專利名稱：冷凝式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)鉄崴髦械臒峤粨Q器，尤其是一種冷凝式熱交換器，屬 于熱水器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
冷凝式熱水器充分利用燃燒煙氣的汽化潛熱提高熱效率，是一種高效節(jié)能的產(chǎn) 品，正在逐漸被推廣應(yīng)用。冷凝式熱水器中的冷凝式換熱器通常由密封殼體、殼體內(nèi)的吸 熱管和分液器等部件組成。設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵是如何采用最經(jīng)濟(jì)的方式，獲得最高的換熱效 率一一一方面需要在有限的空間內(nèi)獲得最大的換熱面積，另一方面則要充分實(shí)現(xiàn)燃燒煙氣 流動(dòng)的湍流化而提高換熱效率?，F(xiàn)有技術(shù)中，波紋換熱管均采用U型迂回、多層等距 錯(cuò)位排布，以達(dá)到煙氣與吸熱 管形成交叉換熱。例如，中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)200610141655. 6等中，都采用這種結(jié)構(gòu)的 冷凝換熱器。由于在工藝上換熱管折彎時(shí)最小折彎半徑受限，因此使得冷凝器在折彎半徑 方向體積較大，成本增加；另一方面，錯(cuò)位排布的U型管簇在煙氣流動(dòng)方向形成規(guī)則分布的 流動(dòng)空間，而煙氣在與換熱管進(jìn)行換熱時(shí)，靠近管壁附近的煙氣首先被冷凝換熱，水蒸汽含 量降低，汽化潛熱降低，規(guī)則分布的流動(dòng)空間使得煙氣在流動(dòng)過(guò)程中不能形成強(qiáng)烈湍流而 被充分混合，這樣上游被冷凝過(guò)的汽化潛熱含量較少的部分煙氣在下游管處再次流經(jīng)吸熱 管壁附近的位置，而上游遠(yuǎn)離換熱管未被冷凝換熱的煙氣不能接觸吸熱管表面有效參與熱 交換，從而使得在煙氣下游的換熱管不能充分發(fā)揮吸收潛熱的作用導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)波紋換熱管的結(jié)構(gòu)改 進(jìn)，提出一種改進(jìn)的冷凝式熱交換器，從而在有限的空間內(nèi)獲得更大的換熱面積，同時(shí)使燃 燒煙氣流動(dòng)的進(jìn)一步湍流化，最終達(dá)到顯著提高換熱效率的目的。為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為冷凝式熱交換器由排布在煙 氣流動(dòng)通道中的至少二層煙氣穿過(guò)的往復(fù)迂回?fù)Q熱管構(gòu)成，其中，同層換熱管相鄰直管段 的間距由彎曲半徑處開始漸縮，最小間距大于或等于換熱管的管徑。尤其是，由排布在煙氣流動(dòng)通道中的至少二層煙氣穿過(guò)的往復(fù)迂回?fù)Q熱管構(gòu)成， 同層換熱管相鄰直管段的間距由彎曲半徑處開始漸縮，最小間距大于或等于換熱管的管 徑。本實(shí)用新型進(jìn)一步的完善是煙氣流動(dòng)通道為垂向煙氣流動(dòng)通道，換熱管上、下水 平往復(fù)迂回排布。本實(shí)用新型更進(jìn)一步的完善是鄰層換熱管之間錯(cuò)位排布。上述改進(jìn)將換熱管常規(guī)的U型折彎迂回結(jié)構(gòu)改為Ω型折彎，而Ω型折彎后的換 熱管與U型折彎時(shí)相比，每迂回一個(gè)周期就可以節(jié)省二個(gè)彎曲半徑的寬度，這樣，在同樣的 排布寬度中可以布置更多的換熱管，從而在相同的熱交換空間中，顯著增加換熱面積，從而提高換熱效率。與此同時(shí)，采用Q型折彎后的換熱管上下層錯(cuò)位之后，不僅在換熱管折彎 方向形成了疏密漸變且相互交錯(cuò)的氣流間隔，而且在垂直煙氣流動(dòng)的方向也形成了疏密漸 變的煙氣流動(dòng)通道，結(jié)果使得煙氣得以流經(jīng)所有換熱管表面，并且在流經(jīng)不同位置時(shí)形成 快慢不同的煙氣流速，充分湍流化，進(jìn)一步提高了換熱效率。由此可見，本實(shí)用新型以巧妙簡(jiǎn)單的換熱管排布結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在換熱空間不變的情 況下，顯著增加了有效換熱面積，同時(shí)改善了熱交換條件，因此顯著提高了換熱效率。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為
圖1實(shí)施例中換熱管的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為
圖1實(shí)施例的單層換熱管結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為
圖1實(shí)施例的多層換熱管結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4的A-A截面示意圖。圖6為圖4的B-B截面示意圖。圖7為圖4的C-C截面示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例冷凝式熱交換器的基本結(jié)構(gòu)如
圖1所示，外殼組件1形成了下進(jìn)上出的 垂向煙氣流動(dòng)通道，外殼組件1內(nèi)的垂向煙氣流動(dòng)通道中排布多層(5層)水平往復(fù)迂回的 波紋換熱管2，這些換熱管的兩端口分別與外殼組件1 一側(cè)的積液器3和分液器4連通，從 而與外界形成換熱循環(huán)回路。外殼組件1的底部設(shè)有冷凝水排水口 5。本實(shí)施例的改進(jìn)之處如圖2所示同層換熱管2相鄰直管段的間距由彎曲半徑處 開始漸縮，最小間距大于或等于換熱管2的最大管徑，因此鄰管不會(huì)相互干涉，而鄰層換熱 管2之間錯(cuò)位排布(等距錯(cuò)位排布或非等距錯(cuò)位排布均可)?，F(xiàn)有U型波紋管在圖3的A處和B處間距是相等的，即換熱管中心線之間的間距 D1 =D2，且中換熱管中心線相互平行。而本實(shí)施例的特征則是在一個(gè)重復(fù)單元內(nèi)，兩相鄰 的換熱管直管段的中心線不平行，彎曲半徑B處間距較大(一般大于等于換熱管可加工的 最小折彎半徑)；而朝A處延伸時(shí)，間距逐漸縮小(最小時(shí)兩換熱管接觸)，結(jié)果Dl < D2， 折彎后的重復(fù)單元形同Q或倒Q型。容易理解，在換熱管具有相同有效長(zhǎng)度的前提下，本 事實(shí)例的折彎結(jié)構(gòu)可以獲得最小的橫向尺寸，或者在外殼尺寸相同的前提下，可以排布最 長(zhǎng)的換熱管。當(dāng)上述結(jié)構(gòu)與鄰層換熱管錯(cuò)位排布相結(jié)合時(shí)(參見圖4)，由圖5、圖6、圖7分別看 圖4的A-A、B-B和C-C處截面，用折線分別連接上下各層的五根換熱管截面中心得到a、 3、Y三條線，不難看出，圖5的a和Y所連接的五根換熱管截面中心間距較大，0所連 接的五根換熱管截面中心間距很??；圖6中a和Y所連接的五根換熱管截面中心間距變 小，0所連接的五根換熱管截面中心間距變大，各換熱管截面中心間距基本相等；圖7中a 和Y所連接的五根換熱管截面中心間距繼續(xù)變小至很密，3所連接的五根換熱管截面中心間距繼續(xù)變大至很疏。類推可知，其它截面將在以上基礎(chǔ)上形成漸變規(guī)律，從而在煙氣上 升的Z方向形成漸疏漸密、疏密相間的變化縫隙，即形成了不斷變換的煙氣流動(dòng)通道。相鄰 兩層換熱管的通常錯(cuò)位量投影到X軸的長(zhǎng)度為彎曲半徑的一半為宜，即D2/2。從燃燒煙氣流入的方向上看，錯(cuò)位的排列可以使燃燒煙氣流經(jīng)每一根換熱管的表 面，從而充分利用換熱管表面積進(jìn)行換熱，獲得較多的潛熱換熱量。因?yàn)槿紵裏煔庠趯捦ǖ?里流速較低，在狹窄通道內(nèi)流速較高，所以漸疏漸密、疏密相間縫隙的可以使得干濕煙氣充 分混合，煙氣流動(dòng)時(shí)完全處于湍流狀態(tài)，盡量多吸收燃燒煙氣中的潛熱，提高換熱效率。試 驗(yàn)證實(shí)，采用本實(shí)施例后換熱效率明顯提高。本實(shí)用新型不僅限于此。例如換熱管排列時(shí)數(shù)量可以多于或少于本實(shí)施方式中五 層。另外，本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)既可用于冷凝式熱水器中的冷凝器部分，也可用于處冷凝式熱 水器之外所使用的潛熱利用型熱交換器上?？傊膊捎玫韧鎿Q或等效變換形成的技術(shù) 方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種冷凝式熱交換器，由排布在煙氣流動(dòng)通道中的至少二層煙氣穿過(guò)的往復(fù)迂回?fù)Q熱管構(gòu)成，其特征在于同層換熱管相鄰直管段的間距由彎曲半徑處開始漸縮，最小間距大于或等于換熱管的管徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝式熱交換器，其特征在于所述煙氣流動(dòng)通道為垂向煙 氣流動(dòng)通道，所述換熱管上、下水平往復(fù)迂回排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凝式熱交換器，其特征在于鄰層換熱管之間錯(cuò)位排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷凝式熱交換器，其特征在于所述鄰層換熱管等距錯(cuò)位，錯(cuò) 位量為彎曲半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷凝式熱交換器，其特征在于所述鄰層換熱管非等距錯(cuò)位。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述冷凝式熱交換器，其特征在于所述垂向煙氣流動(dòng)通道由 外殼組件形成，所述外殼組件內(nèi)排布至少兩層水平往復(fù)迂回的波紋換熱管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種冷凝式熱交換器，屬于熱水器技術(shù)領(lǐng)域。該熱交換器由排布在煙氣流動(dòng)通道中的至少二層煙氣穿過(guò)的往復(fù)迂回?fù)Q熱管構(gòu)成，同層換熱管相鄰直管段的間距由彎曲半徑處開始漸縮，最小間距大于或等于換熱管的管徑。本實(shí)用新型以巧妙簡(jiǎn)單的換熱管結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在換熱空間不變的情況下，顯著增加了有效換熱面積，同時(shí)改善了熱交換條件，因此顯著提高了換熱效率。
文檔編號(hào)F24H8/00GK201575594SQ20092029762
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者朱高濤, 李巖, 畢大巖 申請(qǐng)人:艾歐史密斯(中國(guó))熱水器有限公司