逆流式热交换器制造技术

一种逆流式热交换器包括一组具有深槽状瓦垅的薄板组件，这些瓦垅位于进气端和出气端之间以形成气流通道，相邻瓦垅构成的所述气流通道以不超过３０°角相互倾斜并通常在它们相交处呈直线状；所述槽在其相交处的深度和宽度之比在１．８与３之间。２．如权利要求１所述的逆流式热交换器，其特征在于通过器壁在所述热交换器一端来形成第一气流进气管和第二气流排气管，以及在热交换器另一端的第一气流排气管和第二气流进气管。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种逆流式气-气热交换器，并且也涉及一种在装备有这种热交换器连带有水份蒸发器的蒸发冷却器。对于本申请人来说，已知有多种板式热交换器可适用于以气-气形式进行热量和质量转换。例如，能作为参考文献的专利技术人为Rose的PCT申请PCT/AU 94/57097(PCT/GB 93/02633)。但是，申请人通过对采用相似原理的热交换器所作试验表明，其以瓦/平方米·开为单位的传热系数大概在30-40的范围内。由于要实现理想的热量交换及对质量转移必然会导致装置的实际尺寸和费用过大，所以这些数据对于与蒸发冷却器一同使用时的热交换器来说是太低了。申请人所知道的其它相关现有技术包括专利技术人以英国工商大臣为名的PCT申请PCTGB 90/00675(WO90/13784)。就与这一专利技术有关的主题而言，所涉及的更相关的热交换器有专利技术人为Pfeiffer(代理人Schmidt)的美国专利US4781248。但是，由于后两种热交换器都具有能形成高紊流度的表面，因此这两种热交换器看来都会遇到压力下降的问题。高紊流度虽然可能会提供很高的传热系数，但是对于被用于蒸发冷却器时的热交换器却没有丝毫价值，因为在那里能量消耗才是我们所关心的问题。对于回流气体加湿方面其它相关的现有技术有专利技术人为Munters的美国专利US4002040，及专利技术人为Hood的美国专利US4380910。涉及加热器中偏气流的现有技术包括以上所提到的、专利技术人为Pfeiffer的美国专利4781248，专利技术人为Fletcher的美国专利US5050671及专利技术人为Bosne的美国专利US4631213。专利技术人为Fischer的PCT申请NO WO88/01722看来也是相关的现有技术，但其相关程度可能低于前面所提到的现有技术参考资料。技术人员已完全懂得紊流加大，传热系数将会提高，层流会显著降低传热系数。我们也知道传热系数会与速率有关并伴随流速(的增加)而增加。但是，用过大的紊流来扰动层流需要大量的能量输入，并会导致以上所确定的效率的下降。与这一特性相关的是气流方向的改变，并且它也需要额外的能量输入。因此，本专利技术的主要目的在于提供一种简单有效的逆流式气-气热交换器，其特征在于该装置具有足够的紊流性以产生相对较高的传热系数，但是其压降仍被维持在很低从而无需过大的能量输入。通过申请人所作的一系列实验以及对计算机模型的研究表明利用堆积式板状热交换器可获得最高可能的效率。由申请人测定，已在现有技术中实现的最高效率存在于这样的堆积板式加热器中，即其板设有肋条或导槽以形成总体为U形且以逆流结构设置的许多通道。在1米/秒的速度下，利用这样的热交换器可获得79瓦/平方米·开的效率，在这种存在间距的U形通道的结构会产生一定的缺陷，即不同通道中气流速度不一样，且通过热交换器的气流方向会不断地变化。本专利技术的主要目的在于设计一种热交换器，其特征在于其效率可被增至高于以前所能获得的效率，并且在本专利技术实施例中利用了一系列堆积式板(这些板可具有相同的形状)。每一块板均被加工成瓦垅板以使其能与相邻的板构成通道，但每一块板均以小角度倾斜于相邻的板，每一组板件均具有两个进气口和两个与所述进气口相邻的出气口。在下文中可以看到，装置这样设计为的是虽然在有限的紊流条件下但仍能得到高传热系数。虽然由于气流从瓦垅隆起部分间通过时距离的加大而使在导管方向交叉的小角度限制紊流，但是利用本装置却仍可获得足够的紊流以提供良好的传热系数。在每一板上的通道在大部分长度上应大致平行，并通过与交线成的小角度大大地限制气流方向的变化程度。本专利技术的另一特点是利用了由瓦垅限定的高的气流通道的深度与宽度之比。通过利用一高的比值(大于1.8但不超过3)，在存在最小“死角”的情况下，可实现流体与热交换表面的良好接触。如果瓦垅板间相互倾斜，那么“死角”会在进气管和排气管的末端加大，所以本专利技术的另一方面在于将能改变气流阻力的装置引入气流进气端的通道内并且可增强通过“死角”的气流。本专利技术的计算机模型已表明在伸进气流中的面积上可能够获得大于150(与申请人所了解的现有技术所揭示的其它较小的传热系数相比较)的传热系数，且第一样机获得了大约100的传热系数。这一点可通过计算机模型来预测。这因而也使将比较小型的热交换器用在给定容量的空气冷却器上成为可能。我们已知道在蒸发冷却器蒸发水份之前应预先冷却空气，并且我们还知道在回流气体被排出之前可利用回流气体来进行预冷。在本专利技术的最佳实施例中，热交换器连带有蒸发器，且该热交换器被分为两部分，这两部分相互间呈镜像位置排列并被中心分隔壁隔开，每一部分均具有能提供交错的新鲜空气主气流和回流气体主气体的瓦垅，每一吸气流均通过蒸发器(如所销售的商标为CELDEK蒸发器)。因此，本申请提供了一种用于获得能使气体冷却达到理想程度的非常紧凑和高效的结构形式。下面，结合附图对本专利技术的实施例加以进一步描述和说明附图说明图1为说明本专利技术原理的平面示图；图2为通过图1中标号2-2所示的图1中错开平面的剖面图，图中左侧表示用于新鲜气体和回流气体的瓦垅板间流过的主气流，其右侧表示瓦垅的形状和倾斜，和图3为由图1中线3-3所示的局部剖面图，它表示了在相邻瓦垅板之间的气流通道的横截面结构。在图1中，热交换器10包括两部分11和12，这两部分呈相互镜像位置排列。中心分隔壁13将这两部分隔开。进气管14装有风扇15且回风管16装有风扇17，并且该热交换器还装有两个冷风管18和19以及两个排气管20和21。尾端支管可采用现有技术制造，这里就不再加以说明。在每一部分11和12中，均有一组瓦垅板24，这些板上带有被弯曲成瓦垅的深槽，它们仅在板的部分长度上延伸并在板的平面部分25终止，如图2中部分11所示，除瓦垅端部在26处逐渐变细直到其平端外，每一瓦垅均具有大致恒定的横截面形状。在图1中，所述瓦垅仅在部分12绘出。部分11表示了两股主气流，其中气流27为新鲜气流，气流28为排出气流。它们用不同的线表示以示区别。所述槽的形状应保证具有足够紊流的良好传热系数和低气流阻抗。图2示出了瓦垅尺寸如何向其末端方向减小以分别在热交换器进气端和排气端形成垂直的较小新鲜气体进气口和垂直的较小排出气体的出口，当然反之在回流气体的进气端及冷新鲜空气导管末端也一样。两个小进气管并排设置并在每一端结合形成一侧面有排气管的大的进气管，在进入面25垂线的任一侧，瓦垅通常以10°角倾斜，且倾斜角不应超过30°，否则会使紊流过大。气流被认为在任两瓦垅板之间都具有两个部分，主气流沿着在新鲜空气进气管14和冷风管18间延伸的瓦垅流动，例如图1中的左侧所示。但是，从图3中可以看到，由于倾斜的瓦垅24边缘相交部分的距离而使另一股副气流与主气流混合，从而保证了气体在瓦垅外部区域不发生滞流。在图2和图3中，包含圆圈“O”的路线表示新鲜空气向读者方向流动，那些十字“+”表示向后排出回流气体。从图1的左侧我们可清楚地看到，在每一热交换叠层的每个端的瓦垅之间未相交的地方存在两个标记为“D”的“死角”，虽然如图2所示，在每个“死角”D中仍存在热交换面，为了向那些区域中引入更多的空气，在进气口附近设置了插入式叶片2a以便在分隔壁13附近的气流上游端对气流予以稍微地阻挡，因此这样会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·悉尼·赖特，
申请(专利权)人：威廉·爱伦信托有限公司，
类型：发明
国别省市：