專利名稱：一種燃氣熱水器的熱交換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及流體加熱器領域，尤其涉及一種燃氣熱水器的熱交換器。
背景技術：
燃氣熱水器的工作原理在于通過燃燒器燃燒產(chǎn)生熱空氣，再由熱交換器將熱能從空氣中傳動到水中，最后產(chǎn)生熱水。因此，燃氣熱水器的熱交換效率是其重要的技術指標 之一 O為提高燃氣熱水器的熱交換效率，現(xiàn)有最常用的技術手段就是在燃燒器上方設置吸熱片和水管；特別地，為防止熱量從吸熱片和水管間流失，燃氣熱水器的制造業(yè)者們往往將水管設置為至少兩層，并在層與層之間設置紊流片，進一步減少熱氣的流失速度。如一篇公開號為CN101949661A的中國專利披露一種燃氣熱水器用熱交換器,包括熱交換器外殼，吸熱片01和換熱水管02，所述吸熱片01上開設有呈上、下分布的至少兩排水管孔，所述吸熱片01上還設有若干紊流凸部03，所述紊流凸部03位于吸熱片01下排水管孔的上面，如圖I所示。該專利提供的一種燃氣熱水器用熱交換器，通過增設紊流部雖能提高熱交換器的換熱效率，但仍存在下面一些缺陷1)水管進行多排設計，管徑相對較大，一般在15mm以上，為此，價高的銅材耗費量大，造價不菲，阻礙了其推廣應用；2)水管多排設計不可避免地導致不同排上的不同水管存在溫度差異，換熱不均勻，制約了換熱能力的提高。如圖2所示，其提供了一種不同換熱水管上的換熱能力模擬圖。針對不同水管受熱不均制約換熱能力的問題，業(yè)界內(nèi)也有人提出在吸熱片上設置煙氣通道，加大煙氣流通速度，縮短吸熱片上下端的溫差。如一篇文獻號為CN201126330Y的中國專利披露一種熱交換器用吸熱片包括吸熱片01，設置在吸熱片01上呈上、下分布的至少兩排水管孔04，其特征在于，所述吸熱片01上開設有管狀凸孔05，所述管狀凸孔05的內(nèi)部上下貫通形成煙氣通道。該專利通過在吸熱片上設置煙氣通道雖能緩解吸熱不均的問題，但其仍是基于多排水管設計的，也存在銅材用量多，造價高的問題；同時，在吸熱片上開設煙氣通道無疑增加了換熱器的制作工序，結構相對復雜。有鑒于此，極為有必要開發(fā)一種結構簡單，吸熱均勻，換熱效率高的適用于燃氣熱水器的熱交換器。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于，簡化現(xiàn)有熱交換器結構的同時提高熱交換器的換熱效率。為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術方案?！N燃氣熱水器的熱交換器，包括外殼(I)，設置在外殼頂部的集熱片(2)、對流換熱水管(3)，以及盤繞在外殼四周的輻射換熱水管(4);其特征在于，所述對流換熱水管
(3)為單排式設置，該對流換熱水管(3)的直徑在9mm-13mm之間。作為改進地，所述對流換熱水管(3)的數(shù)量為四根或五根，平均排布在外殼頂部。
作為改進地，所述輻射換熱水管的管徑在9mm-13mm之間。該管徑范圍的設置，在提高水管與水流間的換熱系數(shù)同時；不會導致整機水流量偏小，停水溫升和水溫超調(diào)上升；有效避免干燒，用水舒適性好。作為改進地，所述集熱片的高度為15mm-30mm之間；所述集熱片間的間距為I. 5mm-2. 0mm。與傳統(tǒng)的熱交換器相比，集熱片高度和密度都稍微增加，保證熱交換器的換熱效率。作為改進地，所述對流換熱水管(3)和/或輻射換熱水管(4)內(nèi)設有水流紊流片。進一步改進地，所述紊流片的形狀為麻花狀，提高紊流效果。作為改進地，所述對流換熱水管(3)的的兩端一體延伸出盤繞在外殼I四周側壁上的輻射換熱水管(4)，所述對流換熱水管(3)和所述輻射換熱水管(4)的管徑相同。另一種改進地，所述對流換熱水管(3)的孔徑小于所述輻射換熱水管(4)的孔徑。 以加快水流在對流換熱水管(3)中的流動速度，進一步熱交換器的換熱效率。本發(fā)明一反常規(guī)熱交換器設計思路，將對流換熱水管的雙排乃至多排結構轉(zhuǎn)變?yōu)閱闻旁O置，并通過適當縮小對流換熱水管管徑，增多集熱片，其有益效果是有效縮小煙氣邊界層厚度，使得熱交換器的換熱能力提高25%左右，進而為獲取相同的換熱量，單排管的對流有效換熱面積可減小25%，節(jié)約銅材用量，降低制造成本。


圖I所示為現(xiàn)有熱交換器結構示意 圖2所示為現(xiàn)有熱交換器水管吸熱能力模擬 圖3所示為現(xiàn)有熱交換器吸熱片結構示意 圖4所示為本發(fā)明提供的熱交換器前視；
圖5所示為本發(fā)明提供的熱交換器局部剖視 圖6所示為本發(fā)明提供的熱交換器后視 圖7所示為本發(fā)明提供的熱交換器水管吸熱能力模擬圖。附圖標記說明
01、吸熱片 02、換熱水管 03、紊流凸部 04、水管孔 05、管狀凸孔 I、外殼 2、集熱片 3、對流換熱水管 4、輻射換熱水管。
具體實施例方式為進一步闡述本發(fā)明的實質(zhì)，結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
說明如下。如圖4-圖6所不,一種燃氣熱水器的熱交換器,包括夕卜殼I,設置在外殼I頂部的集熱片2、對流換熱水管3，以及盤繞在外殼I四周的輻射換熱水管4 ;其特征在于，所述對流換熱水管3為單排式設置，該對流換熱水管3的直徑在9mm-13mm之間。其中，所述外殼I優(yōu)選為橫切面為矩形的直筒狀；該外殼I的頂部固定有集熱片2，外殼2的底部的燃燒器；優(yōu)選地，所述集熱片2的數(shù)量為90片，各集熱片之間的間距為I. 5mm-2. 0mm。其他實施方式中,所述外殼的橫切面為圓形或三角形,不限于本實施例。如圖5所示，所述對流換熱水管3的數(shù)量優(yōu)選為4根，每根對流換熱水管3的直徑在11mm，其平行穿插在集熱片2上，使每根對流換熱水管3間的間距相等。所述對流換熱水管3的兩端一體延伸出盤繞在外殼I四周側壁上的輻射換熱水管4。優(yōu)選地，所述集熱片2上還設置有熱氣紊流通道。進一步地，為提高熱交換器的換熱效率，所述對流換熱水管3的孔徑小于所述輻射換熱水管的孔徑。以加快水流在對流換熱水管3中的流動速度。其他實施方式中，所述對流換熱水管的數(shù)量為5根，在對流換熱水管和輻射換熱水管之間通過連接頭連接，該對流換熱水管和輻射換熱水管的管徑大小相同，不限于本實施例。本實施例提供的一種燃氣熱水器的熱交換器，由于將多排對流換熱水管設置成單排結構，使得煙氣邊界層降為原來的一半左右，提高煙氣與對流換熱水管間的換熱系數(shù)；同時，通過將對流換熱水管的孔徑改為11mm，在提高水管與水流間的換熱系數(shù)同時，不會導致整機水流量偏小；停水溫升和水溫超調(diào)上升，影響舒適性和出現(xiàn)關機干燒的問題。通過理論計算，本實施例提供的熱交換器與傳統(tǒng)的熱交換器相比，平均換熱系數(shù)提高了 17%以上；取煙氣邊界層變薄后溫差上升50K的話，初步估算其換熱能力
/2)提升26%以上。根據(jù)換熱公式Q=khf2)F為獲取相同的換熱量，·單排管的對流有效換熱面積F可減小26%，從而可以減輕水箱的重量。為進一步說明本實施例所帶來的有益效果，我們對改進后的熱交換器進行換熱能力模擬，如圖7所示。從該圖我們可以看到，在總吸熱能力一定的情況下，輻射換熱水管的換熱能力提高到了 14%，對流換熱水管間的最大差距降為5%，換熱均勻，吸熱效果好。以上具體實施方式
對本發(fā)明的實質(zhì)進行了詳細說明，但并不能以此來對本發(fā)明的保護范圍進行限制。顯而易見地，在本發(fā)明實質(zhì)的啟示下，本技術領域普通技術人員還可進行許多改進和修飾，需要注意的是，這些改進和修飾都落在權利要求保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種燃氣熱水器的熱交換器，包括外殼(1)，設置在外殼頂部的集熱片(2)、對流換熱水管(3)，以及盤繞在外殼四周的輻射換熱水管(4);其特征在于，所述對流換熱水管(3)為平均排布在外殼頂部的單排式設置，該對流換熱水管(3)的的材質(zhì)為無氧銅，其直徑在9mm-13mm之間；所述集熱片的高度為15mm-30mm之間，所述集熱片間的間距為I. 5mm-2. Omnin
2.根據(jù)權利要求I所述的燃氣熱水器的熱交換器，其特征在于，所述對流換熱水管(3)的數(shù)量為四根或五根。
3.根據(jù)權利要求I所述的燃氣熱水器的熱交換器，其特征在于，所述輻射換熱水管(4)的管徑在9mm_13mm之間。
4.根據(jù)權利要求I所述的燃氣熱水器的熱交換器，其特征在于，所述對流換熱水管(3)和/或輻射換熱水管(4)內(nèi)設有水流紊流片；所述紊流片的形狀為麻花狀。
5.根據(jù)權利要求I所述的燃氣熱水器的熱交換器，其特征在于，所述對流換熱水管(3)的的兩端一體延伸出盤繞在外殼I四周側壁上的輻射換熱水管(4)。
6.根據(jù)權利要求I所述的燃氣熱水器的熱交換器，其特征在于，所述對流換熱水管(3)的孔徑小于所述輻射換熱水管(4)的孔徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及流體加熱器領域，尤其涉及一種燃氣熱水器的熱交換器，包括外殼(1)，設置在外殼頂部的集熱片(2)、對流換熱水管(3)，以及盤繞在外殼四周的輻射換熱水管(4)；其特征在于，所述對流換熱水管(3)為單排式設置，該對流換熱水管(3)的直徑在9mm-13mm之間。本發(fā)明一反常規(guī)熱交換器設計思路，將對流換熱水管的雙排乃至多排結構轉(zhuǎn)變?yōu)閱闻旁O置，并通過適當縮小對流換熱水管管徑，增多集熱片，其有益效果是使得熱交換器的換熱能力提高25%左右，進而為獲取相同的換熱量，單排管的對流有效換熱面積可減小25%，節(jié)約銅材用量，降低制造成本。
文檔編號F24H9/00GK102901226SQ20121033918
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2012年9月14日
發(fā)明者余少言, 仇明貴, 劉兵 申請人:廣東萬家樂燃氣具有限公司