一种高效翅片板、翅片板制造方法和采用该翅片板的空气预热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械装备工程中的热交换设备技术领域，特别是涉及一种高效翅片 板、翅片板制造方法和采用该翅片板的空气预热器。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，通常的板翅空气预热器结构包括上下叠装在一起的换热模块，其工 作原理为：尚带低温余热的烟气从烟气入口经过换热模块的翅片板的烟气流道，经换热模 块的翅片板热交换放热后，从底部的烟气出口出来。空气从空气入口换热模块的空气流道， 经加热后从空气出口进入加热炉。在这个过程中，翅片板主要用于在烟气和空气件进行热 交换，可见，翅片板是影响预热器的效率的主要器件。理论和实践表明，在提高翅片板的整 体换热效率方面，翅片板外形尺寸与具体工况具有一定的适应性，翅片的具体结构尺寸也 与翅片板外形尺寸有一定的匹配性，因此，提高翅片板效率的一个重要方式就是改进翅片 板的各项结构尺寸。
[0003] 传统的空气预热器原来没有板翅式翅片板的设计技术，凭借相似设备的设计经 验，而学术界虽然也有对翅片板的设计进行研究，主要集中在翅片的尺寸、形状研究上，但 是，发明人发现，翅片板的基板在热传递过程中起到十分重要的作用，但是目前的翅片在进 行尺寸设计时经常忽略了该因素，进而导致翅片板基板的热传递不足以满足要求，翅片板 整体热交换效率达不到理论要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种高效的翅片板，该翅片 板采用新的生产方法，充分考虑基板在热交换过程中的作用，从而提高整体热交换效率，并 提供采用该翅片板的预热器。
[0005]发明思路：本发明发明人发现翅片板的基板在热传递过程中起到十分重要的作 用，通过建立热传递模型，发明人进一步发现，在热传递过程中，热量从烟气转换到空气的 过程须分别经过两侧(吸热侧和散热侧)的翅片和基板，翅片和基板的热流通能力决定了整 个流程的热流通能力，其中，单个翅片换热过程中，流程面积（即单个翅片表面积、基板的平 均面积)可以看作是热量的流路，反映用于单位时间内能够通过热量的大小，而在整个热量 传递过程中，基板接收或者输出热量的流路需要大于翅片接收或者输出热量的流路，否则 就会造成热流阻塞，导致基板和翅片之间无法有效的进行热量传递，从而降低了换热效率。 基于以上思路，发明人提出了一种新的翅片板及其制造方法。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：
[0007] 提供一种翅片板制造方法，所述翅片板包括基板，所述基板包括用于从第一传递 介质中吸热的吸热面和将热量散发到第二传递介质的散热面，所述吸热面设置有吸热翅 片，所述散热面设置有散热翅片，包括：
[0008] 尺寸设定步骤:设定产品的翅片尺寸和基板尺寸，以使单一吸热翅片的表面积小 于等于基板的平均吸热面积，单一散热翅片的表面积小于等于基板的平均散热面积;其中， 所述平均吸热面积等于基板的吸热面面积除以吸热翅片数量，所述平均散热面积等于基板 的散热面面积除以散热翅片的数量；
[0009] 制造步骤:根据设定的尺寸制造翅片板。
[0010] 其中，在所述尺寸设定步骤中：设定产品的翅片尺寸和基板尺寸，以使单一吸热翅 片的表面积小于等于单一散热翅片的表面积。
[0011] 其中，在所述尺寸设定步骤中：设定产品的翅片尺寸和基板尺寸，以使单一吸热翅 片的体积等于基板平均吸热体积，单一散热翅片的体积等于基板的平均散热体积;其中，所 述平均吸热体积等于基板的体积除以吸热翅片数量，所述平均散热体积等于基板的体积除 以散热翅片的数量。
[0012] 其中，在所述尺寸设定步骤中：设定产品的翅片尺寸和基板尺寸，以使单一吸热翅 片的体积等于单一散热翅片的体积。
[0013] 其中，在所述尺寸设定步骤中：设定产品的翅片尺寸和基板尺寸，以使单一吸热翅 片的表面积等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积等于基板的平均散热面积。 [0014]其中，在所述尺寸设定步骤中：根据吸热翅片的结构，以吸热翅片的结构尺寸X为 变量，建立单一吸热翅片容面比函数Θ吸(X)，设定翅片板的尺寸以使翅片板的各项尺寸符合 公式δ = θ吸(X)，其中δ是基板厚度，单一吸热翅片容面比是单一吸热翅片的体积与表面积的 比值。
[0015] 其中，在所述尺寸设定步骤中：根据散热翅片的结构，以散热翅片的结构尺寸X为 变量，建立单一散热翅片容面比函数Θ散(X)，设定翅片板的尺寸以使翅片板的各项尺寸符合 公式δ = θ散(X)，其中δ是基板厚度，单一散热翅片容面比是单一散热翅片的体积与表面积的 比值。
[0016] 其中，设定产品的翅片尺寸和基板尺寸，以使所述吸热侧翅片的整体容面比小于 散热侧的整体容面比，其中吸热侧的整体容面比是所有吸热翅片的表面积和除以所有吸热 翅片，散热侧的整体容面比是所有散热翅片的表面积和除以所有散热翅片。
[0017] 还提供一种高效翅片板，包括基板，所述基板包括用于从第一传递介质中吸热的 吸热面和将热量散发到第二传递介质的散热面，所述吸热面设置有吸热翅片，所述散热面 设置有散热翅片，其特征在于:单一吸热翅片的表面积小于等于基板平均吸热面积，单一散 热翅片的表面积小于等于基板的平均散热面积;其中，所述平均吸热面积等于基板的吸热 面面积除以吸热翅片数量，所述平均散热面积等于基板的散热面面积除以散热翅片的数 量。
[0018] 其中，单一吸热翅片的表面积小于等于单一散热翅片的表面积。
[0019] 其中，单一吸热翅片的体积小于等于基板平均吸热体积，单一散热翅片的体积大 于等于基板的平均散热体积;其中，所述平均吸热体积等于基板的体积除以吸热翅片数量， 所述平均散热体积等于基板的体积除以散热翅片的数量。
[0020] 其中，单一吸热翅片的体积小于等于单一散热翅片的体积。
[0021] 其中，单一吸热翅片的表面积等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积等 于基板的平均散热面积，单一吸热翅片的体积等于基板平均吸热体积，单一散热翅片的表 面积等于基板的平均散热体积。
[0022] 其中，所述吸热侧翅片的整体容面比大于等于散热侧的整体容面比，其中吸热侧 的整体容面比是所有吸热翅片的表面积和除以所有吸热翅片，散热侧的整体容面比是所有 散热翅片的表面积和除以所有散热翅片。
[0023] 还提供一种高效空气预热器，包括换热模块，所述换热模块采用上述任意一种的 翅片板作为换热器件。
[0024] 本发明的有益效果:本发明提供的翅片板及其制造方法的主要特点是单一吸热翅 片的表面积小于等于基板平均吸热面积，单一散热翅片的表面积小于等于基板的平均散热 面积;其中，所述平均吸热面积等于基板的吸热面面积除以吸热翅片数量，所述平均散热面 积等于基板的散热面面积除以散热翅片的数量，因此，翅片板的翅片与基板之间的热量传 递不存在阻塞，翅片板和基板之间能够快速有效的进行热量传递，从而提高了翅片板整体 的换热效率。
【附图说明】
[0025] 利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制， 对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其 它的附图。
[0026]图1是本发明的实施例1中单翅片换热流程模型中流程面积变化示意图。
[0027] 图2是本发明的实施例1中单翅片换热流程模型中流程容积变化示意图。
[0028] 图3是本发明的实施例2中的翅片板结构简化图。
[0029] 在图1至图3中包括有：
[0030] 1--基板、
[0031 ] 2--吸热翅片、
[0032] 3一一散热翅片。
【具体实施方式】
[0033] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0034] 实施例1
[0035] 本实施例提供一种翅片板，该翅片板包括基板1，所述基板1包括用于从烟气（即第 一传递介质）中吸热的吸热面和将热量散发到空气（即第二传递介质）的散热面，所述吸热 面设置有吸热翅片2,所述散热面设置有散热翅片3,在热传递过程中，热量由吸热翅片2从 烟气中吸取，然后通过吸热面传递到基板1，在由基板1通过散热面传递到散热翅片3。在热 量传递过程中，流程面积和流程容积是对影响热量传递效果的两个重要因素，而每个独立 的吸热翅片2和散热翅片3在热交换过程中都具有一定独立性，发明人对这两个因素分别建 立单一翅片模型并分析。对于流程面积，热量传输过程中的流程面积变化如图1所示，结合 该流程过程，本发明创造的翅片板的单一吸热翅片2的表面积小于基板1平均吸热面积，单 一散热翅片3的表面积小于基板1的平均散热面积，单一吸热翅片2的表面积小于等于单一 散热翅片3的表面积;其中，平均吸热面积等于基板1的吸热面面积除以吸热翅片2数量，平 均散热面积等于基板1的散热面面积除以散热翅片3的数量。从而使得翅片板的翅片与基板 1之间的热量传递不存在阻塞，翅片板和基板1之间能够快速有效的进行热量传递，提高了 翅片板整体的换热效率。
[0036] 对于流程容积，热量传输过程中的流程容积变化如图2所示单一吸热翅片2的体积 小于