CN1292221C - 横流式传热装置和增强的横流式传热方法 - Google Patents

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Abstract

一种流体流动形成装置以及流体流动形成方法，其形成横向流经多个间隔开的传热管并与该传热管接触的工作流体的流程，所述装置包括多个纵向连续的流体流动集聚装置挡板结构，每个挡板结构包括至少一组成对设置的流体流动孔，该孔构成该流体流动形成装置的上游到下游的流动通道，从而使每个所述的挡板结构形成所述工作流体的流程，以形成一个围绕相关传热管轮廓的基本均匀一致的流体流动模式。通过采用上述流体流动形成装置以及流体流动形成方法，可以提高传热装置的传热效率。

Description

横流式传热装置和增强的横流式传热方法
本发明涉及一种用于提高流体传热的方法和装置，该流体横向流动并与多根轴向热交换管的导热外壳接触，该管道可用作热源或热沉。其通过形成多路横向流动，这种流动在总体上垂直于该热交换管道的轴线，并利用开槽或开孔的板、挡板或围绕的套管元件形成流体在热交换管道的上游、下游和/或围绕或沿着该热交换管道的流动，从而在流动流体与所述导热面之间获得令人吃惊的更为有效的传热。
本发明的背景技术
众所周知，使工作流体流动并与一个温度不同于上游工作流体的传热表面接触，可使热量传向工作流体或从该工作流体传递过来(这取绝于该传热表面的温度是高于还是低于该流体的温度)，从而加热或冷却该工作流体，其中该工作流体可以是液体或气体。在该技术的一个常见型式，用作热源或热沉的传热表面是传热管道导热壳体的外表面，例如该传热管道利用轴向流过管道内表面的流体而被加热或冷却。该技术的一个变形是，利用气体燃料(诸如氢或烃)的无焰燃烧直接从热交换管道内部提供热量，例如，美国专利No.5,255,742和5,404,952，这些专利通过引用而成为本发明的一部分。
将工作流体沿着传热表面的轴向相对于传热管道内流体的流动方向或者顺流或者逆流，或者将工作流体(process fluid)相对于该传热管道的轴线横向流动(crossflow)，或者上述两种方式的组合，是本领域技术人员公知的。在横向流动流体和热交换管道之间的传热通常应用于火焰加热器或火焰炉中的空气冷却器、省煤器以及管壳式换热器。各种形式的所谓径流或轴流/径流反应器设计可用于各种应用场合，在此，某一点上，至少有一部分工作流体流沿径向、横向(即，由内到外或由外到内)移动并通过该反应器，这与人们所更熟悉的轴流(即，从头到尾)反应器设计相反。美国专利No.4,230,669、4,321,234、4,594,227、4,714,592、4,909,808、5,250,270和5,585,074是几个工作流体相对于多根轴向布置的传热管至少部分地径向、横向流动的反应器设计的例子，上述每个专利都通过引用而成为本发明的一部分。
尽管工作流体与传热表面的横流接触对于许多应用来说都是很有吸引力的选择，然而由于在实践中横流式接触表现出一定的低传热效率，横流式接触的工业应用受到限制。在典型的横流式设计中通常是，工作流体的给定部分与传热表面的接触时间比可比较的轴流式设计短。另外，由于工作流体的分离与回流，横流式工作流体与传热表面的接触不均匀。接触时间短、不均匀以及有限的流体混合导致了能传递效率低、不充分、和/或不均匀。
因此，在Int.J.Heat Mass Transfer，第27卷，第12期，第2297-2306页(1984)的一篇名为“由于无偏移扁孔喷口的偏移在圆筒体上形成的冲击式传热”的文章中，作者Sparrow和Alhomoud报告了他们通过将开孔表面布置在传热管上游一定距离处以形成气体喷嘴，从而改变横向流动传热管的工作气体的传热系数的实验成果。Sparrow和Alhomoud改变了喷嘴导引缝隙的宽度、该缝隙与管道之间的距离、雷诺数(流体湍流程度)以及缝隙喷嘴是对准该管道还是被偏置。作者的结论是传热系数随着缝隙宽度和雷诺数的增加而增加，但随着缝隙至管道分开距离和偏置量的增加而减小。
由于Sparrow和Alhomoud的研究得出传热系数随缝隙宽度的增加而增加的结论，但基于这些结果，为增强传热而普遍应用上游缝隙充其量也是不明确的。它只能得出如下结论：在Sparrow和Alhomoud所用的实验设计中，相对较宽的缝隙可带来比相对较窄的缝隙高的传热系数，并且根本没有上游缝隙时则可得到最高值。目前尚无一例测试是利用多根传热管、或利用上下游管对、或绕着或沿着流体集聚装置来进行从而使与多根传热管道的每根管道外表面交叉流动接触的流体形成最佳流线，并且基于现有的极其有限的数据无法对如此不同的设计方案和结构做出合理的推断。
现有技术的横流式热交换设计的这些和其他的缺点及局限全部或部分地被本发明的强化的横流式传热方法和设计克服了。
本发明的目的
因此，本发明的主要目的是提供在工作流体和传热表面之间增强的横流传热的方法和结构。
本发明的总的目的是提供专用于引导和形成与一个或多个传热表面接触的流体横向流程的方法和结构，从而增强该流体和该传热表面间的传热。
本发明一个具体目的是在传热表面的上游、下游和/或环绕传热表面或与其并排地提供流体流动集聚装置(fluid flow-constriction means)，以便择优地形成(contour)横向流过该传热表面的工作流体流，从而增强该流体和该传热表面间的传热。
本发明的另一具体目的是提供相对于热交换管道阵列中的每个管道而布置的弯曲的或平的开孔板或开孔套管，以便择优地形成横向流过所述每个管道外侧的流体流的流程(flow path)，以得到改进的传热。
本发明的又一目的是提供各种尺寸和结构的传热管道阵列，其中该阵列中的每个管道与其上游、下游和/或环绕管道或与管道并排的流体集聚装置相联系，以便择优地形成横向流过该管道外侧的流体流部分，以得到改进的传热。
本发明的其他目的和优点的一部分是显而易见的，一部分则可从下文中看出。因此本发明包括，但不局限于：一种方法和有关装置，其包括若干步骤和各种不同部件，并且所述这种步骤和部件的一个或多个相对于其他每个步骤和部件的关系和顺序，通过下面的描述和附图而举例说明。这里所描述的方法和装置的各种改进和变形对于本领域普通技术人员来说都是很明显的，所有这样的改进和变形都被包含在本发明的范围之内。
发明概述
在本发明中，一个挡板结构——至少包括一组成对设置的流体流动构造装置——被用来优先形成工作流体的流程，该工作流体以横向流动或基本横向流动方式与传热表面流动接触，以增强流体与该表面之间的传热。该装置被设计成基本限制流体流动的旁路，从而使该工作流体的主要部分被强迫流过该传热表面。该传热表面通常是一个热交换管或一个成形的热交换管阵列，热交换管在方向上具有总体上与流体流动方向垂直的轴向设置的平行轴，并具有导热壳体。每个这种管道壳体的外表面被保持在与上游工作流体不同的温度，从而当流体流经并接触热交换管道的外表面时，热能通过传导、对流、辐射或它们的某种组合传递给该工作流体或从该工作流体传递出去。
本发明的热交换管道可广泛地包括管子、管道或任何其它具有热源或热沉的外壳。该热交换管道的外表面可以是光秃的或，如下面讨论的，可以是带肋片((fin)的或者二者的任何组合。该管道的横截面可以是圆形、椭圆形的或其它任何闭合形状。在使用多根这种热交换管时，热交换管一般以某种预定的结构排列，如以三角形排列、正方形排列、圆形排列、环形排列或取决于设计选择和/或特殊应用需求的其他结构。相对于流体流动的方向，相邻管道可以是对齐的、交错的、或其他布置方式，这也取决于设计选择和/或应用需求。
热交换管的尺寸可以，至少部分地由传热率的工艺要求而确定。通常，具有较大横截面(对于任何给定的几何形状)的管道将具有较大的表面积，并因此具有更大的传热能力。肋片元件、挡板或其他传热强化结构均可布置在热交换管的某些或全部外部表面上，以进一步增加表面积和提高传热性能。一优选实施例采用沿着管道外部长度螺旋设置的密集的圆周肋片。这种布置增加了暴露于横流中的传热表面积，而不妨碍其流动。应当明白，工作流体的性质和流率、所需的热交换管道上游和该管道下游之间流体的温度变化，也将影响这些设计选择。
用于形成工作流体横向流动的流体流动集聚手段可包括入口、出口以及位于热交换管上游、下游和/或围绕热交换管或与其并排的挡板结构上的各种形状和尺寸的开口。在另一优选实施例中，每个热交换管道具有与其相关的一对上游和下游流体流动集聚器或围绕它的或与其并排的流动集聚部件，这将在下面讨论。起流体流动集聚作用的开孔挡板结构可以包括板、套管或其他挡板，该挡板包括基本上平的表面、曲面或平面和曲面的组合。成对布置在热交换管道组的上游和下游的这种开孔结构可将传热提高大约一倍半至两倍。在某些应用的特别适用的实施例中，流体流动集聚结构是较大的、总体上同心的套管状结构，其至少部分地围绕圆筒状热交换管道阵列中的每个管道，每个这种套管结构在居中的热交换管的上游和下游具有孔。至少部分地围绕这种管道阵列的单个热交换管的这种开孔套管可将传热提高约五倍或更多。
流体流动集聚结构中的孔最好包括通孔或轴向槽(即长轴大体上平行于热交换管道轴向的长孔)的任何组合。在该装置不同部分的该孔或槽的曲率、尺寸和形状可以相同或也可以不同。围绕入口和出口的边缘可以是直的、圆的、锯齿形的或他们的某种组合。
流体流动集聚结构最好相对于一个有关的热交换管道布置成上游孔或下游孔的中心线与相关的热交换管道中心(centroid)之间的距离范围是该管道外径(或非圆形管道的最大截面尺寸)的约0至约2.0倍，最好是约0.50至约1.00倍。总之，孔和管道之间的间距必须十分接近，以实现充分增强的传热。流动集聚细长孔的宽度(最短边)或者一般为园孔的集聚孔的直径的优选范围是该管道外径(或非圆形管道的最大截面尺寸)的约0.02倍至约1.5倍，优选为约0.05倍至约0.25倍。该流体流动集聚结构最好相对于一有关的热交换管道布置成该孔的中心与该热交换管道中心之间的偏移范围是该管道外径(或非圆形管道的最大截面尺寸)的约0至约0.5倍，最好是约0倍。
本发明的增强横流式热交换装置通过下列一个或多个原理增强在横向流动流体与多个热交换管道之间的传热：(a)提高了热交换管道周围的流体速度；(b)优先将该流体引向紧随其后的热交换管道的外表面；(c)限制流体流进或流经远离热交换管道外表面的区域；(d)减小热交换管周围的“死”区和回流；(e)提高流体湍流度；(f)提高该流体较冷和较热部分之间的混合。
附图简要说明
图1是横流式热交换装置的第一实施例的顶部截面示意图，其具有本发明的传热增强作用，其中轴向布置的热交换管道的基本上为圆形的阵列被布置在一流体集聚的环面内。
图2A是横流式热交换装置的第二实施例的平面示意图，其具有本发明的传热增强作用，其示出轴向布置的热交换管道的基本圆形的阵列，每个管道都被基本同心的筒状流体集聚套管所包围，其还示出这几个流体集聚套管结合形成一个第一环状结构。图2B是一个管道-套管组件的侧视图，其图示出优选的交错偏置缝隙结构。
图3所示为图2所示结构的一个变形，其示出一个热交换管道的双同心圆环阵列，其具有径向相邻并对齐的管道，从而与这些径向对齐管道有关的每个流动限制套管的流体限流制孔也在径向上对齐。
图4是横流式热交换装置的另一实施例的顶部截面示意图，其具有本发明的传热增强作用，其示出两排轴向布置的热交换管道并布置为基本上是矩形的阵列，其具有一个第一上游流体限流挡板；一个第二中间流体限流挡板，其将第一和第二排管道分开；一个第三下游流体限流挡板，其在第二排管道之后；第一、第二、第三挡板的相应的孔基本上与各自管道对齐并彼此对齐。
图5所示为本发明增强的横流式传热装置的又一实施例，其示出多排(即，三排或更多排)呈三角形交错节距布置的热交换管阵列，并示出了流体通过该阵列的两种可选的流程。
图6所示为本发明增强的横流传热装置的另一实施例，其示出多排(即，三排或更多排)呈正方形节距布置的热交换管阵列，并示出了流体通过该阵列的两种可选的流程。
图7所示为本发明的增强的横流式传热装置的又一实施例，其示出了沿每个热交换管道的两侧与其并排布置的一个或多个板，以形成最优的横流流体流，从而获得增强了的传热特性。
图8示出了本发明的增强的横流传热装置的又一实施例，其示出了一种套管结构的可选形式，其将多个在形状上与管道的两侧对应的形状的曲线板绕着每个热交换管道的两侧布置，以形成最优的横流流体流，获得增强的传热特性。
最优实施例的详细描述
图1所示为本发明的一个横流式热交换装置10，其具有一个总体为圆形阵列的轴向布置热交换管道12，并且这些管道被分布在一由内圆筒壁20和外圆筒壁22形成的环形区28的内部，内圆筒壁和外圆筒壁具有一个共同的中心14。如图1所示，管道12的直径基本上相同，并小于园环区的径向宽度，并且管道以基本上相等的间距彼此隔开。
与每个热交换管道12相关联的是内壁20上的上游孔24和外壁22上的下游孔26。如图1所示，每一对上游孔24和下游孔26都与相应管道12在径向上基本对齐，并彼此径向对齐。因此，在图1中，工作流体30沿轴向流入热交换装置10的内圆筒区16，接着通过上游孔24沿径向引出，并与热交换管道12横向流动接触，如图1中的流体流动箭头所示，因此加热或冷却该工作流体以形成热调节过的流体流32，该流体流通过下游孔26流出环形区28。
虽然，鉴于图1示出了径向向外的流体流动，相同的装置也可以用来对径向向内流入中心区16，随后沿轴向离开区16的工作流体进行热能处理。在该变型中，外壁22上的孔26将作为上游孔，内壁20上的孔24将作为下游孔。
图2A和2B示出本发明的特别优选的横流式热交换装置110，根据本发明，轴向布置的热交换管112总体呈圆形阵列，每个热交换管被开孔套管120包围，套管或者具有一上游孔124和一下游孔126，或者具有下面将要描述的偏置孔对174、176和184、186。每个套管120被连接壁122连接在一起形成一个更大的环状或圆筒状结构。孔124和126可包括多列与管112径向对齐的轴向开孔或者长槽。作为选择，在一优选实施例中，在图2A所示的一部分，开孔对174、176和184、186以交错排列的槽方式略微偏离径向对齐线。在图2A中图解说明了开孔对174、176和184、186的这种交错排列槽的布置，并且图2B中给出了更详细地说明，其中偏置槽对174、176和184、186(代替开孔对124、126)在高度方向上交错布置，并相对于来自中心114的径向线略微偏置成相等的角度θ。图2B示出沿图2A中2B-2B线的侧视图，这里图2A中热交换管112的圆筒形套管120优选具有交错排列的槽。图2A所示的这种交错槽管道/套管组件的平面图是图2B中沿2A-2A线得到的。交替偏置槽对的槽的端部可以稍微重叠或在相同的高度，从而沿着该热交换装置的轴线方向不会有流动的中断。这种偏置槽的分离和重叠设计还在相邻的偏置槽的轴线重叠部分留下了接合区，在图2B中总的由参考标号190表示，从而为套管120提供了更好的圆周机械完整性同时不会阻塞任何流体流动。为了简化说明，图2A显示出一个具有两对偏置开孔结构的开孔套管120，而其他套管具有一对对齐的孔的结构。然而，实际上，对于一个特定的装置110来说，所有的开孔套管一般都具有相同的孔结构。
因此，在图2A中，工作流体130沿轴向流入具有热交换装置110的中心114的内圆筒区116，然后通过上游孔124沿径向引出，横向流动并与热交换管道112接触，这在图2A中由流体流动箭头指示，因而加热或冷却该工作流体以形成经过热调节的流体流132，该流体流经下游孔126流出由套管120形成的内部区域。在交错槽的实施例中，径向向外流动的流体既可以流经上游孔174、与管112接触、并通过下游孔176流出，也可以根据轴向高度流经开孔对184、186。应当明白，鉴于图2A所示的径向向外的流体流动，相同的装置也可以用来对径向向内流入中心区116并随后沿轴向离开区116的工作流体进行热能处理。在该变型中，孔126(或176和186)将作为上游孔，孔124(或174和184)将作为下游孔。
图3显示了横流式热交换装置160，它是图2所示的横流式热交换装置110的一种变型。装置160与装置110不同，它用了热交换管的同心双圆形阵列而不是图2的单圆形阵列。如图3所示，有一个第二圆形热交换管142阵列，它们每个在径向上都与第一圆形阵列的相应管112对齐。每个管142都被具有上游开孔164和下游开孔166的开孔套管150包围。与特定管142相关联的给定套管150的开孔164和166被显示为基本上与相应的径向相邻管112的套管120的开孔124和126在径向上对齐。单个套管150被壁152连接在一起形成一个更大的环状或圆筒状结构。尽管图3仅仅显示出热交换管道第二圆形阵列的一个管142，很明显，第一圆形阵列的每个管112都与第二圆形阵列的相应管142相联系。
因此在图3中，流出套管120的第一下游孔126的经过部分热调节后的流体流132被径向向外引出，并通过第二上游孔164，其横向流动并与热交换管142的第二阵列相接触，由此进一步加热或冷却该工作流体以形成经过完全热调节后的流体流162，该流体流经第二下游孔166流出由套管150形成的内部区域。应当明白，鉴于图3示出了径向向外的流体流动，相同的装置也可以用来对径向向内流入中心区116、并随后沿轴向离开区116的工作流体进行热能处理。在该变型中，孔166和126将分别作为第一和第二上游孔，孔164和124将分别作为第一和第二下游孔。
图4示出本发明的另一横流式热交换装置210的一部分。在图4中，包含第一行上游管道212和第二行下游管道216的两排轴向布置的热交换管道，其连同一具有孔226的第一上游孔板220、一具有孔228的第二中间孔板222(板222将第一和第二行管道分开)以及一具有孔230的第三下游孔板224一起被布置成总体上为矩形的阵列。与上游-下游相邻管对212和216相关联的每组开孔226、228和230被表示成基本上彼此对齐成一直线，并且分别与相应的一对上游和下游管212和216相对齐成一直线。
因此，在图4中，工作流体232，如图4中的流体流动箭头所示，经孔226引导横向流动并与第一上游热交换管道212接触，因此部分加热或冷却该工作流体以形成一经过部分热调节的流体流234。接着流体流234经孔228引导，横向流动并与第二下游热交换管216相接触，由此，进一步加热或冷却该工作流体以形成一个完全热调节的流体流236，该完全热调节流体流经出口孔230流出装置210。
图5表示两个可任选的穿过一组多排热交换管312的流体流动，其中可能的流经根据本发明另一实施例的横流式热交换装置310的以偏置或三角形阵列布置。因此，在图5中，交错行(alternate row)的热交换管偏离相邻行的热交换管，而不是如图4和6所示的在相邻行具有彼此对齐基本成一直线的管道。在这种结构中，在两个相邻行中的三个相邻管的中点形成等边三角形340。尽管图5中没有示出，应当明白，图5的装置包括分别布置在第一排管道之前和最后一排管道之后的上游和下游孔板，以及分隔相邻行管道的中间孔板。作为一种选择，每个管312可以被前面针对其他图所讨论的开孔套管状结构围绕。
图5中流体流动箭头332表示第一种可能的流体流动取向，其可与装置310的三角形管道阵列一起被利用。图5中流体流动箭头334表示第二种可能的流体流动取向，其可与装置310的三角形管道阵列一起被利用。尽管图5显示了以三角形阵列布置的四排热交换管，然而根据具体情况也可使用更少或更多排的管道。
图6显示了两个可任选的通过一组多列热交换管412的流体流程，其中的热交换管根据本发明的横流式热交换装置410的另一实施例，以正方形阵列布置。因此，在图6中，相邻行的管道412基本上成一直线对齐。在这种结构中，相邻两行的四个相邻管的中点形成一正方形440。尽管图6中没有示出，应当明白，图6的装置包括分别布置在第一排管道之前和最后一排管道之后的上游和下游孔板，以及分隔相邻管道行的中间孔板。作为一种选择，每个管412可被前面所描述的开孔套管围绕。
图6中流体流动箭头432表示第一种可能的流体流动取向，其可与装置410的正方形管道阵列一起被利用。图6中流体流动箭头434表示第二种可能的流体流动取向，其可与装置410的正方形管道阵列一起被利用。尽管图6显示了以正方形阵列布置的五排热交换管，然而根据具体情况也可使用更少或更多排的管道。
图7所示为本发明的增强的横流式传热装置510的又一变型。在图7中，每个热交换管道512与一个或多个流动集聚侧板520、522、524、526和528(流体流动集聚装置)相关联，流动集聚侧板与管道512并排布置，其取向总体上与流体流动方向垂直，流体流动方向由箭头530和532表示。侧板520、522、524、526和528最靠近管道512的边与管道512的外壁间隔开，以便在该板边缘与该管道壁之间形成两个流体开口或通道，每个管道512的每一侧具有一个流体开口或通道。该板边缘与该管道壁之间的间距可以通过常规实验来调整，以便形成最优的流体流程以使传热最大化。当每个管道512采用两个或多个流动集聚侧板时，为形成了最优地流体流程，该板边缘与该管道壁之间的间距可以相同也可以不同。
如图7所示，流动集聚侧板可以与管道512并排设置，以使该板的平面通过管道512的中心518(如板524)，或者也可以设置成该板的平面在中心518的上游(如板520和526)或在中心518的下游(如板522和528)或者它们的任意组合，并与管道512相交。如图所示，孔和管道中心518之间的距离542小于直径544的一半，并以该距离趋近于零为极限，例如板524。这不同于图1和4所示的挡板结构，图1和4的开孔和该管道中心的距离大于该管道直径的一半。这里所用的短语“与热交换管并排布置的侧板”意思是指取向在总体上与流体流动方向垂直的板，如图7中的520、522、524、526和528，其中该板的平面与热交换管道的任何部分相交。
图8所示为本发明增强的横流式传热装置610的另一变型，其示出了图2所示的开孔套管结构的一个变形。在图8中，每个热交换管612都部分地被一对相对弯曲的板620所围绕，这对板呈蛤壳结构(蚌式结构)，并总的与管道612的外壁的曲率相符。每个曲面板620都与一壁或侧板622连接，该壁或侧板在总体上与箭头630和632所示的流体流动方向相垂直。
围绕给定管道612两侧这对曲面板620彼此不接触，也没有延伸到管道612外壁的上游或下游。因此为了说明起见，从图8可以看出，连接一对曲面板620的上游边缘或下游边缘的线或平面与管道612相交。这对曲面板620之间的上游和下游开口是这样的孔，工作流体流经该孔以得到流体流的优选的外形。该孔和该管道中心618之间的距离642可小于图示直径644的一半，并以该距离趋近于零为极限，例如，当曲面板620的长度趋近于零，从而仅剩下侧板622时，这相当于图7中只有一个板524时的结构。这不同于图1和4所示的挡板结构，图1和4中开孔和该管道中心的距离大于该管道直径的一半。
图8中每对曲面板620围绕每个管道612的侧面所形成的蛤壳式结构与图2中的开缝套管结构的不同在于：在图8中连接上游和下游流体开口的边缘的线或平面与管道612相交，而图2A所示的开缝套管则不是这样。在某种意义上，图8的实施例可以被看作是图7实施例的一种极端情况，其中，在图7中，与热交换管并排设置的单个侧板没有被间隔开，而是彼此面对面地布置，这样其管侧的边缘形成图8的曲面板620。
显然，本领域普通技术人员可以在不超出本发明范围的前提下对上述的装置和方法进行其他的变化和改进以强化横流传热，因此在上面的描述中所包含的内容应被看作是为了举例说明而不是用于限定。

Claims (44)

1.一种流体流动形成装置，用于形成横向流经多个间隔开的传热管并与该传热管接触的工作流体的流程，所述装置包括多个纵向连续的流体流动集聚装置挡板结构，每个挡板结构包括至少一组成对设置的流体流动孔，该孔构成通过该流体流动形成装置的从上游到下游仅有的流动通道，每个所述的挡板结构基本上对称地围绕传热管以形成一个环形流体流动区，因此将绕相关传热管流动的横向流体与横向位于该流体流动方向的相邻传热管流动的流体隔离，并且其中所述挡板结构的流体流动孔分别对称地位于相关传热管的上游和下游，该上游和下游至少部分地相互对齐，并与相关的传热管对齐，从而使每个所述的挡板结构形成所述工作流体的流程，以形成一个围绕相关传热管轮廓的基本均匀一致的流体流动模式。
2.如权利要求1所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述传热管包括一组定向成具有平行轴线的圆筒形热交换管。
3.如权利要求2所述的流体流动形成装置，其特征在于：每个所述挡板结构包括一个套管形元件，它相对于相关的传热管基本上同心。
4.如权利要求3所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述成对设置的流体流动孔包括在所述套管形元件上的上游孔和下游孔。
5.如权利要求1所述的流体流动形成装置，其特征在于：至少两个所述挡板结构相互连接以形成一个更大的流体流动形成装置，用于形成围绕多个传热管的流体流动。
6.如权利要求2所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述传热管排列成一个大体圆形阵列。
7.如权利要求6所述的流体流动形成装置，其特征在于：与该传热管相关的单个的挡板结构相互连接以形成一个更大的圆筒形流动形成装置。
8.如权利要求7所述的流体流动形成装置，其特征在于：流体流动孔对包括在单个挡板结构上的径向对齐的上游孔和下游孔。
9.如权利要求7所述的流体流动形成装置，其特征在于：流体流动孔对包括在单个挡板结构上的偏离径向的上游孔和下游孔。
10.如权利要求1所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述传热管包括至少一个由多个轴向排列的传热管组成的大体上呈圆筒形的阵列，至少它们中的一些被基本上与该传热管同心的开孔的套管形结构所包围，该开孔的套管形结构具有按纵列排列的平行于其对应管道轴线的上游和下游孔对，并且其中套管形结构通过一板状元件固定在相邻的套管形结构上，从而形成一个更大的圆筒形结构。
11.如权利要求10所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述孔对包括细长槽，每个槽具有大体上平行于该传热管轴线的长轴。
12.如权利要求11所述的流体流动形成装置，其特征在于：多对细长槽径向对齐。
13.如权利要求11所述的流体流动形成装置，其特征在于：一根传热管与两对细长槽相对应，每对槽径向偏离所述更大的圆筒状结构的轴线。
14.如权利要求13所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述与每个传热管相关联的两个上游和两个下游细长槽在轴向上彼此偏离，但是成对细长槽中的一个细长槽与处于对面的另一个细长槽沿轴向对齐。
15.如权利要求10所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述传热管包括由圆柱形传热管构成的至少两个大体上圆形的阵列，该圆柱形传热管取向为具有平行轴线，一个阵列与另一个阵列同心。
16.如权利要求15所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述孔对包括径向对齐的细长槽，每个槽具有大体上平行于该传热管轴线的长轴。
17.如权利要求15所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述相邻的成对径向对齐的传热管的挡板结构相互连接，使两挡板结构之间的孔同时用作一传热管的下游流体流动孔和另一传热管的上游流体流动孔。
18.如权利要求17所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述孔对包括径向对齐的细长槽，每个槽有一个大体上平行于该传热管的长轴线。
19.如权利要求1所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述传热管包括一基本矩形的阵列，该矩形阵列包括至少三行轴向对齐的圆筒形传热管，该圆筒形传热管取向成具有平行轴线，并且其中流体流动集聚装置挡板结构包括具有上游和下游孔对的大体同心的套管形元件。
20.如权利要求1所述的流体流动形成装置，其特征在于：所述传热管包括一个基本矩形的阵列，该矩形阵列至少由三行圆筒状传热管构成，并且间隔行的传热管的轴线与相邻的上游行和下游行的传热管的轴线相互平行错开，所述传热管取向成具有相互平行的轴线，并且其中该相关的挡板结构包括具有上游和下游孔对的大体上同心的套管形元件。
21.如权利要求1所述的流体流动形成装置，其特征在于：与传热管相关的所述流体流动集聚装置挡板结构包括一组基本上平的沿传热表面两侧边缘成对地并排布置的、接近但不接触该表面的板状元件，所述板状元件的平面取向成大体上垂直于工作流体的流程，因而，形成一个具有围绕所述传热管的上游和下游孔对的大体呈环形的流体流动区域。
22.如权利要求1所述的流体流动形成装置，其特征在于：与传热管相关的所述流体流动集聚装置挡板结构包括沿传热管的两侧成对地并排布置、接近但不接触该传热管表面的流体形成的板状元件，所述板状元件具有与该传热管两侧分别相对应的外形轮廓，从而形成一个围绕所述传热管的具有上游孔和下游开孔的基本呈环形的流体流动区域，所述板状元件连接于与相邻传热管相关的其它板状元件。
23.一种增强传热的方法，其中热量是传向横向流动并与多根热交换管道的外表面接触的流体或从该流体传来，该方法包括如下步骤：通过使流体流经至少一流体流动集聚装置挡板结构，形成流经热交换管的横向流体流动，该挡板结构包括成对设置的与热交换管相关联的流体流动集聚装置，所述挡板结构是这种挡板结构的阵列的组成部分，每个所述挡板结构基本上对称地围绕其相关的热交换管以使绕这个相关的热交换管的横向流体流动与绕横向位于流体流动方向的相邻的热交换管的横向流体流动隔离，其中每个所述挡板结构的流体流动集聚装置仅仅构成经过该挡板结构的上游到下游的流体通道，并且该流体流动集聚装置至少部分上游和部分下游彼此对齐并与该相对应的热交换管对齐，且分别对称地位于该相应热交换表面的上游和下游，这样，每个所述挡板结构形成所述流体的流程，以形成一个绕相关热交换管的轮廓基本上均匀一致的流体流动模式。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述热交换管包括一组取向成有平行轴线的圆筒形热交换管。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于：所述挡板结构包括一个与相关的热交换管基本上同心的套管形元件。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于：所述成对设置的流体流动集聚装置组包括在所述套管形元件上的上游和下游孔。
27.如权利要求23所述的方法，其特征在于：至少两个所述挡板结构连接成一个更大的流动形成装置，以形成绕多个热交换管的流体流动。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于：所述热交换管大体上排列成一个圆形阵列。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于：与热交换管相关的单个挡板结构相互连接形成一个更大的圆筒形的流动形成装置。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于：该流体流动集聚装置对包括在单个挡板结构上的径向对齐的上游孔和下游孔。
31.如权利要求29所述的方法，其特征在于：该流体流动集聚装置对包括在单个挡板结构上的径向偏离的上游孔和下游孔。
32.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述热交换管包括至少一个由轴向对齐的多个圆筒形热交换管构成的大体上圆形的阵列，至少它们中的一些被基本上同心的开孔的套管形结构所包围，该开孔的套管形结构具有按纵列排列的平行于相关热交换管轴线的上游和下游孔对，并且其中套管形结构通过一板状元件固定在相邻的套管形结构，从而形成一个更大的圆筒形结构。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于：该孔对包括细长槽，每个槽具有一个基本上平行于该热交换管轴线的长轴。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于：该细长槽对是径向对齐的。
35.如权利要求33所述的方法，其特征在于：一个热交换管与两对细长槽相对应，每对槽径向偏离更大的圆筒形结构的轴线。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于：所述与每个热交换管相对应的两个上游和两个下游细长槽轴向相互偏离，但是成对细长槽中的一个细长槽与处于对面的另一个细长槽沿轴向对齐。
37.如权利要求32所述的方法，其特征在于：所述热交换管包括圆筒形热交换管的至少两个基本上圆形的阵列，该圆筒形热交换管取向为具有平行轴线，一个阵列与另一个阵列同心。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于：该孔对包括径向对齐的细长槽，每个槽具有一个基本上平行于该热交换管轴线的长轴。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于：所述相邻的成对径向对齐的热交换管的挡板结构相互连接，使挡板之间的一个孔同时用作一传热管的下游流体流动集聚装置和另一传热管的上游流体流动集聚装置。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于：该孔对包括径向对齐的细长槽，每个槽具有一个基本上平行于该热交换管轴线的长轴。
41.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述热交换管包括一个基本上矩形的阵列，该矩形阵列包括至少三行轴向对齐的圆筒形热交换管，该圆筒形热交换管取向成具有平行轴线，并且其中流体流动集聚装置挡板结构包括具有上游和下游孔对的大体同心的套管形元件。
42.如权利要求24所述的方法，其特征在于：所述热交换管包括一个基本上矩形的阵列，该矩形阵列至少由三行圆筒状热交换管构成，并且间隔行的传热管的轴线与相邻的上游行和下游行的传热管的轴线相互平行错开，所述热交换管取向成具有相互平行的轴线，并且其中该相关的挡板结构包括具有上游和下游孔对的大体上同心的套管形元件。
43.如权利要求23所述的方法，其特征在于：与热交换管相关的挡板结构包括一组沿热交换管两侧边缘成对地并排布置的、接近但不接触该表面的基本上平的板状元件，所述板状元件的平面取向成大体上垂直于工作流体的流体路径，因而，形成一个围绕所述热交换管具有上游和下游孔对的大体呈环形的流体流动区域。
44.如权利要求23所述的方法，其特征在于：与热交换管相关的所述挡板结构包括沿热交换管的两侧成对地并排布置的、接近但不接触该表面的流体形成的板状元件，所述板状元件具有与该热交换管两侧分别相对应的外形轮廓，从而形成一个围绕所述热交换管具有上游孔和下游孔的基本呈环形的流体流动区域，所述板状元件连接于与相邻热交换管相关的其它板状元件。
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