CN108351120B - 热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器(10)，包括：前壁(20)和后壁(30)以形成用于烟气的空间(40)；以及使流体在其中流动的前通道(60)和后通道(70)，其分别形成在所述前壁(20)和所述后壁(30)中。所述热交换器(10)被配置成使得所述前通道(60)和所述后通道(70)中的流体能在使用中与所述烟气进行热交换。整个所述后壁(30)沿着第一平面(P1)延伸。所述前壁(20)包括下部(22)和上部(24)。所述下部(22)沿着所述后壁(30)向上延伸。所述上部(24)从所述下部(22)的上端向上延伸，并且远离所述后壁(30)向外延伸从而在所述上部(24)和所述后壁(30)之间形成可燃气体的燃烧空间(42)。所述热交换器(10)被进一步配置成在使用中使得所述前通道(60)中的流体的体积流率和/或质量流率大于所述后通道(70)。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，尤其是一种将热从烟气传递到流动液体的热交换器。

背景技术

从WO 2009/053248已知这样的热交换器。该热交换器设置有前壁和后壁。燃烧空间形成在前壁和后壁之间的空间的上部中。可燃气体被喷射并通过安装在热交换器顶部的燃烧器进行燃烧。水在其中流动的通道分别形成在前壁和后壁中。通过气体燃烧而生成的热被传递到在通道中流动的水。在侧视图中，壁相对于中心线对称地布置。在热交换器中，因为壁对称地布置，所以当通道同样设计时，几乎等同地加热在两通道中流动的流体。

引文列表

专利文献

专利文献1：WO 2009/053248

发明内容

[技术问题]

上述已知热交换器具有一定的热交换效率，但是在使配备有热交换器的系统小型化的方面需要进一步提高。然而，如果改变壁的布置以使配备有热交换器的系统小型化，即使通道被对称地设计，也可以不同样地加热流过两通道的流体。热交换效率由此变差。

本发明的目的是提供一种有助于在维持热交换效率的同时使配备有热交换器的系统小型化的热交换器。

[解决问题的方案]

本发明的第一方面提供了一种热交换器，该热交换器包括：前壁和后壁，所述前壁和后壁形成用于烟气的空间；以及使流体在其中流动的前通道和后通道，所述前通道和后通道分别形成在所述前壁和所述后壁中。所述热交换器被配置成使得所述前通道和后通道中的流体能在使用中与所述烟气进行热交换。整个所述后壁沿着第一平面延伸。所述前壁包括下部和上部。所述下部沿着所述后壁向上延伸。所述上部从所述下部的上端向上延伸，并且远离所述后壁向外延伸以在所述上部和所述后壁之间形成可燃气体的燃烧空间。所述热交换器被进一步配置成在使用中使得所述前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于所述后通道。

“体积流率”意指每单位时间通过的流体体积。“质量流率”意指每单位时间通过的流体质量。

“前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道”意指前通道中的流体的平均体积流率和/或平均质量流率大于后通道。“平均体积流率”/“平均质量流率”意指整个前通道或后通道上的体积/质量流量。

一般在每个通道的入口/出口处测量体积/质量流率。

利用上述这种配置，热交换器可以有助于使容纳在壳体中并配备有热交换器的热交换系统小型化。这是因为沿着第一平面延伸而非向外延伸的后壁可以将热交换器和壳体之间的无用空间最小化。

由于壁的不对称设计，前壁侧和后壁侧的热传递具有不同的特性。具体地说，前壁的前通道中的流体可以从烟气获得比后壁的后通道中的流体更多的热量。流体的体积流率或质量流率被调整为在每侧上不同。由此，每个通道的出口处的流体温度可以达到基本相同的温度。

以这种方式，可以实现较高的空间效率和较高的热交换效率。

根据上述热交换器的优选实施方式，所述后通道被配置成使流体阻力比所述前通道高。

利用上述配置，可以调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道。

根据上述任一热交换器的另一优选实施方式，相对于与流体流动方向相交的横截面来说，所述后通道的最小横截面小于所述前通道的最小横截面。

利用上述配置，热交换器被配置成使得后通道的流体阻力比前通道高。因此可以调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道。

根据上述任一热交换器的优选实施方式，相对于与所述流体流动方向相交的横截面来说，所述后通道的平均横截面面积小于所述前通道的平均横截面面积。

利用上述配置，通过调整前通道和后通道的平均横截面面积来控制前通道和后通道中的较高流体阻力。因此可以以更准确的方式调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道。

根据上述任一热交换器的优选实施方式，所述前通道包括大致平行于彼此布置且串联连接的多个前子通道。所述后通道包括大致平行于彼此布置且串联连接的多个后子通道。所述后子通道串联连接并且每个后子通道均面向第一子通道中的一者。相对于与所述流体流动方向相交的横截面来说，所述后子通道中的至少一者的最小横截面小于对应的所述前子通道的最小横截面，和/或平均横截面面积小于对应的所述前子通道的平均横截面面积。

利用上述配置，因此可以以更准确的方式调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道。

根据具有包括多个前子通道的前通道和包括多个后子通道的后通道的上述任一热交换器的优选实施方式，相对于与所述流体流动方向相交的横截面来说，所述后子通道中的每者的最小横截面小于对应的所述前子通道的最小横截面，和/或平均横截面面积小于对应的所述前子通道的平均横截面面积。

利用上述配置，因此可以以更准确的方式调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道。

根据上述任一热交换器的优选实施方式，整个所述后通道的体积小于整个所述前通道的体积。

利用上述配置，因此可以以更准确的方式调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道。

根据上述任一热交换器的优选实施方式，在所述后通道中布置有流动抑制装置。

总体上，优选地，考虑到减少使流体流动所需的能量，应降低通道的流体阻力。然而，在该配置中，流动抑制装置设置在后通道中，调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道以维持较高的热交换效率。

这种流动抑制装置的示例是布置在后通道中的障碍物，诸如从壁延伸从而形成后通道的突起。

根据上述热交换器中的任一项所述的优选实施方式，所述热交换器进一步包括分配机构，所述分配机构连接到所述前通道和所述后通道中的每者的入口。所述分配机构被配置成在使用中将流体分配给所述前通道和所述后通道。所述分配机构被进一步配置成与所述后通道相比，分配给所述前通道更多的流体。

利用上述配置，可以通过向前通道提供更多的流体来调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道。

根据上述任一热交换器的优选实施方式，所述热交换器进一步包括汇合机构，所述汇合机构连接到所述前通道和所述后通道中的每者的出口。所述汇合机构被配置成在使用中汇合来自所述前通道和所述后通道的流体并从中输出。所述汇合机构被配置成在使用中控制从所述后通道流出的流体的流体阻力使其比从所述前通道流出的流体的流体阻力高。

利用上述配置，可以以更容易的方式调整前通道中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道。

根据上述任一热交换器的优选实施方式，所述热交换器被配置成在使用中使得每个通道的每个出口处的流体温度基本相同。

利用上述配置，控制前通道中的流体的体积流率和/或质量流率，使得每个通道的每个出口处的流体温度被调整为基本相同。结果，可以实现较高的热交换效率。

附图说明

[图1]图1是配备有根据本发明的一个实施方式的热交换器的热交换系统的示意图；

[图2]图2是根据图1的热交换器的立体图；

[图3]图3是根据图1的安装有燃烧器的热交换器的侧视图；

[图4]图4是根据图1的热交换器的正视图；

[图5]图5是从图4的V-V线的箭头方向观察的热交换器的剖视图；

[图6]图6是从图4的VI-VI线的箭头方向观察的热交换器的剖视图；

[图7]图7是从图3的VII-VII线的箭头方向观察的热交换器的剖视图；

[图8]图8是从图3的VIII-VIII线的箭头方向观察的热交换器的剖视图；

[图9]图9是图8的局部放大图；

[图10]图10是根据本发明的另一实施方式的热交换器的示意图；

[图11]图11是根据本发明的另一实施方式的热交换器的示意图；以及

[图12]图12是根据本发明的另一实施方式的热交换器的示意图。

具体实施方式

将参考附图描述根据本发明的热交换器的优选实施方式。

应该理解的是，详细说明仅仅是出于说明的目的而提供，并且决不应被解释为对本发明的限制。虽然将参考示例性优选实施方式来描述本发明，但是应理解的是，本文中已使用的词语是描述和说明的词语，而不是限制性的词语。在所附权利要求书的范围内，可如目前陈述和修改的那样作出改变，而在其各方面中不脱离本发明的范围和精神。虽然将在本文中参考优选的结构、材料和实施方式来描述本发明，但是本发明并不旨在限于本文中公开的细节；相反，本发明涵盖所有功能上等同的结构、方法和用途，诸如在所附权利要求书的范围内。

图1示出了配备有根据本发明的优选实施方式的热交换器10的热交换系统1的示意图。

热交换系统1用于加热空间加热用的介质流体以及加热生活用水，热交换系统1也可仅用于加热空间加热用的介质流体或者仅用于加热生活用水。

如图1所示，热交换系统1主要设置有热交换器10、风扇2a、燃烧器3、虹吸管4b、泵5a、热交换器6和壳体9。如图1所示，热交换系统1具有与燃料气体供应管(未示出)相连的气体入口连接器9a、与排放出口管(未示出)相连的冷凝物出口连接器9b、分别与介质流体入口/出口管(未示出)相连的介质流体水入口连接器9c/介质流体水出口连接器9d以及分别与DHW(生活用热水)入口/出口管(未示出)相连的DHW入口连接器9e/DHW出口连接器9f。

图1所示的壳体9具有箱状形状，诸如立方体形状。壳体9容纳热交换器10、风扇2a、燃烧器3、虹吸管4b、泵5a和热交换器6，如图1所示。

风扇2a吸入经由气体入口连接器9a和气体管2从燃料气体供应管(未示出)供应的燃料气体(诸如天然气)，如图1所示。风扇2a还从壳体9的外侧吸入空气。然后，风扇2a将燃料气体和空气的混合气体供应到燃烧器3。

燃烧器3被安装到热交换器10上，如图3所示。具体地说，燃烧器3被安装在热交换器10的顶部。燃烧器3的供可燃气体从中喷射的燃烧器端口3a被布置在热交换器10中形成的燃烧空间42中，如图6所示。燃烧器3将可燃气体(燃料气体和空气的混合气体)喷射到燃烧空间42中并且使可燃气体在燃烧空间42中燃烧。

热交换器10具有烟气空间40，烟气空间40包括燃烧空间42和两个通道60、70，如图5所示。热交换器10被配置成使得两个通道60、70中的介质流体可以在使用中与在烟气空间40中流动的烟气进行热交换。

如上所述，燃烧器3的燃烧器端口3a被布置在燃烧空间42之上，并且可燃气体在燃烧空间42中燃烧。通过可燃气体燃烧而生成的烟气在烟气空间40中向下流动。

通道60、70构成使介质流体在其中循环的介质流体回路5的一部分。介质流体回路5进一步包括入口管5b、出口管5c和介质流体入口管/介质流体出口管(未示出)，介质流体入口管/介质流体出口管被布置在热交换系统1外部并且连接到介质流体水入口连接器9c/介质流体水出口连接器9d。介质流体回路5还包括布置在热交换系统1外部并且连接到介质流体出口管和介质流体入口管的空间加热装置(未示出)，诸如地板加热装置和散热器。例如，在介质流体回路5中循环的介质流体是水性介质。

在介质流体回路5中，介质流体从介质流体入口管(未示出)供应到介质流体入口连接器9c。然后，每个通道60、70中的介质流体从每个通道60、70的入口流过入口管5b。在入口管5b上，布置有泵5a以使介质流体在介质流体回路5中循环。在热交换器10中，介质流体在通道60、70中流动并且与在烟气空间40中流动的烟气进行热交换。在穿过通道60、70之后，每个通道60、70中的介质流体从每个通道60、70的出口流出。然后，介质流体经由出口管5c和介质流体出口连接器9d流出而到达介质流体出口管(未示出)并且经由介质流体出口管送至空间加热装置(未示出)。

稍后，将详细说明热交换器10的配置。

在烟气已穿过烟气空间40之后，烟气经由气体管道8从壳体9排出。来自烟气的冷凝物在位于热交换器10下面的排放收集部分4处被收集。排放收集部分4包括排放管4a。排放管4a的端部连接到虹吸管4b。虹吸管4b允许来自烟气的冷凝物排放到与冷凝物出口连接器9b相连的排放出口管(未示出)，同时防止释放烟气。

介质流体回路5包括连接管5d，连接管5d经由形成在热交换器6中的介质流体通道6a连接介质流体回路5的入口管5b和出口管5c。连接管5d被配置成使得介质流体可以经介质流体通道6a从出口管5c流向入口管5b。

热交换器6还具有形成在其中的生活用水通道6b。生活用水的入口管7a连接到生活用水通道6b的入口。生活用水的出口管7b连接到生活用水通道6b的出口。生活用水的入口管7a连接到DHW入口连接器9e。生活用水的出口管7b连接到DHW出口连接器9f。生活用水的入口管7a/出口管7b被配置成使得生活用水通道6b中的生活用水从生活用水通道6b的入口流入，并且在生活用热水穿过生活用水通道6b之后从生活用水通道6b的出口流出而到达出口管7b。在热交换器6中，在生活用水通道6b中流动的生活用热水在使用中与在介质流体通道6a中流动的介质流体进行热交换。

简要说明热交换系统1的操作。

经由气体入口连接器9a供应燃料气体。使来自壳体9外部的燃料气体和空气混合。混合气体被供应到燃烧器3。可燃气体(混合气体)从燃烧器3喷射到燃烧空间42中并且在燃烧空间42中燃烧。然后，烟气在烟气空间40中向下流动。

介质流体在介质流体回路5中循环。在循环期间，相对较低温度的介质流体经由介质流体入口连接器9c和入口管5b流入通道60、70。在使用中，在通道60、70中流动的介质流体与烟气空间40中的烟气进行热交换。在热交换器10处加热的介质流体经出口管5c从介质流体出口连接器9d流出并且被送至空间加热装置(未示出)。介质流体的热供空间加热装置使用，并且冷却的介质流体(介质流体的热被空间加热装置吸收)然后返回至热交换系统1。通过改变介质流体的流动方向，在热交换器10处加热的介质流体被送至热交换器6以加热生活用水。加热的生活用水被送至使用地点(诸如浴室和厨房)。

流出烟气空间40的烟气经气体管道8排出。来自烟气的冷凝物经虹吸管4b排放到排放出口管。

将详细描述根据本发明的优选实施方式的热交换器10。

图2示出了热交换器10的立体图。图3示出了安装有燃烧器的热交换器10的侧视图。图4示出了热交换器10的正视图。

优选地，热交换器10由诸如铝合金之类的耐腐蚀金属制造。例如，热交换器10被制造为单块砂型铸件，但是制造方法不限于此。热交换器10被设计成使得燃烧器3被安装在热交换器10的顶部，如图3所示。

热交换器10主要包括前壁20、后壁30、侧壁50、入口分配管52和出口汇合管54，如图2所示。

前壁20和后壁30形成用于烟气的烟气空间40。由前壁20、后壁30和侧壁50限定的空间形成烟气空间40，侧壁50附接至前壁20和后壁30的侧端。烟气空间40包括可燃气体的燃烧空间42。燃烧空间42装设有燃烧器3的燃烧器端口3a，并且布置在烟气空间40的上部处，如图5所示。在使用中，烟气空间40中的烟气从燃烧空间42向下流动并且从布置在热交换器10的底部处的开口44流出。

前通道60形成在前壁20中并且后通道70形成在后壁30中，如图5所示。在使用中，介质流体在前通道60和后通道70中流动。

入口分配管52具有管形状，并且在前侧具有入口开口52a，如图4所示。介质流体回路5的入口管5b连接在入口开口52a处。入口分配管52也连接到前通道60和后通道70中的每者的入口。入口分配管52被配置成在使用中将流体分配给前通道60和后通道70。在使用中，介质流体经入口分配管52流入前通道60和后通道70。

出口汇合管54具有管形状，并且在前侧具有出口开口54a，如图4所示。介质流体回路5的出口管5c连接在出口开口54a处。出口汇合管54也连接到前通道60和后通道70中的每者的出口。出口汇合管54被配置成在使用中将来自前通道60和后通道70的流体汇合，并从其输出。在使用中，汇合的介质流体流入介质流体回路5的出口管5c。

现在，将更详细地描述后壁30和前壁20。

后壁30具有平板形状。后壁30沿着第一平面P1延伸，如图5所示。在该实施方式中，热交换器10被布置在水平平面上并且第一平面P1为竖直平面，但是热交换器10的布置不限于此。在热交换系统1中，热交换器10优选地被容纳成使得后壁30沿着壳体9的壁中的一个壁延伸。由于后壁30的形状，热交换器10的后表面和壳体9的壁的内表面之间的死区可以被最小化。

前壁20包括下部22和上部24，如图2所示。下部22沿着后壁30向上延伸，如图3所示。换句话说，前壁的下部22与后壁30平行地延伸。优选地，下部22具有平面状形状。上部24从下部22的上端向上延伸，如图3所示。更具体地说，上部24以平面的方式从下部22的上端向上延伸。前壁20的上部24具有平面状形状。此外，上部24远离后壁30向外延伸以在前壁20的上部24和后壁30之间形成可燃气体的燃烧空间42。优选地，上部24沿着其纵向方向的长度L2比下部22沿着其纵向方向的长度L1长，如图3所示。上部24和下部22的每个纵向方向均是上部24和下部22中的每者在侧视图中延伸所沿的方向。

形成在上部24下方的空间有效地用于布置热交换系统1的元件(诸如风扇2a)，以实现热交换系统1的壳体9的小型化，如图3所示。形成在上部24下方的空间也可用于布置热交换系统1的其他元件(诸如阀、管和文氏管装置)。

接下来，将参考图5至图7描述布置在前壁20的内表面和后壁30的内表面上的结构。上部24的内表面是面向后壁30的表面。后壁30的内表面是面向前壁20的表面。

图5是从图4的V-V线的箭头方向观察的热交换器的剖视图。图6是从图4的VI-VI线的箭头方向观察的热交换器的剖视图。图7是从图3的VII-VII线的箭头方向观察的热交换器的剖视图。

前壁20的上部24设置有前翅片110，如图5所示。前翅片110形成为从前壁20的内表面突出。多个前翅片110沿着前壁20的横向方向(左右方向)以预定的间隔布置在上部24的内表面上。前翅片110的数目以及前翅片110之间的间隔取决于各种因素，诸如从烟气传递到介质流体的热量、壁的材料以及要装设的燃烧器的功率。

除前翅片110之外，前壁20设置有前销130、150，如图5所示。前销130、150相对于烟气流动方向被布置在前翅片110的下游侧。换言之，前销130、150被布置在前翅片110下面。前销130、150相对于其主轴线的横截面具有圆形形状，或者优选地是前壁的纵向方向比横向方向长的椭圆形形状。销130、150中的每者均具有比前翅片110更大的单位体积表面积。前销130、150从前壁20的内表面向后延伸。前销(销130)的一部分被布置在前壁20的上部24处位于前翅片110下面。优选地，多个前销130沿着前壁20的横向方向(左右方向)以预定的间隔布置在上部24的内表面上。优选地，几排前销130沿着纵向方向以预定的间隔布置在上部24处。其余的前销150被布置在前壁的下部22处。多个前销150沿着前壁20的横向方向(左右方向)以预定的间隔布置在下部22的内表面上。几排前销150沿着纵向方向以预定的间隔布置在下部22处。前销130、150的数目以及前销130、150之间的间隔取决于各种因素，诸如从烟气传递到介质流体的热量、壁的材料以及要装设的燃烧器的功率。

后壁30设置有后翅片120，如图5所示。后翅片120形成为从后壁30的内表面突出。多个后翅片120沿着后壁30的横向方向(左右方向)以预定的间隔布置在后壁30的内表面上，如图7所示。后翅片120的数目以及后翅片120之间的间隔取决于各种因素，诸如从烟气传递到介质流体的热量、壁的材料以及要装设的燃烧器的功率。

优选地，后翅片120的数目以及后翅片120之间的间隔与前翅片110相同。优选地，每个后翅片120均对应于前翅片110中的一个，使得对应的前翅片和后翅片面向彼此。前翅片110和对应的后翅片120相对于虚拟线C2对称地布置，可燃气体沿着虚拟线C2喷射到燃烧空间42中，如图5所示。

参考图6详细描述前翅片110和后翅片120的形状。

除了布置在出口汇合管54(参照图7)下方的翅片110、120，大部分前翅片110和对应的后翅片120分别包括第一部分112、122和布置在第一部分112、122下面的第二部分114、124，如图6所示。第一部分112、122距对应壁20、30的内表面的高度H1小于第二部分114、124距对应壁20、30的内表面的高度H2，如图6所示。

优选地，翅片110、120中的每者均包括第一部分112、122和第二部分114、124。

除了布置在出口汇合管54(参照图7)下方的翅片110、120，大部分前翅片110和对应的后翅片120包括朝向虚拟线C2凸出的向内凸出部112a、122a和远离虚拟线C2弯曲的向外弯曲部112b、122b，如图6所示。向外弯曲部112b、122b被布置在向内凸出部112a、122a下面，如图6所示。

向内凸出部112a、122a和向外弯曲部112b、122b形成为保持待装设在热交换器10上的燃烧器3(更具体地说燃烧器3的燃烧器端口3a)和翅片110、120之间的预定距离。该预定距离取决于各种因素，诸如燃烧器3的期望功率和翅片110、120的材料。

优选地，翅片110、120中的每者均包括向内凸出部112a、122a和向外弯曲部112b、122b。

除了布置在汇合管54(参照图7)下方的翅片110、120，大部分前翅片110和对应的后翅片120中的每者均具有锥形部112c、122c，其中翅片110、120距对应壁20、30的内表面的高度朝向翅片110、120的上端逐渐减小，如图6所示。

锥形部112c、122c形成为保持待装设在热交换器10中的燃烧器3(更具体地说燃烧器3的燃烧器端口3a)和翅片110、120之间的预定距离。该预定距离取决于各种因素，诸如燃烧器3的期望功率和翅片110、120的材料。

优选地，翅片110、120中的每者均具有锥形部112c、122c。

除后翅片120之外，后壁30设置有后销140、150，如图5所示。后销140、150相对于其主轴线的横截面具有圆形形状，或者优选地是后壁30的纵向方向比横向方向长的椭圆形形状。销140、150中的每者均具有比后翅片120更大的单位体积表面积。后销140、150从后壁30的内表面向前延伸。多个后销140、150沿后壁30的横向方向(左右方向)以预定的间隔布置在后壁30的内表面上。几排后销140、150沿着纵向方向以预定的间隔布置在后壁30上。后销140、150的数目以及后销140、150之间的间隔取决于各种因素，诸如从烟气传递到介质流体的热量、壁的材料以及要装设的燃烧器的功率。

优选地，布置在前壁20的下部22处的前销150连接到对应的后销150。在该实施方式中，每个销150均从前壁20延伸到后壁30。换言之，布置在前壁20的下部22处的前销150与后销150整合。

前销130被布置在前壁20的上部24处以面向对应的后销140。换言之，前销130被布置在前壁20的上部24处，未连接到对应后销140以在它们之间形成有空间。

如上文说明的，前壁20的上部和后壁30的对应部分(在它们之间形成热交换器10的燃烧空间42)相对于虚拟线C2(相对于虚拟线C1倾斜)对称地设计。前壁20的下部22和后壁30相对于虚拟线C1对称地布置。利用这种配置，可燃气体可以在适当的条件下燃烧，并且包含在排放气体中的CO和NOx的浓度可以降低。

接下来，将参考图5和图8详细描述形成在前壁20中的前通道60和形成在后壁30中的后通道70。图8是从图3的VIII-VIII线的箭头方向观察的热交换器的剖视图。

前壁20具有面向彼此并在其间形成前通道60的内侧壁602和外侧壁604。前壁20还具有壁元件606，壁元件606将内侧壁602和外侧壁604相连并且限定前通道60。后壁30具有面向彼此并在其间形成后通道70的内侧壁702和外侧壁704。后壁30具有壁元件706，壁元件706将内侧壁702和外侧壁704相连并且限定后通道70。

前通道60包括大致平行于彼此布置且串联连接的直线部60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h和60i，如图8所示。从前通道60的入口供应的介质流体依次流过直线部60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h和60i并且从前通道60的出口流出。在该段落中，“平行”意味着两个直线部以一定角度连接，使得通道中的转向流体的速度在连接区61a、61b、61c、61d、61e、61f、61g和61h的内侧下降到接近零。例如，在直线部60a和直线部60b的连接区61a中的接头60ab的内部分T1附近，流体在转弯时几乎停止。

从内侧壁602延伸的多个销62被布置在直线部60a、60b中以提高直线部60a、60b中流动的介质流体和沿着内侧壁602流动的烟气之间的热传递效率。直线部60a、60b需要比直线部60c-60i更高的抗破裂强度，因为直线部60a、60b与直线部60c-60i相比表面积更大。多个销62也可以提高直线部60a、60b的抗破裂强度。在直线部60c-60i中，沿着直线部60c-60i的纵向方向延伸的多个沟槽68形成在内侧壁602上。由此，在直线部60c-60i中流动的介质流体和沿着内侧壁602流动的烟气之间的热传递面积增加。

优选地，布置在最上游侧的直线部60a的横截面面积大于相对于流体流布置在下游侧的其他直线部60b-60i的横截面面积，如图5所示。

后通道70还包括直线部70a、70b、70c、70d、70e、70f、70g、70h和70i，如图5所示。直线部70a-70i大致平行于彼此布置且串联连接。从后通道70的入口流入的介质流体依次流过直线部70a、70b、70c、70d、70e、70f、70g、70h和70i并且从后通道70的出口流出。在该段落中，“平行”具有与之前段落针对前通道60相同的含义。以类似于上文的方式，从内侧壁702延伸的多个销(未示出)被布置在直线部70a、70b中，并且沿着直线部70c-70i的纵向方向延伸的多个沟槽78形成在直线部70c-70i中的内侧壁702上。布置在最上游侧的直线部70a的横截面面积大于相对于流体流布置在下游侧的其他直线部70b-70i的横截面面积。

参考图8进一步说明前通道60。

在前通道60中，防滞装置64、66优选地被布置在直线部60a-60i的连接区61a-61h的每个中，如图8所示。防滞装置64、66将前壁20的内侧壁602和外侧壁604相连。

在该实施方式中，防滞装置64、66被布置在直线部60a-60i的连接区61a-61h的每个中，但它不限于此配置。优选的是，至少第一防滞装置64被布置在直线部60a和直线部60b的连接区61a中，连接区61a相对于流体流位于通道60中的最上游侧。

第一防滞装置64被布置在直线部60a和直线部60b的连接区61a中，连接区61a相对于流体流位于通道60中的最上游侧。第一防滞装置64被布置在直线部60a、60b的接头60ab的、流体围绕其转弯的内部分T1附近，如图8所示。当从垂直于前壁20的方向观察时，第一防滞装置64形成为钩状形状，如图8所示。

优选地，至少一个或更多个第二防滞装置66被布置在通道60中的直线部60b-60i的连接区61b-61h中。换言之，第二防滞装置66被布置在除相对于流体流位于通道60中的最上游侧的连接区61a之外的连接区中。当从垂直于前壁20的方向观察时，第二防滞装置66形成为弧状形状，如图8所示。弧状的第二防滞装置66被布置在前通道60中，使得弧状表面基本上沿着流体流。

每个第二防滞装置66均被布置在直线部60b-60i的接头的、流体围绕其转弯的内部分附近。例如，其中一个第二防滞装置66被布置在直线部60b、60c的接头60bc的、流体围绕其转弯的内部分T2附近，如图8所示。

第一防滞装置64被布置成当从垂直于壁20的方向观察时部分地包围直线部60a、60b的接头60ab的、流体围绕其转弯的内部分T1，如图8所示。具体地说，第一防滞装置64优选地被布置成当从垂直于壁20的方向观察时在超过90度的角度范围内、更优选地在超过180度的角度范围内包围直线部60a、60b的接头60ab的内部分T1，如图8所示。

所述一个或更多个第二防滞装置66也被布置成当从垂直于壁20的方向观察时部分地包围直线部的接头的、流体围绕其转弯的内部分，如图8所示。例如，第二防滞装置66被布置成当从垂直于壁20的方向观察时部分地包围直线部60b、60c的接头60bc的、流体围绕其转弯的内部分T2，如图8所示。第二防滞装置66被布置成当从垂直于壁20的方向观察时在超过90度的角度范围内包围直线部60b、60c的接头60bc的内部分T2。

将内侧壁602和外侧壁604相连的壁元件606包括延伸壁元件W1、W2，延伸壁元件W1、W2分别沿着直线部60a、60b的主轴线A1、A2延伸。壁元件W1、W2从直线部60a、60b的接头60ab的、流体围绕其转弯的内部分T1延伸，如图9所示。主轴线A1、A2是直线部60a、60b的直线区域沿其延伸的轴线。第一防滞装置64包括相对于流体流布置在上游侧的第一部分64a和布置在下游侧的第二部分64b，如图9所示。第二部分64b和延伸壁元件W2之间的最大距离D1比第一部分64a和延伸壁元件W2之间的最大距离D2短。第二部分64b和延伸壁元件W2之间的距离可以是在任何点都几乎相等。

第一防滞装置64被布置于在相连的两个直线部60a、60b之中位于下游侧的直线部60b的连接区61a中。直线部60a、60b中的每者均具有呈直管状形状的直线区域。第一防滞装置64被布置成从连接区61a延伸到直线部60b中的一部分直线区域中。第一防滞装置64可相对于流体流延伸到位于上游侧的直线部60a中的连接区61a中。

第二防滞装置66被布置于在相连的直线部之中相对于流体流位于下游侧的直线部中。更具体地说，第二防滞装置66被布置到在相连的两个直线部之中位于下游侧的直线部的连接区中。直线部60c-60i中的每者均具有呈直管状形状的直线区域。第二防滞装置66可被布置成从连接区延伸到位于下游侧的直线部的直线区域中。

上文参考图8详细说明了前通道60。为了避免说明的冗余，关于前通道60和后通道70之间的共同特征，省略了对后通道70的说明。下面将仅说明前通道60和后通道70之间的差异。

由于壁的不对称设计，前壁20的侧面和后壁30的侧面上的热传递具有不同的特性。具体地说，前壁20的前通道60中的介质流体可以比后壁30的后通道70中的介质流体获得更多的来自烟气的热。然而，热交换器10被配置成使得在使用中每个通道60、70的每个出口处的介质流体温度基本相同。

因此，热交换器10被配置成使得在使用中流体在前通道60中的体积流率和/或质量流率大于后通道70。优选的是，热交换器10被配置成使得在使用中至少流体在前通道60中的质量流率大于后通道70。“体积流率”意指每单位时间经过的流体体积。“质量流率”意指每单位时间经过的流体质量。流体在前通道60中的体积流率和质量流率大于后通道70意味着流体在前通道60中的平均体积流率和平均质量流率大于后通道70。“平均体积流率”/“平均质量流率”意指整个前通道60或后通道70上的体积/质量流量。一般在每个通道60、70的入口/出口处测量体积/质量流率。

为了实现这一点，后通道70被配置成具有比前通道60更高的流体阻力。

优选地，相对于与流体流方向相交的横截面，后通道70中的最小横截面小于前通道60中的最小横截面。

优选地，相对于与流体流方向相交的横截面，后通道70的平均横截面面积小于前通道60的平均横截面面积。

前通道60包括多个直线部60a-60i，作为大致平行于彼此布置且串联连接的前子通道。后通道70包括多个直线部70a-70i，作为大致平行于彼此布置的后子通道。直线部70a-70i串联连接，并且每个直线部均面向直线部60a-60i之一。相对于与流体流方向相交的横截面，直线部70a-70i中的至少一者的最小横截面小于对应的直线部60a-60i的最小横截面，和/或平均横截面面积小于对应的直线部60a-60i的平均横截面面积。

优选地，直线部70a-70i中的每者的最小横截面小于对应的直线部60a-60i的最小横截面，和/或平均横截面面积小于对应的直线部60a-60i的平均横截面面积。

整个后通道70的体积小于整个前通道60的体积。

其他实施方式

下面将描述其他实施方式。可以组合部分或全部实施方式除非它们相互矛盾。

(1)在以上实施方式中，相对于与流体流动方向相交的横截面来说，后通道70的横截面至少部分地不同于前通道60的横截面。利用这种配置，热交换器10被配置成在使用中使得前通道60中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道70。

在另一优选实施方式中，除上述配置之外或者替代上述配置，在后通道70中布置有流动抑制装置75，如图10所示。这种流动抑制装置75的示例是布置在后通道中的障碍物，诸如从内侧壁702和/或外侧壁704和/或后通道70中的壁元件延伸的突起。

(2)在以上实施方式中，相对于与流体流动方向相交的横截面来说，后通道70的横截面至少部分地不同于前通道60的横截面。利用这种配置，热交换器10被配置成在使用中使得前通道60中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道70。

在另一优选实施方式中，除上述配置之外或者替代上述配置，分配管52(作为分配机构的示例)被布置成向前通道60分配比后通道70更多的流体。例如，分配管52分支成分别连接到前通道60和后通道70的通路52f和另一通路52b。具体地说，分配管52可形成为使得相对于与流体流动方向相交的横截面，通向后通道70的通路52b的最小和/或平均横截面小于通向前通道60的通路52。另外或替代地，分配管52可具有流动抑制装置52a，诸如布置在通向后通道70的通路52b中的障碍物，如图11所示。

(3)在以上实施方式中，相对于与流体流动方向相交的横截面来说，后通道70的横截面至少部分地不同于前通道60的横截面。利用这种配置，热交换器10被配置成在使用中使得前通道60中的流体的体积流率和/或质量流率大于后通道70。

在另一优选实施方式中，除上述配置之外或者替代上述配置，汇合管54(作为汇合机构的示例)被布置成在使用中控制从后通道70流出的流体的流体阻力比从前通道60流出的流体的流体阻力高。例如，汇合管54分支成分别连接到前通道60和后通道70的通路54f和另一通路54b。具体地说，汇合管54可形成为使得相对于与流体流动方向相交的横截面，后通道70的通路54b的最小和/或平均横截面小于前通道60的通路54f。另外或替代地，汇合管54可具有流动抑制装置54a，诸如布置在后通道70的通路54b中的障碍物，如图12所示。

本发明不限于上述实施方式，并且可在不脱离本发明的范围内的情况下作出各种变型和修改。

Claims (11)

1.一种热交换器(10)，该热交换器包括：

前壁(20)和后壁(30)，所述前壁和所述后壁形成用于烟气的空间(40)；以及

使流体在其中流动的前通道(60)和后通道(70)，所述前通道和所述后通道分别形成在所述前壁(20)和所述后壁(30)中，其特征在于：

所述热交换器(10)被配置成使得所述前通道(60)和所述后通道(70)中的流体能在使用中与所述烟气进行热交换；

整个所述后壁(30)沿着第一平面(P1)延伸；

所述前壁(20)包括：

下部(22)，所述下部(22)沿着所述后壁(30)向上延伸；和

上部(24)，所述上部(24)从所述下部(22)的上端向上延伸，远离所述后壁(30)向外延伸从而在所述上部(24)和所述后壁(30)之间形成可燃气体的燃烧空间(42)；并且

所述热交换器(10)被进一步配置成在使用中使得所述前通道(60)中的流体的体积流率和/或质量流率大于所述后通道(70)。

2.根据权利要求1所述的热交换器(10)，其中：

所述后通道(70)被配置成使流体阻力比所述前通道(60)高。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，其中：

相对于与流体流动方向相交的横截面来说，所述后通道(70)的最小横截面小于所述前通道(60)的最小横截面。

4.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，其中：

相对于与流体流动方向相交的横截面来说，所述后通道(70)的平均横截面面积小于所述前通道(60)的平均横截面面积。

5.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，其中：

所述前通道(60)包括大致平行于彼此布置且串联连接的多个前子通道(60a，60b，60c，60d，60e，60f，60g，60h，60i)；

所述后通道(70)包括大致平行于彼此布置且串联连接的多个后子通道(70a，70b，70c，70d，70e，70f，70g，70h，70i)，并且每个后子通道均面向前子通道(60a，60b，60c，60d，60e，60f，60g，60h，60i)中的一者；并且

相对于与流体流动方向相交的横截面来说，所述后子通道(70a，70b，70c，70d，70e，70f，70g，70h，70i)中的至少一者：

最小横截面小于对应的所述前子通道(60a，60b，60c，60d，60e，60f，60g，60h，60i)的最小横截面；和/或

平均横截面面积小于对应的所述前子通道(60a，60b，60c，60d，60e，60f，60g，60h，60i)的平均横截面面积。

6.根据权利要求5所述的热交换器(10)，其中，相对于与所述流体流动方向相交的横截面来说，所述后子通道(70a，70b，70c，70d，70e，70f，70g，70h，70i)中的每者：

最小横截面小于对应的所述前子通道(60a，60b，60c，60d，60e，60f，60g，60h，60i)的最小横截面；和/或

平均横截面面积小于对应的所述前子通道(60a，60b，60c，60d，60e，60f，60g，60h，60i)的平均横截面面积。

7.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，其中：

整个所述后通道(70)的容积小于整个所述前通道(60)的容积。

8.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，其中：

在所述后通道(70)中布置有流动抑制装置(75)。

9.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，所述热交换器进一步包括：

分配机构(52)，所述分配机构连接到所述前通道(60)和所述后通道(70)中的每者的入口，所述分配机构(52)被配置成在使用中将流体分配给所述前通道(60)和所述后通道(70)，

其中，所述分配机构(52)被进一步配置成与所述后通道(70)相比，分配给所述前通道(60)更多的流体。

10.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，所述热交换器进一步包括：

汇合机构(54)，所述汇合机构连接到所述前通道和所述后通道中的每者的出口，所述汇合机构(54)被配置成在使用中汇合来自所述前通道(60)和所述后通道(70)的流体并从中输出，

其中，所述汇合机构(54)被配置成在使用中控制从所述后通道(70)流出的流体的流体阻力使其比从所述前通道(60)流出的流体的流体阻力高。

11.根据权利要求1或2所述的热交换器(10)，其中：

所述热交换器(10)被配置成在使用中使得每个通道的每个出口处的流体温度基本相同。

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