热风烘炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括多个热交换管的热风烘炉、以及使用这类热交换管的方法。
【背景技术】
[0002]烤炉中用于烹饪食物的热风可以是通过使燃烧器中的燃料燃烧、并将废气中的热经由一个叉流管式热交换器来传递至烹饪风而不会使烹饪风被废气污染地产生的。将加热的烹饪风输送到烤箱的烹饪室中。传统的烤炉是使用安排在一个加热室内的S形管道来将热的排气从燃烧器输送到一个烟囱，该S形的大体上水平的底部段与燃烧器的出口连接，该S形的大体上水平的中间段包含多个热交换管来加热烹饪风，该S形的大体上水平的上部段与一个烟囱连接。热交换管通常是具有圆形横剖面的管状形状或是具有修圆短边的圆矩形，并且由具有高传热系数的材料制成。废气经过热交换器换热管的内侧(称为“热侧”)并且迫使烹饪风在基本上垂直于管内气流的方向上在这些管的外侧(称为热交换器的“冷侧”)流动。通常烹饪风进入废气温度最低的该室底部的加热室，并且在输送进入烤箱的烹饪腔之前向上循环经过热交换管和燃烧器排气管，在这里废气的温度是最高的。由一个风扇驱动空气流。从废气传递至烹饪风的热量受与废气和烹饪风相接触的热交换器表面的表面积、热交换器的传热系数(除其他之外这受所使用的材料及其表面性质、以及在热交换器内和周围的空气流所影响)、以及跨过热交换器壁的温度差的影响。虽然传统的热交换器相对紧凑、并具有良好的效率，它们仍然占有很大空间、并且是烤炉占地的主要因素。希望能够提高传统热交换器的效率。这将带来的优点是能够产生具有较小占地和/或较低运行成本的烤炉，即提高效率会使加热相同量的烹饪风所需要的燃料较少。用于在热交换器中增加从废气至烹饪风的热流的传统方法包括改变热交换管的形状来增加暴露于烹饪风的表面积或增加更多的管。这类措施可稍微增加效率，但代价是在冷侧增加了空气摩擦力，这要求使用较大的风扇并增加了运行成本。
[0003]GB-2424265涉及具有整合翅片的热交换管。在【背景技术】中提及，为了使热传递最大化而提供具有尽可能大的表面积的一个加热流体流经的容器是公知常识。该管状体的内部典型地被分成多个纵向通路，在通路之间的分隔壁用来增强该管状体并增加向流经这些通路的流体传递热的或从流体传递热的表面积。
[0004]US-2003/209344涉及一种热交换器，该热交换器包括多个管，每个管包括一个通路，该通路被分隔成多个子通路。各子通路通常是矩形的(提及其他几何形状)，并且具有一个带翅片的内壁表面。
[0005]DE-102005020727和EP-0359358D3还涉及具有带有两个或更多个通道的热交换器。
[0006]然而，这些背景现有技术均不包括专门适用于热风烘炉的热交换管。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是如何通过使用具有权利要求1特征的热交换管来提高热风烘炉的管式热交换器的效率而不会增加热交换管的外侧的空气摩擦。
[0008]因此，本发明涉及一种热风烘炉，该热风烘炉具有一个叉流管式热交换器，该热交换器包括至少两排的多个热交换管。每排的热交换管排列在一个基本上水平的平面上，并且在一排中的热交换管与邻近排中的热交换管之间具有预确关系。各热交换管包括一个带有管壁的狭长管，并且该狭长管的内部配备有至少一个纵向延伸的内壁，该内壁从该狭长管的内表面的一侧朝向该内表面的另一侧延伸。
[0009]优选地，这种预定关系涉及邻近排的管是竖直对齐的或者这些邻近的管是竖直偏移的。
[0010]有利的是，这些排的热交换管被安排在叉流管式热交换器的一个中间段中。
[0011]在从属权利要求中阐述了多个优选实施例。
[0012]根据本发明的热风烘炉已证明相对于使用的传统热交换器提高了效率。这将带来的优点是可能产生具有较小占地和/或较低运行成本的烤炉，即提高效率会使加热相同量的烹饪风所需要的燃料较少。
[0013]烤炉具有特殊要求，需要其外侧(烘烤空气流动之处)是湍流的，具有高热传递能力。而该内侧具有一个显著较低的空气流量(大约十分之一)，较大的内表面可通过增加热通量来提高效率。因此，使外侧的表面更大不能提高效率，只会增加占地和成本。
[0014]当废气与烘烤风之间的温度差(ΔΤ)下降时，需要更大的表面。当Δ T高时，需要低表面积；较高的温度使该加热元件上的热通量上升。然而，较高的△ T将会使该表面上的温度升高，这将会强制使用更专用性的材料，如耐热钢。本发明可能优化内表面积，这样使得其他表面上的温度与所使用的材料的最佳范围相配。
[0015]在本发明的一个实施例中，热交换管的特定部位的内表面积减少。例如，靠近燃烧器处，以便降低热通量和外表面温度。这个特征改善了温度控制并可将温度调节至一个最佳范围。
【附图说明】
[0016]图1示意性地示出了一个烤炉的叉流管式热交换器的一个侧视简图；
[0017]图2示意性地示出了沿着图1的线I1-1I的热交换管的一个横截面；
[0018]图3示意性地示出了一个烤炉的叉流管式热交换器的一个侧视简图，该热交换器具有根据本发明的第一实施例的热交换管；
[0019]图4示意性地示出了沿着图1的线IV-1V的热交换管的一个横截面；
[0020]图5示意性地示出了对应于图4的根据本发明的热交换管的第二实施例的一个横截面；
[0021]图6示意性地示出了对应于图4的根据本发明的热交换管的第三实施例的一个横截面；
[0022]图7和8示意性地示出了根据本发明的两排热交换管的横截面；
[0023]图9-11示意性地示出了该热交换管的一个实施例的不同视图。
【具体实施方式】
[0024]图1示意性地示出了一个具有传统的叉流管式热交换器3的烤炉I的一个侧视简图。该热交换器位于一个加热室5内，在其中有待加热的烹饪风从一个上入气口 7流过热的热交换器到靠近该单元的底座的一个出口 9。通过一个风扇11控制空气的流速。由一个燃烧如燃气或燃油等燃料的燃烧器13产生用于加热烹饪风的热废气。废气通过由该燃烧器引向一个烟囱17的一个气密管道系统15。管道系统15是S形的，具有三个平行段和三个竖直段。该S形的基本上平行的底段19以其入口端21与该燃烧器的出口 23连接，并且以其出口端25与该下竖直段28的入口 27连接。该下竖直段的出口端29与形成该S形的基本上平行的中间段35的多个热交换管33的入口端31相连接。这些热交换管将热能从其内的废气传递至流经这些热交换管的烹饪风。这些传热管的出口端37与该中间竖直段41的入口端39相连接。该中间竖直段的出口端43与该上平行段47的入口端45相连接。该上平行段的出口端51与烟囱55的下入口端53相连接，该烟囱具有一个开放的上端，冷却的废气可由此逸出。
[0025]由图2可见，各热交换管33具有一个具有修圆端部的矩形的横截面，即该横截面具有两个平直的、平行的长边57'和57"，间距为D，并且由一对曲率直径为D的凸形弯曲端部5Y和59"连接。各热交换管的薄管壁61是由一种具有良好的导热性和耐腐蚀性的材料制成的，例如一种金属，如纯的或合金的铝、铜或铁。
[0026]图3示意性地示出了一个如图1所示的类型的烤炉301的一个侧视简图，但该烤炉具有一个根据本发明的第一实施例所述的带有热交换管333的叉流管式热交换器303。如图4所示，这些热交换管具有与传统管相同的外部形状，即具有两个间距为D的平直的、平行的长边357'和357"的横截面、并由一对短端35Y和359"连接。在本发明的这个实施例中，这些短端是凸形、并且具有一个曲率直径D。各热交换管333的薄管壁361是由一种具有良好的导热性和耐腐蚀性的材料制成的，例如一种金属，如纯的或合金的铝、铜或铁。这些热交换管的内部具有一个或多个纵向延伸的内壁，在本例中是两个内壁363和363"。各内壁从一个长边357'拉伸至该热交换器壁361的对侧长边357"，由些将该热交换管分隔成三个狭长隔室365'、365"和365"'，废气流经这些隔室。优选地，这些隔室是闭合的，即隔室之间没有横向废气流过这使得其暴露于废气的壁的表面积最大化。然而，作为一种替代方案，这些内壁中的一个或多个可以是穿孔的以便在气流中引起湍流。这些内壁由一种具有良好的导热性和耐腐蚀性的材料制成，例如一种金属，如纯的或合金的铝、铜或铁，并且优选地它们可由与这些热交换管的薄壁361相同的材料制成。在这些内壁与这些热交换管壁的内表面之间的联接部优选地可被配置成可提供从这些内壁至这些热交换管壁的良好的热传递。优选地，这些内壁与这些外壁是例如通过挤出而一体形成的、或是通过用部件之间的导热膏来焊接或铆接而连接在一起。在使用中，在这些狭长隔室中流动的废气对这些内壁进行加热，并且这些内壁通过传导将热传递至该热交换管壁。由此，这些内壁与这些热交换管内部中心的废气相