加热器组件以及一种热传递子组件制造技术

一种加热器组件以及一种热传递子组件，将定位于基本上竖直的壁处用于加热空气，包括一个或更多个加热元件以及一个或多个热传递元件，热传递元件安装于加热元件上用于将热传递至基本上向上运动经过热传递元件的空气柱。空气柱包括定位为靠近壁的内部分和定位为远离壁的外部分。每个热传递元件形成为与空气柱的内部分相比将显著地更多的热传递至空气柱的外部分，以引起外部分比内部分更快地升高，用于至少部分地由外部分带走内部分，以使得内部分的至少一部分形成沿着壁流动的层流边界层；以及一种热传递子组件和加热至少部分地由基本上竖直的壁限定的室中的空气的方法。相比现有技术，本实用新型专利技术不会引起暖空气在离开加热器时的显著湍流，从而减少条纹的产生。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及将被定位于室的壁处的加热器组件。
技术介绍
通常定位于壁上的自然对流加热器(例如，护壁板加热器)是本领域公知的。现有技术的典型护壁板加热器在图1-3中示出。将理解到，如图1-3中所示的现有技术的护壁板加热器为了图示清楚而简化(如将描述的，其余附图示出了本技术)。流过现有技术的护壁板加热器10的气流在图1中示意性地示出。如图1所示，已知护壁板加热器10具有数个翅片12，用于将热传递至在翅片12上经过的空气。通常，翅片 12由加热元件14加热，翅片12附连至所述加热元件。如本领域公知的，当邻近翅片12的空气由于来自翅片12的热传递而被加热时，所述空气上升。环境温度下的空气于是在护壁板加热器10的下侧被抽入护壁板加热器，导致室中的至少一部分空气由于自然对流而循环通过加热器10。如图1中示意性地示出，当常规加热器运行时，来自室(“R”)的环境空气被拉入护壁板加热器10(箭头22a、22b、22c、22b)以替换从加热器向上上升的已加热空气。在常规护壁板加热器运行时，用箭头22a-22d示意性地表示的进入空气通常被向上抽入加热器，以形成大致向上运动的空气柱44(图1)。离开护壁板加热器10的已加热空气柱用箭头22e、22f、22g示意性地标识。室中的空气通过自然对流而被加热。离开护壁板加热器10 的已加热空气的基于计算机建模(即计算流体动力学)的温度分布在图1中用标识为HI、 H2和H3的区域示出。用标号Hl标识的区域是最热的空气区域。H2指的是温度低于Hl的区域，并且H3指的是温度低于H2的区域。H1、H2和H3在图1中表示为分别由等温线(温度梯度)定义，并且本领域技术人员将理解到，实际上这些梯度的位置并不固定，而是替代地在常规加热器运行时随着时间变化。为了方便，限定这些区域的等温线在图1中标识为T -T 1I χ50如本领域公知的，图1所示的现有技术加热器10包括限定腔沈的壳体Μ，加热元件14和翅片12定位于所述腔沈中。可附连至壁18的内部件28、以及外部件30被包括于壳体M内，内部件28和外部件30至少部分地限定腔26。在一个常见布置中，内部件28 和外部件30还限定由此已加热空气柱离开护壁板加热器10的上部开口 32，并且它们还限定由此环境空气进入护壁板加热器10的下部开口 34。将理解到，尽管格栅通常定位于上部开口中，为了图示清楚的缘故在图1中故意省略了格栅。通常，肋(图1和2中未示出)沿着护壁板加热器的长度间隔地布置有筋以作为支撑元件，例如，支撑加热器壳体的前面板。如能在图1中看到的，每个翅片12通常较薄并且具有大致一致的形状，具有基本上平状的竖向侧面36、38和基本上直的顶侧40，顶侧40基本上正交于侧面36、38。翅片12 还优选地包括也大致正交于侧面36、38的底侧41。如本领域公知的，护壁板加热器10附连至壁18以使得在底部边缘41和地板19之间提供足够的距离“L/’以允许足够的环境空气在翅片12的底部边缘41处从室流入加热器10。如图1所示，在运动通过加热器10时，上升空气柱44通常包含于壳体M的内部件28的内表面四和外部及30的内表面31之间。在另一类型的常规护壁板加热器110中，“喙状物(beak)，，142被包括于壳体124 中(图2)。喙状物142显然用于将从加热器上升的已加热空气柱导向远离壁并且大致朝向室的中心导向，以更有效地加热室“R”。喙状物142意在解决常规护壁板加热器10的宽的上部开口 32(图1)允许来自暖空气的大部分热加热壁而不是加热室中的空气的问题。如图2所示，热传递翅片112大致类似于翅片12，具有基本上矩形形状，具有基本上平状侧面136、148、以及正交于(或基本上正交于)侧面136、138的基本上平状顶侧 140、以及也基本上正交于侧面136、138的底侧141。由于护壁板加热器110的运行所引起的气流模式(如使用计算流体动力学确定的)在图2中示意性地示出。如能在图2中看到的，在护壁板加热器110运行时环境空气被抽入其中(用箭头12加、122b、122c、122d示意性地示出)。在常规加热器110运行时，用箭头122a-122d示意性地示出的进入空气大致向上地抽入其中，以形成大致向上运动的空气柱144(图2)。在加热器运行时，空气柱上升并从加热器的上部区域离开护壁板加热器 110(用箭头12加、122厂1228、12池示意性地示出)。空气柱144的温度分布(如使用计算流体动力学所确定的)在图2中示出，从加热器上升的已加热空气柱144被分为温度基本上类似的区域J1_J3(由温度梯度I6-I9定义)。本领域技术人员将理解到，图2所示温度梯度的位置仅是示例性的，并且实际上在加热器110运行时梯度随着时间而变化。基于计算机建模(即计算流体动力学)，显示喙状物142倾向于引起“牵制 (drag)”效应(即康达效应)，从而已加热空气被导向为使得其几乎正交于壁地引导(参见例如箭头 122eU22f, 122g 和 122h)。如本领域公知的，在常规护壁板加热器10已经使用一段时间后，“条纹 (streaking)，，(或“变污”)经常出现在护壁板加热器10上方的壁18上。这种条纹现象在现有技术中似乎还未很好地理解。例如，在美国专利No. 5，197，lll(Mills，II等)中，声明条纹是由于灰尘颗粒在经过护套元件(即加热元件)时被烧焦并由暖空气向上携带的缘故 (第1栏40-44行)。这暗示了经过护套元件和热传递翅片的气流直接导致了条纹现象。根据对条纹现象的这种理解，因此，条纹应当出现在筋之间的区域中的壁上。然而，似乎并不是这种情况。图3中的阴影区域20代表壁18上的典型条纹。如能从图3中看到的，条纹通常出现于壁18的总体在筋16上方的区域中，而非在筋之间。这与上述Mills II等的专利中描述的条纹的理解相反。而且，已经确定，壁18的在常规护壁板加热器10上方的出现条纹的区域20比壁的其余部分明显更暖，尽管区域20基本上在筋16上方。在图3中示意性地示出温度梯度 (即等温线)，其通过使用红外照相机对典型的现有技术护壁板加热器上方的壁照相而确定。简言之，从图3中显示，筋16影响从常规加热器向上的已加热空气的流动，使得壁的出现条纹的区域20比壁的其余部分更暖。参照图3，外侧温度梯度“1\”内的区域比该区域外侧的区域更暖。如能从图3中看到的，壁18上的出现条纹的区域20基本上与温度梯度T1相重合。第二温度梯度"T2”也在图3中示出，并且由这个温度梯度包围的区域基本上在筋16上方。温度梯度1~2表示比由T1表示的温度明显更高的温度。如能从图3中看到的，因此，壁的出现条纹的部分比壁的其余部分明显更暖。令人惊奇地，因此，壁的在常规护壁板加热器10上方的最暖部分是紧邻地在筋上方的区域20。这是令人惊奇的，因为在现有技术(例如Mill，II等)中，已经假定壁的紧邻地在筋上方的部分将是较冷的。其原因尚不清楚。相信是，筋干扰了从翅片之间离开的向上的暖空气的流动(即可能由于康达效应)，在筋上方的向上流动的暖空气中引起湍流，从而导致条纹。由于湍流， 已加热空气至少部分地朝着筋上方的壁引导。于是，已加热空气中的微小灰尘和泥土颗粒撞击大致在筋16上方的壁。这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·斯廷森，G·昂斯沃思，
申请(专利权)人：丁普莱克斯北美有限公司，
类型：实用新型
国别省市：