CN2073104U

CN2073104U - 热交换装置

Info

Publication number: CN2073104U
Application number: CN 90212325
Authority: CN
Inventors: 陆佰之; 那永洁; 骆志新; 王顺南
Original assignee: NIUJIA REFRACTORY ELECTRICAL PORCELAIN FACTORY
Current assignee: NIUJIA REFRACTORY ELECTRICAL PORCELAIN FACTORY
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1991-03-13

Abstract

实用新型是关于叉流板翅式热交换装置，有板翅式传热片交叉叠垒而成，其特征在于翅片表面沿流体流动方向弯曲，使相邻翅片隔成弯曲流道，并在曲面翅片上开有若干通孔，使得热交换流体在流道中流动紊流及涡流增加，不仅有效地破环和减薄了热阻较大的附面层，而且提高了有效热交换面积，延长了流体热交换时间，使得热交换效率有了较大提高。实用新型可广泛用于工业炉余热回收利用。

Description

实用新型是关于叉流板翅式热交换装置，主要用于气体的热交换。

一种公知的板翅式热交换装置，如美国专利US4130160，是由带流道的传热片一层一层交叉叠垒而成，不同温度流体（如烟气和空气）在热交换器中叉流，通过与传热片的对流和热传导实现热交换。这种热交换装置的传热片由耐高温的陶瓷制作，其结构如图四所示，为一种带翅板片，有分隔不同温度流体的传热板1及大致垂直（侧立）于传热板分隔流道的翅片2组成。翅片2为直条形，在流体流动方向无弯曲，多枚平行设置，将传热板1上方空间分隔成一条条直通（流）道。这种无弯曲流道且彼此隔绝的传热片组成的热交换装置，其不足之处在于热交换流体在热交换装置流道内流动不易产生高的紊流度和涡流，因而不能有效破坏流体与传热片壁面间的附面层，换热效率低，传热壁面温度较高。而且由于流道为直通道，流体通过热交换装置相对换热时间短，有效接触面积小，这些也都影响热交换效率的提高。另外这种结构的热交换装置中心区流道流量较大，边缘区流道流量相对较小，使得各传热片及各流道间产生较大的温度梯度，形成分布不均匀的热应力，易导致传热片开裂，影响热交换装置的使用寿命。

实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种改进的能使热交换流体在热交换装置流道中产生高的紊流度和涡流，破坏和减薄壁面上的附面层，同时又能延长流体在热交换装置内部停留时间；以及均匀热交换传热片各流道中流量的新型、高效、长寿热交换装置。

实用新型目的的实现，是通过改变热交换装置传热片流道结构达到的。其构成包括传热板及大致垂直于传热板的翅片组成传热片，各传热片交叉叠垒，其特征在于翅片表面沿流体流动方向弯曲，使相邻翅片隔成弯曲流道。这样热交换流体在热交换装置中沿着弯曲流道流动，在整个流程中不断地与壁面撞击，产生强烈搅动，形成高的紊流度和涡流，冲破和减薄热阻很大的附面层，提高总体传热系数。另外弯曲的流道壁面（我们同样无区别地使用流道壁与翅片两个术语）使得单位体积传热面积得到提高，并沿长了流体在热交换器中换热停留时间，同样可以提高热交换效率，获得较好的传热效果。

流道壁面沿流体流动方向的弯曲，可以是有或无规则的弯曲，这种弯曲可以是将翅片本身沿流体流动方向弯折，如弯折成正弦曲条、波浪形、梯形或锯齿形等；也可以是在翅片侧表面（两侧）沿流体流动方向设置若干突起物，突起物最好交错排列；还可以是将翅片两侧表面粗糙化，例如表面有许多小峰和凹坑。其中被偏爱的一种方式为将翅片沿流体流动方向周期性弯曲，且各翅片弯曲相位同步，多枚并列设置。

流道壁面的弯曲，可以是所有热交换传热片的所有流道，也可以是部分传热片或部分流道，如低温区流道或中心区流道。高温流体如烟气因含尘量高，且抽力相对较弱，流道壁面（流道）的弯曲度可小于低温流体如空气的流道壁面（流道）截面积可以是空气流道的1－4倍，截面积的增大最好采取加大翅片间距实现。为改善热交换装置各流道流量分布的不均匀性，传热片上各流道的弯曲，可以自中心向两侧逐渐减小，即中心区流道弯曲度大于边缘区流道的弯曲度，以形成流阻力梯度，降低中心区流体特别是低温流体的平均流速，以减弱或消除温度应力对传热片影响，同时也有利于空气预热温度的提高。改善流道流量分布的不均匀性，还可以通过改变流道截面积如改变翅片间距来实现，如将流道截面积自中心向两边逐渐加大。一种较好的做法是同时改变流道弯曲度和截面积。

由于流体在弯曲的流道中流动，弯曲的流道壁两侧存在着一个壁面气流压力差，而且这种压力差是相对于流体流动方向而反转的，为获得更高的传热加速效果，实用新型目的实现还可以通过在弯曲的流道壁上开以若干通孔实现，通孔的形状可以是任意几何状。因为弯曲流道壁在其弯曲部附近由于气流的压力差，使得部分流体通过通孔进出，实现流体的吸入和喷出，在吸入面可以使得附面层变得非常薄，可以得到很大的传热加速效果；在喷出面，通过流体微团的替换，加剧流体的紊流和涡流，同样可以强化传热。流道壁两侧的吸入面与喷出面顺着流体流动方向依次排列，使得在整个流程中形成一小部分流体的交替吸入和喷出，可以获得非常高的传热加速效果。调整各流道壁上通孔，还可以使得各流道中流体流量大致趋于均匀，同样能减弱和消除传热片上温度应力，提高使用寿命。由于流体的主流在热交换装置流道中流过，而通过通孔的支流是很少的，因此主流不会因通孔而发生偏向。

热交换装置传热片的交叉叠垒，为增强层间气密性，减少漏气的发生，层与层间可采用类似曲封结构，如舌槽插接、台阶折插等，形成弯曲的交接面，防止高、低温流体的串混。

图一是实用新型第一实施例所涉及的传热片局部斜视图。

图二是实用新型第二实施例所涉及的传热片局部斜视图。

图三是实用新型第三实施例所涉及的传热片局部斜视图。

图四是已有技术一种传热片局部斜视图。

实施例一：将传热板1上侧立的平行翅片2沿流体流动方向周期性弯折成正弦曲条，并使各相邻翅片弯折相位同步，各翅片弯曲度自中心向两边逐渐减小，而使翅片间距逐渐加大。高温流体传热片翅片弯曲度略小于低温流体传热片，各翅片间距略大于低温流体传热片，流道截面积2倍于低温流体传热片流道截面积。传热片两边缘翅片为直条形，其上方各有一条平行于翅片的凸台3，传热板背面1a与翅片垂直的两侧分别有与凸台3密配的凹口4。高、低温流体传热片的交叉叠垒，使下传热片翅片平面2a紧贴上传热片的传热板背面1a，凸台3与凹口4的配合，增强了两传热片间的密封程度，防止高、低温流体的串漏。传热片采用耐高温陶瓷制作，以模压成型方法预制，然后将各传热片以高温粘结剂粘合烧结制得热交换装置。

实施例二：将传热板1上侧立的翅片2的两侧面沿流体流动方向交错设置若干弧形突起5，使相邻翅片围成的流道呈弯曲形。

实施例三：在如第一实施例传热片的弯曲片上开有多个通孔6，使流道内流体的一部分因相邻弯曲流道间产生的静压差通过通孔6进出，进一步增加流体在流道内的紊流度及涡流，提高热交换装置的热交换效率。

实用新型弯曲的流道及通流部分流体的通孔，使得流体在流道中流动的紊流度与涡流增加，不仅有效地破坏和减薄热阻较大的附面层，而且提高了有效热交换面积，延长了流体热交换时间，使得传热特性得到改善，总的换热效率得到较大提高，予热空气出口温度高。同时改善了流体在各流道分布的不均性，减弱或消除了热应力对传热片的影响，提高了热交换装置的使用寿命。通孔的设置还可使得热交装置得以轻量化。

Claims

1、一种热交换装置，其构成包括传热板1及大致垂直于传热板的翅片2组成传热片，各传热片交叉叠垒，其特征在于翅片表面沿流体流动方向弯曲，使相邻翅片隔成弯曲流道。

2、如权利要求1所述热交换装置，其特征在于翅片沿流体流动方向周期性弯曲，且相邻翅片弯曲相位同步。

3、如权利要求2所述热交换装置，其特征在于低温传热片翅片弯曲度大于高温传热片翅片。

4、如权利要求3所述热交换装置，其特征在于高温传热片流道截面积为低温传热片流道截面的1－4倍。

5、如权利要求4所述热交换装置，其特征在于中心区流道的弯曲度大于边缘区流道。

6、如权利要求5所述热交换装置，其特征在于传热板上翅片间距自中心向两边逐渐加大。

7、如权利要求1、2、3、4、5或6所述热交换装置，其特征在于曲面翅片上有若干通孔6。

8、如权利要求1、2、3、4、5或6所述热交换装置，其特征在于传热板两边缘翅片上有曲封凸台3，传热板背面与翅片垂直两侧有与凸台3密配的凹口4，两者配合组成曲封结构。

9、如权利要求7所述热交换装置，其特征在于传热板两边缘翅片上有曲封凸台3，传热板背面与翅片垂直两侧有与凸台3密配的凹口4，两者配合组成曲封结构。