熱風(fēng)烘爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括多個熱交換管的熱風(fēng)烘爐、以及使用這類熱交換管的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]烤爐中用于烹飪食物的熱風(fēng)可以是通過使燃燒器中的燃料燃燒、并將廢氣中的熱經(jīng)由一個叉流管式熱交換器來傳遞至烹飪風(fēng)而不會使烹飪風(fēng)被廢氣污染地產(chǎn)生的。將加熱的烹飪風(fēng)輸送到烤箱的烹飪室中。傳統(tǒng)的烤爐是使用安排在一個加熱室內(nèi)的S形管道來將熱的排氣從燃燒器輸送到一個煙囪，該S形的大體上水平的底部段與燃燒器的出口連接，該S形的大體上水平的中間段包含多個熱交換管來加熱烹飪風(fēng)，該S形的大體上水平的上部段與一個煙囪連接。熱交換管通常是具有圓形橫剖面的管狀形狀或是具有修圓短邊的圓矩形，并且由具有高傳熱系數(shù)的材料制成。廢氣經(jīng)過熱交換器換熱管的內(nèi)側(cè)(稱為“熱側(cè)”)并且迫使烹飪風(fēng)在基本上垂直于管內(nèi)氣流的方向上在這些管的外側(cè)(稱為熱交換器的“冷側(cè)”)流動。通常烹飪風(fēng)進入廢氣溫度最低的該室底部的加熱室，并且在輸送進入烤箱的烹飪腔之前向上循環(huán)經(jīng)過熱交換管和燃燒器排氣管，在這里廢氣的溫度是最高的。由一個風(fēng)扇驅(qū)動空氣流。從廢氣傳遞至烹飪風(fēng)的熱量受與廢氣和烹飪風(fēng)相接觸的熱交換器表面的表面積、熱交換器的傳熱系數(shù)(除其他之外這受所使用的材料及其表面性質(zhì)、以及在熱交換器內(nèi)和周圍的空氣流所影響)、以及跨過熱交換器壁的溫度差的影響。雖然傳統(tǒng)的熱交換器相對緊湊、并具有良好的效率，它們?nèi)匀徽加泻艽罂臻g、并且是烤爐占地的主要因素。希望能夠提高傳統(tǒng)熱交換器的效率。這將帶來的優(yōu)點是能夠產(chǎn)生具有較小占地和/或較低運行成本的烤爐，即提高效率會使加熱相同量的烹飪風(fēng)所需要的燃料較少。用于在熱交換器中增加從廢氣至烹飪風(fēng)的熱流的傳統(tǒng)方法包括改變熱交換管的形狀來增加暴露于烹飪風(fēng)的表面積或增加更多的管。這類措施可稍微增加效率，但代價是在冷側(cè)增加了空氣摩擦力，這要求使用較大的風(fēng)扇并增加了運行成本。
[0003]GB-2424265涉及具有整合翅片的熱交換管。在【背景技術(shù)】中提及，為了使熱傳遞最大化而提供具有盡可能大的表面積的一個加熱流體流經(jīng)的容器是公知常識。該管狀體的內(nèi)部典型地被分成多個縱向通路，在通路之間的分隔壁用來增強該管狀體并增加向流經(jīng)這些通路的流體傳遞熱的或從流體傳遞熱的表面積。
[0004]US-2003/209344涉及一種熱交換器，該熱交換器包括多個管，每個管包括一個通路，該通路被分隔成多個子通路。各子通路通常是矩形的(提及其他幾何形狀)，并且具有一個帶翅片的內(nèi)壁表面。
[0005]DE-102005020727和EP-0359358D3還涉及具有帶有兩個或更多個通道的熱交換器。
[0006]然而，這些背景現(xiàn)有技術(shù)均不包括專門適用于熱風(fēng)烘爐的熱交換管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是如何通過使用具有權(quán)利要求1特征的熱交換管來提高熱風(fēng)烘爐的管式熱交換器的效率而不會增加熱交換管的外側(cè)的空氣摩擦。
[0008]因此，本發(fā)明涉及一種熱風(fēng)烘爐，該熱風(fēng)烘爐具有一個叉流管式熱交換器，該熱交換器包括至少兩排的多個熱交換管。每排的熱交換管排列在一個基本上水平的平面上，并且在一排中的熱交換管與鄰近排中的熱交換管之間具有預(yù)確關(guān)系。各熱交換管包括一個帶有管壁的狹長管，并且該狹長管的內(nèi)部配備有至少一個縱向延伸的內(nèi)壁，該內(nèi)壁從該狹長管的內(nèi)表面的一側(cè)朝向該內(nèi)表面的另一側(cè)延伸。
[0009]優(yōu)選地，這種預(yù)定關(guān)系涉及鄰近排的管是豎直對齊的或者這些鄰近的管是豎直偏移的。
[0010]有利的是，這些排的熱交換管被安排在叉流管式熱交換器的一個中間段中。
[0011]在從屬權(quán)利要求中闡述了多個優(yōu)選實施例。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的熱風(fēng)烘爐已證明相對于使用的傳統(tǒng)熱交換器提高了效率。這將帶來的優(yōu)點是可能產(chǎn)生具有較小占地和/或較低運行成本的烤爐，即提高效率會使加熱相同量的烹飪風(fēng)所需要的燃料較少。
[0013]烤爐具有特殊要求，需要其外側(cè)(烘烤空氣流動之處)是湍流的，具有高熱傳遞能力。而該內(nèi)側(cè)具有一個顯著較低的空氣流量(大約十分之一)，較大的內(nèi)表面可通過增加熱通量來提高效率。因此，使外側(cè)的表面更大不能提高效率，只會增加占地和成本。
[0014]當(dāng)廢氣與烘烤風(fēng)之間的溫度差(ΔΤ)下降時，需要更大的表面。當(dāng)Δ T高時，需要低表面積；較高的溫度使該加熱元件上的熱通量上升。然而，較高的△ T將會使該表面上的溫度升高，這將會強制使用更專用性的材料，如耐熱鋼。本發(fā)明可能優(yōu)化內(nèi)表面積，這樣使得其他表面上的溫度與所使用的材料的最佳范圍相配。
[0015]在本發(fā)明的一個實施例中，熱交換管的特定部位的內(nèi)表面積減少。例如，靠近燃燒器處，以便降低熱通量和外表面溫度。這個特征改善了溫度控制并可將溫度調(diào)節(jié)至一個最佳范圍。
【附圖說明】
[0016]圖1示意性地示出了一個烤爐的叉流管式熱交換器的一個側(cè)視簡圖；
[0017]圖2示意性地示出了沿著圖1的線I1-1I的熱交換管的一個橫截面；
[0018]圖3示意性地示出了一個烤爐的叉流管式熱交換器的一個側(cè)視簡圖，該熱交換器具有根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的熱交換管；
[0019]圖4示意性地示出了沿著圖1的線IV-1V的熱交換管的一個橫截面；
[0020]圖5示意性地示出了對應(yīng)于圖4的根據(jù)本發(fā)明的熱交換管的第二實施例的一個橫截面；
[0021]圖6示意性地示出了對應(yīng)于圖4的根據(jù)本發(fā)明的熱交換管的第三實施例的一個橫截面；
[0022]圖7和8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的兩排熱交換管的橫截面；
[0023]圖9-11示意性地示出了該熱交換管的一個實施例的不同視圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1示意性地示出了一個具有傳統(tǒng)的叉流管式熱交換器3的烤爐I的一個側(cè)視簡圖。該熱交換器位于一個加熱室5內(nèi)，在其中有待加熱的烹飪風(fēng)從一個上入氣口 7流過熱的熱交換器到靠近該單元的底座的一個出口 9。通過一個風(fēng)扇11控制空氣的流速。由一個燃燒如燃氣或燃油等燃料的燃燒器13產(chǎn)生用于加熱烹飪風(fēng)的熱廢氣。廢氣通過由該燃燒器引向一個煙囪17的一個氣密管道系統(tǒng)15。管道系統(tǒng)15是S形的，具有三個平行段和三個豎直段。該S形的基本上平行的底段19以其入口端21與該燃燒器的出口 23連接，并且以其出口端25與該下豎直段28的入口 27連接。該下豎直段的出口端29與形成該S形的基本上平行的中間段35的多個熱交換管33的入口端31相連接。這些熱交換管將熱能從其內(nèi)的廢氣傳遞至流經(jīng)這些熱交換管的烹飪風(fēng)。這些傳熱管的出口端37與該中間豎直段41的入口端39相連接。該中間豎直段的出口端43與該上平行段47的入口端45相連接。該上平行段的出口端51與煙囪55的下入口端53相連接，該煙囪具有一個開放的上端，冷卻的廢氣可由此逸出。
[0025]由圖2可見，各熱交換管33具有一個具有修圓端部的矩形的橫截面，即該橫截面具有兩個平直的、平行的長邊57'和57"，間距為D，并且由一對曲率直徑為D的凸形彎曲端部5Y和59"連接。各熱交換管的薄管壁61是由一種具有良好的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性的材料制成的，例如一種金屬，如純的或合金的鋁、銅或鐵。
[0026]圖3示意性地示出了一個如圖1所示的類型的烤爐301的一個側(cè)視簡圖，但該烤爐具有一個根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所述的帶有熱交換管333的叉流管式熱交換器303。如圖4所示，這些熱交換管具有與傳統(tǒng)管相同的外部形狀，即具有兩個間距為D的平直的、平行的長邊357'和357"的橫截面、并由一對短端35Y和359"連接。在本發(fā)明的這個實施例中，這些短端是凸形、并且具有一個曲率直徑D。各熱交換管333的薄管壁361是由一種具有良好的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性的材料制成的，例如一種金屬，如純的或合金的鋁、銅或鐵。這些熱交換管的內(nèi)部具有一個或多個縱向延伸的內(nèi)壁，在本例中是兩個內(nèi)壁363和363"。各內(nèi)壁從一個長邊357'拉伸至該熱交換器壁361的對側(cè)長邊357"，由些將該熱交換管分隔成三個狹長隔室365'、365"和365"'，廢氣流經(jīng)這些隔室。優(yōu)選地，這些隔室是閉合的，即隔室之間沒有橫向廢氣流過這使得其暴露于廢氣的壁的表面積最大化。然而，作為一種替代方案，這些內(nèi)壁中的一個或多個可以是穿孔的以便在氣流中引起湍流。這些內(nèi)壁由一種具有良好的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性的材料制成，例如一種金屬，如純的或合金的鋁、銅或鐵，并且優(yōu)選地它們可由與這些熱交換管的薄壁361相同的材料制成。在這些內(nèi)壁與這些熱交換管壁的內(nèi)表面之間的聯(lián)接部優(yōu)選地可被配置成可提供從這些內(nèi)壁至這些熱交換管壁的良好的熱傳遞。優(yōu)選地，這些內(nèi)壁與這些外壁是例如通過擠出而一體形成的、或是通過用部件之間的導(dǎo)熱膏來焊接或鉚接而連接在一起。在使用中，在這些狹長隔室中流動的廢氣對這些內(nèi)壁進行加熱，并且這些內(nèi)壁通過傳導(dǎo)將熱傳遞至該熱交換管壁。由此，這些內(nèi)壁與這些熱交換管內(nèi)部中心的廢氣相