氣流加熱加速裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種氣流加熱加速裝置，其包括平行設(shè)置的兩塊導(dǎo)流隔板，在所述兩塊導(dǎo)流隔板之間設(shè)有兩個(gè)加熱加速環(huán)，所述兩個(gè)加熱加速環(huán)分別設(shè)置在所述兩塊導(dǎo)流隔板上，所述加熱加速環(huán)具有呈環(huán)形的隆起表面，所述兩個(gè)加熱加速環(huán)的隆起表面相對(duì)設(shè)置，在所述加熱加速環(huán)的內(nèi)部設(shè)有熱源。本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置能夠得到以“輻射”方式進(jìn)行流動(dòng)的較高速度的熱氣流，將本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置設(shè)置在環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁圍成的區(qū)域內(nèi)時(shí)，該熱氣流可以對(duì)環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁有針對(duì)性地進(jìn)行加熱。熱源設(shè)置在加熱加速環(huán)的內(nèi)部，且兩塊導(dǎo)流隔板之間幾乎全部的氣體均參與換熱過程，也能降低加熱爐的能耗。
【專利說明】氣流加熱加速裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及加熱裝置，尤其涉及氣流加熱加速裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在對(duì)某些環(huán)形部件進(jìn)行機(jī)械裝配前，有時(shí)需要對(duì)該環(huán)形部件進(jìn)行加熱，其中比較典型的環(huán)形部件是軸承。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造領(lǐng)域，在被稱為“熱套安裝”的工藝中就需要對(duì)大質(zhì)量、大尺寸的軸承進(jìn)行加熱。
[0003]目前普遍采用電阻加熱爐對(duì)環(huán)形部件進(jìn)行加熱，電阻加熱爐以循環(huán)流動(dòng)的熱空氣作為傳熱介質(zhì)，當(dāng)氣流通過電熱元件表面時(shí)，氣流以對(duì)流換熱的方式將熱量帶走，再以對(duì)流換熱的方式把熱量傳給軸承，它采用的是以熱空氣作為傳熱介質(zhì)對(duì)軸承表面對(duì)流傳熱為主、以輻射傳熱為輔的復(fù)合傳熱方式。如圖1所示，其為現(xiàn)有加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)有加熱爐的爐體被分為爐蓋51'和爐底盆52'兩部分，在爐蓋1Γ的頂部中心位置設(shè)置爐用電機(jī)8，爐用電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸上連接有離心式葉輪4，爐底盆52'內(nèi)設(shè)有用于支撐環(huán)形部件6的支撐件61，爐蓋51'下方通過導(dǎo)流板拉桿91吊有第一導(dǎo)流板92，第一導(dǎo)流板92水平設(shè)置，第一導(dǎo)流板92的邊緣連接有第二導(dǎo)流板93，第二導(dǎo)流板93呈筒形，第二導(dǎo)流板93被分成上下兩個(gè)部分，當(dāng)爐蓋51'和爐底盆52'對(duì)接蓋合后，第二導(dǎo)流板93的上下兩部分也對(duì)接而構(gòu)成一個(gè)整體，在第一導(dǎo)流板92與爐蓋51'之間設(shè)有加熱器10。在工作時(shí),爐用電機(jī)8帶動(dòng)離心式葉輪4轉(zhuǎn)動(dòng),離心式葉輪4驅(qū)動(dòng)氣體沿圖中箭頭所示方向循環(huán)流動(dòng),加熱器10對(duì)氣體進(jìn)行加熱，氣體與環(huán)形部件6的表面進(jìn)行對(duì)流傳熱。
[0004]在實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題:
[0005]1、爐體內(nèi)用于與環(huán)形部件換熱的氣體占爐體內(nèi)所有氣體的比例較低，即爐體內(nèi)有較大一部分氣體實(shí)際沒有與環(huán)形部件對(duì)流傳熱，加熱爐對(duì)于環(huán)形部件來說并不緊湊，造成加熱爐的能耗很大，換熱速率卻很低。特別是當(dāng)氣流的流速越高時(shí)，氣流越是會(huì)優(yōu)先走“阻礙更小”的路徑，這樣環(huán)形部件的表面實(shí)際上并沒有得到流場(chǎng)中高速氣流區(qū)域的熱空氣的直接沖刷，因此加熱爐對(duì)環(huán)形部件的加熱效率較低，環(huán)形部件的升溫較慢。究其原因，是由于爐體內(nèi)的氣流流通通道設(shè)計(jì)較為隨意，沒有充分地結(jié)合環(huán)形部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒有將氣流約束在較佳的空間內(nèi)并按較佳的流動(dòng)方向進(jìn)行流動(dòng)。
[0006]2、現(xiàn)有的加熱爐，熱空氣在經(jīng)過環(huán)形部件時(shí)，是從外向內(nèi)“橫掠”環(huán)形部件，而環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁才是裝配面，在現(xiàn)有的加熱爐中它卻成了熱空氣流的背風(fēng)面，得不到熱空氣流的直接充分沖刷。究其原因，是由于現(xiàn)有的加熱爐沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的氣流導(dǎo)引裝置使氣流正對(duì)環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁進(jìn)行沖刷。另外，驅(qū)動(dòng)氣流循環(huán)流動(dòng)的葉輪在氣流流動(dòng)路徑上距離環(huán)形部件的表面較遠(yuǎn)，氣流在流到環(huán)形部件的表面時(shí)速度已有較大幅度的衰減，不利于提高對(duì)環(huán)形部件的加熱效率。
[0007]3、在現(xiàn)有的加熱爐中，用于加熱氣流的熱源的位置設(shè)置得較為隨意，其直接設(shè)置在氣流流通通道中，容易對(duì)氣流的流動(dòng)形成較大的阻力，不利于降低加熱爐的能耗。實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的是提供一種可對(duì)環(huán)形部件有針對(duì)性地加熱、能降低加熱爐的能耗的氣流加熱加速裝置。
[0009]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種氣流加熱加速裝置，其包括平行設(shè)置的兩塊導(dǎo)流隔板，在所述兩塊導(dǎo)流隔板之間設(shè)有兩個(gè)加熱加速環(huán)，所述兩個(gè)加熱加速環(huán)分別設(shè)置在所述兩塊導(dǎo)流隔板上，所述加熱加速環(huán)具有呈環(huán)形的隆起表面，所述兩個(gè)加熱加速環(huán)的隆起表面相對(duì)設(shè)置，在所述加熱加速環(huán)的內(nèi)部設(shè)有熱源。
[0010]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中所述隆起表面的位于隆起表面頂部的內(nèi)側(cè)的部分為第一環(huán)形表面，所述隆起表面的位于隆起表面頂部的外側(cè)的部分為第二環(huán)形表面，所述第一環(huán)形表面的徑向?qū)挾瓤梢孕∮谒龅诙h(huán)形表面的徑向?qū)挾取?br> [0011]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中所述第一環(huán)形表面的坡度可以自內(nèi)向外先變大后變小，所述第二環(huán)形表面的坡度可以自外向內(nèi)先變大后變小。
[0012]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中所述隆起表面的位于隆起表面頂部的內(nèi)側(cè)的部分為第一環(huán)形表面，所述隆起表面的位于隆起表面頂部的外側(cè)的部分為第二環(huán)形表面，所述熱源可以埋設(shè)在所述第二環(huán)形表面下。
[0013]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中在所述第二環(huán)形表面上可以設(shè)有多個(gè)換熱孔，所述換熱孔連通至所述熱源的表面。
[0014]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中所述多個(gè)換熱孔在所述第二環(huán)形表面上可以呈多圈分布。
[0015]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中所述各圈換熱孔在所述第二環(huán)形表面上可以呈叉排布置。
[0016]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中所述多個(gè)換熱孔中位于外側(cè)的換熱孔的深度可以深于位于內(nèi)側(cè)的換熱孔的深度。
[0017]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中所述熱源可以為電熱元件。
[0018]本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置，其中在所述兩塊導(dǎo)流隔板之間還設(shè)有離心式葉輪，所述離心式葉輪位于所述加熱加速環(huán)的內(nèi)側(cè)，在所述其中一塊導(dǎo)流隔板上設(shè)有離心式葉輪入風(fēng)口。
[0019]本實(shí)用新型提供的上述技術(shù)方案的主要有益效果在于，本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置通過兩塊導(dǎo)流隔板將氣流約束在兩塊導(dǎo)流隔板之間的空間內(nèi)流動(dòng)，當(dāng)氣體從中心向外圍流動(dòng)時(shí)，氣體流經(jīng)兩個(gè)加熱加速環(huán)之間的空間，兩個(gè)加熱加速環(huán)的隆起表面相對(duì)，所以兩個(gè)加熱加速環(huán)之間構(gòu)成自環(huán)內(nèi)邊緣向環(huán)外邊緣先逐漸收縮后逐漸擴(kuò)張的通道，當(dāng)氣流流經(jīng)該通道時(shí)，氣體的壓力能向動(dòng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，氣流速度得到提升，同時(shí)加熱加速環(huán)的內(nèi)部設(shè)置的熱源可以與氣流進(jìn)行對(duì)流傳熱，因此，最終能夠得到以“輻射”方式進(jìn)行流動(dòng)(向外圍沿徑向方向流動(dòng))的較高速度的熱氣流，將本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置設(shè)置在環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁圍成的區(qū)域內(nèi)時(shí)，該熱氣流可以用來正對(duì)環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁進(jìn)行沖刷，從而對(duì)環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁有針對(duì)性地進(jìn)行加熱。由于熱源設(shè)置在加熱加速環(huán)的內(nèi)部，相比設(shè)置在其他位置也能減少對(duì)氣流的阻擋，減少不必要的能量損耗，另外，氣流被約束在兩塊導(dǎo)流隔板之間的空間中流過，使其中的幾乎全部的氣體均參與換熱過程，也能降低加熱爐的能耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的氣流加熱加速裝置的徑向截面示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的加熱加速環(huán)的部分徑向截面示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的加熱加速環(huán)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的環(huán)形部件的加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]附圖標(biāo)號(hào)說明:
[0026]1-氣流加熱加速裝置；2-導(dǎo)流隔板；21-離心式葉輪入風(fēng)口 ；3_加熱加速環(huán)；31-隆起表面；311_第一環(huán)形表面；312_第二環(huán)形表面；3121_換熱孔；32_熱源；4_離心式葉輪；5-爐體；51-頂板；5Γ -爐蓋；52'-爐底盆；6-環(huán)形部件；61-支撐件；71-第一氣流通道；72-第二氣流通道；73_第三氣流通道；74_第四氣流通道；75_第五氣流通道；8-爐用電機(jī)；81_轉(zhuǎn)軸；82_變頻器；91_導(dǎo)流板拉桿；92_第一導(dǎo)流板；93_第二導(dǎo)流板；10-加熱器。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣流加熱加速裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]如圖2所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例的氣流加熱加速裝置的徑向截面示意圖，本實(shí)施例的氣流加熱加速裝置1，其包括平行設(shè)置的兩塊導(dǎo)流隔板2，在兩塊導(dǎo)流隔板2之間設(shè)有兩個(gè)加熱加速環(huán)3，兩個(gè)加熱加速環(huán)3分別設(shè)置在兩塊導(dǎo)流隔板2上，如圖3所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例的加熱加速環(huán)的截面示意圖，加熱加速環(huán)3具有呈環(huán)形的隆起表面31，兩個(gè)加熱加速環(huán)3的隆起表面31相對(duì)設(shè)置(在圖2中一個(gè)向下，另一個(gè)向上)，在加熱加速環(huán)3的內(nèi)部設(shè)有熱源32。此外，熱源32可以為多個(gè)，優(yōu)選地，以等間隔的方式均勻分布在整個(gè)加熱加速環(huán)3的圓周上。
[0029]本實(shí)施例的氣流加熱加速裝置I通過兩塊導(dǎo)流隔板2將氣流約束在兩塊導(dǎo)流隔板2之間的空間內(nèi)流動(dòng)，當(dāng)氣體從中心向外圍流動(dòng)時(shí)，氣體流經(jīng)兩個(gè)加熱加速環(huán)3之間的空間，兩個(gè)加熱加速環(huán)3的隆起表面31相對(duì)，所以兩個(gè)加熱加速環(huán)3之間構(gòu)成自環(huán)內(nèi)邊緣向環(huán)外邊緣先逐漸收縮后逐漸擴(kuò)張的通道，當(dāng)氣流流經(jīng)該通道時(shí)，氣體的壓力能向動(dòng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，氣流速度得到提升，同時(shí)加熱加速環(huán)3內(nèi)設(shè)置的熱源32可以與氣流進(jìn)行對(duì)流傳熱，此夕卜，由于的隆起表面整體上呈環(huán)形，其形成的加熱加速氣流是從中心向外側(cè)流出的，因此，最終能夠得到以“輻射”方式進(jìn)行流動(dòng)(向外圍沿徑向方向流動(dòng))的較高速度的熱氣流，將本實(shí)施例的氣流加熱加速裝置I設(shè)置在環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁圍成的區(qū)域內(nèi)時(shí)，該熱氣流可以用來正對(duì)環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁進(jìn)行沖刷，從而對(duì)環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁有針對(duì)性地進(jìn)行加熱。由于熱源32設(shè)置在加熱加速環(huán)的內(nèi)部，熱源32在借加熱加速環(huán)的隆起表面對(duì)氣體進(jìn)行加熱的同時(shí)不會(huì)對(duì)氣流造成阻擋，相比以往將熱源設(shè)置在氣流的流路中間的方式，能大幅降低不必要的能量損耗，另外，氣流被約束在兩塊導(dǎo)流隔板2之間的空間中流過，使其中幾乎全部的氣體均參與換熱過程，也能降低加熱爐的能耗。同時(shí)，當(dāng)熱源32為電熱元件時(shí)，將熱源32設(shè)置在加熱加速環(huán)的內(nèi)部，可降低直接沖刷電熱元件表面振動(dòng)造成的元件過早失效，此夕卜，氣流加熱加速裝置所形成的氣流通道為先快速收緊然后再逐漸擴(kuò)寬的氣流通道結(jié)構(gòu)，而電熱元件布置在加熱加速環(huán)的漸擴(kuò)段的內(nèi)部，這里會(huì)產(chǎn)生氣流渦流，從而能夠以高協(xié)同度與電熱元件的翅片進(jìn)行換熱，另外，漸擴(kuò)段表面開孔，也便于向外輻射換熱以及自身的冷卻，利于電熱元件得到冷卻，利于延長(zhǎng)電熱元件使用壽命。
[0030]隆起表面31的具體形狀可以根據(jù)氣流的流速而設(shè)計(jì)。如圖3所示，該圖僅示出了半個(gè)加熱加速環(huán)3的截面結(jié)構(gòu)，加熱加速環(huán)3整體上為環(huán)形結(jié)構(gòu)，圖中省略了對(duì)稱一側(cè)的截面結(jié)構(gòu)，其中，隆起表面31的位于隆起表面31頂部的內(nèi)側(cè)的部分為第一環(huán)形表面311，隆起表面31的位于隆起表面31頂部的外側(cè)的部分為第二環(huán)形表面312，第一環(huán)形表面311的徑向?qū)挾刃∮诘诙h(huán)形表面312的徑向?qū)挾龋@樣對(duì)氣流的加速效果更好，這里所說的“徑向?qū)挾取敝冈趶较蚍较蛏系耐队皩挾龋f的隆起表面的頂部是指，相對(duì)于導(dǎo)流隔板而言，力口熱加速環(huán)3的隆起表面所形成的曲面的最高點(diǎn)(對(duì)于整個(gè)加速加熱環(huán)來說,最高點(diǎn)形成一條環(huán)線)所在的位置，如圖3所示，從截面圖來看，頂部為截面示出的曲線的頂點(diǎn)所在的位置。更進(jìn)一步地，第一環(huán)形表面311的坡度自內(nèi)向外先變大后變小，第二環(huán)形表面312的坡度自外向內(nèi)先變大后變小。采用這樣形狀的第一環(huán)形表面311和第二環(huán)形表面312更易于對(duì)氣流加速而獲得高雷諾數(shù)下的氣流，而且氣體流經(jīng)加熱加速環(huán)后溫度和流速同時(shí)可以得到提高，并且該提高程度是可控的。從圖3不難看出，兩個(gè)隆起表面31的截面輪廓與拉瓦爾噴管的內(nèi)壁橫截面輪廓相似。
[0031]熱源32可以埋設(shè)在加熱加速環(huán)3內(nèi)的任意位置，優(yōu)選地，如圖3所示，熱源32可以埋設(shè)在第二環(huán)形表面312下。第二環(huán)形表面312處的氣流流速相比第一環(huán)形表面311處的氣流流速更高，而且紊流程度更高，熱源32利用第二環(huán)形表面312進(jìn)行對(duì)流傳熱，場(chǎng)協(xié)同性更高，對(duì)氣流的加熱速率更高。更為重要的是:這種將熱源定位在縮放流道的喉部之后，由于大的通道擴(kuò)張角形成嚴(yán)重的“逆壓力梯度”，邊界層從壁面分離并形成漩渦，強(qiáng)化了氣流不斷將熱源表面熱量帶走。相比于將電熱元件置于流道之中，大大降低了系統(tǒng)流動(dòng)阻力，同時(shí)避免了沖擊振動(dòng)給電熱元件壽命造成的損失。
[0032]進(jìn)一步地，如圖4所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例的加熱加速環(huán)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，在第二環(huán)形表面312上設(shè)有多個(gè)換熱孔3121，換熱孔3121連通至熱源32的表面。換熱孔3121使熱源32能另外以輻射傳熱的方式向外傳熱，并且能促進(jìn)氣流流經(jīng)第二環(huán)形表面312時(shí)形成湍流，強(qiáng)化熱源32與氣流之間的換熱，因而總體上能使熱源32的能量更快地傳遞到氣流中，使熱源32的溫度不致過高，在加強(qiáng)傳熱效果的同時(shí)能夠延長(zhǎng)熱源32的使用壽命。
[0033]如圖4所示，優(yōu)選地，多個(gè)換熱孔3121在第二環(huán)形表面312上可以呈多圈分布。各圈換熱孔3121可以在第二環(huán)形表面312上呈順排布置，優(yōu)選地，各圈換熱孔3121可以在第二環(huán)形表面312上呈叉排布置(即相鄰兩圈換熱孔的位置相互交錯(cuò))，呈叉排布置的的多圈換熱孔3121能夠提高第二環(huán)形表面312處對(duì)流換熱的場(chǎng)協(xié)同性，進(jìn)一步強(qiáng)化第二環(huán)形表面312處的對(duì)流換熱。
[0034]各換熱孔3121的深度可以彼此相等，優(yōu)選地，多個(gè)換熱孔3121中位于外側(cè)的換熱孔的深度深于位于內(nèi)側(cè)的換熱孔的深度，即多個(gè)換熱孔3121在加熱加速環(huán)3的徑向方向上呈現(xiàn)自內(nèi)向外深度逐漸變深的規(guī)律，這樣能充分利用換熱孔3121內(nèi)的熱源提高對(duì)流換熱的速率。
[0035]熱源32可以采用各種具有加熱功能的裝置，例如在管內(nèi)流動(dòng)有高溫導(dǎo)熱油的鋼管，優(yōu)選地，熱源32可采用電熱元件，電熱元件具有成本低、容易布設(shè)的優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)電氣控制，而且對(duì)電熱元件實(shí)現(xiàn)電氣控制時(shí)，反應(yīng)速度更快。
[0036]第一環(huán)形表面311處的氣體壓力可以由現(xiàn)有的各種氣流驅(qū)動(dòng)裝置提供，優(yōu)選地，在兩塊導(dǎo)流隔板2之間還可以設(shè)有離心式葉輪4，離心式葉輪4位于加熱加速環(huán)3的內(nèi)側(cè)，在其中一塊導(dǎo)流隔板2上設(shè)有離心式葉輪入風(fēng)口 21，這樣氣流可以從兩塊導(dǎo)流隔板2的外側(cè)由離心式葉輪入風(fēng)口 21被吸入，經(jīng)離心式葉輪4離心輸送并提供氣流加速所需的壓力，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可方便地與其他另外設(shè)計(jì)的氣流流路配合起來使用的優(yōu)點(diǎn)。
[0037]為了便于理解以上實(shí)施例的氣流加熱加速裝置具體如何使用，在此對(duì)設(shè)置有氣流加熱加速裝置的加熱爐進(jìn)行進(jìn)一步舉例說明。
[0038]如圖5所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例的環(huán)形部件的加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型實(shí)施例的環(huán)形部件的加熱爐，其包括爐體5，在爐體5內(nèi)通過支撐件61支撐有環(huán)形部件6，在爐體5內(nèi)還設(shè)有上下兩層氣流加熱加速裝置1，其中上層的氣流加熱加速裝置I與爐體5的頂板51之間留有一定距離，下層的氣流加熱加速裝置I的位于下方的導(dǎo)流隔板2作為爐體5的底板，上層的氣流加熱加速裝置I的位于上方的導(dǎo)流隔板2與頂板51之間構(gòu)成第一氣流通道71，上層的氣流加熱加速裝置I的內(nèi)部構(gòu)成第二氣流通道72，上層的氣流加熱加速裝置I的位于下方的導(dǎo)流隔板2與下層的氣流加熱加速裝置I的位于上方的導(dǎo)流隔板2之間構(gòu)成第三氣流通道73，下層的氣流加熱加速裝置I的內(nèi)部構(gòu)成第四氣流通道74，環(huán)形部件5的上表面、下表面及外側(cè)壁與爐體之間構(gòu)成第五氣流通道75，上層的氣流加熱加速裝置I中的位于上方的導(dǎo)流隔板2與環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁抵接，上層的氣流加熱加速裝置I中的位于下方的導(dǎo)流隔板2與環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁留有一定的距離，其中下層的氣流加熱加速裝置I中的位于上方的導(dǎo)流隔板2通過弧形導(dǎo)流板與環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁下邊緣抵接，于是第二氣流通道72和第三氣流通道73便連通了。在工作時(shí)，在爐用電機(jī)8上連接的變頻器82調(diào)節(jié)爐用電機(jī)8到預(yù)定轉(zhuǎn)速，爐用電機(jī)8通過轉(zhuǎn)軸81帶動(dòng)兩個(gè)離心式葉輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體從第一氣流通道71經(jīng)上層的氣流加熱加速裝置I的離心式葉輪入風(fēng)口進(jìn)入第二氣流通道72，經(jīng)氣流加熱加速裝置I加熱加速后與環(huán)形部件5的內(nèi)側(cè)壁撞擊，之后進(jìn)入第三氣流通道73，經(jīng)下層的氣流加熱加速裝置I的離心式葉輪入風(fēng)口進(jìn)入第四氣流通道74，再次經(jīng)氣流加熱加速裝置I加熱加速后進(jìn)入第五氣流通道75，氣體流經(jīng)第五氣流通道75時(shí)沖刷環(huán)形部件6的其他表面，之后回到第一氣流通道71，如此循環(huán)往復(fù)。在本實(shí)施例的環(huán)形部件的加熱爐中，流經(jīng)第二氣流通道72的氣體在經(jīng)過氣流加熱加速裝置后與環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁撞擊，流經(jīng)第四氣流通道74的氣體在經(jīng)過氣流加熱加速裝置后沖刷環(huán)形部件6的其他表面，氣流加熱加速裝置在氣體沖刷環(huán)形部件6的各表面前均對(duì)氣體進(jìn)行加速和加熱，提高了氣體的流速，總體上能強(qiáng)化環(huán)形部件6的各表面處的對(duì)流換熱，提高了對(duì)環(huán)形部件6的加熱效率。并且流經(jīng)第二氣流通道72的氣流有針對(duì)性地正對(duì)最需要被加熱的環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁進(jìn)行撞擊，該撞擊氣流中幾乎全部的熱空氣都參與了對(duì)流傳熱，用于傳熱的熱空氣的體積更加緊湊，節(jié)省了不必要的能耗。另一方面，熱空氣正對(duì)環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁進(jìn)行撞擊，不僅使環(huán)形部件的內(nèi)側(cè)壁沿軸向方向受熱更均勻，而且也減小了氣流的速度矢量與溫度梯度之間的夾角，提高了環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁處的對(duì)流換熱的場(chǎng)協(xié)同性，強(qiáng)化了環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁處的傳熱。此外，在氣流對(duì)環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁加熱后，在第四氣流通道74中，氣流加熱加速裝置再次對(duì)氣流進(jìn)行加速加熱，然后再與環(huán)形部件的外側(cè)壁進(jìn)行熱交換，從而彌補(bǔ)了與內(nèi)側(cè)壁進(jìn)行熱交換后的能量損耗，使得環(huán)形部件6的內(nèi)側(cè)壁與外側(cè)壁受熱更均衡。
[0039]上述實(shí)施例的環(huán)形部件的加熱爐采用了兩個(gè)氣流加熱加速裝置，是一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在使用本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置時(shí)，不限于使用上述加熱爐的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)其他的氣流通路與本實(shí)用新型提供的氣流加熱加速裝置連通起來配合使用，而且在一個(gè)加熱爐中，氣流加熱加速裝置的個(gè)數(shù)既可以只采用一個(gè)，也可以采用多個(gè)。
[0040]關(guān)于以上實(shí)施例中提及的“場(chǎng)協(xié)同”概念，涉及強(qiáng)化傳熱的場(chǎng)協(xié)同理論，為便于理解，在此簡(jiǎn)單引述一下強(qiáng)化傳熱的場(chǎng)協(xié)同理論。
[0041]對(duì)于熱氣流加熱環(huán)形部件的對(duì)流換熱問題，由于有熱氣流運(yùn)動(dòng)必然存在著一個(gè)流體速度場(chǎng)，或稱流場(chǎng)，它是一個(gè)矢量場(chǎng)。此外熱氣流的溫度是不均勻的，還存在一個(gè)熱氣流的溫度場(chǎng)，由于我們關(guān)心的是熱量輸運(yùn)速率，因此在論述中用溫度梯度場(chǎng)(或稱熱流場(chǎng))代替溫度場(chǎng)更方便。以環(huán)形部件徑向作二維柱坐標(biāo)處理，對(duì)流換熱的能量方程為:

,■? γτιrrt^ γτι
門,οι Yn οιΛ ο σι,
[0042]pep Cvr-) = —(I—)
ox r ay or or
[0043]其中λ是流體介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，P是密度，Cp是比熱容。對(duì)于熱空氣與環(huán)形部件無(wú)相變的對(duì)流傳熱，凡是能減薄邊界層，增加空氣流的擾動(dòng)，促使熱氣流中各部分混合以及增加環(huán)形部件壁面上的速度梯度的措施都能強(qiáng)化傳熱。從強(qiáng)化熱氣流單相對(duì)流傳熱的技術(shù)機(jī)理分析，將熱空氣邊界層型的對(duì)流換熱能量方程對(duì)環(huán)形部件表面空氣熱邊界層厚度作積分得:
[0044].gnidD =),_0 = q
[0045]其中qw是固體壁面上流體與固體之間所交換的熱量，即對(duì)流換熱量，δ t是熱邊界層厚度。由上式可以看到，當(dāng)密度、定壓質(zhì)量比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率)給定時(shí)，流場(chǎng)和溫度梯度場(chǎng)(或熱流場(chǎng))的特性就決定了邊界上的熱流，就確定了邊界上的對(duì)流換熱系數(shù)。所以，對(duì)流換熱域中存在著兩個(gè)矢量場(chǎng):
[0046]速度場(chǎng)iAx，y, z)
[0047]溫度梯度場(chǎng)好(X，y，z)
[0048]或者三個(gè)標(biāo)量場(chǎng):
[0049]速度絕對(duì)值11/I (X，y，z)
[0050]溫度梯度絕對(duì)值I-- I (X，y，z)
[0051]夾角余弦場(chǎng)cos β (X, y, z)
[0052]根據(jù)矢量的運(yùn)算規(guī)則，有?.grad7; =| U j| gradT | cos/?，在一定的速度及溫度梯度下，減小兩者之間的夾角β是強(qiáng)化傳熱的有效措施。無(wú)論是邊界層型的流動(dòng)還是有回流的流動(dòng)，在一定的速度及溫度梯度下要強(qiáng)化對(duì)流換熱，實(shí)質(zhì)上就是要減小速度與溫度梯度之間的夾角(這一思想稱為“場(chǎng)協(xié)同原理”)。場(chǎng)協(xié)同原理揭示出了強(qiáng)化對(duì)流換熱的實(shí)質(zhì)，減薄邊界層以及增加空氣流中的擾動(dòng)其實(shí)質(zhì)就是要減小速度與溫度梯度間的夾角。速度場(chǎng)和溫度梯度場(chǎng)的協(xié)同體現(xiàn)在三個(gè)方面:
[0053](I)速度矢量與溫度梯度矢量的夾角余弦值盡可能的大，即兩矢量的夾角β應(yīng)盡可能小(β<90° ),或盡可能大(β > 90° );
[0054](2)流體速度剖面和溫度剖面盡可能均勻(在最大流速和溫差一定的條件下)；
[0055](3)盡可能使三個(gè)標(biāo)量場(chǎng)中的大值與大值搭配，也就是說盡可能使三個(gè)標(biāo)量場(chǎng)中的大值盡可能同時(shí)出現(xiàn)在整個(gè)場(chǎng)中的某些區(qū)域。
[0056]為了能定量描述和比較不同對(duì)流換熱情況下的速度場(chǎng)和熱流場(chǎng)協(xié)同的程度，有一個(gè)場(chǎng)協(xié)同數(shù)的概念，場(chǎng)協(xié)同數(shù)Fe表述為:
Nu
[0057]Fe =——
RoPv
[0058]其中，Nu為對(duì)流換熱的努謝爾特?cái)?shù)，Re為流體流態(tài)的雷諾數(shù)，Pr為流體的普朗特?cái)?shù)。
[0059]值得指出的是，雖然強(qiáng)化傳熱的理論已經(jīng)發(fā)展了較長(zhǎng)時(shí)間，但是現(xiàn)有加熱爐的設(shè)計(jì)并沒有融入相應(yīng)的理論知識(shí)，如何針對(duì)環(huán)形部件去構(gòu)建一個(gè)場(chǎng)協(xié)同度較高的加熱爐是有待解決的問題，而本實(shí)用新型的實(shí)施例基于這樣的理論基礎(chǔ)，并具體結(jié)合環(huán)形部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加熱環(huán)境，創(chuàng)造性地提出了以上實(shí)施例的氣流加熱加速裝置和加熱爐。
[0060]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種氣流加熱加速裝置，其特征在于，包括平行設(shè)置的兩塊導(dǎo)流隔板，在所述兩塊導(dǎo)流隔板之間設(shè)有兩個(gè)加熱加速環(huán)，所述兩個(gè)加熱加速環(huán)分別設(shè)置在所述兩塊導(dǎo)流隔板上，所述加熱加速環(huán)具有呈環(huán)形的隆起表面，所述兩個(gè)加熱加速環(huán)的隆起表面相對(duì)設(shè)置，在所述加熱加速環(huán)的內(nèi)部設(shè)有熱源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，所述隆起表面的位于隆起表面頂部的內(nèi)側(cè)的部分為第一環(huán)形表面，所述隆起表面的位于隆起表面頂部的外側(cè)的部分為第二環(huán)形表面，所述第一環(huán)形表面的徑向?qū)挾刃∮谒龅诙h(huán)形表面的徑向?qū)挾取?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，所述第一環(huán)形表面的坡度自內(nèi)向外先變大后變小，所述第二環(huán)形表面的坡度自外向內(nèi)先變大后變小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，所述隆起表面的位于隆起表面頂部的內(nèi)側(cè)的部分為第一環(huán)形表面，所述隆起表面的位于隆起表面頂部的外側(cè)的部分為第二環(huán)形表面，所述熱源埋設(shè)在所述第二環(huán)形表面下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，在所述第二環(huán)形表面上設(shè)有多個(gè)換熱孔，所述換熱孔連通至所述熱源的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，所述多個(gè)換熱孔在所述第二環(huán)形表面上呈多圈分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，所述各圈換熱孔在所述第二環(huán)形表面上呈叉排布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，所述多個(gè)換熱孔中位于外側(cè)的換熱孔的深度深于位于內(nèi)側(cè)的換熱孔的深度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，所述熱源為電熱元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流加熱加速裝置，其特征在于，在所述兩塊導(dǎo)流隔板之間還設(shè)有離心式葉輪，所述離心式葉輪位于所述加熱加速環(huán)的內(nèi)側(cè)，在所述其中一塊導(dǎo)流隔板上設(shè)有離心式葉輪入風(fēng)口。
【文檔編號(hào)】F24H9/18GK203928390SQ201420400481
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】馬盛駿, 劉承前, 張新麗 申請(qǐng)人:新疆金風(fēng)科技股份有限公司