[0038] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0039] 如图1所示,一种基于倾斜柱的换热装置,包括框架1和倾斜柱组。框架1的一端为进风端,另一端为出风端。倾斜柱组共有两个。两个倾斜柱组沿框架1的长度方向依次排列设置在框架1的安装侧面上。
[0040] 倾斜柱组包括三根前倾斜柱3和三根后倾斜柱2。三根前倾斜柱沿框架1的宽度方向依次等距排列,内端均与框架1的安装侧面固定。三根后倾斜柱沿框架1的宽度方向依次等距排列,内端均与框架1的安装侧面固定。三根前倾斜柱与三根后倾斜柱分别在框架1的宽度方向上对齐。前倾斜柱位于对应后倾斜柱靠近框架1进风端的一侧。前倾斜柱的外端倾斜朝向框架1的出风端。后倾斜柱的外端倾斜朝向框架1的进风端。前倾斜柱3及后倾斜柱2的宽度(沿框架1宽度方向的尺寸)均为c,5mm≤c≤40mm。前倾斜柱3及后倾斜柱2的高度(外端端面与框架1安装侧面的间距)均为h,10c≤h≤20c。前倾斜柱3及后倾斜柱2的材料均采用金属。同一倾斜柱组内在框架1的宽度方向上对齐的前倾斜柱内端端部与后倾斜柱内端端部的间距为f,f取5c~10c之间的一个值。最靠近框架1进风端的那个倾斜柱组内前倾斜柱3的内端端部与框架1进风端端部的间距为s,s取35c~70c之间的一个值。
[0041] 以竖直四棱柱作为前倾斜柱3及后倾斜柱2,c取25mm,h取400mm,f取200mm,s取900mm(此时的换热装置类似于现有换热器),且存在从框架入口端吹向出口端的风速为4m/s的气流时,换热效果模拟图如图4(a)所示,前倾斜柱3及后倾斜柱2的模拟流线图如图3(a)所示。
[0042] 前倾斜柱3、后倾斜柱2的形状及空间位姿采用如下四种实施方式中的一种。
[0043] 实施例1
[0044] 前倾斜柱3如图2(a)所示,后倾斜柱1如图2(b)所示。前倾斜柱3和后倾斜柱2均为斜四棱柱。前倾斜柱的中心轴线及后倾斜柱的中心轴线与框架1安装侧面的夹角均为α,α取30°、40°、50°或60°。前倾斜柱3和后倾斜柱2的横截面为宽等于c,长等于d的矩形,5mm≤d≤
40mm。
[0045] 本实施例中α取50°,c取25mm,h取400mm,f取200mm,s取900mm,且存在从框架入口端吹向出口端的风速为4m/s的气流时,换热效果模拟图如图4(b),前倾斜柱处的模拟流线图如图3(b)所示,后倾斜柱处的模拟流线图如图3(c)所示。
[0046] 对比图3(a)与图3(b)可以发现,气流经过本实施例的前倾斜柱3时,相较于图3(a)中的前倾斜柱,向上的气流运动加强,向下气流运动被抑制,且顶涡被拉伸,而底涡被抑制。对比图3(a)与图3(c)可以发现,气流经过本实施例的后前倾斜柱2时,相较于图3(a)中的后倾斜柱,向上的气流运动被抑制,向下气流运动加强,且顶涡被抑制,而底涡被拉伸。
[0047] 对比图4(a)与图4(b)可以发现,在框架入口端气流温度一致的情况下,本实施例框架出口端气流的温度低于图4(a)中框架出口端气流的温度。
[0048] 实施例2
[0049] 前倾斜柱3如图2(c)所示,后倾斜柱1如图2(d)所示。前倾斜柱3和后倾斜柱2均采用曲面四棱柱。前倾斜柱3和后倾斜柱2的横截面为矩形,中心线为一条圆弧线段。前倾斜柱3和后倾斜柱2内凹的侧面均朝向框架1的出风端。前倾斜柱中心线的两端端点连线及后倾斜柱中心线的两端端点连线与框架1安装侧面的夹角均为α,α取50°。前倾斜柱3和后倾斜柱
2的横截面为宽等于c,长等于d的矩形,5mm≤d≤40mm。
[0050] 本实施例中c取25mm,h取400mm,f取200mm,s取900mm,且存在从框架入口端吹向出口端的风速为4m/s的气流时,换热效果模拟图如图4(c),前倾斜柱处的模拟流线图如图3(d)所示,后倾斜柱处的模拟流线图如图3(e)所示。
[0051] 对比图3(a)、图3(b)及图3(d)可以发现,气流经过本实施例的前倾斜柱3时,相较于图3(a)中的前倾斜柱,向上的气流运动加强,向下气流运动被抑制,且顶涡被拉伸,而底涡被抑制,但顶涡被拉伸的程度弱于图3(b)。对比图3(a)、图3(c)及图3(e)可以发现,气流经过本实施例中的后前倾斜柱2时,相较于图3(a)中的后倾斜柱,向上的气流运动被抑制,向下气流运动加强,且顶涡被抑制而底涡被拉伸,但顶涡被抑制的程度弱于图3(c)。
[0052] 对比图4(a)、图4(b)及图4(c)可以发现,在框架入口端气流温度一致的情况下,本实施例出口端气流的温度低于图4(a)中常规换热器出口端气流的温度,且与图4(b)中框架出口端气流的温度接近。
[0053] 实施例3
[0054] 前倾斜柱3如图2(c)所示,后倾斜柱1如图2(f)所示。前倾斜柱3和后倾斜柱2均采用曲面四棱柱。前倾斜柱3和后倾斜柱2的横截面为矩形,中心线为一条圆弧线段。前倾斜柱3内凹的侧面朝向框架1的出风端。后倾斜柱2内凹的侧面朝向框架1的进风端。前倾斜柱中心线的两端端点连线及后倾斜柱中心线的两端端点连线与框架1安装侧面的夹角均为α,α取50°。前倾斜柱3和后倾斜柱2的横截面为宽等于c,长等于d的矩形,5mm≤d≤40mm。
[0055] 本实施例中c取25mm,h取400mm,f取200mm,s取900mm,且存在从框架入口端吹向出口端的风速为4m/s的气流时,换热效果模拟图如图4(d),前倾斜柱处的模拟流线图如图3(d)所示,后倾斜柱处的模拟流线图如图3(g)所示。
[0056] 对比图3(a)、图3(c)及图3(g)可以发现,气流经过本实施例中的后前倾斜柱2时,相较于图3(a)中的后倾斜柱,向上的气流运动被抑制,向下气流运动加强,且顶涡被抑制而底涡被拉伸,但顶涡被抑制的程度弱于图3(c)。
[0057] 对比图4(a)、图4(b)及图4(d)可以发现,在框架入口端气流温度一致的情况下,本实施例出口端气流的温度低于图4(a)中常规换热器出口端气流的温度,且高于图4(b)中框架出口端气流的温度。
[0058] 实施例4
[0059] 前倾斜柱3如图2(e)所示,后倾斜柱1如图2(d)所示。前倾斜柱3和后倾斜柱2均采用曲面四棱柱。前倾斜柱3和后倾斜柱2的横截面为矩形,中心线为一条圆弧线段。前倾斜柱3内凹的侧面朝向框架1的进风端。后倾斜柱2内凹的侧面朝向框架1的出风端。前倾斜柱中心线的两端端点连线及后倾斜柱中心线的两端端点连线与框架1安装侧面的夹角均为α,α取50°。前倾斜柱3和后倾斜柱2的横截面为宽等于c,长等于d的矩形,5mm≤d≤40mm。
[0060] 本实施例中c取25mm,h取400mm,f取200mm,s取900mm,且存在从框架入口端吹向出口端的风速为4m/s的气流时,换热效果模拟图如图4(e),前倾斜柱处的模拟流线图如图3(f)所示,后倾斜柱处的模拟流线图如图3(e)所示。
[0061] 对比图3(a)、图3(b)及图3(f)可以发现,气流经过本实施例的前倾斜柱3时,相较于图3(a)中的前倾斜柱,向上的气流运动加强,向下气流运动被抑制,且顶涡被拉伸,而底涡被抑制,但顶涡被拉伸的程度弱于图3(b)。
[0062] 对比图4(a)、图4(b)及图4(e)可以发现,在框架入口端气流温度一致的情况下,本实施例出口端气流的温度低于图4(a)中常规换热器出口端气流的温度,且高于图4(b)中框架出口端气流的温度。
[0063] 综上所述,实施例1-4的换热效果均优于现有换热器,且实施例1的效果最佳。
[0064] 该基于倾斜柱的换热装置的换热方法具体如下:
[0065] 步骤一、在框架的进风端通入待换热气流。
[0066] 步骤二、待换热气流流经前倾斜柱时,向上的气流运动加强,向下气流运动被抑制。待换热气流流经后倾斜柱时,向上的气流运动被抑制,向下气流运动加强。从而使得待换热气流的对流增强,待换热气流与前倾斜柱的接触换热更加充分。待换热气到达框架的出风端,待换热气流显著升高或降低。