CN1260036A - 空气预热器传热件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

用于旋转再生式热交换器的传热件(34)具有带断流凹部(46)、间隔布置的脊部或凹槽(42),凹部以选定的间距位于凹槽(42)的尖端而伸进流动通道(36、38)内。这些凹部(46)阻断附面层而造成扰动和混拌,从而加强热量的传递。对不同的凹部(46)成形方法作了说明。

Description

空气预热器传热件及其制造方法

发明背景

本发明涉及旋转再生式空气预热器，用以将来自废气流的热量传给进入的燃烧空气流，具体地说涉及用于空气预热器的传热件的结构及其制造方法。

旋转再生式热交换器用以将来自热气流如热废气流的热量传给另一冷气流如燃烧空气。转子包含着大量的吸热材料，先使转子转动而进入热气流的通道，在此通道内吸热材料吸取热量。在转子继续转动时，经加热的吸热材料进入冷气流通道，在此通道内将来自吸热材料的热量传给冷气流。

在普通的旋转式热交换器如旋转再生式空气预热器内，筒形转子装在水平或垂直的中央转子支柱上，通过很多径向隔板分成很多扇形隔间，称之为隔膜的隔板从转子支柱延伸到转子的外周壳体。在这些扇形隔间内装有模件式热交换筐件，筐件包含着大量一般由叠置板状吸热件构成的热交换材料。

一般用于再生式空气预热器的传热件为成形压制或滚压成的钢板，再将这些钢板叠置起来而构成大量的传热材料。一种常用的结构是使板件作成形加工而带有间隔布置的脊体、一般是从板件相背两侧凸出的双脊体，脊体沿流动的方向或与之倾斜的方向延伸而用以使板件彼此相隔一定距离。这种间隔在板件之间构成流动通道以便废气和空气从中流动。作为这种传热件的示例可参阅美国专利4,744,410和4,553,458。

采用这些脊体使传热件作间隔布置的作用之一是使脊体构成经过成沓传热件的流动通路，而此通路具有与板件其他部分每表面面积的截面积相比较大的每板件外露表面面积的截面积。这就造成与板件其他部分相比较小的流动阻力、较弱的扰动和混拌作用、较大的废气和空气的质量流量和较少的传递热量。因此，脊体尽管提供了结构上的完整性和准确的间隔，仍具有其传热方面的负面作用。

发明概述

本发明涉及使传热件成形的方法和用此方法形成的传热件，从而改善传热件的传热性能。具体地说，本发明涉及具有横跨板件形成的间隔布置的脊或凹槽，其中，在凹槽的尖端以选定的间距形成扰流凹部，此凹部伸进由凹槽形成的流动通道部分内。此扰流凸体改变了流动通道的尺寸(高度、宽度和(或)断面面积)，阻断了界面层，产生了扰动和混拌的作用，从而加强了热量的传递。

附图的详细描述

图1为普通旋转再生式空气预热器的透视全图。

图2为本发明传热组件的部分透视图。

图3为传热组件的部分侧视图，示出流动通道。

图4为本发明传热板的部分透视放大图。

图5为板件成形方法的部分剖面图，示出带凹槽板件的成形。

图6为图5辊子的另一剖面图，示出用以形成扰流凹部的结构。

图7为图5、6辊子之一的部分透视图。

图8为本发明另一板件成形方法的部分剖面图。

图9为图8凹部成形辊子的前视图。

图10为将本发明用于波纹状板件时传热组件的部分透视图。

优选实施例的描述

图1为一常用空气预热器经部分剖去后的透视图，示出在壳体12内转子14装在驱动轴或支柱16上并绕其作如箭头18所示转动。转子由很多扇形区20构成，每扇形区装有很多筐式模件22，每扇形区以隔板34为界。筐式模件含有热交换表面。壳体通过气流不能透过的扇形板24分成废气侧的空气侧。在此装置的底部也装有相应的扇形板。热废气通过废气入口管道26进入空气预热器，气流穿过转子而将热量传给转子，再通过废气出口管道28离去。反向流动的空气通过空气入口管道30进入而穿过转子，从而从转子吸取热量，再通过空气出口管道32离去。

图2部分地示出三个装在筐式模件22内、按本发明成形的叠置热交换板34。当然，在每模件内设有大量的这种板件34。板件34是相隔一定间距叠置的，因而在其间形成供废气和空气流动的通路36、38。

板件34一般由金属薄板构成而可将其滚压或冲压成所需形状。成形的板件具有平面段40和朝向相反的凹槽42，凹槽用以使相邻板件相隔一预定的间距以便形成以上所述流动通道或通路36、38。图3为三个叠置板件的部分侧视图，在凹槽42和相邻板件之间画上交叉阴影线的流体流动可用面积44就每表面面积外露的传热表面而言，明显地大于其余(未画上交叉阴影线的)相邻板件平面段40之间流体流动面积。此流动通道44具有较小的阻力和较弱的扰动和混拌作用。就每外露的传热件表面面积而言，流径这些通道44的流量百分比大于流经其余流动通路38以及流经流动通路36的流量百分比。所有这些因素造成这一区域44内较低的热量传递。

本发明提供一种流动通道44的结构，用以扰动气体，从而至少加大流动阻力、产生扰动和混拌并阻断界面层。这种气流干扰结构因而改善了通道44内的单位传热性能和叠置板件总的传热性能。这还是以将某些气流推出凹槽通道而使其与其他区域内如图2、3内的流动通路36、38内的气流混拌。这种混拌减少了通路44和通路36、38之间的温差，否则就会产生这种温差。

图2示出气体干扰结构，这是由变形体或凹部46构成的，这是在凹槽42尖端内形成而以一定间距伸进通道44内的。这些凹部在图4板件34的部分放大图中作了很清楚的图示。如图4所示，在向上延伸的左边凹槽42内凹部46由凹槽尖端内的小坑构成，使凹部46的下侧伸进板件下方的流动区44内。与此相似，在向下延伸的右边凹槽42内所形成的凹部46向上伸进板件上方的右边流动区44内。

这些气流干扰结构或凹部46，由于其伸进经过通道44的流体流动通路内，就干扰了界面层而产生振动和混拌作用，从而改善了热量的传递。事实上，即使在凹部46很小时也可明显地改善热量的传递而不为使其相隔很近。例如，在凹槽高度为0.38英寸(从板件一侧的凹槽尖端到板件另一侧相配凹槽的尖端的距离)时，相隔间距为2.5英寸而深度仅为0.100英寸的凹部就对某一相同体积或相同量的传热板显示出9.5％的传热增长值。或则，由于传热量的增加而可进一步加大板件相隔的间距，与不采用本发明的板件相比，在模件中减少8％的板件材料就可取得同等的传热量。

图5、6、7示出本发明传热板成形方法所用设备。在此方法中，改造了用以形成板件34中凹槽42的对置成形辊子48、50以形成凹部46。图5为通过辊子而在无凹部的部位通过板件所作剖面图。成形辊子上的凸体52和凹体54相配合以形成凹槽42。

图6与图5相似而为通过辊子和在具有用以形成凹部结构的部位通过板件所作剖面图。图7为一辊子的部分透视图，示出这些凹部的成形结构。如图所示，在成形辊子上的凸体52在56处予以切除而在形状上和程度上符合形成凹部46的要求。凹体54装有压凹销钉58而使其从凹体54的底部伸出以便与配对的辊子上配对的切除部分56相配合而形成凹部。

图8、9示出另一本发明传热板内形成凹部46的方法。在图8中，成形辊子60、62与图5成形辊子48、50相似，但仅用以形成凹槽42。对这些辊子未予作出用以形成凹部46的改制。在图8.9所示方法中，使带有已形成凹槽42的板件34通过凹部成形辊子64、66。辊子64由一组圆盘68构成，圆盘相隔一与凹部之间所需间距相同的距离如图9所示。辊子64最好在圆盘68之间具有分隔器72而可采用不同宽度的分隔器72以改变凹部之间的距离。对圆盘68的周边予以定形和定位，使其与凹槽42接合而形成形状和深度符合要求的凹部。

辊子66用以在形成凹部时支承其两侧上的凹槽。这就控制着凹部的深度并防止凹部特定区域外的薄板产生不应有的变形。辊子66具有一组圆盘70，圆盘器有凹槽支承体74。这些凹槽支承体的形状使其伸入凹槽并与凹槽的形状相符。将凹槽支承体排列在辊子66上而使在每圆盘68的每侧具有一支承盘70如图9所示。在图8中，所示支承盘70位于成形中的凹部46后面。在此特定的方法中，一次仅在板件34一侧在凹槽上形成凹部。图8中的板件须再进入下工位，在此工位上以相同的方法在下部凹槽上形成凹部。图8、9所示实施例为本发明优选的方法，用以在一与形成凹槽步骤分开的一个步骤中形成凹部。另一优选程度较低的方法是用与辊子64相同的辊子替代辊子66。再使板件在这样一对辊子64中通过而形成适当的凹部。但，这会在较大的区域内而不是只在局部区域内减小凹槽的高度。

尽管采用了某些传热板的构形以利说明，本发明还适用于其他带凹槽板件的构形。例如，凹槽可具有平行于流体流动的朝向，也可成一45°以下的角度。本发明还适用于仅从一面，并非所示从两面伸出凹槽的板件。此外，板件上凹槽之间的所谓平面段实际上可以是如本专业中常用的波纹状表面。这一实施例示于图10，其中，凹槽42之间的区段40具有波纹76，其与凹槽的高度相比相对较浅而相对于凹槽的走向和流体流动的方向作一锐角的倾斜。

采用带波纹状表面的板件导致凹部成形的又一方法。在需作出凹槽的板件原已是波纹状或带有纹理的表面时，制作凹槽的辊子在构形上可使其结合波纹进行加工而同时形成凹槽和凹部。制作凹槽的辊子在其宽度上具有不连续的凹槽纹理。在具有凹槽纹理的区域内，波纹体被压平而凹槽得以滚压成形。在辊子上凹槽纹理间具有空隙的部位在相当程度上留有原来的波纹形状，从而在凹槽通道内产生所需凹部或扰动体的作用。这可用图5、6、7所示同一设备作出，但不必具有作出凹部的销钉58。

仅作为示例，具有凹槽高度为0.965cm(0.380英寸)的板件可具有间距为6.35cm(2.5英寸)、平均高度为0.254cm(英寸)的凹部。一凹部的总宽度可在0.635cm(0.25英寸)左右。虽对传热组件的具体细节和几种传热件的成形方法作了说明，本发明应包括等效的内容而仅由权利要求书予以限定。

Claims (7)

1、一种传热件组件，用于旋转再生式热交换器，具有很多以间隔的关系叠置的传热板，从而在相邻的板之间提供很多通路以便热交换流体从中流动，每个所述板具有间隔布置，与之横向延伸并从所述板到一尖端向外伸出的凹槽，从而所述间隔布置的凹槽支承呈所述间隔关系的相邻的板并在相邻的板之间提供所述很多道路，所述间隔布置的凹槽具有在所述尖端内以选定的间距形成的凹部，所述凹部从所述尖端伸进所述通路和所述热交换流体流内。

2、按权利要求1所述的传热件组件，其中：所述传热板在所述间隔布置的凹槽之间具有波纹。

3、按权利要求2所述的传热件组件，其中：所述波纹倾斜于所述凹槽的走向。

4、按权利要求1所述的传热件组件，其中：每个所述板内的所述间隔布置的凹槽包括成对的相邻凹槽，所述成对凹槽中之一从所述板沿一个方向向外伸出，所述成对凹槽中另一个从所述板沿相反方向向外伸出。

5、一种用于形成热交换器传热板的方法，包括以下步骤：

a.使一张传热板材料通过一对具有凹槽成形凸体和凹体的成形辊，从而在所述材料内形成间隔布置的凹槽，凹槽横向于材料延伸并从所述材料到一尖端向外伸出；

b.使带有所述间隔布置凹槽的所述材料通过一对凹部成形辊，所述成对的凹部成形辊之一在所述凹槽的所述尖端内以选定的间距形成凹部，所述成对凹部成形辊中另一个支承与所述凹部邻接的所述凹槽。

6、一种用于形成热交换器传热板的方法，包括以下步骤：

a.提供一张带有横跨传热板材料斜向延伸的波纹的传热板材料；

b.提供一对相互配合的成形辊，带有横跨所述辊并平行于所述辊的轴线延伸的凹槽成形凸体和凹体。所述凹槽成形凸体具有间隔的空隙；

c.使具有所述波纹的所述一张材料通过所述一对相互配合的成形辊，从而在所述材料内形成间隔的凹槽，后者与所述波纹成一角度地横跨所述材料延伸并从所述材料到一尖端向外伸出，此尖端高于所述波纹，因而在所述凹槽成形凸体内的所述空隙和所述波纹相互配合而在所述凹槽的所述尖端内形成间隔的凹部。

7、一种用于形成热交换器传热板的方法，包括以下步骤：

a.提供一对相互配合的成形辊，带有横跨所述辊延伸的凹槽成形凸体和凹体，所述凹槽成形凸体具有间隔布置的切除部分，所述凹体具有间隔布置的凹部成形凸体，后者定位成与所述切除部分相对应和与之配合；

b.使一张热交换板材料通过所述一对相互配合的辊，从而在所述材料内形成间隔布置的凹槽，后者横跨材料延伸并向外延伸到一尖端，而所述切除部分和所述凹部成形凸体相互配合而在所述凹槽的所述尖端内形成凹部。

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