主风道与正交支路风道构成的固体蓄热立体风路系统的制作方法

本发明涉及一种固体蓄热风路系统，特别是由主风道结合多个正交支路风道构成的、固体蓄热三维立体风路系统。属于蓄热技术领域。

背景技术：

目前的固体蓄热装置中，缺乏对蓄热体内部的通风换热系统的整体设计和考虑。现有技术中，蓄热体内部形成的风道结构本质上是二维结构，比较典型和普遍应用的是在水平面上交替正交的风道结构，其特点是每条风道均独立贯穿整个蓄热体、且相互之间完全隔离，电热丝一般位于其中的多组平行通道中。显然，这样的结构会导致每条换热风道的首尾温差较大、也会导致位于不同通道中的电热丝温差过高等问题。

也有安装电热丝的通道不做为风道、且两侧封闭，又会导致电热丝的封闭空间与循环风之间通过蓄热体进行换热，显然，这样的结构会导致电热丝的封闭空间与循环风之间的温差较大，电热丝的温度会更高。

蓄热体内部的温差过大，会降低整体的蓄热温度，从而降低蓄热容量、影响吸热和放热特性，降低蓄热系统效率和动态响应性能；电热丝的封闭空间温度过高还会显著减少电热丝的使用寿命等。

针对上述问题已有相关的技术改进，中国专利“一种固体电蓄热设备（申请号：201710445481.0）”，在蓄热砖顶部设有纵向通风孔，底部设置有横向波形孔，分别构成纵向通风道和横向涡流通道，且二者相通；当从横向涡流通道两侧进风时，会沿程不断地与纵向通风孔汇合，并可能产生局部涡流，提高换热效率。但是，其风路系统仍然是多个空间平行且相互独立的水平风路构成的二维系统，每一层蓄热砖仍然只存在上下表面的换热，越接近蓄热体中部，以及出风口位置，整体的温度越高。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种主风道与正交支路风道构成的固体蓄热立体风路系统。采用进风主风道和出风主风道交错排列构成主风路、支路风道构成多分支并联支路，通过平衡进风温差、增大换热面积、降低温度梯度、促进换热流动、均衡风道压力等设计，从而显著降低蓄热体内部温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能，提高电热丝的使用寿命。同时，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、维护方便等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的主风道与正交支路风道构成的固体蓄热立体风路系统，包括蓄热体（1）、支路风道（2），进风主风道（3）、出风主风道（4）、主风道进风口（5）、主风道出风口（6）、进风室（7）、出风室（8）。

蓄热体（1）内部有支路风道（2），以及与其正交的进风主风道（3）和出风主风道（4），且进风主风道（3）通过支路风道（2）与出风主风道（4）相连通。

进风主风道（3）一端封闭，另一端为主风道进风口（5），与进风室（7）连通。

出风主风道（4）一端封闭，另一端为主风道出风口（6），与出风室（8）连通。

被加热气体从进风室（7）经蓄热体（1）底部的多个主风道进风口（5）布风，分别进入多条进风主风道（3），在上升过程中不断分流进入到沿程的多条支路风道（2）中，并不断汇集到与各支路风道（2）分别相通的多条出风主风道（4）中，最后由多个主风道出风口（6）流出进入出风室（8）。

进一步地，所述的进风主风道（3）的数量和出风主风道（4）的数量相同。

进一步地，所述的多条进风主风道（3）和多条出风主风道（4）空间上平行，且交错排列。

进一步地，所述的进风主风道（3）、出风主风道（4）与支路风道（2）的交界处为斜面或弧形面结构。

进一步地，包括风室进风口（9）和风室出风口（10），风室进风口（9）将进风室（7）与外部相连、风室出风口（10）将出风室（8）与外部相连；风室进风口（9）和风室出风口（10）位于蓄热体（1）的相对两侧。

进一步地，包括电加热元件（11），安装在支路风道（2）中，或者安装在与支路风道（2）、进风主风道（3）、出风主风道（4）均不连通的独立的通道中。

与现有技术相比较，本发明具有如下优点：

1、采用进风主风道和出风主风道交错排列构成主风路、支路风道构成多分支并联支路，建立了三维立体风路系统。一是实现温度相对均衡的进风，避免各换热面由不同进风温度导致的大温差情况出现；二是有效增加蓄热体内的蓄热砖的换热面积、避免出现蓄热砖与换热面之间距离过厚的情况出现。从而显著降低了蓄热体内的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能，且降低电热丝的工作温度，提高电热丝的使用寿命。同时，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、维护方便等优点。

2、支路风道与进风主风道和出风主风道交界处的斜面或弧形面结构设计，有效增加气体流动时的紊流、平衡主风道和各分支风道的压力、提高电热丝辐射换热面积，从而有效提高换热效率，并进一步降低蓄热体内各部分温差。

3、将风室进风口和风室出风口安装在蓄热体的相对两侧，可有效平衡主风道内部的气体压力，使得通过多条主风道的气体流量及流速尽量均衡，有效避免由于流速差异过大导致的蓄热体内温差过大的情况。

4、电热丝可利用现成的支路风道作为加热通道，并参与气体直接换热，以降低电热丝温度、提高加热和换热效率；也可以出于削弱氧化的目的，安装在与所述的立体风路系统均不连通的独立的通道中，不影响本设计的总体效果。

附图说明

图1：固体蓄热立体风路系统侧视图。

图2：固体蓄热立体风路系统顶视图。

图中：1-蓄热体、2-支路风道、3-进风主风道、4-出风主风道、5-主风道进风口、6-主风道出风口、7-进风室、8-出风室、9-风室进风口、10-风室出风口、11-电加热元件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示为主风道与正交支路风道构成的固体蓄热立体风路系统的侧视图，图2所示为固体蓄热立体风路系统的顶视图。所述的主风道与正交支路风道构成的固体蓄热立体风路系统，包括蓄热体（1）、支路风道（2）、进风主风道（3）、出风主风道（4）、主风道进风口（5）、主风道出风口（6）、进风室（7）、出风室（8）、风室进风口（9）、风室出风口（10）、电加热元件（11）。

图1和图2中，蓄热体（1）内部有支路风道（2），以及与其正交的进风主风道（3）和出风主风道（4），且进风主风道（3）通过支路风道（2）与出风主风道（4）相连通。进风主风道（3）一端封闭，另一端为主风道进风口（5），与进风室（7）连通。出风主风道（4）一端封闭，另一端为主风道出风口（6），与出风室（8）连通。风路流经了每层蓄热砖的上表面、下表面，以及部分侧表面，有效增加蓄热砖的换热面积、且避免出现蓄热砖与换热面之间距离过厚的情况出现。作为一种具体实施例，支路风道（2）采用水平设置、进风主风道（3）和出风主风道（4）采用垂直设置；当然，也可以将支路风道（2）、进风主风道（3）、出风主风道（4）均采用水平设置方式。

图1中，被加热气体从进风室（7）经蓄热体（1）底部的多个主风道进风口（5）布风，分别进入多条进风主风道（3），在上升过程中不断分流进入到沿程的多条支路风道（2）中，并不断汇集到与各支路风道（2）分别相通的多条出风主风道（4）中，最后由多个主风道出风口（6）流出进入出风室（8）。进风主风道（3）和出风主风道（4）构成主风路、支路风道（2）构成多分支并联支路，从而建立了三维立体风路系统。主风路采用垂直通道，充分利用了烟囱效应，自动促进了垂直风道内的气体流动，这是传统水平风道所不具备的特色优势。

图1中，支路风道（2）共有4行，图2中，支路风道（2）共有3列，按照4x3的等间距矩阵结构设置，共12条。

图2中，进风主风道（3）为3x3的等间距矩阵结构设置，共9条；出风主风道（4）也3x3的等间距矩阵结构设置，共9条。进风主风道（3）的数量和出风主风道（4）的数量相同，以保证进出风的总通道面积相同，使得进出风压力均衡。9条进风主风道（3）和9条出风主风道（4）交错排列，除两侧边缘区域外，每条进风主风道（3）两侧都各有一条出风主风道（4）；同样，每条出风主风道（4）两侧都各有一条进风主风道（3），实现温度相对均衡的垂直进风，避免各换热面由不同进风温度导致的大温差情况出现，从而将通过蓄热体（1）内部的进风温度温差、出风温度温差都能控制在较小的水平。

而且，图2中还可以看出，传统蓄热体（1）内容易出现较大温度梯度的位置是两条相邻的支路风道（2）之间的区域。采用进风主风道（3）和出风主风道（4）交错排列后，将该区域分割成多段，且进风、出风交替，有效消除了蓄热体（1）内部出现温度梯度过大的可能性。

图1中，风室进风口（9）将进风室（7）与外部相连、风室出风口（10）将出风室（8）与外部相连；风室进风口（9）和风室出风口（10）位于蓄热体（1）的两侧。可有效平衡垂直主风道内部的气体压力，使得通过多条垂直主风道的气体流量及流速尽量均衡，有效避免由于流速差异过大导致的蓄热体内温差过大的情况。

图1和图2中，电加热元件（11）采用电热丝，利用现成的支路风道（2）作为加热通道，并参与气体直接换热，降低了电加热元件（11）温度、提高加热效率。

从上述的具体实施例可以看出，本发明显著降低了不同蓄热砖之间以及同一蓄热砖不同空间部位的温差，提高蓄热容量、吸热放热效率和动态响应性能，且降低电热丝的工作温度，提高电热丝的使用寿命。同时，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、维护方便等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。