具有性能增强部件的流体管道以及包括所述流体管道的装置的制造方法
【专利说明】具有性能增强部件的流体管道以及包括所述流体管道的装
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求以下专利申请的优先权以及权益:1)2014年6月27日提交的美国临时专利申请，申请号为61/840159，标题为“用于换热器管道的传热增强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日提交的美国临时专利申请，申请号为61/864031，标题为“改进型换热器和/或加湿器管道aMPROVED HEAT EXCHANGER AND/ORHUMIDIFIER CHANNELS) ”。上面提到的临时专利申请的内容在此明确通过引用并入到本申请的详细描述中。
技术领域
[0003]本发明涉及用于换热器或加湿器的流体管道，其中所述流体管道以用于改善装置的总传热、传质或传热和传质性能两者的性能增强部件而形成。
【背景技术】
[0004]在换热器中，特别在用于加热和/或冷却流体的换热器类型中，通常使用定位在构成换热器核心的相应流体流动通路之间或相邻于相应流体流动通路的传热表面(诸如散热片)，来增加或改善传热性能。也通常使用处于换热器的流体流动通路之内的传热表面或传热增强装置(诸如湍流增强器)，或以突起图案(诸如凹坑或肋)形成流体流动通路，以便增加换热器的传热性能。
[0005]虽然定位传热表面或传热增强装置(诸如散热片或湍流增强器或凸起物)在相邻流体流动通路之间或在流体流动通路内，可以用于增加传热性能，但也熟知用传热表面或传热增强装置来增加通过传热表面或传热增强装置所在的流体管道或流体流动通路的压降。通过流体管道的压降对传热性能有不利影响，因此存在平衡与并入传热增强部件以增加性能相关联的优点和与增加通过换热器的压降相关联的潜在不利影响的持续需求。
[0006]因此，存在用于增加传热性能的改善型性能增强部件的需求，该改善型性能增强部件可以并入换热器的开放流体管道，该开放流体管道在提供通过换热器的流体管道的改善型压降特性的同时，可以用于增加传热性能。
[0007]当考虑加湿器，也存在类似需求，以通过增强发生在形成加湿器的整个流体管道总传质来改善装置的整体性能。已经发现，将类似的性能增强部件并入与加湿器相关联的开放管道或流体通路，可以用于增加装置的传质性能特性。因此，已经发现，将性能增强部件并入换热器和/或加湿器的开放管道或流体管道，可以改善装置的传热和/或传质或传热和传质二者。
【发明内容】
[0008]根据本公开的示例实施例，提供了一种用于通过其传送流体的流体管道，其包括:第一和第二隔开壁，所述第一和第二隔开壁各自限定内表面和外表面；流动通路，限定在第一和第二隔开壁的内表面之间；与所述流动通路的第一端连通的流体入口，用于将所述流体传递到所述流动通路；与所述流动通路的第二端连通的流体出口，用于从所述流动通路排放所述流体；以及多个性能增强部件，形成在管件的第一和第二隔开壁中的至少一个的内表面中，其中所述性能增强部件具有隔开凸起物的形式，该凸起物突出于第一和第二隔开壁中的所述至少一个的内表面，而所述第一和第二隔开壁中的所述至少一个的外表面提供无穿孔的大致连续接触表面，每个凸起物具有一对尖锐前缘，该尖锐前缘大致指向传入流体流动。
[0009]根据本公开的另一方面，提供了一种换热器，其包括:多个管件，以大致彼此平行的关系隔开布置，每个管件形成具有第一和第二隔开壁的流体管道，所述第一和第二壁各自限定内表面和外表面；多条第一流体流动通路，限定在每个管件的第一和第二隔开壁的内表面之间；多条第二流体流动通路，每个第二流体流动通路限定在相邻管件之间；与第一组流体流动通路连通的一对入口和出口歧管，用于通过所述第一流体流动通路放入并排放流体；多个性能增强部件，形成在每个管件的第一和第二隔开壁中的至少一个的内表面中上；其中所述性能增强部件形成有一对尖锐前缘，所述性能增强部件突出于第一和第二隔开壁中的所述至少一个的内表面的平面，第一和第二隔开壁中的所述至少一个的外表面提供无穿孔的大致连续接触表面。
[0010]根据本公开的另一方面，所述性能增强部件是传热增强器并且以分离插入件形成，这些分离插入件然后被固定到管件的内表面。
[0011]根据本公开的另一示范性实施例，提供了一种制造用于换热器的流体管道的方法，包括如下步骤:提供具有一厚度并限定内表面和外表面的片材；在所述材料的内表面之上以一图案在所述片材中形成多个传热增强器，所述多个传热增强器具有尖锐前缘并且伸出于片材的内表面，所述片材的外表面保持大致连续并且无穿孔；将所述片材切割成所希望的尺寸；将切出的片材形成为长形管件的形状；并且密封所述长形管件的外周边缘，以通过钎焊限定通过其传送流体的流体管道。
[0012]根据本公开的另一示范性实施例，提供了一种加湿器，包括:布置在堆中的多个板，每个所述板以用于第一气流或第二气流的气体流动通路的形式限定多个流体管道；多个水渗透膜，其中所述膜中的一个提供在所述堆中的每对相邻板之间，并且对于所述一对相邻板密封；其中所述板被堆叠，以使得在整个所述堆中，用于所述第一气流的气体流动通路与用于所述第二气流的气体流动通路交替，并且使得每个水渗透膜将用于第一气流的一条气体流动通路，与用于第二气流的一条气体流动通路分开；并且其中用于所述第一气流和所述第二气流中的至少一个的所述气体流动通路还包括具有传质增强部件的形式的性能增强部件，所述传质增强部件突出于该气体流动通路的表面，并且所述传质增强部件具有大致指向传入流动的一对尖锐前缘，用于在所述第一和第二气流中的所述一个内形成涡流。
【附图说明】
[0013]现在将参考附图示、通过举例方式描述本公开的示范性实施例，在附图中:
[0014]图1是包括根据本公开示范性实施例的传热增强管道的换热器的透视图；
[0015]图2是沿图1中的剖面线2-2所截取的换热器的一部分的局部透视图；
[0016]图3是在图1的换热器中形成流体流动通路的板的外侧的一部分的俯视图；
[0017]图4是沿剖面线4-4截取的图3中所示的板的一部分的横截面视图；
[0018]图5是图4中所示的圆圈部分5的详细视图；
[0019]图6是在图1的换热器中形成流体流动通路或传热增强管道的板的一部分的俯视图；
[0020]图7是用如图6所示的板所形成的流体流动通路或传热增强管道的一部分的示意性横截面图；
[0021]图8是根据本公开替代实施例的板的一部分的示意性俯视图，该部分在图1的换热器中形成流体流动通路或传热增强管道；
[0022]图9是由如图8所示的板所形成的流体流动通路或传热增强管道的一部分的示意性横截面图；
[0023]图10是根据本公开替代实施例的板的一部分的示意性俯视图，该部分用于在换热器中形成流体流动通路或传热增强管道；
[0024]图11是由如图10所示的板所形成的流体流动通路或传热增强管道的一部分的示意性横截面图；
[0025]图12是根据本公开替代实施例的板的一部分的示意性俯视图，该部分用于在换热器中形成流体流动通路或传热增强管道；
[0026]图13是由如图12所示的板所形成流体流动通路或传热增强管道的一部分的示意性横截面图；
[0027]图14是根据本公开替代实施例的板的一部分的示意性俯视图，该部分用于在换热器中形成流体流动通路或传热增强管道；
[0028]图15是由如图14所示的板所形成的流体流动通路或传热增强管道的一部分的示意性横截面图；
[0029]图16是根据本公开替代实施例的板的一部分的示意性透视图，该部分用于在换热器中形成流体流动通路或传热增强管道。
[0030]图17是图16所示的板的一部分的示意性俯视图；
[0031]图18是根据本公开替代实施例的板的一部分的示意性透视图，该部分用于在换热器中形成流体流动通路或传热增强管道。
[0032]图19是图18所不的板的一部分的不意性俯视图；
[0033]图20是用于形成换热器的流体流动通路的材料条带的一部分的示意性放大详细横截面图；
[0034]图21是让根据本公开的传热增强器形成在其中之后、图20的材料条带的示意性详细横截面视图；
[0035]图22是以与传热表面的堆叠关系布置的、图21中所示的材料的一部分的示意性横截面详细视图；
[0036]图23是图示在无量纲流动的一定范围之上用于各种形式的换热器流体流动通路的无量纲传热性能的图形表示；
[0037]图24是图示在所述换热器的典型流动速率的一定范围之上与各种形式的换热器流体流动通路相关联的摩擦结果的图形表示；
[0038]图25是用于形成传热增强器的切割工具和相应的已形成传热增强器的详细视图；
[0039]图26是根据本公开另一示范性实施例的流体流动通路或传热增强管道的一部分的示意性横截面视图；
[0040]图27是图26所示的传热增强管道的流体流动通路的内部的示意性顶透视图；
[0041]图28是按照本公开所形成的示范性传热增强器的示意性顶透视图；
[0042]图29是根据本公开另一示范性实施例的加湿器的示意性透视图；
[0043]图30是用于图29的加湿器的拐角或湿板的顶透视图；
[0044]图31是用于图29的加湿器的干板的拐角的顶透视图；和
[0045]图32是图示形成在流动流中的后缘涡流的传热和/或传质增强部件的放大示意图，该传热和/或传质增强部件并入了换热器和/或加湿器管道中。
【具体实施方式】
[0046]参考图1和2，那里示出了根据本公开示范性实施例的示范性换热器10。换热器10包括多个堆叠管件12，其以大致彼此平行的关系隔开地延伸。所述多个堆叠管件12 —起限定穿过其中的第一组流动通路14，用于第一流体通过换热器10的流动。第二组流体通路16限定在相邻管件12之间，用于第二流体(诸如空气)通过换热器10的流动。在所讨论实施例中，管件12由一对配合上下板13、15形成，因此也可以被称为板对。然而，应当理解，管件12也可以形成为单件管件，并且本公开不打算限定于形成为板对的管件12。
[0047]管件或板对12各自形成有凸起压花或凸台部分20、22，其各自具有形成在其中的开口 23，用作用于第一流体通过管件12的流动的入口 /出口开口。一个管件12的凸台部分20、22对准并且配合于管件12的堆中的相邻管件12的凸台部分20、