CN110487097A - 构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构，属于蓄热技术领域。包括水平凹槽、水平凸齿、垂直缺口、锚定缺口等。通过位于对角的垂直缺口，将蓄热砖灵活排列组合，构成整个蓄热体内部的网格状、主风道结合多并联支路状等多种三维空间立体风路系统。主风道在空间上平行交错分布，实现温度相对均衡的进风和出风，避免各换热面由不同进风温度和出风温度导致的大温差情况出现；蓄热砖的上表面、下表面和侧面都并入到换热风道中。从而实现平衡进风温差、增大换热面积、降低温度梯度、促进换热流动、均衡风道压力等，显著降低不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄热砖结构，特别是能够利用该蓄热砖结构构成多种空间立体风路系统。属于蓄热技术领域。
背景技术
固体蓄热砖作为固体蓄热装置的基本构成单元，有多种成熟应用的结构。但是目前的固体蓄热砖在构成整个蓄热装置后，形成的通风散热的风道结构主要为二维结构，典型的是形成水平面交替正交的风道结构；特点是每条风道均为独立贯穿整个蓄热体、且相互之间完全隔离。如中国专利“电加热式固体蓄热砖及蓄热体（申请号：201721800913.7）”提出在蓄热砖上面开设横向梯形凹槽、下面开设多个纵向半圆凹槽，构成的横向通道与纵向通道呈空间十字正交关系，且在由蓄热砖构成的蓄热体内部互不连通，分别作为加热元件通道和换热通道。显然，这种蓄热砖结构叠放后上下层之间是完全隔离的，只有上下表面的换热，这样的结构导致每条风道的首尾温差较大。而且，一般安装电热丝的通道是不做为风道的，同时两侧封闭，又会导致电热丝的封闭空间与循环风之间通过蓄热体进行换热，显然，这样的结构还会导致电热丝的封闭空间与循环风之间的温差较大。
风路中不同蓄热砖之间，以及同一蓄热砖不同空间部位的温差过大，会降低蓄热温度从而降低蓄热容量、影响吸热和放热特性从而降低蓄热系统效率和动态响应性能。电热丝的封闭空间温度过高还会显著减少电热丝的使用寿命等。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构。通过蓄热砖的特殊结构设计，将蓄热砖灵活排列组合，构成整个蓄热体内部的网格状、主风道结合多并联支路状等多种三维空间立体风路系统。实现平衡进风温差、增大换热面积、降低温度梯度、促进换热流动、均衡风道压力等，从而显著降低不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能，提高电热丝的使用寿命。同时，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、维护方便等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构，包括水平凹槽（1）、第一水平凸齿（2）、第二水平凸齿（3）、第一垂直缺口（4）、第二垂直缺口（5）、垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7）。
所述的蓄热砖为矩形，水平凹槽（1）沿水平方向贯通底部，两侧分别为平行的第一水平凸齿（2）和第二水平凸齿（3）。
第一垂直缺口（4）沿垂直方向贯通固体蓄热砖，与第一水平凸齿（2）正交，且与水平凹槽（1）相通。
第二垂直缺口（5）沿垂直方向贯通固体蓄热砖，与第二水平凸齿（3）正交，且与水平凹槽（1）相通。
第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）位于所述蓄热砖的两个对角位置，所述的多块蓄热砖组合叠放为蓄热体时，第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）分别构成垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7），且每条垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7）可以由1块、2块、或4块所述的蓄热砖组合而成。
进一步地，所述的第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）为矩形、梯形或半圆弧形。
进一步地，所述的第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）与水平凹槽（1）交界处为斜面或弧形面结构。
进一步地，包括第一锚定缺口（8）和第二锚定缺口（9），位于所述蓄热砖的顶部，分别与第一水平凸齿（2）和第二水平凸齿（3）构成对应的啮合锚定关系。
进一步地，所述的水平凹槽（1）内表面有不与被加热气体流向平行的折流结构（10）。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1、采用分别位于对角位置的第一垂直缺口和第二垂直缺口，在固体蓄热砖组合叠放时能够构成多条空间平行的进风通道和出风通道，且与每块固体蓄热砖的两条水平凹槽相通；构成以进风通道和出风通道作为主风道、沿程多条水平通道作为并联支路的，真正的三维空间立体风道系统。实现平衡进风温差、增大换热面积、降低温度梯度、促进换热流动、均衡风道压力等，从而显著降低了不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能。同时，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、安装维护方便等优点。
2、便于灵活实现多种具有主风道和多并联支路风道的垂直风道的三维空间立体风路系统，主风道在空间上自动平行交错分布，实现温度相对均衡的进风和出风，避免各换热面由不同进风温度和出风温度导致的大温差情况出现。并使得固体蓄热砖的上表面、下表面和侧面都并入到换热风道中，有效提高换热面积，减少同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量以及吸热放热效率。
3、垂直缺口与水平凹槽交界处采用斜面或弧形面结构，能够减小并联支路的通风阻力；同时在水平凹槽内表面设计多个不与被加热气体流向平行的折流结构，可形成明显的湍流效果，平衡主风道和各并联分支通道的压力、显著提高气体换热效率，且有效提高电热丝辐射换热面积。从而进一步降低整体的温差，提高吸热和放热效率。
4、在固体蓄热砖顶部采用与水平凸齿对应的锚定缺口，利用水平凸齿构成水平方向通道的同时又实现了上下两层固体蓄热砖的锚定，便于施工定位，加快施工进度，提高整体稳定性，且简化了固体蓄热砖结构、也简化了加工工艺。
附图说明
图1：固体蓄热砖顶视图。
图2：固体蓄热砖侧视图。
图3：固体蓄热砖右视图。
图4：固体蓄热砖叠放顶视图。
图5：2块蓄热砖组合垂直风道顶视图。
图6：4块蓄热砖组合垂直风道顶视图。
图中：1-水平凹槽、2-第一水平凸齿、3-第二水平凸齿、4-第一垂直缺口、5-第二垂直缺口、6-垂直进风通道、7-垂直出风通道、8-第一锚定缺口、9-第二锚定缺口、10-折流结构（10）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示为固体蓄热砖顶视图，图2所示为固体蓄热砖侧视图，图3所示为固体蓄热砖右视图。所述的构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构包括水平凹槽（1）、第一水平凸齿（2）、第二水平凸齿（3）、第一垂直缺口（4）、第二垂直缺口（5）、垂直进风通道（6）、垂直出风通道（7）、第一锚定缺口（8）、第二锚定缺口（9）、折流结构（10）。
图1、图2和图3中，所述的蓄热砖为矩形，水平凹槽（1）沿水平方向贯通底部，两侧分别为平行的第一水平凸齿（2）和第二水平凸齿（3）；第一垂直缺口（4）沿垂直方向贯通固体蓄热砖，与第一水平凸齿（2）正交，且与水平凹槽（1）相通；第二垂直缺口（5）沿垂直方向贯通固体蓄热砖，与第二水平凸齿（3）正交，且与水平凹槽（1）相通。第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）位于所述蓄热砖的两个对角位置，且为矩形。
图2和图3中，所述的第一锚定缺口（8）和第二锚定缺口（9），位于所述蓄热砖的顶部，分别与第一水平凸齿（2）和第二水平凸齿（3）构成对应的啮合锚定关系。当两块蓄热砖上下叠放时，上部蓄热砖的第一水平凸齿（2）和第二水平凸齿（3）可分别卡入下部蓄热砖顶部对应的第一锚定缺口（8）和第二锚定缺口（9）进行对应啮合锚定。显然，该结构使得上下蓄热砖之间不会发生平移窜动，有效地加强稳固了蓄热体的整体结构，便于施工定位，加快施工进度。
图2中，被加热气体一般沿着接近与水平凹槽（1）平行的方向流动，水平凹槽（1）内表面有不与被加热气体流向平行的折流结构（10），可使流过的被加热气体形成湍流，平衡垂直主风道和各水平分支通道的压力，明显提高空气换热效率；且如果在水平凹槽（1）内安放电热丝的话，还可提高电热丝辐射换热面积，从而进一步降低整体的温差，提高吸热和放热效率。
如图4所示为一种典型的固体蓄热砖叠放顶视图，图4中可以看出，所述的多块蓄热砖组合叠放为蓄热体时，第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）分别构成垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7），且每条垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7）由1块蓄热砖构成。左右相邻两块蓄热砖的水平凹槽（1）连通构成水平并联分支风道，且每块固体蓄热砖的水平凹槽（1）均与垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7）相通，构成以垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7）作为主风道、沿程多条水平通道作为并联支路的，真正的三维空间立体风道系统。实现平衡进风温差、增大换热面积、降低温度梯度、促进换热流动、均衡风道压力等，从而显著降低了不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能。同时，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、安装维护方便等优点。
此外，电热丝一般位于蓄热砖构成的水平通道内，显然，在所述的蓄热砖构成的空间立体风路系统中，每块蓄热砖的上表面、下表面和侧面，以及电热丝都并入到换热风道中。从而有效提高换热面积，减少同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量以及吸热放热效率，且降低电热丝的工作温度，提高电热丝的使用寿命。
如图5所示为2块蓄热砖组合垂直风道顶视图，构成主风道结合多并联支路状三维空间立体风路系统。如图6所示为4块蓄热砖组合垂直风道顶视图，构成整个蓄热体内部的网格状三维空间立体风路系统。
图4、图5和图6的蓄热砖不同叠放方式所构成的风道的共同的特征是：均能构成多条主风道，以及与其正交并分别连通的支路风道，且每两条主风道之间有多条并连的支路通道。
因此，本发明的蓄热砖结构便于灵活实现多种具有主风道和多并联支路风道的三维空间立体风路系统，主风道在空间上自动平行交错分布，实现温度相对均衡的进风和出风，避免各换热面由不同进风温度和出风温度导致的大温差情况出现。支路风道可有效提高换热面积，减少同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量以及吸热放热效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构，其特征在于：包括水平凹槽（1）、第一水平凸齿（2）、第二水平凸齿（3）、第一垂直缺口（4）、第二垂直缺口（5）、垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7）；
所述的蓄热砖为矩形，水平凹槽（1）沿水平方向贯通底部，两侧分别为平行的第一水平凸齿（2）和第二水平凸齿（3）；
第一垂直缺口（4）沿垂直方向贯通固体蓄热砖，与第一水平凸齿（2）正交，且与水平凹槽（1）相通；
第二垂直缺口（5）沿垂直方向贯通固体蓄热砖，与第二水平凸齿（3）正交，且与水平凹槽（1）相通；
第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）位于所述蓄热砖的两个对角位置，所述的多块蓄热砖组合叠放为蓄热体时，第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）分别构成垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7），且每条垂直进风通道（6）和垂直出风通道（7）可以由1块、2块、或4块所述的蓄热砖组合而成。
2.根据权利要求1所述的构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构，其特征在于：所述的第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）为矩形、梯形或半圆弧形。
3.根据权利要求1所述的构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构，其特征在于：所述的第一垂直缺口（4）和第二垂直缺口（5）与水平凹槽（1）交界处为斜面或弧形面结构。
4.根据权利要求1所述的构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构，其特征在于：包括第一锚定缺口（8）和第二锚定缺口（9），位于所述蓄热砖的顶部，分别与第一水平凸齿（2）和第二水平凸齿（3）构成对应的啮合锚定关系。
5.根据权利要求1所述的构成多种空间立体风路系统的蓄热砖结构，其特征在于：所述的水平凹槽（1）内表面有不与被加热气体流向平行的折流结构（10）。
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