CN108332585A - 一种高温通风换热装置 - Google Patents

Abstract

一种高温通风换热装置，包括通风换热板，所述通风换热板为空心板，通风换热板的空腔内设有多个分隔筋，将空腔分隔成多个风道，通风换热板一侧的每条分隔筋上设有多个通风孔，使得通风换热板内的气体流向呈U型路径分布。本发明还包括另一种高温通风换热装置。本发明一方面能够提高冷却速度，提高温度的均匀性，降低通风换热板的热膨胀系数；另一方面，大大提高结构的整体强度，耐温≥1200℃。

Description

一种高温通风换热装置

技术领域

本发明涉及通风换热技术领域，特别是一种高温通风换热装置。

背景技术

现在的通风换热板通常是通过外部冷却，但外部冷却会大大减低冷却速度，冷却效果差。现有技术中也出现了通风换热板的内冷式结构。例如，通风换热板内开设多个风道，从风道的一端进风，从另一个风道出风，然而这种结构会使得风道内连接较长的通风管，大大浪费通风管材料，且冷却速度慢，冷却效果差。另外，现有的通风换热板强度低，不能用在高承烧承压场合，通用性差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种强度高，耐高温，冷却速度快，冷却效果好的高温通风换热装置。

本发明的技术方案是：

本发明的一种高温通风换热装置，包括通风换热板，所述通风换热板为空心板，通风换热板的空腔内设有多个分隔筋，将空腔分隔成多个风道，通风换热板一侧的每条分隔筋上设有多个通风孔，使得通风换热板内的气体流向呈U型路径分布。

本发明的优点为：一方面，将通风换热板设计为空腔结构，可提高通风换热板的轻量化。另一方面，通过在每条分隔筋的一侧端开设多个通风孔，而不是在整条分隔筋上均开设通风孔，能够让每条风道内的气体按照通风孔的排布结构进行通风冷却，从一条风道流入，从另一条风道流出；通过设置成U型分布，使得气体从一条风道流入，从另一条风道流出的路径呈U型，这样，能够提高温度的均匀性，进而降低通风换热板的热膨胀系数。另外，本发明的结构无需限制具体的U型路径大小，每条风道的气体可以流入其它任何一条风道，只要进风和出风的路径呈U型即可，整体结构设计简单。

进一步，所述通风孔的排布结构呈梯形分布。也就是说，位于通风换热板边缘的分隔筋上的通风孔数量少于位于通风换热板中部的分隔筋上的通风孔数量。本发明优选呈等腰梯形分布。因为通风换热板在加热后，其边缘处的温度要比中部的温度低，因此，在对通风换热板进行通风降温时，设计成等腰梯形的结构，使得边缘处的空气在风道内流动的路径比中部风道的流动路径长，即边缘处的空气流动速度慢于中部处的流动速度，这样，在同一冷却时间内，通风换热板边缘处的温度能够与中部的温度相近，大大提高温度的均匀性，进而降低通风换热板的热膨胀系数，提高通风换热板的寿命。

进一步，所述通风换热板为一块空心的非金属板。

进一步，所述通风换热板由至少两块空心的非金属板连接组成，非金属板之间采用钎焊连接；或者所述通风换热板由至少两块空心的非金属板和夹设于非金属板之间的金属层组成，所述金属层经熔化后渗入非金属板的机体孔隙中，与两块非金属板固定成一体。

通过在非金属板之间夹设金属层，在使用少、轻的材料之下能够形成强度和刚度大、耐高温、隔热效果好的整体，大大提高结构的整体强度，且对环境变化的敏感度低，不会受到环境的影响。

非金属板之间的连接结构可以是：两块非金属板中的其中一块非金属板接头处设有台阶，使得两块非金属板在接头处相适配连接；由于金属层夹设于两块非金属板的台阶面之间，即呈L型,能够更好地连接两块非金属板，使得两块非金属板连接后不会产生松动，提高接头处的支撑强度。

非金属板之间的连接结构还可以是：两块非金属板的接头处为平面；这样，能够减少加工成本和加工强度。

进一步，所述金属层的材质为不锈钢、铜、钛、镍或合金。金属层选用高熔点的金属材料，使得形成的三层复合板可用于高温环境下，即在高温环境下作业时，不会使得金属层产生熔化而导致板体松动的现象发生，适用范围广，且能够大大提高结构的整体强度。

进一步，所述非金属板可以是但不限于碳纤维增强碳基复合材料板、碳化硅板、刚玉板或合成纤维板。本发明优选为碳纤维增强碳基复合材料板，由于碳纤维增强碳基复合材料板是将石墨纤维或碳纤维作为增强相，具有耐高温、散热快、线膨胀系数低、强度高、耐腐蚀和质量轻等优点；另外，碳纤维增强碳基复合材料板容易成型，易于加工，且成本低，虽然刚玉板也能耐高温，但是不易于成型。

进一步，所述通风换热板的底部设有垂直于分隔筋方向的加强筋。通过在通风换热板的底部设置加强筋，能够加强非金属板连接处的连接强度，使得相邻非金属板的连接处不易折断，特别适用于高温、高强度环境下作业。

进一步，通风换热板通过多点支座与外部骨架连接。

进一步，所述加强筋可以是但不限于板条、L型、T型或U型结构。

进一步，所述加强筋通过钎焊和/或螺栓与通风换热板连接固定。通过钎焊或螺栓都可以提高复合结构的连接强度，而以钎焊和螺栓的组合方式效果更佳。

进一步，所述通风换热板在抽真空环境下进行通风换热，所述风道内通入保护气体。由于是对高温环境下的通风换热板进行冷却，若通入空气，则通风换热板的材质容易发生氧化反应，因此冷却要在真空环境下进行，通入保护气体，既可以达到冷却效果，也能避免通风换热板发生氧化反应。保护气体可以是但不限于氮气、稀有气体、氨气等。

进一步，所述通风孔内穿入通风管道，使得通风换热板内的气体流向呈固定的U型路径

分布。通过设置通风管道，能够使得通风换热板内的气体流向路径固定，可以找出提高温度均匀性的最佳路径来设置通风管道的布置位置，如每相邻两个风道内设置一根通风管道；又或者在间隔设置的每两个风道内设置一根通风管道。

进一步，所述通风管道通过钎焊和/或螺栓与风道之间连接固定。通过钎焊和/或螺栓连

接可以保证通风管道不会产生漏气，提高密封性。

进一步，通风换热板耐温≥1200℃。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的前视图；

图3为本发明实施例的立体结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1~图3所示：一种高温通风换热装置，包括通风换热板1，通风换热板1为空心板，通风换热板1的空腔内设有多个分隔筋2，将空腔分隔成多个风道3，通风换热板1一侧封闭，另一侧通气体，位于封闭的那一侧的每条分隔筋2上设有多个通风孔4，使得通风换热板1内的气体流向呈U型路径分布。

具体地，通风换热板1在抽真空环境下进行通风换热，风道3内通入氮气。

通风孔4的排布结构呈等腰梯形分布，即位于通风换热板1边缘的分隔筋上的通风孔数量少于位于通风换热板中部的分隔筋上的通风孔数量，且从边缘到中部的通风孔数量递增，而位于中间那一部分的分隔筋上的通风孔数量相同。

通风换热板1由两块空心的碳纤维增强碳基复合材料板5和夹设于两块碳纤维增强碳基复合材料板5之间的金属层组成，金属层经熔化后渗入碳纤维增强碳基复合材料板5的基体孔隙中，与两块碳纤维增强碳基复合材料板5固定成一体。

本实施例中，金属层优选为不锈钢片，因为不锈钢为高熔点金属，在高温环境下不易熔化，且不锈钢具有遇水不生锈的特性，若用于建筑或其它领域，都可以延长使用寿命。

本实施例的两块碳纤维增强碳基复合材料板5的接头51处为平面，不锈钢片也呈平面型，夹设于两块碳纤维增强碳基复合材料板5的接头51处，即夹设于两块碳纤维增强碳基复合材料板5的侧面。两块碳纤维增强碳基复合材料板5夹设不锈钢片后搭接在一起，通过钎焊进行加热，使接头51处的钎料加热熔化，熔化后的钎料使得不锈钢片快速熔化，渗入碳纤维增强碳基复合材料板5的基体孔隙中，待冷却后形成通风换热板1。其中，钎料采用铜基。

通风换热板1的底部设有垂直于分隔筋2方向的七块加强筋6，由于两块碳纤维增强碳基复合材料板5的搭接处在高强度作业下容易弯折，因此加入加强筋6提高稳固性。本实施例中，加强筋6可以是板条、L型、T型、U型结构或它们之间的组合。加强筋6通过钎焊和螺栓与通风换热板1连接固定。

通风换热板1通过多点支座7与外部骨架8连接。多点支座7与加强筋6、通风换热板1之间固定连接。本实施例中，相间隔的加强筋6上连接多点支座7，每个加强筋6处连接三个多点支座。多点支座7上设有与外部骨架8连接的安装板71。

本实施例的工作原理为：当对通风换热板1进行通风冷却时，从通风换热板1的风道一侧进氮气，每个风道3的气流经该风道另一侧的通风孔4进入其它风道的一侧，再从其它风道的另一侧送出；如此循环，使得通风换热板1快速降温，且每个风道3的气流可以一次性流经不同的风道，大大提高冷却速度，且保证温度的均匀性。

实施例2

与实施例1的区别在于，通风孔内穿入通风管道，使得通风换热板内的气体流向呈固定

的U型路径分布。本实施例中，每相邻两个风道内设置一根通风管道，通风管道通过钎焊和螺栓与风道之间固定连接。

本实施例的工作原理为：当对通风换热板进行通风冷却时，从通风换热板的风道一侧进氮气，每个风道的气流经该风道另一侧的通风管道进入与该通风管道相连的相邻风道的一侧，再从该风道的另一侧送出；如此循环，使得通风换热板快速降温。

其它结构同实施例1。

实施例3

与实施例2的区别在于，每隔五个通道之间的通风孔内穿入通风管道，即第一根分隔筋与第六根分隔筋的通风孔之间连接通风管道，第二根分隔筋与第七根分隔筋的通风孔之间连接通风管道，以此类推。

其它结构同实施例2。

实施例4

与实施例1的区别在于，本实施例的两块碳纤维增强碳基复合材料板中的其中一块碳纤维增强碳基复合材料板接头处设有台阶，其接头截面呈L型，使得不锈钢片也呈L型, 两块碳纤维增强碳基复合材料板在接头处相适配连接。

其它同实施例1。

由于实施例2~实施例4的结构是本领域技术人员可以理解的，因此未再用其它附图进行表示。

总之，本发明具有以下优点：

（1）通过在通风换热板的内腔设置通风孔，一方面实现了轻量化，另一方面，呈U型路径分布能够提高冷却速度，提高温度的均匀性，进而降低通风换热板的热膨胀系数；

（2）通风孔的排布结构能够进一步提高温度的均匀性，降低通风换热板的热膨胀系数，提高通风换热板的使用寿命；

（3）通过在两块非金属板之间夹设金属层，在使用少、轻的材料之下能够形成强度和刚度大、耐高温、隔热效果好的整体，大大提高通风换热板的整体强度，且对环境变化的敏感度低，不会受到环境的影响，达到耐高温的目的；

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动、变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温通风换热装置，其特征在于，包括通风换热板，所述通风换热板为空心板，通风换热板的空腔内设有多个分隔筋，将空腔分隔成多个风道，通风换热板一侧的每条分隔筋上设有多个通风孔，使得通风换热板内的气体流向呈U型路径分布。

2.根据权利要求1所述高温通风换热装置，其特征在于，所述通风孔的排布结构呈梯形分布。

3.根据权利要求1所述高温通风换热装置，其特征在于，所述通风换热板为一块空心的非金属板；或者通风换热板由至少两块空心的非金属板连接组成，非金属板之间采用钎焊连接；或者所述通风换热板由至少两块空心的非金属板和夹设于非金属板之间的金属层组成，所述金属层经熔化后渗入非金属板的机体孔隙中，与两块非金属板固定成一体。

4.根据权利要求3所述高温通风换热装置，其特征在于，所述金属层的材质为不锈钢、铜、钛、镍或合金，所述非金属板为碳纤维增强碳基复合材料板、碳化硅板、刚玉板或合成纤维板。

5.根据权利要求1~4任一项所述高温通风换热装置，其特征在于，所述通风换热板的底部设有垂直于分隔筋方向的加强筋。

6.根据权利要求1~4任一项所述高温通风换热装置，其特征在于，通风换热板通过多点支座与外部骨架连接。

7.根据权利要求5所述高温通风换热装置，其特征在于，所述加强筋为板条、L型、T型或U型结构；或者所述加强筋通过钎焊和/或螺栓与通风换热板连接固定。

8.根据权利要求1~4任一项所述高效高温通风换热装置，其特征在于，所述通风换热板在抽真空环境下进行通风换热，所述风道内通入保护气体。

9.根据权利要求1~4任一项所述高温通风换热装置，其特征在于，所述通风孔内穿入通风管道，使得通风换热板内的气体流向呈固定的U型分布。

10.根据权利要求1~4任一项所述高温通风换热装置，其特征在于，所述通风管道通过钎焊和/或螺栓与风道之间连接固定。