小型高效空气加热器制造技术

一种提供改进的舒适调节的小型高效空气加热器（１０）。该空气加热器包括由多块层叠的波纹板（５８ａ和５８ｂ）所形成的交叉流动型热交换器（１８），这些波纹板构成多条交替的烟气通道和空气通道，并具有多条改进的空气通道，这些通道可增大沿着烟气入口侧（６６）流过热交换器的气流，由此加大沿着烟气入口侧的热传导。该空气加热器还包括多条旁路通道（７２），这些通道使气流横穿燃烧室（１４）的至少一个表面，以便从燃烧室的壳体中去除热量，用以降低流入热交换器的烟气的温度，并降低热交换器的空气出口侧（６４）上的温度梯度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的背景本专利技术涉及一种加热器，尤其涉及一种小型高效空气加热器。已有技术中的空气加热器通常包括加热部分和风机单元，该风机单元将要加热的冷空气吹过加热部分，然后再将已加热的空气分布到室内。加热部分包括燃烧室和热交换器，燃料在燃烧室中燃烧以产生热的燃烧生成气体9通称为烟气)，烟气流过热交换器。要加热的冷空气同时流过热交换器，由此热量从热烟气经热交换器传递给了冷空气。然后，已加热的空气流到室内。因此，上述加热器不仅加热空气，而且还将已加热的空气分布到室内。上述空气加热器通常用作为一种“可独立应用的(stand alone)”单元，且常常安装在一升高的位置上，例如，它可自室内天花板垂悬下来。因此，从加热器中流出的已加热的空气不仅必须是从加热器中吹出的，而且还必须向下流到室内。要意识到的是层化(即，暖空气在室内上升的趋势)是一种尤其须要特别克服的状态，尤其在加热器已处于一升高的位置上的情况下。在某些已有技术中的应用中，在室内可安装一台或多台设置在天花板上的风扇，以使已加热的空气向下流动，并减少层化现象。这些设置在天花板上的风扇通常由独立于加热器的温度调节装置所控制。因此，在过去，层化状态是与加热器的运行相独立地来克服的，这样常常导致加热器的低效运行和不舒服的温度振荡。其次，已有技术中典型的加热器采用这样的交叉流动型热交换器，其中烟气流过热交换器中的第一组通道，同时要加热的冷空气交叉地流过热交换器中的、与第一组通道交替的第二组通道，由此来自热烟气的热量通过热交换器的金属元件传递给了冷空气。要意识到的是，流过空气加热器的热交换器的冷空气的流量要比流过同一热交换器的热烟气的流量大得多。冷空气与烟气的流量比通常为25∶1～250∶1。为便于不同流量的流体流动，已有技术中的热交换器通常需要较大的风机单元(也说明要高的能源成本)和/或须要增大热交换器的尺寸(由此增加了加热器的总体尺寸)。 本
中的那些熟练技术人员会意识到的是，已有技术中仅仅采用一种单步热交换器的加热器通常呈现78～80％的热效率。当需要较高的效率时，已有技术中的加热器必须增设一第二热交换器，它能进一步冷却烟气(通常将其冷却至露点以下)，由此可获得+90％的热效率。然而，增设该第二热交换器无疑增加了成本和/或加热器的总体尺寸。还能意识到的是，已有技术中的交叉流动型热交换器通常沿着热交换器的空气出口侧呈现一种不希望有的“温度梯度”。换句话说，热交换器的表面(已加热的空气通过该表面流出)将呈现这样一种温度梯度，即该表面最靠近烟气入口的这部分要比该表面接近烟气出口的那部分热得多。由于从热交换器中流出的空气呈现出这种温度梯度，因此加热室内就变得更为困难，而且还可能影响室内工作人员的舒适度。另外要意识到的是，热交换器接近燃烧室的那部分暴露于极高的温度下。已有技术中的加热器通常通过采用抗高温材料、隔热、和/或某些设计标准、例如增加装置尺寸等来解决这个暴露于这些高温下的问题。本
中的那些熟练技术人员还会意识到的是，在热传导过程中，会在烟气通道中产生冷凝物，并且必须将该冷凝物从热交换器中去除。本
中的那些熟练技术人员还会意识到的是，不同的加热环境可能需要尺寸差异很大的加热器。已有技术中的加热器通常不属于模块化理念(modular in concept)设计，因此也就不容易适应此类不同的加热要求。因此，本
中需要一种小型空气加热器，它即使在单步结构中就能呈现高效(较佳地通过将烟气冷却至露点以下)；能从烟气通道中去除冷凝物；有利于在无须增加热交换器的总体尺寸和/或增加风扇/风机的尺寸的情况下，使不同流量的流体流过热交换器；降低沿着热交换器的空气出口侧的温度梯度；减少室内空气层化的趋势；提供改进的舒适调节；并且提供了一种属于模块化理念的设计，从而可对具体的加热应用更专门地设计加热器。专利技术概述能满足已有技术的需要的本专利技术涉及一种空气加热器。该空气加热器包括用于使燃料燃烧、以便提供烟气的燃烧器。该空气加热器还包括包围该燃烧器的燃烧室。该空气加热器还包括具有层叠波纹板组件的交叉流动型热交换器，这些波纹板一同构成多条交替的烟气通道和空气通道，并同时构成空气入口侧、空气出口侧、烟气入口侧和烟气出口侧。该空气加热器还包括用于包围并支承热交换器、且具有空气入口和空气出口的外壳。该空气加热器还包括用于使空气流过外壳且流过热交换器的空气通道的风扇。燃烧室与热交换器的烟气入口侧相连通，以使烟气流过烟气通道。最后，各板材包括无波纹区域，该区域接近热交换器的烟气入口侧，从而构成多条改进的空气通道，这些通道可增大沿着烟气入口侧流过热交换器的气流，由此加大沿着烟气入口侧的热传导。因此，本专利技术提供了一种小型空气加热器，它采用单步结构但能呈现高效；能从烟气通道中去除冷凝物；有利于在无须增加热交换器的总体尺寸和/或增加风机的尺寸的情况下，使不同流量的流体流过热交换器；降低沿着热交换器的出口表面的温度梯度；减少室内空气层化的趋势；提供改进的舒适调节；并且提供了一种属于模块化理念的设计，从而可对具体的加热应用更专门地设计加热器。附图简介附图说明图1是本专利技术加热器的前视图；图1A是沿着图1中的线1A-1A剖切的剖视图；图2是燃烧室/热交换器/收集箱组件的立体图；图3是燃烧器的详图；图4是燃烧器和协同操作的燃烧风扇的详图；图5是燃烧室的立面图；图5A是沿着图5中的线5A-5A剖切的放大的剖视图；图6是热交换器的立体图；图7是去除了框架之后的、图6所示热交换器的立体图；图8是用于构筑本专利技术热交换器的第一波纹板的立面图；图9是用于构筑本专利技术热交换器的第二波纹板的立面图；图10A是示出了热交换器的一部分的前视图，其中其顶部包括用于增大气流的改进的空气通道；图10B是用于构筑图10A所示热交换器的其中一种板材的详图，其中该板材的顶部是无波纹的；图11是热交换器的立体图，其中沿着烟气入口侧已安装了多个隔热屏；图12A是图11所示隔热屏的详图；图12B是图12A所示隔热屏的侧视图；图13是本专利技术另一种加热器的立体图； 图14是图13所示加热器的侧视图；图15是装入到图13所示加热器中的空气分布板的详图；图16是燃烧器输出对温差的图表；以及图17是气流对温差的图表。专利技术的详述现在请参阅附图，图1和1A中示出了本专利技术的加热器10。该加热器10包括风机、即内部风扇12、其中设有燃烧器16的燃烧室14和热交换器18。该加热器10还包括包围并支承风扇、燃烧室和热交换器的外壳20。该外壳20包括可使冷空气由风扇12吸入到加热器中的空气入口22和可使已加热的空气由风扇12从加热器吹出的空气出口24。箭头Fa表示空气流过加热器10时的流向。最后，在加热器的一侧上安装有控制箱26。正如本
中的那些熟练技术人员所意识到的那样，燃料在燃烧器16中燃烧，从而提供热的燃烧生成气体(通称为热烟气)，该气体沿着箭头Ff所示的方向流过热交换器18。现在请参阅图2，燃烧室14较佳地垂直安装在热交换器18之上，且较佳地基本延伸穿过热交换器18的宽度w。燃烧室14具有第一侧面28和第二侧面30。在侧面30内形成有燃烧器安装孔32，以使燃烧器16安装于其中。收集箱34(从图2中可最清楚地看到)垂直安装在热交换器19之下，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气加热器，包括：用于使燃料燃烧、以便提供烟气的燃烧器；包围所述燃烧器的燃烧室；具有层叠波纹板组件的交叉流动型热交换器，这些波纹板一同构成多条交替的烟气通道和空气通道，并同时构成空气入口侧、空气出口侧、烟气入口侧和烟气出口侧 ，其中所述燃烧室与所述热交换器的所述烟气入口侧相连通，以使所述烟气流过所述烟气通道；用于包围并支承所述热交换器、且具有空气入口和空气出口的外壳；以及用于使空气流过所述外壳且流过所述热交换器的所述空气通道的风机；同时，所述各板材包 括无波纹区域，该区域接近所述热交换器的所述烟气入口侧，从而构成多条改进的空气通道，这些通道可增大沿着所述烟气入口侧流过所述热交换器的气流，由此加大沿着所述烟气入口侧的热传导。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PHJ惠更，H德沃尔夫，
申请(专利权)人：托马斯及贝茨国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]