一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体的制作方法

1.本实用新型涉及工业锅炉节能领域，更具体地，涉及一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体。


背景技术：

2.对于工业加热炉来说，其炉膛内部火焰对被加热工件或管道的热传递方式以辐射为主，因而也常称为工业辐射炉。对于以集中供暖为典型应用的工业锅炉，通常，锅炉燃烧器及燃烧火焰位于锅炉炉膛的中心轴线上，而受热管道则延展盘绕于锅炉炉膛的内壁，并被沿中心轴线方向的燃烧火焰及高温烟气所加热。在工业锅炉工作时，炉膛内火焰在燃烧时会产生大量的热辐射，被安置于炉膛内壁周边的受热管道吸收，但是，由于火焰在燃烧过程中处于自由燃烧状态，特别是对于火焰尾端而言，更容易受助燃气流的冲刷影响而变得非常不稳定，导致炉膛内壁管道的热吸收效率下降，并使得排出烟气的余温较高，从而影响了锅炉整体的有效热转换效率。
3.现有技术cn112066553a公开了设置有换热管的固体电蓄热锅炉，蓄热体是由若干蓄热砖墙平行紧凑排布组成，限制了锅炉炉膛内燃烧火焰尾端对锅炉炉膛的接触热辐射面积，影响了有效传热效率。
4.因此，为了改善和优化现有工业锅炉工作时，炉膛内燃烧火焰的尾端更容易受助燃气流的冲刷影响而变得不稳定的现象，我们提出一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体，包括蓄热体主体，蓄热体主体安置于锅炉燃烧火焰尾端侧，蓄热体主体的柱体中心轴线方向与锅炉炉膛中心轴线方向一致；蓄热体主体为柱体结构；蓄热体主体的每个侧面均设有凸起拓扑结构单元；凸起拓扑结构单元为柱体结构；凸起拓扑结构单元沿第一方向延伸并沿第二方向排布，第一方向为垂直于蓄热体侧面所在平面的方向，第二方向为蓄热体主体的顶面指向蓄热体主体的底面的方向；凸起拓扑结构单元的表面积总和大于蓄热体主体侧面的轮廓面积至少五倍。
6.优选的，蓄热体主体的每个侧面包括向蓄热体主体内部凹陷的凹槽，凹槽为柱体结构，凹槽沿第一方向延伸沿第二方向排布，凹槽与凸起拓扑结构单元相匹配，凹槽的内侧表面积总和大于蓄热体主体侧面的轮廓面积至少五倍。
7.优选的，同一个侧面上，相邻两个凸起拓扑结构单元之间形成第一间隔。
8.优选的，凸起拓扑结构单元嵌套于凹槽内，凸起拓扑结构单元的表面积与凹槽内侧表面积的总和大于蓄热体主体侧面的轮廓面积至少五倍。
9.本实用新型还提供了一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体，包括蓄热体主体，蓄热体主体安置于锅炉燃烧火焰尾端侧，蓄热体主体的柱体中心轴线方向与锅炉炉膛
中心轴线方向一致；蓄热体主体为柱体结构；蓄热体主体的每个侧面包括向蓄热体主体内部凹陷的凹槽，凹槽为柱体结构；凹槽第一方向延伸沿第二方向排布，第一方向为垂直于侧面所在平面的方向，第二方向为蓄热体主体的顶面指向蓄热体主体的底面的方向；凹槽的内侧表面积的总和大于蓄热体主体侧面的轮廓面积至少五倍。
10.优选的，同一个侧面上，相邻两个凹槽之间形成第二间隔。
11.优选的，蓄热体主体、凸起凸起拓扑结构单元和凹槽由耐高温材料制成。
12.与现有技术相比，本实用新型提供的一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体，至少实现了如下的有益效果：
13.通过具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体，可以拓展锅炉炉膛内燃烧火焰，特别是火焰尾端对锅炉炉膛的实际热辐射面积，使更多的热射线稳定地照射到锅炉内壁的受热管道上，进而被管道充分吸收。在同样的锅炉燃烧环境下，使用具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体，使蓄热体主体在具有径向拓扑结构状态下的侧表面实际拓展总表面积，远远大于其在没有径向拓扑结构状态下的侧表面轮廓投影面积至少五倍以上，提高锅炉炉膛内火焰尾端的热辐射稳定性和传热效率，从而提升锅炉整体有效热转换效率，具有更高的传热效率。
14.当然，实施本实用新型的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
15.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
16.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
17.图1是本实用新型一种具有柱体侧表面径向凸起拓扑结构单元的蓄热体的整体结构示意图；
18.图2是本实用新型一种具有柱体侧表面径向凹槽的蓄热体的整体结构示意图；
19.图3是本实用新型一种具有柱体侧表面径向凹槽嵌套凸起拓扑结构单元的蓄热体的整体结构示意图。
具体实施方式
20.现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
21.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
22.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
23.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
25.实施例一
26.如图1所示，本实施例提供了一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体000，包括蓄热体主体1，蓄热体主体1安置于锅炉燃烧火焰尾端侧，蓄热体主体1的柱体中心轴线方向与锅炉炉膛中心轴线方向一致。蓄热体主体1为柱体结构。在蓄热体主体1的六个侧面中每个侧面6均设有凸起拓扑结构单元2，具体的，侧面6包含第一侧面61、第二侧面62、第三侧面63、第四侧面64、第五侧面65、第六侧面66。凸起拓扑结构单元2为柱体结构。凸起拓扑结构单元2沿第一方向y延伸沿第二方向x排布，第一方向y为垂直于侧面6所在平面的方向，第二方向x为六棱柱的顶面指向六棱柱的底面的方向。即，在蓄热体主体1的六个侧面上，每个侧面6在沿柱体周向与中心轴线这两个方向上均设置四棱柱结构的凸起2，且每个凸起2的中心法线一端均汇聚于所述蓄热体的柱体中心轴线，另一端均指向锅炉炉膛内壁。同一个侧面6上，相邻两个凸起2之间形成第一间隔4。从而使具有蓄热体主体1和凸起2的蓄热体的侧面6实际拓展总表面积，远远大于其在没有蓄热体主体1和凸起2的蓄热体状态下的侧面6轮廓面积至少五倍以上。
27.可选的，根据实际炉膛的火焰温度，蓄热体主体1、凸起拓扑结构单元2均由耐高温材料制成。具体的，耐高温材料可以为耐火陶瓷纤维、高铝砖、莫来石或碳化硅等材料。
28.可选的，该蓄热体可以整体构造成型，也可以由多个分部件组装构造成型。
29.需要说明的是，本实施例的图1仅是示意性画出蓄热体主体1为六棱柱以及柱体侧面6上凸起拓扑结构单元2为四棱柱的形状，但不仅限于此，蓄热体主体1可以为七棱柱，可以为八棱柱，还可以为九棱柱，柱体侧面6上凸起2可以为五棱柱，可以为六棱柱，还可以为圆柱体。在具体实施过程中，对蓄热体主体1柱体形状及长度、以及柱体侧面6上凸起拓扑结构单元2的形状、数目及尺寸，在满足蓄热体主体的柱体侧面拓展面积远远大于柱体侧面轮廓面积5倍以上的条件下，可以根据蓄热体的材料强度与制备工艺，以及锅炉炉膛实际参数确定，本实施例在此不作具体限定。蓄热体主体1柱体与凸起拓扑结构单元2多棱柱的底面多边形边数越多，柱体侧表面径向凸起拓扑结构的侧表面实际拓展总表面积越大，从而提高锅炉炉膛内火焰尾端的热辐射稳定性和传热效率，提升锅炉整体有效热转换效率，具有更高的传热效率。
30.实施例二
31.如图2所示，本实施例提供了一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体000，包括蓄热体主体1，蓄热体主体1安置于锅炉燃烧火焰尾端侧，蓄热体主体1的柱体中心轴线方向与锅炉炉膛中心轴线方向一致。蓄热体主体1为柱体结构。在蓄热体主体1的六个侧面中每个侧面6包括向蓄热体主体内部凹陷的凹槽3，具体的，侧面6包含第一侧面61、第二侧面62、第三侧面63、第四侧面64、第五侧面65、第六侧面66，凹槽3为多棱柱结构。凹槽3沿第一方向y延伸沿第二方向x排布，第一方向y为垂直于侧面6所在平面的方向，第二方向x为六棱柱的顶面指向六棱柱的底面的方向。即，在蓄热体主体1的六个侧面上，每个侧面6在沿柱体周向与中心轴线这两个方向上均设置包括向蓄热体主体1内部凹陷的凹槽3，且每个凹槽3的中心法线一端均汇聚于所述蓄热体的柱体中心轴线，另一端均指向锅炉炉膛内壁。同一个侧面6上，相邻两个凹槽3之间形成第二间隔5。从而使具有蓄热体主体1和凹槽3的蓄热体
的侧面6实际拓展总表面积，远远大于其在没有蓄热体主体1和凹槽3的蓄热体状态下的侧面6轮廓面积至少五倍以上。
32.可选的，根据实际炉膛的火焰温度，蓄热体主体1、凹槽3均由耐高温材料制成。具体的，耐高温材料可以为耐火陶瓷纤维、高铝砖、莫来石或碳化硅等材料。
33.可选的，该蓄热体可以整体构造成型，也可以由多个分部件组装构造成型。
34.需要说明的是，本实施例的图2仅是示意性画出蓄热体主体1为六棱柱以及柱体侧面6上凹槽3为四棱柱的形状，但不仅限于此，蓄热体主体1可以为七棱柱，可以为八棱柱，还可以为九棱柱，柱体侧面6上凹槽3可以为五棱柱，可以为六棱柱，还可以为圆柱体。在具体实施过程中，对蓄热体主体1柱体形状及长度、以及柱体侧面6上凹槽3的形状、数目及尺寸，在满足蓄热体主体的柱体侧面拓展面积远远大于柱体侧面轮廓面积5倍以上的条件下，可以根据蓄热体的材料强度与制备工艺，以及锅炉炉膛实际参数确定，本实施例在此不作具体限定。蓄热体主体1柱体与凹槽3多棱柱的底面多边形边数越多，柱体侧表面径向凹槽拓扑结构的侧表面实际拓展总表面积越大，从而提高锅炉炉膛内火焰尾端的热辐射稳定性和传热效率，提升锅炉整体有效热转换效率，具有更高的传热效率。
35.实施例三
36.如图3所示，本实施例提供了一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体000，包括蓄热体主体1，蓄热体主体1安置于锅炉燃烧火焰尾端侧，蓄热体主体1的柱体中心轴线方向与锅炉炉膛中心轴线方向一致。蓄热体主体1为柱体结构。在蓄热体主体1的六个侧面中每个侧面6均设有凸起拓扑结构单元2与包括向蓄热体主体1内部凹陷的凹槽3，具体的，侧面6包含第一侧面61、第二侧面62、第三侧面63、第四侧面64、第五侧面65、第六侧面66，凸起拓扑结构单元2和凹槽3均为柱体结构。凸起拓扑结构单元2与凹槽3相匹配，在凹槽3嵌套一个较小尺寸的凸起拓扑结构单元2，凸起拓扑结构单元2和凹槽3均沿第一方向y延伸沿第二方向x排布，第一方向y为垂直于侧面6所在平面的方向，第二方向x为六棱柱的顶面指向六棱柱的底面的方向。即，在蓄热体主体1的六个侧面上，每个侧面6在沿柱体周向与中心轴线这两个方向上均设置凸起拓扑结构单元2与包括向蓄热体主体1内部凹陷的凹槽3，且每个凸起拓扑结构单元2与每个凹槽3的中心法线一端均汇聚于所述蓄热体的柱体中心轴线，另一端均指向锅炉炉膛内壁。同一个侧面6上，相邻两个凸起拓扑结构单元2之间形成第一间隔4，相邻两个凹槽3之间形成第二间隔5。从而使具有蓄热体主体1、凸起拓扑结构单元2与凹槽3的蓄热体的侧面6实际拓展总表面积，远远大于其在没有蓄热体主体1、凸起拓扑结构单元2与凹槽3的蓄热体状态下的侧面6轮廓面积至少五倍以上。
37.可选的，根据实际炉膛的火焰温度，蓄热体主体1、凸起拓扑结构单元2与凹槽3均由耐高温材料制成。具体的，耐高温材料可以为耐火陶瓷纤维、高铝砖、莫来石或碳化硅等材料。
38.可选的，该蓄热体可以整体构造成型，也可以由多个分部件组装构造成型。
39.需要说明的是，本实施例的图3仅是示意性画出蓄热体主体1为六棱柱以及柱体侧面6上凸起拓扑结构单元2与凹槽3为四棱柱的形状，沿所述第一方向上，凸起拓扑结构单元2高度大于凹槽3深度，但不仅限于此，蓄热体主体1可以为七棱柱，可以为八棱柱，还可以为九棱柱，柱体侧面6上凸起拓扑结构单元2与凹槽3可以为五棱柱，可以为六棱柱，还可以为圆柱体。在具体实施过程中，对蓄热体主体1柱体形状及长度、以及柱体侧面6上凸起拓扑结
构单元2与凹槽3的形状、数目及尺寸，在满足蓄热体主体的柱体侧面拓展面积远远大于柱体侧面轮廓面积5倍以上的条件下，可以根据蓄热体的材料强度与制备工艺，以及锅炉炉膛实际参数确定，本实施例在此不作具体限定。蓄热体主体1柱体以及凸起拓扑结构单元2与凹槽3多棱柱的底面多边形边数越多，柱体侧表面径向凹槽嵌套凸起拓扑结构的侧表面实际拓展总表面积越大，从而提高锅炉炉膛内火焰尾端的热辐射稳定性和传热效率，提升锅炉整体有效热转换效率，具有更高的传热效率。
40.通过上述实施例可知，本实用新型提供的一种具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体，至少实现了如下的有益效果：
41.通过具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体，可以拓展锅炉炉膛内燃烧火焰，特别是火焰尾端对锅炉炉膛的实际热辐射面积，使更多的热射线稳定地照射到锅炉内壁的受热管道上，进而被管道充分吸收。在同样的锅炉燃烧环境下，使用具有柱体侧表面径向拓扑结构的蓄热体，使蓄热体主体在具有径向拓扑结构状态下的侧表面实际拓展总表面积，远远大于其在没有径向拓扑结构状态下的侧表面轮廓投影面积至少五倍以上，提高锅炉炉膛内火焰尾端的热辐射稳定性和传热效率，从而提升锅炉整体有效热转换效率，具有更高的传热效率。
42.虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。