。
图15是使用量子RRK(Quantum Rice-Ramsperger-Kassel)(“QRRK”)理论描述关于时间的一般粒子形成的另一图形。
图16是描绘粒子形成的第二状态的硅形成的图形。
图17是描绘滞流点的另一示例性块的另一示例性通道的放大横截面视图。
图18是另一示例性块的放大横截面视图。
图19是六边形结构化示例性通道的放大横截面视图。
图20描绘了另一示例性块的视图，图示了在块的入口和/或出口壁处环绕通道的壁可能具有的修改。
图21是代表在150mm宽度的另一示例性块内发现的生产能力设计参数的表格。
图22是代表用于图21的示例性块的系统性能的合成块数据的表格。
图23A至23I是块的通道的示例性图案的横截面视图。
为了澄清多个层和区域，各层的厚度在附图中被放大。只要可能，相同的附图标记将用于整个附图及相关书面说明中，以指代相同或相似的部分。
具体实施方式
在本文中描述了用于改进热氧化器的块的插头电阻和/或热效率的设备。虽然描述了热氧化器，但是所描述的设备可适用于其它的转换器块，包括选择性催化还原剂(“SCR”)、催化剂等。一个所描述的示例性设备包括具有限定内壁的多个通道的转换器的块，所述多个通道在该块的横截面视图中限定了蜂窝图案。该图案包括由至少一个中央通道和多个周围通道组成的规则的子图案，所述至少一个中央通道靠近块的内部。另外或替代地，规则的子图案还可具有两个或更多个中央通道(即，位于所述子图案的中央区域中并且由多个周围通道环绕的通道)。优选地，至少两个、三个或更多个子图案形成具有相邻布置的其它子图案的所述图案。另外，该图案还可包括一些扭曲或废弃的子图案(即，与多数规则的子图案至少偏离到某种程度而形成图案的子图案，由此偏离可能在于不同数量的周围通道和/或具有不同尺寸和/或形状等的至少一个周围通道)。
另一示例性设备包括具有限定内壁的多个通道的转换器的块，所述多个通道在所述块的横截面视图中限定了蜂窝图案。该图案包括由位于块的内部的至少一个中央通道和靠近块的内部的多个周围通道组成的规则的子图案。每个中央通道由五个或更多个周围通道环绕，并且内壁沿着每个中央通道的周界具有变化的厚度。另外或替代地，规则的子图案还可具有两个或更多个中央通道(即，位于所述子图案的中央区域中并且由多个周围通道环绕的通道)。优选地，至少两个、三个或更多个子图案形成具有相邻布置的其它子图案的所述图案。另外，该图案还可包括一些扭曲或废弃的子图案(即，与多数规则的子图案至少偏离到某种程度而形成图案的子图案，由此偏离可能在于不同数量的周围通道和/或具有不同尺寸和/或形状等的至少一个周围通道)。
另一示例性设备包括转换器的块和多个通道，所述多个通道限定内壁并且延伸穿过该块的深度，以允许流体从中流过。靠近块的内部的每个中央通道由五到十二个周围通道环绕，并且每个中央通道具有形状大于四个边的轮廓。每个周围通道到其各自的中央通道的中心是基本等距的。在一些示例中，每个通道在流体和该块之间进行热交换。另外或替代地，规则的子图案还可具有两个或更多个中央通道(即，位于所述子图案的中央区域中并且由多个周围通道环绕的通道)。优选地，至少两个、三个或更多个子图案形成具有相邻布置的其它子图案的所述图案。另外，该图案还可包括一些扭曲或废弃的子图案(即，与多数规则的子图案至少偏离到某种程度而形成图案的子图案，由此偏离可能在于不同数量的周围通道和/或具有不同尺寸和/或形状等的至少一个周围通道)。
所描述的另一示例性设备包括转换器的块和多个通道，所述多个通道延伸穿过该块，以允许流体从中流过。每个通道与加热腔室的开口流体连通，并且块的内部中的每个中央通道由五到十二个周围通道环绕。每个周围通道到其各自中央通道的中心或各自图案或子图案的各自中央区域是基本等距的，并且每个通道在流体和该块之间进行热交换。
所描述的另一设备包括多个通道，所述多个通道延伸穿过转换器的块，以允许流体从中流过。块的内部中的每个中央通道具有大于四个边的形状，并且由五个或更多个周围通道环绕。每个周围通道到其各自中央通道的中心是基本等距的，并且中央通道的液压直径与通道之间的内壁厚度的比率大约等于从0.58到6.53的范围内的值。
优选的示例性设备由粘土制成，由此可相对于粘土以适当的浓度添加或混合各种添加剂。这些添加剂可包括以下化合物或由以下化合物组成：碳化物，诸如碳、碳化硅、碳化钽、碳化钛、碳化锆和/或碳化钨；和/或氧化物，诸如氧化铝、氧化镁、氧化钡、二氧化钛、氧化铍、氧化钴、氧化铁、三氧化二铁、氧化镁、二氧化硅，氧化锌、二氧化锆、氧化钠和/或氧化钾；和/或硫族化合物，诸如硫化镉、硫化铅、硫化锌和/或碲化铅；和/或氟化物，诸如氟化钡、氟化钙、氟化锶、氟化锂和/或氟化钠；和/或用于陶瓷的其它添加剂材料，诸如溴化铯、氯化铯、氯化钾、溴化钠、氯化钠、碘化钠、氯化铷、二硼化钛、二硼化锆和/或氮化硅。在第一方面，添加剂的混合物取决于哪种粘土作为原材料，而另一方面是用于形成并产生示例性装置的制造工艺的种类或类型，优选为耐火元件或块。制造工艺包括以下步骤：将粘土与添加剂的适当混合物混合；由粘土-添加剂-混合物形成生坯部分(green part)；使生坯部分干燥；以及最后固化或焙烧生坯部分以接收最终陶瓷产品。形成工艺可优选为挤压、冲压或粘结工艺。在挤压工艺中，将粘土-添加剂-混合物推送到模具上，以形成生坯部分，同时冲压模具工具或者将冲压工具压入粘土-添加剂-混合物的预形成且径向稳定的堆叠中，以形成生坯部分。对于示例性设备的一些特定设计，某些子部件被预成形(例如通过冲压或射成形技术)，稍后在粘结工艺中被粘结到一起(即，该子部件被粘结或胶接，以形成最终的生坯部分)。
影响粘土-添加剂-混合物的组合物的另一方面以及用于形成工艺和/或固化工艺的工艺参数来自设备的优选使用。为了用作热氧化器中的耐火元件或块，由粘土-添加剂-混合物制成的已固化的陶瓷部分应该优选包括以下物理属性：
·体积密度：1.5-3.5[g/cm3]
·热膨胀@800C：1.8-13×106[1/K]
·热容量：600-1400[J/kg/K]
·吸水率每{静水方法DIN VDE 0335/2}：0–10％
·导热系数：1.0-2.5[W/m/K]
一些所描述的示例涉及包含耐火材料或在热氧化系统内发现的其它类似材料的块。耐火材料在高温下保持其形状和结构，并可包括陶瓷、粘土材料、二氧化硅、氧化锆、氧化铝和/或诸如石灰和氧化镁的氧化物。耐火材料的主要分类可包括粘土类、氧化铝类、氧化镁、白云石、碳酸盐、硅石、锆石等。也存在贵金属和铁类耐火材料。
热氧化块在块和通过该块的流的气体或液体流之间进行热交换。所述流在腔室中被加热，其中流体在放热反应(例如，放热氧化)中被化学转化。所公开的示例涉及块(例如，耐火元件)的横截面设计。所公开的示例还限定用于通道的尺寸特征(例如，蜂窝(cell)、流道(passage))，或任何其它相关的关键特征。用于限定流过该块的气体或液体流的参数可包括通道液压直径、内壁宽度和外壁宽度。这些参数涉及系统的流量和热特性的流体性质，也会影响该块的最终堵塞。液压直径涉及到其各自周界的横截面面积，并且通常用于计算管流的雷诺数。随着包含杂质的气体或液体将粒子施加到通道上，堵塞可能会发生，粒子可附着到通道的表面壁，并且最终这些粒子可能会堵塞(例如，阻塞)通道。通过使用抗粘合剂涂层(例如，硅电阻涂层)或催化涂层可减少堵塞。包含催化剂的催化涂层可应用在SCR工艺中，以进一步中和存在的有害化合物。
热氧化器块一般使用具有方形通道设计的块。方形通道的边缘通常被对准(即，各组的排不彼此偏移)。与已知的液压直径和方形通道设计相比，下面描述的比率涉及改进的通道(例如，蜂窝)设计。由所描述示例看到的系统性能改进可以是效率、流线形或抗堵塞(例如，阻塞)、热对流、流动滞流、压力差和破坏去除效率(“DRE，destruction removalefficiency”)的组合中的一个或多个。该DRE是有害气体(例如，挥发性有机化合物(“VOC”))的破坏的量度。VOC的破坏发生在VOC随着它们被加热而氧化(例如，变成其它化合物)的时候。通过将排出的VOC的质量或体积除以进入氧化器的VOC的质量或体积来限定该DRE(例如10磅的VOC进入同时1磅的VOC排出，导致相应的90％的DRE)。块的关键特征可能被目前的生产技术限制，该技术可包括挤压和冲压(例如，限制可包括通道的布置、通道的大小、限定区域中通道的量等)。
本文所描述的示例提高了系统效率和/或抗堵塞(例如，增加了块被堵塞或阻塞之前的时间)连同至少一个其它系统性能因素。一个所描述的示例性块采用传热再生质量，并且具有多个通道用于流体和块之间的热交换。块通道的几何形状被设计成提高效率和/或抗堵塞，并被制造成提供横截面结构，以提高系统性能因素。块的内部通道壁厚度可由多个因素来限定，以在已知制造限制内增强块的性能。另外，该块本身的边界(例如，外壁)的几何形状可被调整，以进一步提高该块的整体性能。
通道的几何形状的设计以及通道之间的间距对块以及因此对热氧化器的整体性能可具有显著效果。另外，通道的形状(例如，圆形、六边形、八边形、方形、平行四边形、椭圆形、卵形等)也可能显著影响热效率、抗堵塞和众多其它性能测量。利用至少六个其它周围通道所环绕的圆形轮廓通道可显著改进热效率而优于其它通道布置。在一些示例中，优选的是，每个中央通道基本为六边形、八边形或圆形。
同样，使用由六个其它周围通道所环绕的六边形或八边形轮廓可显著提高抗堵塞。堵塞时间是有必要结合热效率说明的变量。粒子生长模型提供了说明粒子聚结以及因此说明堵塞的能力。根据本公开的教导所描述的示例描述了通道几何形状和布置，其可充分提高热效率和/或插头电阻。
虽然对通道的某些几何形状进行了描述，但是通道的几何形状可变化，并且包括诸如形状大于四个边的形状(可包含尖锐和/或圆整的边缘)。其它通道几何形状可包括：可包含始终小于90度的相交切线角度的形状，由直线或样条曲线段组成的形状，包含具有样条曲线的组合的多边形的形状，和/或允许流体流过通道的任何其它适当的形状。
本文所描述的任何示例可用于热氧化器、转换器、选择性催化还原剂、催化剂或过滤设备中。一些示例性设备可用于回收、存储和/或释放所回收的或存储的热量或执行再生热工艺的器械中的热能。再生热工艺可包括选自下述的组中的一个：再生热排气净化；该设备与气态或液体流之间的再生热交换；通风空气甲烷、矿场或窒息气、加载VOC的气流和/或被其它可燃物或可进入热解毒的其它组分污染的气流的再生热焚烧。
一些氧化器系统可能涉及在与燃烧腔室流体连通的块的堆(例如，塔架)之间切换或反转。在随着流体或气体被提供到燃烧腔室期望将流体或气体保持在相对升高的温度下的方案中，在使方向反转(例如，前一周期的出口变成下一周期的入口)之后，各块本身可在第二周期加热流体或气体。在一些示例中，各块可具有邻近块的入口和/或出口的尖锐(例如，“刀状”)边缘，以进一步提高块的插头电阻。
图1示出了具有一组塔架的示例性氧化系统100。系统100也可表示为旋转或圆形的系统，或任何其它结构或结构类型的适当组合。在任何情况下，床101由可基本相同或不同的一组块102和块104构成。块102与入口106相邻，并且块104与出口108相邻。块102、104利用单向传热路径(例如，流体在块102、104中被加热和冷却，而不使用另一流)，并且可具有耐火材料并包括陶瓷材料、砖、金属、贵金属金属、硅石、粘土、碳化物、石墨或由在高温下稳定的任何适当材料制成。在氧化系统100中可使用不同类型的块102、104。另外，块102、104可由冲压、挤压、模制或任何其它适当的制造工艺生产。与块102、104相反，热交换器利用双向流(例如，在逆流布置中，两种或更多种流体横过路径)。
在操作中，流体从入口106流动并流入块102。随着流体移过块102，热量从块102传递至该流体。在流体穿过块102之后，流体流入燃烧腔室110，在那里流体被加热。虽然示出了燃烧腔室110，但是可使用任何适当类型的加热腔室。加热流体会使流体氧化，并且允许一些杂质(例如，VOC)被取出(例如，烧尽)。在被加热之后，流体然后移动到块104中。随着流体移过块104，热量从流体传递至块104。最后，流体经由出口108流出氧化系统100。
图2是块200的标准块轮廓的视图，其在此处用来表示大量不同的块轮廓。块高度202(例如，“Z”或“H-块”)是该块的有效高度，并且块宽度204(例如，“X”)是该块的有效宽度并等于深度(例如，“Y”，未示出)。在切口或开口存在于块200中的方案中，或者如果块200具有不规则的形状，则将必须关于流参数来考虑改变的质量重心。主流动方向(例如，“Z”)由箭头206表示。
图3是在沿着通道302的轴线的方向上观察的块300的视图。块可能由于由客户和/或责任方限定的制造可行性和/或系统需求而变化，并且基于包括所需的热效率、堵塞时间、可制造性、成本、空间约束等因素而变化。块300具有与上文结合图2所描述的X和Y一致的宽度。块300还可具有使通道302封闭的周围壁304，并且可具有大于或等于由通道302限定的内壁厚度的厚度。虽然块300被描绘为具有方形形状，但是它可具有任何适当的形状，包括但不限于圆形、卵形、六边形、八边形、楔形、矩形、平行四边形等。块300也可具有位于块300外部或内部的狭缝306和/或凹槽307，以流体联接通道302的一部分。狭缝306可具有大约0.25毫米(mm)的最小宽度和0.1mm的最小深度。狭缝306的推荐尺寸为大约小于0.5mm的宽度和小于50mm的长度，以适当地允许通道302之间的流体连通，或任何其它适当的大小。狭缝306和/或凹槽307的宽度可大约大于或等于内壁厚度的三分之一，以允许狭缝306之间的适当的流体流动。这些尺寸是加工和流体动力学分析的结果。在液压直径为内壁厚度的数量级的示例中，相对较高的压力可驱动所述流穿过正常路径，然而，如果穿过正常路径的所述流被阻塞，则所述流可行进穿过狭缝306和通道302之间。另外或替代地，耐硅涂层(例如，石蜡等)可施加到通道302，以便进一步阻止堵塞。
图4是在Z(进入页面的方向)上具有一致的质量和流量分布而在方向402和方向404上偏移的块400的视图。这些偏移量对应于在方向402、404上具有不同有效宽度的块400。注意，块的变化可能存在于耐火通道的质量内的任何点，并且可具有包括样条曲线、线和/或曲线的任何形状。用下面描述的示例可说明块形状的几何变化和不规则性。
图5描绘了不规则形状的块502和504，并且图示了有效的块高度。箭头506表示流体流的方向。分别用于块502、504的有效的块高度508、510图示了可如何说明不规则性，诸如圆形廓线512和凹口514。如上文结合图4提到的，块的变化可能存在于耐火材料的质量内的任何点，并且可具有可由样条曲线、线和/或曲线的组合代表的任何形状。
图6是块600的放大横截面视图，其包含代表四边形的通道602，用作用于比较的基线。流动方向垂直于页面。尺寸604表示液压直径(例如，“Dh”)。滞流线606描绘了相邻通道或在流中引起滞流点的其它特征，并且是通道602的几何形状的函数。滞流面积608是滞流线606和液压流610之间的区域，表示主流动区域，并且不受流体与通道602的表面接触的边界的影响。
图7是块702中的四边形通道700的放大横截面视图，四边形通道700通常被称为方形通道，并且具有基本方形的形状(即，由“X”表示的尺寸704基本上等于由“Y”表示的尺寸706)。尺寸708表示由通道700限定的内壁的厚度，并且尺寸710表示块702的外壁厚度。
图8是包含六边形通道802的块800的放大横截面视图。液压流量804代表穿过通道802的相对较低的平均速度。相对较低的平均速度在于它与或是可比较的，涉及到其周界的可能流动的液压直径，这可以通过计算来确定。这种计算适用于0.1米每秒(m/s)和100m/s之间的通道速度。在不规则通道808中示出了液压流806。不规则通道808可产生于外缘810附近的边缘效应。这些边缘效应/不规则性可能产生于制造工艺(例如，挤压或冲压等)或预期设计，以维持外缘810(即，如另一不规则通道812中示出的)中的恒定壁厚。
图9是具有六边形通道902的块900的放大横截面视图。滞流线904描绘了两个或更多个流动区域之间的平均值。通过从通道902的总占据面积中减去活的或液压流动面积来确定滞流面积906。通道内壁厚度908是关于通道流适当加权的内壁910的所有厚度的平均值。同样，外壁厚度912是关于块边缘流适当加权的外壁914的所有厚度的平均值。结合图8和图9形象地示出参数。
图10A是具有圆形通道1002的块1000的放大横截面视图。顾名思义，圆形通道1002的液压流动面积1004相当于每个圆形通道1002的面积。由于上文结合图8描述的边缘效应，圆形通道1002可由不规则通道1006环绕。
图10B是根据本公开的教导的具有圆形通道1012的块1010的放大横截面视图。中央圆形通道1014由呈蜂窝图案的六个周围通道1016环绕。周围块1016到中央通道1014可基本上等距。虽然周围块1016示为基本等角度的排列，但是它们可能不一定被布置成等角度的排列。由其它六个通道1016环绕中央通道1014可能导致最大的热效率。块1010还可包括位于块1010外部或内部的凹口1018和/或位于块1010周界附近的不规则通道1020。通道1012的布置的图案可包括由周围通道1016环绕的中央通道1014的子图案。每个中央通道1014可具有变化的(例如，基本非恒定的)围绕中央通道1014周界的内壁厚度。
图11是氧化系统100的另一视图，描绘了系统100的代表性区域限定。在本示例中，塔架1100和1101并不替代如结合图12和图13示出的功能。入口区域1102是输入的废流体(例如，生废气或流)进入系统100的地方。部分1104(例如，“区域1”)引导废流体，使之穿过块的床的面或介质。部分1106(例如，“区域2”)位于部分1104和部分1108(例如，“区域3”)之间，并且废流体只是通过部分1106。部分1108将废流体排入燃烧区域1110中。燃烧区域1110是初级氧化区域。部分1112(例如，“区域4”)接受来自燃烧区域1110的被氧化流。部分1114(例如，“区域5”)位于部分1112和部分1116(例如，“区域6”)之间。部分1116引导被氧化流体，使之穿过排出面1118。出口区域1120引导被氧化流体，使之远离系统100。入口1102的特征和设计是从属的工艺，并且可取决于系统要求。部分1104、1106、1108、1112、1114、1116由它们关于高度的各自温度斜率(即，)划定。斜率将关系到燃烧区域1110和入口区域1102或出口区域1120而变化。然而，此处所描述的区域可能会发生变化，通过各部分所发生的基本条件将关于在特定系统中呈现的变量保持一致。另外，系统100还可具有阀，该阀引导不同部分之间的以及不同塔架之间的流。
图12是氧化系统1200的视图，描绘了随着时间而在入口或出口之间循环(例如，交替)的流动切换塔架1202、1204。通过利用从离开上一周期的腔室1206的加热流体添加到当前入口(例如，为前一周期的出口)的热量，在进入燃烧腔室1206之前，这种交替使流体预热。这种过渡可周期性地发生，或者可取决于某些条件(例如，期望的DRE、环境或氧化系统1200的温度条件等)，并且通过机械切换阀可能会发生。通过任何其它的机械装置或任何适当的机电装置的组合，阀过渡也可能会发生。在此阀过渡期间，可能会发生DRE的激增。归因于DRE的“死”体积是在过渡时期期间不活动的体积。
图13是具有交替作为入口(例如，过渡)的切换塔架1302、1304的氧化系统1300的视图。在该示例中，塔架1306保持出口塔架。类似于氧化系统1200，切换塔架1302、1304之间的这种过渡可周期性地发生，或者取决于某些条件(例如，期望的DRE、环境或氧化系统1300的温度条件等)，并且通过机械切换阀可能会发生。通过任何其它的机械装置或任何适当的机电装置的组合，阀过渡也可能会发生。类似于氧化系统1200，在阀过渡期间，可能会发生DRE的激增。并未附接至切换塔架1302、1304的塔架1306将被氧化气体排到出口流1308。
图14是描绘关于时间的一般粒子形成的图形。随着驻留腔室中的时间的增加，粒子大小增加。通过各种研究和理论公式，可以证明，通过降低温度、降低压力和/或减少驻留时间可抑制粒子形成。
图15是在101.3Pa的压力和500℃的温度下使用量子RRK(“QRRK”)理论描绘关于时间的分子的组合物的图形。
图16是描绘粒子形成、粒子生长的第二状态的硅形成的图形。将此图与上文结合图14和图15获得的测定组合，硅粒子能以大约10纳米每秒(nm/s)的速率生长。
图17是具有滞流点1702的块1701的通道1700的放大横截面视图。这些点1702与流入的流相交，在此处，生长粒子的浓度是最高的。
图18是包含通道1802的块1800的放大横截面视图。到滞流1804的长度被限定为从流动面积1806到滞流线1808的距离。
图19是具有边长1902(例如，“b”)、到中心1903的距离(例如，“h”)和内壁厚度1904(例如，“t”)的六边形结构化通道1900的放大横截面视图。
图20描绘了块2000的视图，图示了在块2000的入口和/或出口壁处环绕方形通道2002的壁2001的可能修改。二次制造操作可用于形成基本尖锐(例如，刀状)的锥形边缘2004，以抵抗粒子生长(例如，减少初始粒子生长)。虽然块2000被描绘为具有方形通道几何形状，但是任何其它适当的几何形状可供尖锐的锥形边缘2004使用。另外或替代地，基本尖锐的锥形边缘2004可以在单个步骤(例如，在冲压工艺期间，等)中制造成块2000。
图21是表格2100，代表在150mm宽度(X和Y)的示例性块2101(未示出)内发现的生产能力设计参数。列2102表示通道几何形状。列2104表示块2101的内壁厚度。列2106表示块2101的外壁厚度，并且列2108表示可基于在列2102中所示的通道形状而放置在块2101内的通道数量。方形通道结构导致放入块2101中的通道数量最少。
图22是表格2200，代表图21的块2101的系统性能的合成块数据。列2202表示通道几何形状。列2204表示相应的流动面积，列2206表示相应几何形状的死面积(即，块2101中所有开口的总横截面面积)，并且列2208表示热效能横截面面积(即，列2206的总横截面面积的考虑效率效果且导致热传递的有效面积的部分)。
虽然已经在本文中描述了某些示例性的方法、设备和制造品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖完全落入本专利的权利要求书的范围内的所有方法、设备和物品。
示例
图23A是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从2.5至2.8mm，平均最小分离为0.3到1.0mm。
图23B是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从2.8至3.0mm，平均最小分离为0.3到1.0mm。
图23C是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从2.2至2.5mm，平均最小分离为0.3到1.0mm。
图23D是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从1.1至2.2mm，平均最小分离为0.3到1.0mm。
图23E是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从0.5至1.1mm，平均最小分离为0.3到1.0mm。
图23F是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从3.0至6.0mm，平均最小分离为0.3到2.0mm。
图23G是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从2.6至3.4mm，平均最小分离为0.3到1.0mm。
图23H是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从2.1至2.6mm，平均最小分离为0.3到1.0mm。
图23I是另一示例性块的横截面视图，其中Dh范围从3.4至6.0mm，平均最小分离为0.3到2.0mm。

Claims (19)

1.一种用于热氧化器的设备，所述设备包括：
转换器的块，所述块具有限定内壁的多个通道，所述多个通道在所述块的横截面视图中限定出蜂窝图案，从而所述蜂窝图案包括由至少一个中央通道和多个周围通道组成的规则的子图案，所述多个周围通道贯穿所述块的深度延伸，以允许流体从中流过，其中靠近所述块的内部的每个中央通道由五到十二个周围通道环绕，每个周围通道到其各自的中央通道的中心是基本等距的，所述中央通道的液压直径与所述中央通道和相应的所述周围通道之间的内壁厚度的比率等于从0.58到19.48的范围内的值，
其中，所述内壁具有锥形边缘，所述锥形边缘靠近所述块的一个或多个端部，以减小初始粒子生长。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述多个通道中的每个通道与加热腔室的开口流体连通；并且
其中，所述多个通道中的每个通道在所述流体和所述块之间进行热交换。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，每个周围通道被布置成到其各自的中央通道的中心为基本等角的径向图案。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述子图案的所述中央通道由六个邻近的周围通道围绕。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述块进一步包括外壁，所述外壁具有的厚度大于或等于内壁厚度。
6.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述转换器包括热氧化器和/或催化剂。
7.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述块进一步包括外壁，所述外壁被分段。
8.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述多个通道中的各通道之间的一个或多个内壁具有狭缝，以允许所述多个通道中的各通道的一部分之间流体连通。
9.如权利要求1或2所述的设备，所述设备进一步包括位于所述块中的凹槽或开口，以允许所述多个通道中的各通道之间流体连通，由此，位于所述块中的所述凹槽或开口具有大于或等于所述多个通道中的各通道的内壁厚度的三分之一的最小宽度。
10.如权利要求1或2所述的设备，所述设备进一步包括施加到所述多个通道的耐硅涂层。
11.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述块是挤压成型的。
12.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述比率等于从0.58到6.53的范围内的值。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述比率等于从2.58到5.53的范围内的值。
14.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述比率等于从3.47到19.48的范围内的值。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述比率等于从6.47到16.48的范围内的值。
16.如权利要求14所述的设备，其中，所述比率等于从9.58到13.83的范围内的值。
17.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述比率等于从3.58到13.83的范围内的值。
18.如权利要求8所述的设备，其中，所述狭缝具有大于或等于内壁厚度的三分之一的最小宽度。
19.如权利要求1所述的设备，其中，所述锥形边缘均包括刀状边缘。
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