[發明專利]通道系統

無效

• 申請號: 201210473338.X
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN102980434A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: S·M·尼爾松
• 申請（專利權）人: S·M·尼爾松
• 主分類號: F28F13/08
• 分類號: F28F13/08;F01N3/28
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 施娥娟;桑傳標

本申請是申請日為2008年4月18日，申請號為200880128696.9，名稱為“通道系統”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種通道系統，該通道系統用于優化流經所述通道系統的流體的壓降與熱量、濕氣和/或質量轉移之間的關系，所述通道系統包括具有至少一個通道壁的至少一個通道和具有預定高度的至少一個導流器（flow?director），所述導流器在流體流動的方向上橫向于所述通道延伸，所述導流器包括上游部、下游部和位于所述上游部和所述下游部之間的中間部，所述上游部在所述流體流動方向上從所述通道壁向所述通道內偏離，并且，所述下游部在所述流體流動方向上朝向所述通道壁返回，其中，在所述中間部與所述下游部之間的過渡（transition）按照預定半徑彎曲。

背景技術

熱交換器/催化轉換器通常是具有主體的通道系統，該通道系統形成有大量的并列的小通道，例如要被轉換的流體或流體混合物流經所述小通道。這種通道系統由不同的材料制成，例如陶瓷材料或金屬（如不銹鋼或鋁）。

由陶瓷材料制成的通道系統的通道橫截面通常為矩形或多邊形，如六邊形。所述通道系統是通過擠壓的方式制成的，這意味著通道的橫截面沿所述通道的整個長度是相同的，而且所述通道壁將是光滑且平的。

在制造金屬的通道主體時，通常將波紋帶（corrugated?strip）和平面帶（flat?strip）纏繞在一個卷軸（spool）上。這導致通道橫截面為三角形或梯形。市面上可以得到的大部分金屬制通道系統沿整個長度的橫截面是相同的，而且具有與陶瓷通道主體一樣的光滑均勻的通道壁。這兩種類型的通道系統都可以涂上涂層，例如，在催化轉換器中涂催化活性材料（catalytically?active?material）。

工作環境中最重要的是通道系統中流經通道的流體或流體混合物與通道壁之間的熱量、濕氣和/或質量轉移。

在上述類型的通道系統中，例如用于車輛或工業中的內燃機的通道系統，具有相對小的通道橫截面并在這些環境中通常使用相對小的流體速度，流體沿通道以相對規則（relatively?regular）的層流動。因此，所述流動實質上是層流的（laminar）。只有沿通道入口處的短距離內，會產生某些相對于通道壁橫向的流動。

正如本領域所公知的，在層流的流體流與通道壁相鄰處形成邊界層，此處的速度基本上是零。首先，在被認為是完全展開流（fully?developed?flow）的情況中，熱量、濕氣和/或質量轉移主要通過相對較慢的擴散發生，所述邊界層明顯降低了質量傳遞系數。質量傳遞系數是質量傳遞率的衡量，且為了獲得高效率的熱交換和/或催化轉化率，質量傳遞系數應當很大。為了增加質量傳遞系數，必須使流體朝向通道側的表面流動，這樣邊界層減少，并增加一層到另一層的流體轉移。這可以通過所謂的湍流來實現。在光滑且均勻的通道中，當雷諾數達到大約2000以上的值時，層流將變成湍流。如果想在這里涉及的通道系統的通道中達到如此量級的雷諾數，就需要用比這種工作環境中的普通流體速度大很多的流體速度。因此，在上述低雷諾數的通道系統中，需要人工手段制造湍流，如通道中設置特殊導流器。

US4152302公開了一種帶有通道的催化轉換器，在這種轉化器中，導流器以從金屬帶中沖孔的橫向金屬翼的形式設置。帶有導流器的催化轉化器顯著增加了熱量、濕氣和/或質量轉移。然而，壓降也同時急劇地增加。而且已經發現，壓降增加帶來的影響比所述熱量、濕氣和/或質量轉移增加帶來的影響更大。其中，壓降取決于導流器的構造、尺寸和幾何形狀。然而，眾所周之，所述類型的導流器產生過大的壓降，并因此沒有被大范圍的商業應用。

EP0869844公開了湍流發生器，這種湍流發生器橫向于催化轉換器或熱量/濕氣轉換器的導管延伸，以獲得改善的壓降與熱量、濕氣和/或質量轉移的比率。

WO2007/078240公開了流動轉換器，該流動轉化器橫向于通道延伸。然而，這種系統的制造商總想進一步提高壓降與熱量、濕氣和/或質量轉移的比率。

發明內容

本發明的目的在于一種通道系統，在這種通道系統中，壓降與熱量、濕氣和/或質量轉移的比率能夠進一步得到改善。

上述目的通過具有在附加的權利要求中限定的特征的通道系統來實現。