CN205607223U - 一种高效翅片板和采用该翅片板的空气预热器 - Google Patents

Abstract

一种高效翅片板，包括基板，所述基板包括用于从第一传递介质中吸热的吸热面和将热量散发到第二传递介质的散热面，所述吸热面设置有吸热翅片，所述散热面设置有散热翅片，其特征在于：单一吸热翅片的表面积小于等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积小于等于基板的平均散热面积；其中，所述平均吸热面积等于基板的吸热面面积除以吸热翅片数量，所述平均散热面积等于基板的散热面面积除以散热翅片的数量。因此，翅片板的翅片与基板之间的热量传递不存在阻塞，翅片板和基板之间能够快速有效的进行热量传递，从而提高了翅片板整体的换热效率。本实用新型提供的空气预热器为采用上述翅片板的空气预热器，同样具有该空气预热器能够快速高效进行热量的传递，具有换热效率高的特点。

Description

一种高效翅片板和采用该翅片板的空气预热器

技术领域

本实用新型属于机械装备工程中的热交换设备技术领域，特别是涉及一种高效翅片板和采用该翅片板的空气预热器。

背景技术

现有技术中，通常的板翅空气预热器结构包括上下叠装在一起的换热模块，其工作原理为：尚带低温余热的烟气从烟气入口经过换热模块的翅片板的烟气流道，经换热模块的翅片板热交换放热后，从底部的烟气出口出来。空气从空气入口换热模块的空气流道，经加热后从空气出口进入加热炉。在这个过程中，翅片板主要用于在烟气和空气件进行热交换，可见，翅片板是影响预热器的效率的主要器件。理论和实践表明，在提高翅片板的整体换热效率方面，翅片板外形尺寸与具体工况具有一定的适应性，翅片的具体结构尺寸也与翅片板外形尺寸有一定的匹配性，因此，提高翅片板效率的一个重要方式就是改进翅片板的各项结构尺寸。

传统的空气预热器原来没有板翅式翅片板的设计技术，凭借相似设备的设计经验，而学术界虽然也有对翅片板的设计进行研究，主要集中在翅片的尺寸、形状研究上，但是，发明人发现，翅片板的基板在热传递过程中起到十分重要的作用，但是目前的翅片在进行尺寸设计时经常忽略了该因素，进而导致翅片板基板的热传递不足以满足要求，翅片板整体热交换效率达不到理论要求。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种高效的翅片板，该翅片板采用新的生产方法，充分考虑基板在热交换过程中的作用，从而提高整体热交换效率，并提供采用该翅片板的预热器。

发明思路：本实用新型发明人发现翅片板的基板在热传递过程中起到十分重要的作用，通过建立热传递模型，发明人进一步发现，在热传递过程中，热量从烟气转换到空气的过程须分别经过两侧(吸热侧和散热侧)的翅片和基板，翅片和基板的热流通能力决定了整个流程的热流通能力，其中，单个翅片换热过程中，流程面积(即单个翅片表面积、基板的平均面积)可以看作是热量的流路，反映用于单位时间内能够通过热量的大小，而在整个热量传递过程中，基板接收或者输出热量的流路需要大于翅片接收或者输出热量的流路，否则就会造成热流阻塞，导致基板和翅片之间无法有效的进行热量传递，从而降低了换热效率。基于以上思路，发明人提出了一种新的翅片板及其制造方法。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种高效翅片板，包括基板，所述基板包括用于从第一传递介质中吸热的吸热面和将热量散发到第二传递介质的散热面，所述吸热面设置有吸热翅片，所述散热面设置有散热翅片，其特征在于：单一吸热翅片的表面积小于等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积小于等于基板的平均散热面积；其中，所述平均吸热面积等于基板的吸热面面积除以吸热翅片数量，所述平均散热面积等于基板的散热面面积除以散热翅片的数量。

其中，单一吸热翅片的表面积小于等于单一散热翅片的表面积。

其中，单一吸热翅片的体积小于等于基板平均吸热体积，单一散热翅片的体积大于等于基板的平均散热体积；其中，所述平均吸热体积等于基板的体积除以吸热翅片数量，所述平均散热体积等于基板的体积除以散热翅片的数量。

其中，单一吸热翅片的体积小于等于单一散热翅片的体积。

其中，单一吸热翅片的表面积等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积等于基板的平均散热面积，单一吸热翅片的体积等于基板平均吸热体积，单一散热翅片的表面积等于基板的平均散热体积。

其中，所述吸热侧翅片的整体容面比大于等于散热侧的整体容面比，其中吸热侧的整体容面比是所有吸热翅片的表面积和除以所有吸热翅片，散热侧的整体容面比是所有散热翅片的表面积和除以所有散热翅片。

还提供一种高效空气预热器，包括换热模块，所述换热模块采用上述任意一种的翅片板作为换热器件。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的翅片板的主要特点是单一吸热翅片的表面积小于等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积小于等于基板的平均散热面积；其中，所述平均吸热面积等于基板的吸热面面积除以吸热翅片数量，所述平均散热面积等于基板的散热面面积除以散热翅片的数量，因此，翅片板的翅片与基板之间的热量传递不存在阻塞，翅片板和基板之间能够快速有效的进行热量传递，从而提高了翅片板整体的换热效率。

附图说明

利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本实用新型的实施例1中单翅片换热流程模型中流程面积变化示意图。

图2是本实用新型的实施例1中单翅片换热流程模型中流程容积变化示意图。

图3是本实用新型的实施例2中的高效翅片板结构简化图。

在图1至图3中包括有：

1——基板、

2——吸热翅片、

3——散热翅片。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

本实施例提供一种高效翅片板，该翅片板包括基板1，所述基板1包括用于从烟气(即第一传递介质)中吸热的吸热面和将热量散发到空气(即第二传递介质)的散热面，所述吸热面设置有吸热翅片2，所述散热面设置有散热翅片3，在热传递过程中，热量由吸热翅片2从烟气中吸取，然后通过吸热面传递到基板1，在由基板1通过散热面传递到散热翅片3。在热量传递过程中，流程面积和流程容积是对影响热量传递效果的两个重要因素，而每个独立的吸热翅片2和散热翅片3在热交换过程中都具有一定独立性，发明人对这两个因素分别建立单一翅片模型并分析。对于流程面积，热量传输过程中的流程面积变化如图1所示，结合该流程过程，本发明创造的翅片板的单一吸热翅片2的表面积小于基板1平均吸热面积，单一散热翅片3的表面积小于基板1的平均散热面积，单一吸热翅片2的表面积小于等于单一散热翅片3的表面积；其中，平均吸热面积等于基板1的吸热面面积除以吸热翅片2数量，平均散热面积等于基板1的散热面面积除以散热翅片3的数量。从而使得翅片板的翅片与基板1之间的热量传递不存在阻塞，翅片板和基板1之间能够快速有效的进行热量传递，提高了翅片板整体的换热效率。

对于流程容积，热量传输过程中的流程容积变化如图2所示单一吸热翅片2的体积小于等于基板1平均吸热体积，单一散热翅片3的体积大于等于基板1的平均散热体积，单一吸热翅片2的体积小于等于单一散热翅片3的体积其中，其中，所述平均吸热体积等于基板1的体积除以吸热翅片2数量，所述平均散热体积等于基板1的体积除以散热翅片3的数量。在单个翅片换热过程中，流程容积(即单个翅片的体积、基板1的平均体积)可被看成热量的接收或储存空间，反映热量通过流程的能力，这个能力可比拟为热量的势能及其阻力的综合，容积越大则储存的热势能越大，但是热量流经大容积的消耗也增多，因此，令热量传递过程中在各个流程容积尽可能的相等，则能够进一步有效的提高热交换效率。

进一步的，吸热侧翅片的整体容面比小于散热侧的整体容面比，其中吸热侧的整体容面比是所有吸热翅片2的表面积和除以所有吸热翅片2，散热侧的整体容面比是所有散热翅片3的表面积和除以所有散热翅片3。从而有利于使翅片板温度更接近于吸热侧温度，规避结露的可能。

上述翅片板的制造方法，包括：步骤A：设定翅片板的翅片尺寸和基板1尺寸，使得该翅片板符合上述要求；步骤B，根据设定的尺寸制造翅片板。

实施例2

本实施例提供另一种高效翅片板，该翅片板的主要技术特征与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，单一吸热翅片2的表面积小于基板1平均吸热面积，单一散热翅片3的表面积小于基板1的平均散热面积。从而便于产品尺寸设计，并进一步提高翅片板的换热效率。以下为了方便论述，将翅片板结构简化为如图3模型，该模型中，吸热翅片2和散热翅片3结构一致，为了便于分析，进采用其中吸热翅片2进行分析，其中吸热翅片2是六面体结构，并定义吸热翅片2厚度b、吸热翅片2高度h、吸热翅片2宽度l，基板1厚度δ、基板1高度H、基板1宽度L。图中的箭头表示气流方向。

为了提高换热效率，优选的，令吸热翅片2板热在物理意义上应满足两个条件，分别是单一吸热翅片2表面积等于基板1平均吸热面积(单一翅片所能平均分摊占有的吸热面面积)，以及单以吸热翅片2体积等于基板1平均吸热体积(单一吸热翅片2所能平均分摊占有的基板1容积)，也就是

式中左边是一个吸热翅片2的表面积，右边是基板1平均吸热面积。以及

bhl＝δHL (2)

式中左边是单一吸热翅片2的容积，右边是基板1平均吸热体积。

由式(4)及式(5)，得

$\mathrm{\δ}=\frac{bhl}{HL}=\frac{bhl}{2h(b+l)+bl}---\left(3\right)$

即

因此，本实施例的翅片板的生产过程中，在设定翅片板的尺寸时，以吸热翅片2的结构尺寸X为变量(X相当于吸热翅片2厚度b、吸热翅片2高度h、吸热翅片2宽度l)，建立单一吸热翅片2容面比函数θ_吸(X)，设定翅片板的尺寸以使翅片板的各项尺寸符合公式δ＝θ_吸(X)。同理，也可以根据散热翅片3的结构，以散热翅片3的结构尺寸X为变量，建立单一散热翅片3容面比函数θ_散(X)，设定翅片板的尺寸以使翅片板的各项尺寸符合公式δ＝θ_散(X)，其中δ是基板1厚度，单一散热翅片3容面比是单一散热翅片3的体积与表面积的比值。

实施例3

提供一种高效空气预热器，该空气预热器包括换热模块，该换热模块采用实施例1或者实施例2的高效翅片板作为换热器件。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种高效翅片板，包括基板，所述基板包括用于从第一传递介质中吸热的吸热面和将热量散发到第二传递介质的散热面，所述吸热面设置有吸热翅片，所述散热面设置有散热翅片，其特征在于：单一吸热翅片的表面积小于等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积小于等于基板的平均散热面积；其中，所述平均吸热面积等于基板的吸热面面积除以吸热翅片数量，所述平均散热面积等于基板的散热面面积除以散热翅片的数量。

2.如权利要求1所述的一种高效翅片板，其特征在于：单一吸热翅片的表面积小于等于单一散热翅片的表面积。

3.如权利要求1所述的一种高效翅片板，其特征在于：单一吸热翅片的体积小于等于基板平均吸热体积，单一散热翅片的体积大于等于基板的平均散热体积；其中，所述平均吸热体积等于基板的体积除以吸热翅片数量，所述平均散热体积等于基板的体积除以散热翅片的数量。

4.如权利要求3所述的一种高效翅片板，其特征在于：单一吸热翅片的体积小于等于单一散热翅片的体积。

5.如权利要求3所述的一种高效翅片板，其特征在于：单一吸热翅片的表面积等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积等于基板的平均散热面积，单一吸热翅片的体积等于基板平均吸热体积，单一散热翅片的表面积等于基板的平均散热体积。

6.如权利要求1所述的一种高效翅片板，其特征在于：所述吸热侧翅片的整体容面比大于等于散热侧的整体容面比，其中吸热侧的整体容面比是所有吸热翅片的表面积和除以所有吸热翅片，散热侧的整体容面比是所有散热翅片的表面积和除以所有散热翅片。

7.一种高效空气预热器，包括换热模块，其特征在于：所述换热模块采用权利要求1至权利要求6中任意一项所述的高效翅片板作为换热器件。