[发明专利]用于热交换器的气体流量调节器装置

说明书

一种用在热交换器系统(10)中的流量调节器装置(40)。流量调节器装置包括蜂窝结构(42)和网(44)。蜂窝结构构造为对进入的气流(26)进行整流，并且由界定通道的壁形成，该通道在流动方向(X)上从蜂窝结构的前表面处的入口孔延伸到后表面处的相应出口孔。网由多个丝线形成，这些丝线沿着横向于流动方向的另外的方向(Y、Z)延伸，并且相互间隔开以限定开口。网直接附接到蜂窝结构并邻接第二表面，并且开口的沿着另外的方向限定的截面积根据沿着另外的方向中的至少一个方向的位置而变化。

技术领域

本发明涉及一种用于热交换器的气体流量调节器装置，并且涉及一种包括这种流量调节器装置的热交换器系统。

背景技术

流量调节技术用于各种应用中，例如在风洞、流量计量和热交换器中。在风洞设计中，流量调节技术用于去除由风扇或由风洞中的曲线引起的次级流动结构(例如旋涡)，并减少沿横向方向和沿着气流方向的湍流波动。在流量计量应用中，流量调节器装置可定位在测量区段上游的管道系统内，以促进在流量测量设备的位置处的流速分布的均匀性。

在热交换器应用中，具有充分发展的、稳定的和轴向对称的速度分布的流体流动也是所希望的。然而，热交换器的目的是在使用最小功率的同时回收热能，以实现正的净能量增益。这要求热交换器系统的流体管道中的流动阻力和压降保持最小。

这样的热交换器可用作位于热交换器下游的流体管道中的结构的流量调节器。然而，如果在热交换器上游的流体流动中存在扰动，则将会把这种扰动输送到热交换器的入口中。根据流动的特性，将需要一定的非零入口长度来衰减扰动并在热交换器的流体通道内产生充分发展且均匀的速度分布。此入口区域与显著的压力损失相关，并且在最坏的情况下与速度峰值相关，这可能导致热交换器的热侧上的冷凝和腐蚀。在热交换器的入口处的若干通道上的非均匀速度分布也可导致各个流体通道中的变化的流速，这进而可在热交换器的出口处引起显著的流动不对称。这种情况的发生是难以预测的。

已知有各种用于使流体流动中的速度分布均匀化的流量调节装置。专利文献US5,495,872A描述了几种已知的流量调节器装置，其中有穿孔板、网和管式、翅片式及Zanker式调节器。这些已知的装置对于热交换器应用来说不是最佳的。

希望提供一种流量调节器装置，其适于热交换器应用，并且其允许产生具有充分发展的速度分布和高均匀性的流体流动，同时对该流动造成相对低的阻力。

发明内容

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种用在热交换器(HE)系统中的流量调节器(FC)装置。FC装置包括蜂窝结构和丝网。蜂窝结构适于对进入的气流进行整流，并且由多个壁形成。壁界定多个通道，该多个通道在流动方向上从蜂窝结构的第一表面处的相应入口孔延伸到第二表面处的相应出口孔。网由多个丝线形成，该丝线沿着横向于流动方向的另外的方向延伸，并且相互间隔开以限定多个开口。此网直接附接到蜂窝结构并与其第二表面邻接。开口的沿着另外的方向限定的截面积根据沿着另外的方向中的至少一个方向的位置而变化。

蜂窝结构构造为对进入的气流进行整流(即，减少或消除旋涡运动)。通过将网以邻接布置直接附接到蜂窝结构的后表面上，获得了具有良好的流动规则化性能但流动阻力低的紧凑的FC装置，其特别适合于热交换器应用。网开口沿着网表面的截面积的变化分布可布置为减轻进入的流体流动的横向速度分布中的局部不均匀性，并且产生具有增加的均匀性的流出的气流。

通过使用丝网，可获得相对高的截面空隙率。这将由FC装置引起的总体流动阻力和相关的压降保持较低。网的此空隙率优选地在80％至90％的范围内。沿着另外的方向的网开口的截面尺寸可以是例如10毫米或更小，并且丝线直径可以是2毫米或更小，例如在500微米和1毫米之间。

为了提供良好的整流效果，蜂窝结构沿着流动方向的通道的长度优选地至少是通道的横向尺寸的四倍。