Теплопередающее ребро теплообменника ребристо-трубчатого типа Российский патент 2024 года по МПК F28D7/00 F28D7/16 F28F1/32 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] Настоящая заявка заявляет приоритет по патентной заявки Кореи №10-2022-0143969, поданной 01 ноября 2022 года в Корейское ведомство интеллектуальной собственности, содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] Настоящее изобретение относится к теплопередающему ребру, используемому в теплообменнике ребристо-трубчатого типа.

Уровень техники

[0003] В общем, горелка, включающая в себя источник тепла для его рассеяния, и теплообменник, который передает теплоносителю излучаемое тепло, рассеиваемое от источника тепла, и конвекционное тепло газа сгорания, генерируемые горелкой, и нагревает нагреваемую воду, расположены в устройствах, таких как котлы, водонагревательные аппараты, и водяные грелки.

[0004] В теплообменнике расположена труба, причем теплоноситель протекает по внутренней стороне трубы, а газ сгорания выходит за пределы трубы. Таким образом, теплообмен между теплоносителем и газом сгорания осуществляется опосредованно через трубу.

[0005] Труба может быть снабжена множеством ребер, так чтобы через трубу мог легко осуществляться теплообмен. Этот тип теплообменника называется теплообменником ребристо-трубчатого типа. Поскольку в трубу встроены пластинчатые ребра, площадь поверхности, контактирующей с газом сгорания, может увеличиваться, и большее количество тепла может передаваться теплоносителю от газа сгорания.

[0006] Однако, поскольку тепло чрезмерно концентрируется на частичной области трубы, теплообменник ребристо-трубчатого типа подвержен образованию извести, поскольку ионы кальция или тому подобные из нагревательной воды, которая главным образом используется в качестве теплоносителя, протекающего внутри трубы, осаждаются в виде оксидов. Соответственно, существуют ограничения, заключающиеся в том, что эта известь блокирует поток нагревательной воды, чтобы уменьшить количество тепла, передаваемого газом сгорания, а также уменьшить расход нагревательной воды, проходящей через трубу.

Раскрытие сущности изобретения

[0007] Настоящее изобретение было разработано для устранения вышеуказанных ограничений, и согласно одному аспекту настоящего изобретения предложено тепло передающее ребро, используемое в теплообменнике ребристо-трубчатого типа, с улучшенными характеристиками распределения температуры.

[0008] Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложено теплопередающее ребро, содержащее основной корпус ребра, имеющий форму пластины, и множество сквозных отверстий, выполненных таким образом, чтобы они проходили через основной корпус ребра и были расположены на расстоянии друг от друга в первом направлении, которое является предварительно заданным направлением. Если направление, которое перпендикулярно пересекает первое направление и в котором газ сгорания протекает вдоль поверхности основного корпуса ребра, обозначено как второе направление, основной корпус ребра включает в себя концевую периферийную часть, окружающую первую концевую область, которая представляет собой область, расположенную на самой верхней по потоку стороне относительно второго направления, из областей на сквозном отверстии, и промежуточную периферийную часть, проходящую от концевой периферийной части во втором направлении и окружающую промежуточную область, которая является областью, расположенной на нижней по потоку стороне первой концевой области относительно второго направления, из областей на сквозном отверстии. Ширина промежуточной периферийной части в первом направлении постепенно увеличивается во втором направлении.

Краткое описание чертежей

[0009] Вышеуказанные и другие аспекты, признаки и другие преимущества настоящего изобретения станут больше понятны из следующего подробного описания, взятого в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

на фиг. 1 показан вид спереди теплопередающего ребра в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 2 показан увеличенный вид спереди, иллюстрирующий область А с фиг. 1.

Осуществление изобретения

[0010] Далее некоторые варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что аналогичные компоненты на чертежах обозначаются одинаковыми ссылочными номерами позиций, насколько это возможно, даже если они показаны на разных чертежах. В нижеследующем описании настоящего изобретения подробное описание известных функций и конфигураций, включенных в него, будет опущено, чтобы избежать неясности объекта настоящего изобретения.

[0011] Такие термины, как "первый", "второй", "А", "В", "(а)" и "(b)", могут использоваться для описания элементов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Однако, поскольку термины используются только для того, чтобы отличать один элемент от другого, сущность, последовательность и порядок расположения элементов ими не ограничены. Когда описано, что элемент "сопряжен с", "находится в зацеплении с" или "соединен с" другим элементом, следует понимать, что элемент может быть непосредственно сопряжен или соединен с другим элементом, но все же другой элемент может быть "сопряжен с", "соединен с" или "находиться в зацеплении с" другим элементом между ними.

[0012] Фиг. 1 представляет собой вид спереди теплопередающего ребра 1 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 представляет собой увеличенный вид спереди, иллюстрирующий область А теплопередающего ребра 1 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0013] На чертежах показано, что теплопередающее ребро 1 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения содержит основной корпус 10 ребра и сквозные отверстия 20, предусмотренные в основном корпусе 10 ребра. На чертежах направление, обозначенное стрелкой, указывающей горизонтально в противоположных направлениях, является первым направлением D1, которое представляет собой направление, в котором сквозные отверстия 20 расположены на расстоянии друг от друга. На чертежах направление, обозначенное стрелкой, указывающей прямо вертикально вниз, представляет собой второе направление D2, которое является направлением, в котором газ сгорания протекает внутри теплообменника, в котором используется теплопередающее ребро 1. Труба (не показана), соединенная с каждым из теплопередающих ребер 1, может проходить в третьем направлении D3 перпендикулярно, пересекая первое направление D1 и второе направление D2. Может быть предусмотрено множество теплопередающих ребер 1, и они могут быть расположены на расстоянии друг от друга в третьем направлении D3, в котором проходит труба. Множество теплопередающих ребер 1, соединенных с одной трубой, могут быть расположены на расстоянии друг от друга в третьем направлении D3, а множество труб, соединенных с одним тепло передающим ребром, могут быть расположены на расстоянии друг от друга в первом направлении D1.

[0014] Основной корпус (10) ребра

[0015] Основной корпус 10 ребра представляет собой компонент в форме пластины, который передает тепло трубе. Основной корпус 10 ребра может иметь форму пластины, перпендикулярной третьему направлению D3. Множество сквозных отверстий 20 расположены на расстоянии друг от друга в первом направлении D1, проходя через основной корпус 10 ребра, причем предусмотрена сквозная область 15, имеющая форму, которая углублена во втором направлении D2 от конца, расположенного на верхней по потоку стороне основного корпуса 10 ребра относительно второго направления D2.

[0016] Основной корпус 10 ребра может быть изготовлен из металлического материала, который обладает высокой теплопроводностью и может принимать различную форму. Труба может быть вставлена в сквозное отверстие 20, предусмотренное в основном корпусе 10 ребра, таким образом, чтобы труба и основной корпус 10 ребра были соединены друг с другом, и основной корпус 10 ребра передавал полученное тепло трубе. Чтобы не использовать отдельное соединительное отверстие, которое соединяет основной корпус 10 ребра с трубой, площадь сквозного отверстия 20, если смотреть в третьем направлении D3, может быть немного меньше площади поперечного сечения трубы, взятого вдоль плоскости, перпендикулярно пересекающей третье направление D3, так чтобы труба была посажена с натягом и соединена со сквозным отверстием 20. В качестве альтернативы, труба и основной корпус 10 ребра могут быть изготовлены из металла и могут быть соединены друг с другом посредством сварки, высокотемпературной пайки, низкотемпературной пайки или подобным образом. Однако способ соединения трубы и основного корпуса 10 ребра этим не ограничивается.

[0017] Сквозное отверстие 20 и сквозную область 15 выполняют в основном корпусе 10 ребра. Каждое из сквозного отверстия 20 и сквозной области 15 может быть выполнено во множестве. Таким образом, между соседними сквозными отверстиями 20 и на нижней по потоку стороне сквозной области 15 относительно второго направления D2 может быть предусмотрена промежуточная область 11. В промежуточной области 11 может быть предусмотрена жалюзийная часть 14. Кроме того, частичная область основного корпуса 10 ребра может представлять собой периферийную часть, которая будет описана ниже.

[0018] Сквозное отверстие (20)

[0019] Сквозное отверстие 20 представляет собой отверстие, предусмотренное таким образом, чтобы оно проходило через основной корпус 10 ребра таким образом, что труба, по которой протекает теплоноситель, может быть вставлена вдоль внутренней полости сквозного отверстия 20. Когда труба проходит через внутреннюю полость сквозного отверстия 20, сквозное отверстие 20 предусмотрено как отверстие, которое выходит в третьем направлении, которое является направлением, в котором проходит труба. На чертежах третье направление - это направление вставления и извлечения.

[0020] Сквозное отверстие 20 может иметь форму длинного отверстия, проходящего во втором направлении D2. Поскольку сквозное отверстие 20 имеет такую форму длинного отверстия, в сквозном отверстии 20 предусмотрены две концевые области 21 и 22, а между двумя концевыми областями 21 и 22 предусмотрена промежуточная область 23. Профиль сквозного отверстия 20 в основном корпусе ребра может быть выполнен таким образом, чтобы множество изогнутых линий, таких как дуги или параболы, непрерывно соединялись друг с другом. Кроме того, в это сквозное отверстие 20 может быть вставлена плоская труба, имеющая поперечное сечение, удлиненное в одном направлении. Поперечное сечение плоской трубы может иметь форму длинного отверстия, в котором длина во втором направлении больше ширины в первом направлении, подобно форме сквозного отверстия 20.

[0021] Каждая из труб имеет зону теплопередачи, через которую труба контактирует с газом сгорания для получения тепла. Если плоская труба имеет то же поперечное сечение, что и круглая труба или овальная труба, площадь теплопередачи плоской трубы может быть больше площади теплопередачи круглой трубы или овальной трубы, так что плоская труба имеет лучшую тепловую эффективность, чем круглая труба или овальная труба.

[0022] Температура кипения нагревательной воды, протекающей через внутреннюю часть плоской трубы, может быть аналогична температуре кипения нагревательной воды, протекающей через внутреннюю часть круглой трубы или овальной трубы. Однако из-за формы поперечного сечения плоская труба более подвержена образованию извести внутри трубы, по сравнению с образованием извести внутри круглой трубы или овальной трубы. Первая контактирующая с газом сгорания область конца плоской трубы, которую можно контролировать в направлении прохождения поперечного сечения плоской трубы, может перегреваться, так что легко возникает кипение и легко образуется известь. Теплопередающее ребро 1 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть использовано в этой плоской трубе для предотвращения перегрева, так чтобы возникновение кипения и образование извести уменьшались.

[0023] Первая концевая область 21 и вторая концевая область 22 сквозного отверстия 20 предусмотрены на самой верхней по потоку стороне и самой нижней по потоку стороне, соответственно, промежуточной области 23 сквозного отверстия 20 относительно второго направления D2. Таким образом, промежуточная область 23 представляет собой область, которая расположена на нижней по потоку стороне первой концевой области 21 и расположена на верхней по потоку стороне второй концевой области 22 и, таким образом, примыкает к каждой из первой концевой области 21 и второй концевой области 22.

[0024] Если сквозное отверстие 20 образовано множеством дуг, промежуточная область 23 может быть образована двумя дугами, которые являются осесимметричными относительно центральной линии, параллельной второму направлению D2, причем первая концевая область 21 и вторая концевая область 22 могут быть образованы двумя дугами, которые являются осесимметричными относительно центральной линии, параллельной первому направлению D1, и при этом расположенные дуги могут быть непрерывно соединены друг с другом для образования сквозного отверстия 20. В этом случае радиус кривизны профиля первой концевой области 21 может быть меньше радиуса кривизны каждой из дуг, составляющих промежуточную область 23. Таким образом, во внутренней точке контактирования, которая является точкой, в которой две разные дуги встречаются друг с другом, происходит изменение кривизны.

[0025] Сквозное отверстие 20 может быть выполнено во множестве, и множество сквозных отверстий 20 могут быть расположены на расстоянии друг от друга в первом направлении D1. Сквозные отверстия 20 могут быть расположены с заданными интервалами в первом направлении D1. Хотя на фиг. 1 показаны в общей сложности четыре сквозных отверстия 20, количество сквозных отверстий 20 этим не ограничено.

[0026] Периферийная часть

[0027] На чертежах показано, что основной корпус 10 ребра, имеющийся в теплопередающем ребре 1, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя концевую периферийную часть 12, окружающую частичную область сквозного отверстия 20. Основной корпус 10 ребра может включать в себя периферийную часть. Периферийная часть представляет собой часть, включающую в себя промежуточную периферийную часть 13 и концевую периферийную часть 12.

[0028] По меньшей мере обе стороны промежуточной области 23 сквозного отверстия 20 в первом направлении окружены промежуточной периферийной частью 13, а край первой концевой области 21 сквозного отверстия 20 окружен концевой периферийной частью 12. Промежуточная периферийная часть 13 предусмотрена проходящей от концевой периферийной части 12 во втором направлении D2. Таким образом, периферийная часть окружает по меньшей мере частичную область сквозного отверстия 20.

[0029] Периферийная часть может быть выполнена во множестве, так что множество периферийных частей расположены во множестве сквозных отверстий 20, соответственно, причем формы периферийных частей могут отличаться друг от друга.

[0030] Промежуточная периферийная часть 13 представляет собой частичную область основного корпуса 10 ребра, которая окружает промежуточную область 23 сквозного отверстия 20. Промежуточная периферийная часть 13 может иметь форму, выступающую наружу от края промежуточной области 23. Кроме того, промежуточная периферийная часть 13 может иметь форму, которая проходит в направлении, наклоненном во втором направлении D2 наружу относительно первого направления D1, если смотреть в третьем направлении D3. Профиль внешней границы 131 промежуточной периферийной части 13 может быть таким же, как профиль промежуточной области 23 сквозного отверстия 20.

[0031] Внутренняя граница 132 промежуточной периферийной части 13 является границей, которая отличает промежуточную периферийную часть 13 от промежуточной области 23. Внешняя граница 131 промежуточной периферийной части 13 представляет собой границу, которая отличает промежуточную периферийную часть 13 от внешней части основного корпуса 10 ребра.

[0032] Внутренняя граница 132 промежуточной периферийной части 13 может иметь параболическую форму, которая является выпуклой наружу относительно первого направления D1. Внешняя граница 131 промежуточной периферийной части 13 может иметь линейную форму, которая наклонена во втором направлении D2 наружу относительно первого направления D1.

[0033] Ширина промежуточной периферийной части 13, которая представляет собой расстояние между внутренней границей 132 промежуточной периферийной части 13 и внешней границей 131 промежуточной периферийной части 13 относительно первого направления D1, постепенно увеличивается во втором направлении D2. Минимальное расстояние от одной точки внутренней границы 132 промежуточной периферийной части 13 до внешней границы 131 промежуточной периферийной части 13 может постепенно увеличиваться во втором направлении D2. W3, представляющая собой ширину, достижимую на самой верхней по потоку стороне промежуточной периферийной части 13, меньше, чем W4, представляющая собой ширину, достижимую на нижней по потоку стороне промежуточной периферийной части 13. Поскольку толщина промежуточной периферийной части 13 постепенно увеличивается во втором направлении D2, тепло может лучше передаваться трубе на нижней по потоку стороне промежуточной периферийной части 13, относительно второго направления D2, по сравнению с верхней по потоку стороной промежуточной периферийной части 13. Соответственно, тепло, сконцентрированное на верхней по потоку стороне трубы, может быть лучше рассеяно.

[0034] Концевая периферийная часть 12 представляет собой частичную область основного корпуса 10 ребра, которая окружает первую концевую область 21 сквозного отверстия 20 и может иметь форму, выступающую наружу от края первой концевой области 21 сквозного отверстия 20 аналогично промежуточной периферийной части 13. Кроме того, концевая периферийная часть 12 может иметь профиль, имеющий форму, выпуклую вверх, если смотреть в третьем направлении.

[0035] Концевая периферийная часть 12 может быть выполнена непрерывной от промежуточной периферийной части 12. Таким образом, каждая из внешней точки Р1 контактирования и внутренней точки Р2 контактирования, которые являются точками соединения, могут быть предусмотрены по две на поверхности, на которой концевая периферийная часть 12 и промежуточная периферийная часть 13 контактируют друг с другом. Расстояние от внешней точки Р1 контактирования до внутренней точки Р2 контактирования может быть таким же, как W3, то есть ширина участка на самой верхней по потоку стороне промежуточной периферийной части 13.

[0036] Если в теплообменнике используется круглая труба или овальная труба, можно предотвратить концентрацию тепла на верхней по потоку стороне трубы путем образования канавки в области, соответствующей концевой периферийной части, или вырезания области, расположенной на верхней по потоку стороне периферийной части, для предотвращения образования извести или шума кипения, возникающих в трубе.

[0037] Однако плоская труба имеет большую площадь теплообмена на верхней по потоку стороне плоской трубы, и, таким образом, может быть трудно уменьшить количество извести, образующейся в плоской трубе, только путем образования нескольких канавок в периферийной части, расположенной вокруг плоской трубы, или вырезания участка на самой верхней по потоку стороне периферийной части. Это объясняется тем, что оставшиеся участки, за исключением углубленных канавок или вырезанных участков, расположены вокруг трубы в том виде, в каком они есть, и, таким образом, тепло газа сгорания все еще может концентрироваться через оставшиеся участки и передаваться в трубу.

[0038] Таким образом, концевая периферийная часть 12 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть выполнена таким образом, что W2 или W1, представляющие собой минимальное расстояние между внутренней границей 122 и внешней границей 121, которое получается в области, отличной от области на самой нижней по потоку стороне концевой периферийной части 12 относительно второго направления D2, меньше, чем W3, представляющее собой минимальное расстояние между внутренней границей 122 и внешней границей 121, которое получается на самой нижней по потоку стороне концевой периферийной части 12. Как указано выше, концевая периферийная часть 12 может иметь форму, при которой площадь в целом уменьшена, так что даже при использовании плоской трубы в теплообменнике тепло становится менее сконцентрированным на концевой периферийной части 12 для предотвращения перегрева теплопередающего ребра 1, чтобы уменьшить количество извести, образующейся в трубе, и уменьшить шум кипения.

[0039] Поскольку промежуточная область 23 и первая концевая область 21 сквозного отверстия 20 отличаются друг от друга во внутренней точке Р2 контактирования, которая является точкой соединения, определение изогнутой линии, образующей профиль сквозного отверстия 20, также может быть изменено. Кроме того, поскольку внешняя граница 121 концевой периферийной части встречается с внешней границей 131 промежуточной периферийной части во внешней точке Р1 контактирования, которая является точкой соединения, внешняя граница 121 концевой периферийной части и внешняя граница 131 промежуточной периферийной части могут быть представлены в виде изогнутых линий которые выполнены отличающимися друг от друга во внешней точке Р1 контактирования. Прямая линия, соединяющая внутреннюю точку Р2 контактирования с внешней точкой Р1 контактирования, может быть параллельна первому направлению D1.

[0040] Сквозная область 15, имеющая форму, в которой основной корпус 10 ребра утоплен, предусмотрена между двумя концевыми периферийными частями 12, которые окружают первые концевые области 21 двух сквозных отверстий 20, смежных друг с другом в первом направлении D1, соответственно. Сквозная область 15 открыта для прохождения изнутри основного корпуса 10 ребра в направлении, противоположном второму направлению D2. Поскольку предусмотрена сквозная область 15, концевая периферийная часть 12 и промежуточная периферийная часть 13 могут быть естественным образом выставлены снаружи основного корпуса 10 ребра. То есть сквозная область 15 расположена между соседними периферийными частями, а основной корпус 10 ребра имеет гофрированный профиль благодаря сквозной области 15 и периферийным частям.

[0041] Сквозная область 15 может иметь форму, имеющую ширину, которая постепенно увеличивается от полукруга, углубленного во втором направлении D2, к направлению, противоположному второму направлению D2. Форма верхней по потоку стороны сквозной области 15 определяется в соответствии с формой концевой периферийной части 12.

[0042] Концевая периферийная часть 12 может быть предусмотрена как область, которая выполнена между внутренней границей 122 и внешней границей 121. Внутренняя граница 122 концевой периферийной части 12 представляет собой границу, которая отличает концевую периферийную часть 12 от первой концевой области 21 сквозного отверстия 20, а внешняя граница 121 концевой периферийной части 12 представляет собой границу, которая отличает концевую периферийную часть 12 от внешней части основного корпуса 10 ребра. Область, которая определяется внутренней границей 122, внешней границей 121 и границей между промежуточной периферийной частью 13 и конечной периферийной частью 12, является конечной периферийной частью 12.

[0043] Мнимая изогнутая линия, соответствующая внешней границе концевой периферийной части существующего теплопередающего ребра может упоминаться как контрольная изогнутая линия. Контрольная изогнутая линия может быть представлена в виде изогнутой линии, имеющей форму, соответствующую внутренней границе 122. Контрольная изогнутая линия проходит через определенную точку, сохраняя при этом постоянное расстояние с внутренней границей 122 в той же плоскости, что и внутренняя граница 122. Фраза "поддержание постоянного расстояния между внутренней границей 122 и контрольной изогнутой линией" означает, что минимальное расстояние от одной точки на внутренней границе 122 до контрольной изогнутой линии является постоянным расстоянием и одинаково в каждой точке. Эта конкретная точка является пересечением, в котором внешняя граница 121 пересекает контрольную прямую линию L1, которая является мнимой прямой линией, проведенной параллельно первому направлению D1. Фраза "в той же плоскости, что и внутренняя граница 122" означает плоскость, включающую в себя более широкую поверхность основного корпуса ребра, показанную на чертежах. Это связано с тем, что внутренняя граница 122 имеет профиль, имеющий изогнутую линию на плоскости, включающей в себя более широкую поверхность основного корпуса ребра, которая параллельна каждому из первого направления D1 и второго направления D2.

[0044] Когда минимальное расстояние от одной точки на внутренней границе 122 до контрольной изогнутой линии определяется как ширина существующей концевой периферийной части, ширина сохраняется равномерно по отношению ко всей существующей концевой периферийной части. Ширина существующей концевой периферийной части может быть такой же, как ширина участка на самой верхней по потоку стороне промежуточной периферийной части 13, и, таким образом, может быть такой же, как W1.

[0045] Внешняя граница 121 по меньшей мере одной концевой периферийной части 12 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть расположена внутри контрольной изогнутой линии. Здесь фраза "внешняя граница 121 расположена внутри контрольной изогнутой линии" означает, что внешняя граница 121 расположена на нижней по потоку стороне во втором направлении D2 от контрольной изогнутой линии.

[0046] W1, которое является минимальным расстоянием до первой концевой области 21 сквозного отверстия 20, которое получается в области, расположенной на самой верхней по потоку стороне относительно второго направления D2, из областей на концевой периферийной части 12, меньше, чем W3, которое является расстоянием между внутренней точкой Р2 контактирования одной стороны, в которой концевая периферийная часть 12 встречается с промежуточной периферийной частью 13, и внешней точкой Р1 контактирования той же стороны. Таким образом, равномерная ширина может не поддерживаться относительно концевой периферийной части 12, и ширина концевой периферийной части 12 может иметь тенденцию постепенно уменьшаться в направлении верхней по потоку стороне.

[0047] Минимальное расстояние от точки на внутренней границе 122 концевой периферийной части 12 до внешней границы 121 может быть определено как ширина концевой периферийной части 12. Ширина концевой периферийной части 12 может постепенно уменьшаться по мере перемещения точки вдоль внутренней границы 122 в направлении, противоположном второму направлению D2. Согласно этой тенденции, W2, которое является минимальным расстоянием до внешней границы 121 от одной точки на внутренней границе 122, которая расположена в середине концевой периферийной части 12, меньше, чем W3, и больше, чем W1. В этом случае W1, которое представляет собой ширину концевой периферийной части 12 в области, расположенной на самой верхней по потоку стороне концевой периферийной части 12, является минимальным значением всей ширины концевой периферийной части 12.

[0048] Кроме того, точки, в которых длины каждой из внешней границы 121 и внутренней границы 122 разделены на N частей (здесь N является натуральным числом, которое является предварительно заданным числом), могут быть соединены друг с другом для обеспечения внешней границы 121 и внутренней границы 122, соответственно. Минимальное расстояние, которое получается путем соединения n-ой точки (здесь n - натуральное число, меньшее или равное N) из этих разделенных точек внутренней границы 122 с n-ой точкой внешней границы 121, может постепенно уменьшаться по мере приближения n к (N+1)/2.

[0049] Если каждая из внешней границы 121 и внутренней границы 122 концевой периферийной части 12 выполнена в виде дуги, радиус кривизны внешней границы 121 может быть больше радиуса кривизны внутренней границы 122.

[0050] Ширина концевой периферийной части 12 может постепенно линейно уменьшаться в направлении верхней по потоку стороне относительно второго направления D2. Здесь выражение "линейно уменьшающийся" используется в значении наличия линейной пропорциональной зависимости между величиной перемещения к верхней по потоку стороне относительно второго направления D2 и величиной уменьшения ширины концевой периферийной части 12 при перемещении к верхней по потоку стороне на величину перемещения.

[0051] Благодаря форме периферийной части, описанной выше, концентрация тепла на верхней по потоку стороне трубы, расположенной в первой концевой области 21 сквозного отверстия 20, уменьшается. Соответственно, температура в трубе может быть относительно снижена для уменьшения осаждения извести, которая представляет собой оксид кальция. Кроме того, в конструкции теплопередающего ребра 1 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения площадь может быть не просто уменьшена, но ширина каждой из концевой периферийной части 12 и промежуточной периферийной части 13 может быть выполнена постепенного уменьшающейся в направлении первой концевой области 21 сквозного отверстия 20, так что предотвращается быстрое уменьшение количества передаваемого тепла, приводящее к снижению эффективности нагрева.

[0052] Внешняя часть (30) основного корпуса

[0053] Согласно чертежам, внешняя часть 30 основного корпуса может быть выполнена выступающей наружу по меньшей мере из частичной области на каждом из обоих концов основного корпуса 10 ребра в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения в первом направлении D1. Поскольку внешняя часть 30 основного корпуса расположена на каждом из двух концов основного корпуса 10 ребра относительно первого направления D1, две внешние части 30 основного корпуса могут быть расположены осесимметрично относительно центральной линии, параллельной второму направлению D2.

[0054] В одном варианте осуществления настоящего изобретения внешняя часть 30 основного корпуса выступает из частичной области, которая расположена на нижней по потоку стороне относительно второго направления D2, области на каждом из обоих концов основного корпуса 10 ребра в первом направлении D1. Однако позиция, из которой выступает внешняя часть 30 основного корпуса, этим не ограничивается.

[0055] Во внешней части 30 основного корпуса может быть предусмотрено боковое жалюзийное отверстие 34. Боковое жалюзийное отверстие 34 означает отверстие, которое проходит через внешнюю часть 30 основного корпуса в направлении, параллельном третьему направлению, и продолжается в одном направлении, наклоненном относительно второго направления D2, в плоскости, перпендикулярной третьему направлению. Как проиллюстрировано, одно направление может быть направлением, которое постепенно приближается к основному корпусу 10 ребра во втором направлении D2.

[0056] Для изготовления бокового жалюзийного отверстия 34 может быть использован пробивной пуансон, который штампует металлическую пластину и образует сквозное отверстие. Если сквозное отверстие выполнено с использованием этого штамповочного элемента, выштампованный материал может выступать за пределы сквозного отверстия в направлении штампования так, что образуется боковой облой. Боковой облой выступает и служит для направления потока газа сгорания в трубу, вставленную в сквозное отверстие 20, примыкающее к боковому жалюзийному отверстию 34.

[0057] Боковое жалюзийное отверстие 34 может быть выполнено во множестве. В одном варианте осуществления настоящего изобретения боковое жалюзийное отверстие 34 включает в себя первое боковое жалюзийное отверстие 341 и второе боковое жалюзийное отверстие 342, расположенное на расстоянии от первого бокового жалюзийного отверстия 341 во втором направлении D2. Это множество боковых жалюзийных отверстий 34 может иметь различную длину.

[0058] Первое боковое жалюзийное отверстие 341 может проходить в направлении выступа 32, который предусмотрен для большего выступания из корпуса 31 внешней части 30 основного корпуса в направлении, противоположном второму направлению D2, так что участок первого бокового жалюзийного отверстия 341 расположен в выступе 32. Выступ 32 может быть предусмотрен таким, чтобы он больше выступал наружу из частичной области, прилегающей к верхней по потоку стороне внешней части 30 основного корпуса.

[0059] Второе боковое жалюзийное отверстие 342 может быть предусмотрено во множестве, и множество вторых боковых жалюзийных отверстий 342 могут проходить в первом направлении D1 и располагаться на расстоянии друг от друга во втором направлении D2. Одно из вторых боковых жалюзийных отверстий 342, которое расположено на стороне, расположенной относительно выше по потоку, может иметь большую ширину в первом направлении D1, чем другое, расположенное на стороне, расположенной относительно ниже по потоку.

[0060] Второе боковое жалюзийное отверстие 342 может быть выполнено в корпусе 31 внешней части 30 основного корпуса. Корпус 31 внешней части 30 основного корпуса может иметь форму, при которой ширина в первом направлении D1 постепенно уменьшается во втором направлении D2, и, таким образом, его внешняя граница может иметь профиль, наклоненный внутрь во втором направлении D2. Таким образом, соотношение "большой-малый" по ширине, как описано выше, может применяться ко второму боковому жалюзийному отверстию 342. Участок второго бокового жалюзийного отверстия 342 может быть расположен в корпусе 31 внешней части 30 основного корпуса.

[0061] Теплопередающее ребро 1 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может иметь боковое жалюзийное отверстие 34, раскрытое выше, так что газ сгорания в большей степени концентрируется на промежуточной области 23 и проходит через нее, чем на конце на верхней по потоку стороне сквозного отверстия 20, и при этом теплоноситель равномерно нагревается в различных позициях.

[0062] На верхней по потоку стороне внешней части 30 основного корпуса относительно второго направления D2 может быть образована боковая канавка 33 ребра, имеющая форму ребра, углубленного во втором направлении D2. Боковая канавка 33 ребра может быть окружена выступом 32, корпусом 31 внешней части 30 основного корпуса и основным корпусом 10 ребра. Конец канавки, который является концом, расположенным на нижней по потоку стороне боковой канавки 33 ребра, может иметь полукруглый профиль в плоскости, перпендикулярно пересекающей третье направление.

[0063] Поскольку боковая канавка 33 ребра выполнена так, как показано на фигуре, выступ 32 и основной корпус 10 ребра могут находиться на расстоянии друг от друга. Соответственно, может быть затруднено перемещение тепла, передаваемого выступу 32 газом сгорания, к концевой периферийной части 12 через корпус 31 внешней части 30 основного корпуса и промежуточную периферийную часть 13. Соответственно, можно предотвратить концентрацию тепла на первой концевой области 21.

[0064] Поскольку предусмотрена боковая канавка 33 ребра в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, возникает эффект, заключающийся в том, что площадь теплопередачи, способная передавать тепло трубе, уменьшается. Соответственно, температура трубы может быть снижена для уменьшения осаждения извести.

[0065] Жалюзийная часть (14)

[0066] Ссылаясь на фиг. 1 снова, можно видеть, что промежуточная область 11 может быть образована в области основного корпуса 10 ребра, которая расположена между сквозными отверстиями 20, смежными друг с другом, и на нижней по потоку стороне основного корпуса 10 ребра, которая является нижней по потоку стороной сквозной области 15, причем жалюзийная часть 14 может быть дополнительно образована в промежуточной области 11. Жалюзийная часть 14 может быть образована в области, которая примыкает ко второй концевой области 22 сквозного отверстия 20 промежуточной области 11. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения жалюзийная часть 14 включает в себя облойное отверстие и облой.

[0067] Облойное отверстие представляет собой отверстие, которое выполнено так, чтобы проходить через промежуточную область 11 основного корпуса 10 ребра в третьем направлении, с помощью пробивного пуансона или подобного устройства, как описано в отношении бокового жалюзийного отверстия 34, причем облой выполнен выступающим по меньшей мере на части окружности облойного отверстия в третьем направлении. Соответственно, газу сгорания, заблокированному облоем жалюзийной части 14 во время протекания, может быть позволено поступать в центральную область сквозного отверстия 20, и теплоноситель, проходящий через трубу, может нагреваться более равномерно.

[0068] Множество жалюзийных частей 14 могут быть расположены в одной промежуточной области 11. Жалюзийные части 14, расположенные в одной промежуточной области 11, могут быть выполнены в количестве четырех, как показано на фиг. 1, и четыре жалюзийные части 14 могут быть расположены на расстоянии друг от друга во втором направлении D2 и иметь форму, при которой ширина в первом направлении D1 постепенно увеличивается в направлении нижней по потоку стороны. Кроме того, облойное отверстие одной жалюзийной части, которая расположена относительно ниже по потоку, из двух жалюзийных частей может иметь ширину, которая больше ширины облойного отверстия другой жалюзийной части, расположенной относительно выше по потоку. Однако расположение и ширина жалюзийной части этим не ограничиваются.

[0069] Соответственно, улучшаются характеристики распределения температуры теплопередающего ребра и уменьшается образование извести в трубе, соединенной с теплопередающим ребром.

[0070] Хотя все компоненты, составляющие варианты осуществления настоящего изобретения, описаны как объединенные в одно целое или работающие как их комбинация, настоящее изобретение не обязательно ограничивается этими вариантами осуществления. То есть, в рамках объема настоящего изобретения все компоненты могут быть выборочно объединены в один или несколько из них для работы в комбинации. Такой термин, как "содержащий", "конфигурирующий" или "имеющий", указывает на наличие компонентов, если только в настоящем описании нет явно иного значения, но не исключает их присутствия, и должен толковаться как дополнительно включающий в себя другие компоненты. Если не определено иное, все термины, включая технические и научные термины, используемые здесь, имеют то же значение, которое обычно понимается специалистом в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Далее следует понимать, что термины, такие как те, которые определены в широко используемых словарях, должны интерпретироваться как имеющие значение, соответствующее их значению в контексте соответствующей области техники, и не должны интерпретироваться в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если только это прямо не определено в настоящем документе.

[0071] Описание настоящего изобретения предназначено для иллюстрации, так что могут внесены различные изменения и модификации обычными специалистами в области техники, к которой относится настоящее изобретение, без отступления от духа и объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Следовательно, варианты осуществления, изложенные в настоящем документе, предназначены для раскрытия технического духа настоящего изобретения, а не для его ограничения. Объем технического духа настоящего изобретения не ограничен вариантами осуществления. Более того, объем охраны настоящего изобретения должен определяться разумной интерпретацией прилагаемой формулы изобретения, и все технические идеи, входящие в диапазон эквивалентности настоящей заявки, должны интерпретироваться как входящие в объем правовой охраны настоящей заявки.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменниках ребристо-трубчатого типа. Теплопередающее ребро в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения содержит основной корпус ребра, имеющий форму пластины, и множество сквозных отверстий, выполненных с возможностью прохождения через основной корпус ребра и расположенных на расстоянии друг от друга в первом направлении, которое является заданным направлением. Технический результат – повышение эффективности теплопередачи. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Теплопередающее ребро, содержащее:

основной корпус ребра, имеющий форму пластины; и

множество сквозных отверстий, выполненных с возможностью прохождения через основной корпус ребра и расположенных на расстоянии друг от друга в первом направлении, которое является заданным направлением,

при этом, если направление, которое перпендикулярно пересекает первое направление и в котором газ сгорания протекает вдоль поверхности основного корпуса ребра, обозначено как второе направление, основной корпус ребра содержит:

концевую периферийную часть, выполненную окружающей первую концевую область, которая представляет собой область, расположенную на самой верхней по потоку стороне относительно второго направления, из областей на сквозном отверстии; и

промежуточную периферийную часть, выполненную проходящей от концевой периферийной части во втором направлении и выполненную окружающей промежуточную область, которая представляет собой область, расположенную на нижней по потоку стороне первой концевой области относительно второго направления, из областей на сквозном отверстии,

при этом ширина промежуточной периферийной части в первом направлении постепенно увеличивается во втором направлении.

2. Теплопередающее ребро по п. 1, в котором внутренняя граница промежуточной периферийной части, которая представляет собой границу, отличающую промежуточную периферийную часть от промежуточной области, имеет параболическую форму.

3. Теплопередающее ребро по п. 1, в котором внешняя граница промежуточной периферийной части, которая представляет собой границу, отличающую промежуточную периферийную часть от внешней части основного корпуса ребра, имеет линейную форму.

4. Теплопередающее ребро по п. 1, в котором внутренняя граница концевой периферийной части, которая представляет собой границу, отличающую концевую периферийную часть от первой концевой области, и

внешняя граница концевой периферийной части, которая представляет собой границу, отличающую концевую периферийную часть от внешней части основного корпуса ребра.

5. Теплопередающее ребро по п. 4, в котором минимальное расстояние между внутренней границей концевой периферийной части и внешней границей концевой периферийной части, которое получается в области, расположенной на самой верхней по потоку стороне относительно второго направления, из областей на концевой периферийной части, меньше минимального расстояния между внутренней границей концевой периферийной части и внешней границей концевой периферийной части, которое получается в другой области из областей концевой периферийной части.

6. Теплопередающее ребро по п. 4, в котором минимальное расстояние между внутренней границей концевой периферийной части и внешней границей концевой периферийной части, которое получается в области, расположенной на самой верхней по потоку стороне относительно второго направления, из областей на концевой периферийной части, меньше минимального расстояния между внутренней границей и внешней границей, которое получается в области, которая расположена на самой нижней по потоку стороне относительно второго направления, из областей на концевой периферийной части.

7. Теплопередающее ребро по п. 4, в котором минимальное расстояние от точки на внутренней границе концевой периферийной части до внешней границы концевой периферийной части постепенно уменьшается вдоль внутренней границы концевой периферийной части в направлении, противоположном второму направлению.

8. Теплопередающее ребро по п. 4, в котором, если внешняя граница промежуточной периферийной части представляет собой границу, которая отличает промежуточную периферийную часть от внешней части основного корпуса ребра, внешняя граница концевой периферийной части и внешняя граница промежуточной периферийной части, которая соединена с внешней границей, выполнены отличающимися друг от друга по меньшей мере в точке их соединения.

9. Теплопередающее ребро по п. 1, в котором сквозная область, которая проходит через основной корпус ребра так, чтобы она открывалась изнутри основного корпуса ребра в направлении, противоположном второму направлению, образована между двумя концевыми периферийными частями, которые окружают первые концевые области двух сквозных отверстий, расположенных так, чтобы быть смежными друг с другом в первом направлении, соответственно.

10. Теплопередающее ребро по п. 1, дополнительно содержащее две внешние части основного корпуса, каждая из которых выступает наружу по меньшей мере из частичной области каждого из обоих концов основного корпуса ребра в первом направлении.

11. Теплопередающее ребро по п. 10, в котором в верхнем конце внешней части основного корпуса, расположенной на верхней по потоку стороне внешней части основного корпуса относительно второго направления, выполнена боковая канавка ребра, углубленная во втором направлении.

12. Теплопередающее ребро по п. 11, в котором конец канавки, расположенный на нижней по потоку стороне боковой канавки ребра относительно второго направления, имеет полукруглый профиль.