一種高效翅片板、翅片板制造方法和采用該翅片板的空氣預熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機械裝備工程中的熱交換設備技術領域，特別是涉及一種高效翅片 板、翅片板制造方法和采用該翅片板的空氣預熱器。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，通常的板翅空氣預熱器結構包括上下疊裝在一起的換熱模塊，其工 作原理為：尚帶低溫余熱的煙氣從煙氣入口經過換熱模塊的翅片板的煙氣流道，經換熱模 塊的翅片板熱交換放熱后，從底部的煙氣出口出來。空氣從空氣入口換熱模塊的空氣流道， 經加熱后從空氣出口進入加熱爐。在這個過程中，翅片板主要用于在煙氣和空氣件進行熱 交換，可見，翅片板是影響預熱器的效率的主要器件。理論和實踐表明，在提高翅片板的整 體換熱效率方面，翅片板外形尺寸與具體工況具有一定的適應性，翅片的具體結構尺寸也 與翅片板外形尺寸有一定的匹配性，因此，提高翅片板效率的一個重要方式就是改進翅片 板的各項結構尺寸。
[0003] 傳統的空氣預熱器原來沒有板翅式翅片板的設計技術，憑借相似設備的設計經 驗，而學術界雖然也有對翅片板的設計進行研究，主要集中在翅片的尺寸、形狀研究上，但 是，發明人發現，翅片板的基板在熱傳遞過程中起到十分重要的作用，但是目前的翅片在進 行尺寸設計時經常忽略了該因素，進而導致翅片板基板的熱傳遞不足以滿足要求，翅片板 整體熱交換效率達不到理論要求。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于避免現有技術中的不足之處而提供一種高效的翅片板，該翅片 板采用新的生產方法，充分考慮基板在熱交換過程中的作用，從而提高整體熱交換效率，并 提供采用該翅片板的預熱器。
[0005]發明思路：本發明發明人發現翅片板的基板在熱傳遞過程中起到十分重要的作 用，通過建立熱傳遞模型，發明人進一步發現，在熱傳遞過程中，熱量從煙氣轉換到空氣的 過程須分別經過兩側(吸熱側和散熱側)的翅片和基板，翅片和基板的熱流通能力決定了整 個流程的熱流通能力，其中，單個翅片換熱過程中，流程面積（即單個翅片表面積、基板的平 均面積)可以看作是熱量的流路，反映用于單位時間內能夠通過熱量的大小，而在整個熱量 傳遞過程中，基板接收或者輸出熱量的流路需要大于翅片接收或者輸出熱量的流路，否則 就會造成熱流阻塞，導致基板和翅片之間無法有效的進行熱量傳遞，從而降低了換熱效率。 基于以上思路，發明人提出了一種新的翅片板及其制造方法。
[0006] 本發明的目的通過以下技術方案實現：
[0007] 提供一種翅片板制造方法，所述翅片板包括基板，所述基板包括用于從第一傳遞 介質中吸熱的吸熱面和將熱量散發到第二傳遞介質的散熱面，所述吸熱面設置有吸熱翅 片，所述散熱面設置有散熱翅片，包括：
[0008] 尺寸設定步驟:設定產品的翅片尺寸和基板尺寸，以使單一吸熱翅片的表面積小 于等于基板的平均吸熱面積，單一散熱翅片的表面積小于等于基板的平均散熱面積;其中， 所述平均吸熱面積等于基板的吸熱面面積除以吸熱翅片數量，所述平均散熱面積等于基板 的散熱面面積除以散熱翅片的數量；
[0009] 制造步驟:根據設定的尺寸制造翅片板。
[0010] 其中，在所述尺寸設定步驟中：設定產品的翅片尺寸和基板尺寸，以使單一吸熱翅 片的表面積小于等于單一散熱翅片的表面積。
[0011] 其中，在所述尺寸設定步驟中：設定產品的翅片尺寸和基板尺寸，以使單一吸熱翅 片的體積等于基板平均吸熱體積，單一散熱翅片的體積等于基板的平均散熱體積;其中，所 述平均吸熱體積等于基板的體積除以吸熱翅片數量，所述平均散熱體積等于基板的體積除 以散熱翅片的數量。
[0012] 其中，在所述尺寸設定步驟中：設定產品的翅片尺寸和基板尺寸，以使單一吸熱翅 片的體積等于單一散熱翅片的體積。
[0013] 其中，在所述尺寸設定步驟中：設定產品的翅片尺寸和基板尺寸，以使單一吸熱翅 片的表面積等于基板平均吸熱面積，單一散熱翅片的表面積等于基板的平均散熱面積。 [0014]其中，在所述尺寸設定步驟中：根據吸熱翅片的結構，以吸熱翅片的結構尺寸X為 變量，建立單一吸熱翅片容面比函數Θ吸(X)，設定翅片板的尺寸以使翅片板的各項尺寸符合 公式δ = θ吸(X)，其中δ是基板厚度，單一吸熱翅片容面比是單一吸熱翅片的體積與表面積的 比值。
[0015] 其中，在所述尺寸設定步驟中：根據散熱翅片的結構，以散熱翅片的結構尺寸X為 變量，建立單一散熱翅片容面比函數Θ散(X)，設定翅片板的尺寸以使翅片板的各項尺寸符合 公式δ = θ散(X)，其中δ是基板厚度，單一散熱翅片容面比是單一散熱翅片的體積與表面積的 比值。
[0016] 其中，設定產品的翅片尺寸和基板尺寸，以使所述吸熱側翅片的整體容面比小于 散熱側的整體容面比，其中吸熱側的整體容面比是所有吸熱翅片的表面積和除以所有吸熱 翅片，散熱側的整體容面比是所有散熱翅片的表面積和除以所有散熱翅片。
[0017] 還提供一種高效翅片板，包括基板，所述基板包括用于從第一傳遞介質中吸熱的 吸熱面和將熱量散發到第二傳遞介質的散熱面，所述吸熱面設置有吸熱翅片，所述散熱面 設置有散熱翅片，其特征在于:單一吸熱翅片的表面積小于等于基板平均吸熱面積，單一散 熱翅片的表面積小于等于基板的平均散熱面積;其中，所述平均吸熱面積等于基板的吸熱 面面積除以吸熱翅片數量，所述平均散熱面積等于基板的散熱面面積除以散熱翅片的數 量。
[0018] 其中，單一吸熱翅片的表面積小于等于單一散熱翅片的表面積。
[0019] 其中，單一吸熱翅片的體積小于等于基板平均吸熱體積，單一散熱翅片的體積大 于等于基板的平均散熱體積;其中，所述平均吸熱體積等于基板的體積除以吸熱翅片數量， 所述平均散熱體積等于基板的體積除以散熱翅片的數量。
[0020] 其中，單一吸熱翅片的體積小于等于單一散熱翅片的體積。
[0021] 其中，單一吸熱翅片的表面積等于基板平均吸熱面積，單一散熱翅片的表面積等 于基板的平均散熱面積，單一吸熱翅片的體積等于基板平均吸熱體積，單一散熱翅片的表 面積等于基板的平均散熱體積。
[0022] 其中，所述吸熱側翅片的整體容面比大于等于散熱側的整體容面比，其中吸熱側 的整體容面比是所有吸熱翅片的表面積和除以所有吸熱翅片，散熱側的整體容面比是所有 散熱翅片的表面積和除以所有散熱翅片。
[0023] 還提供一種高效空氣預熱器，包括換熱模塊，所述換熱模塊采用上述任意一種的 翅片板作為換熱器件。
[0024] 本發明的有益效果:本發明提供的翅片板及其制造方法的主要特點是單一吸熱翅 片的表面積小于等于基板平均吸熱面積，單一散熱翅片的表面積小于等于基板的平均散熱 面積;其中，所述平均吸熱面積等于基板的吸熱面面積除以吸熱翅片數量，所述平均散熱面 積等于基板的散熱面面積除以散熱翅片的數量，因此，翅片板的翅片與基板之間的熱量傳 遞不存在阻塞，翅片板和基板之間能夠快速有效的進行熱量傳遞，從而提高了翅片板整體 的換熱效率。
【附圖說明】
[0025] 利用附圖對發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制， 對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其 它的附圖。
[0026]圖1是本發明的實施例1中單翅片換熱流程模型中流程面積變化示意圖。
[0027] 圖2是本發明的實施例1中單翅片換熱流程模型中流程容積變化示意圖。
[0028] 圖3是本發明的實施例2中的翅片板結構簡化圖。
[0029] 在圖1至圖3中包括有：
[0030] 1--基板、
[0031 ] 2--吸熱翅片、
[0032] 3一一散熱翅片。
【具體實施方式】
[0033] 結合以下實施例對本發明作進一步描述。
[0034] 實施例1
[0035] 本實施例提供一種翅片板，該翅片板包括基板1，所述基板1包括用于從煙氣（即第 一傳遞介質）中吸熱的吸熱面和將熱量散發到空氣（即第二傳遞介質）的散熱面，所述吸熱 面設置有吸熱翅片2,所述散熱面設置有散熱翅片3,在熱傳遞過程中，熱量由吸熱翅片2從 煙氣中吸取，然后通過吸熱面傳遞到基板1，在由基板1通過散熱面傳遞到散熱翅片3。在熱 量傳遞過程中，流程面積和流程容積是對影響熱量傳遞效果的兩個重要因素，而每個獨立 的吸熱翅片2和散熱翅片3在熱交換過程中都具有一定獨立性，發明人對這兩個因素分別建 立單一翅片模型并分析。對于流程面積，熱量傳輸過程中的流程面積變化如圖1所示，結合 該流程過程，本發明創造的翅片板的單一吸熱翅片2的表面積小于基板1平均吸熱面積，單 一散熱翅片3的表面積小于基板1的平均散熱面積，單一吸熱翅片2的表面積小于等于單一 散熱翅片3的表面積;其中，平均吸熱面積等于基板1的吸熱面面積除以吸熱翅片2數量，平 均散熱面積等于基板1的散熱面面積除以散熱翅片3的數量。從而使得翅片板的翅片與基板 1之間的熱量傳遞不存在阻塞，翅片板和基板1之間能夠快速有效的進行熱量傳遞，提高了 翅片板整體的換熱效率。
[0036] 對于流程容積，熱量傳輸過程中的流程容積變化如圖2所示單一吸熱翅片2的體積 小于