具有性能增強部件的流體管道以及包括所述流體管道的裝置的制造方法
【專利說明】具有性能增強部件的流體管道以及包括所述流體管道的裝
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求以下專利申請的優先權以及權益:1)2014年6月27日提交的美國臨時專利申請，申請號為61/840159，標題為“用于換熱器管道的傳熱增強器以及制造其的方法(HEAT TRANSFER ENHANCEMENT FOR HEAT EXCHANGER CHANNELS AND METHOD OFMANUFACTURING SAME) ”；以及2) 2013年8月9日提交的美國臨時專利申請，申請號為61/864031，標題為“改進型換熱器和/或加濕器管道aMPROVED HEAT EXCHANGER AND/ORHUMIDIFIER CHANNELS) ”。上面提到的臨時專利申請的內容在此明確通過引用并入到本申請的詳細描述中。
技術領域
[0003]本發明涉及用于換熱器或加濕器的流體管道，其中所述流體管道以用于改善裝置的總傳熱、傳質或傳熱和傳質性能兩者的性能增強部件而形成。
【背景技術】
[0004]在換熱器中，特別在用于加熱和/或冷卻流體的換熱器類型中，通常使用定位在構成換熱器核心的相應流體流動通路之間或相鄰于相應流體流動通路的傳熱表面(諸如散熱片)，來增加或改善傳熱性能。也通常使用處于換熱器的流體流動通路之內的傳熱表面或傳熱增強裝置(諸如湍流增強器)，或以突起圖案(諸如凹坑或肋)形成流體流動通路，以便增加換熱器的傳熱性能。
[0005]雖然定位傳熱表面或傳熱增強裝置(諸如散熱片或湍流增強器或凸起物)在相鄰流體流動通路之間或在流體流動通路內，可以用于增加傳熱性能，但也熟知用傳熱表面或傳熱增強裝置來增加通過傳熱表面或傳熱增強裝置所在的流體管道或流體流動通路的壓降。通過流體管道的壓降對傳熱性能有不利影響，因此存在平衡與并入傳熱增強部件以增加性能相關聯的優點和與增加通過換熱器的壓降相關聯的潛在不利影響的持續需求。
[0006]因此，存在用于增加傳熱性能的改善型性能增強部件的需求，該改善型性能增強部件可以并入換熱器的開放流體管道，該開放流體管道在提供通過換熱器的流體管道的改善型壓降特性的同時，可以用于增加傳熱性能。
[0007]當考慮加濕器，也存在類似需求，以通過增強發生在形成加濕器的整個流體管道總傳質來改善裝置的整體性能。已經發現，將類似的性能增強部件并入與加濕器相關聯的開放管道或流體通路，可以用于增加裝置的傳質性能特性。因此，已經發現，將性能增強部件并入換熱器和/或加濕器的開放管道或流體管道，可以改善裝置的傳熱和/或傳質或傳熱和傳質二者。
【發明內容】
[0008]根據本公開的示例實施例，提供了一種用于通過其傳送流體的流體管道，其包括:第一和第二隔開壁，所述第一和第二隔開壁各自限定內表面和外表面；流動通路，限定在第一和第二隔開壁的內表面之間；與所述流動通路的第一端連通的流體入口，用于將所述流體傳遞到所述流動通路；與所述流動通路的第二端連通的流體出口，用于從所述流動通路排放所述流體；以及多個性能增強部件，形成在管件的第一和第二隔開壁中的至少一個的內表面中，其中所述性能增強部件具有隔開凸起物的形式，該凸起物突出于第一和第二隔開壁中的所述至少一個的內表面，而所述第一和第二隔開壁中的所述至少一個的外表面提供無穿孔的大致連續接觸表面，每個凸起物具有一對尖銳前緣，該尖銳前緣大致指向傳入流體流動。
[0009]根據本公開的另一方面，提供了一種換熱器，其包括:多個管件，以大致彼此平行的關系隔開布置，每個管件形成具有第一和第二隔開壁的流體管道，所述第一和第二壁各自限定內表面和外表面；多條第一流體流動通路，限定在每個管件的第一和第二隔開壁的內表面之間；多條第二流體流動通路，每個第二流體流動通路限定在相鄰管件之間；與第一組流體流動通路連通的一對入口和出口歧管，用于通過所述第一流體流動通路放入并排放流體；多個性能增強部件，形成在每個管件的第一和第二隔開壁中的至少一個的內表面中上；其中所述性能增強部件形成有一對尖銳前緣，所述性能增強部件突出于第一和第二隔開壁中的所述至少一個的內表面的平面，第一和第二隔開壁中的所述至少一個的外表面提供無穿孔的大致連續接觸表面。
[0010]根據本公開的另一方面，所述性能增強部件是傳熱增強器并且以分離插入件形成，這些分離插入件然后被固定到管件的內表面。
[0011]根據本公開的另一示范性實施例，提供了一種制造用于換熱器的流體管道的方法，包括如下步驟:提供具有一厚度并限定內表面和外表面的片材；在所述材料的內表面之上以一圖案在所述片材中形成多個傳熱增強器，所述多個傳熱增強器具有尖銳前緣并且伸出于片材的內表面，所述片材的外表面保持大致連續并且無穿孔；將所述片材切割成所希望的尺寸；將切出的片材形成為長形管件的形狀；并且密封所述長形管件的外周邊緣，以通過釬焊限定通過其傳送流體的流體管道。
[0012]根據本公開的另一示范性實施例，提供了一種加濕器，包括:布置在堆中的多個板，每個所述板以用于第一氣流或第二氣流的氣體流動通路的形式限定多個流體管道；多個水滲透膜，其中所述膜中的一個提供在所述堆中的每對相鄰板之間，并且對于所述一對相鄰板密封；其中所述板被堆疊，以使得在整個所述堆中，用于所述第一氣流的氣體流動通路與用于所述第二氣流的氣體流動通路交替，并且使得每個水滲透膜將用于第一氣流的一條氣體流動通路，與用于第二氣流的一條氣體流動通路分開；并且其中用于所述第一氣流和所述第二氣流中的至少一個的所述氣體流動通路還包括具有傳質增強部件的形式的性能增強部件，所述傳質增強部件突出于該氣體流動通路的表面，并且所述傳質增強部件具有大致指向傳入流動的一對尖銳前緣，用于在所述第一和第二氣流中的所述一個內形成渦流。
【附圖說明】
[0013]現在將參考附圖示、通過舉例方式描述本公開的示范性實施例，在附圖中:
[0014]圖1是包括根據本公開示范性實施例的傳熱增強管道的換熱器的透視圖；
[0015]圖2是沿圖1中的剖面線2-2所截取的換熱器的一部分的局部透視圖；
[0016]圖3是在圖1的換熱器中形成流體流動通路的板的外側的一部分的俯視圖；
[0017]圖4是沿剖面線4-4截取的圖3中所示的板的一部分的橫截面視圖；
[0018]圖5是圖4中所示的圓圈部分5的詳細視圖；
[0019]圖6是在圖1的換熱器中形成流體流動通路或傳熱增強管道的板的一部分的俯視圖；
[0020]圖7是用如圖6所示的板所形成的流體流動通路或傳熱增強管道的一部分的示意性橫截面圖；
[0021]圖8是根據本公開替代實施例的板的一部分的示意性俯視圖，該部分在圖1的換熱器中形成流體流動通路或傳熱增強管道；
[0022]圖9是由如圖8所示的板所形成的流體流動通路或傳熱增強管道的一部分的示意性橫截面圖；
[0023]圖10是根據本公開替代實施例的板的一部分的示意性俯視圖，該部分用于在換熱器中形成流體流動通路或傳熱增強管道；
[0024]圖11是由如圖10所示的板所形成的流體流動通路或傳熱增強管道的一部分的示意性橫截面圖；
[0025]圖12是根據本公開替代實施例的板的一部分的示意性俯視圖，該部分用于在換熱器中形成流體流動通路或傳熱增強管道；
[0026]圖13是由如圖12所示的板所形成流體流動通路或傳熱增強管道的一部分的示意性橫截面圖；
[0027]圖14是根據本公開替代實施例的板的一部分的示意性俯視圖，該部分用于在換熱器中形成流體流動通路或傳熱增強管道；
[0028]圖15是由如圖14所示的板所形成的流體流動通路或傳熱增強管道的一部分的示意性橫截面圖；
[0029]圖16是根據本公開替代實施例的板的一部分的示意性透視圖，該部分用于在換熱器中形成流體流動通路或傳熱增強管道。
[0030]圖17是圖16所示的板的一部分的示意性俯視圖；
[0031]圖18是根據本公開替代實施例的板的一部分的示意性透視圖，該部分用于在換熱器中形成流體流動通路或傳熱增強管道。
[0032]圖19是圖18所不的板的一部分的不意性俯視圖；
[0033]圖20是用于形成換熱器的流體流動通路的材料條帶的一部分的示意性放大詳細橫截面圖；
[0034]圖21是讓根據本公開的傳熱增強器形成在其中之后、圖20的材料條帶的示意性詳細橫截面視圖；
[0035]圖22是以與傳熱表面的堆疊關系布置的、圖21中所示的材料的一部分的示意性橫截面詳細視圖；
[0036]圖23是圖示在無量綱流動的一定范圍之上用于各種形式的換熱器流體流動通路的無量綱傳熱性能的圖形表示；
[0037]圖24是圖示在所述換熱器的典型流動速率的一定范圍之上與各種形式的換熱器流體流動通路相關聯的摩擦結果的圖形表示；
[0038]圖25是用于形成傳熱增強器的切割工具和相應的已形成傳熱增強器的詳細視圖；
[0039]圖26是根據本公開另一示范性實施例的流體流動通路或傳熱增強管道的一部分的示意性橫截面視圖；
[0040]圖27是圖26所示的傳熱增強管道的流體流動通路的內部的示意性頂透視圖；
[0041]圖28是按照本公開所形成的示范性傳熱增強器的示意性頂透視圖；
[0042]圖29是根據本公開另一示范性實施例的加濕器的示意性透視圖；
[0043]圖30是用于圖29的加濕器的拐角或濕板的頂透視圖；
[0044]圖31是用于圖29的加濕器的干板的拐角的頂透視圖；和
[0045]圖32是圖示形成在流動流中的后緣渦流的傳熱和/或傳質增強部件的放大示意圖，該傳熱和/或傳質增強部件并入了換熱器和/或加濕器管道中。
【具體實施方式】
[0046]參考圖1和2，那里示出了根據本公開示范性實施例的示范性換熱器10。換熱器10包括多個堆疊管件12，其以大致彼此平行的關系隔開地延伸。所述多個堆疊管件12 —起限定穿過其中的第一組流動通路14，用于第一流體通過換熱器10的流動。第二組流體通路16限定在相鄰管件12之間，用于第二流體(諸如空氣)通過換熱器10的流動。在所討論實施例中，管件12由一對配合上下板13、15形成，因此也可以被稱為板對。然而，應當理解，管件12也可以形成為單件管件，并且本公開不打算限定于形成為板對的管件12。
[0047]管件或板對12各自形成有凸起壓花或凸臺部分20、22，其各自具有形成在其中的開口 23，用作用于第一流體通過管件12的流動的入口 /出口開口。一個管件12的凸臺部分20、22對準并且配合于管件12的堆中的相鄰管件12的凸臺部分20、