CN101586920A - 一种管壳式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管壳式换热器，包括箱体、顶盖和底盖，所述箱体内自下而上设有若干换热烟道管，所述换热烟道管内设有烟气扰流片，在箱体内换热烟道管之间间隔设有水路扰流片，在换热烟道管的顶部和底部分别设有顶箱体内盖和底箱体内盖，所述顶箱体内盖和底箱体内盖分别设有与换热烟道管对应的孔，在底箱体内盖的下方或者侧边设有烟气道，烟气道的一侧连通有烟气导管，所述箱体的上部和下部设有水管接口，所述底盖盖住烟气道的底部，顶盖盖住顶箱体内盖的顶部。所述烟气扰流片向两侧面开有若干撕裂帆板，水路扰流片为波浪形或片状结构。本发明整体外形为方形、圆形、椭圆形或L形。本发明热效率高、耐腐蚀、使用寿命长、成本较低，将带来更大的经济效益。

Description

一种管壳式换热器
技术领域
本发明涉及气体与液体之间换热用的热交换器，具体说是一种管壳式换热器。
背景技术
“节能减排”已成为国民经济发展的一项重大战略方针。冷凝式燃气热水器因其高效节能、环保的技术优势将逐渐成为燃气热水器发展主流。由于冷凝式燃气热水器要比普通燃气热水器热效率高12％以上，针对此技术带来的节约效益，已受到越来越多消费者的青睐。现有冷凝式燃气热水器用的二次换热器，基本采用铜管外加翅片的结构，翅片基本采用铜片进行制作，所述翅片表面涂有防腐蚀保护层，但由于燃气热水器排放的烟气中含有SOx、NOx等酸性物质，烟气中的水蒸汽在释放潜热后凝结成水份，并与SOx、NOx等物质发生化学反应，生成硝酸、亚硝酸等强酸性、强氧化性物质，这些物质长时间停留在翅片表面防腐蚀保护层上。因此，翅片防腐蚀层在长时间内并不能完全有效防止上述的酸性、氧化性物质对铜片换热器的腐蚀，从而影响了现有冷凝式燃气热水器用的二次换热器的换热效率，影响了现有冷凝式燃气热水器的热效率和使用寿命。另外，现有铜片式二次换热器除本身外，还需增加一个不锈钢外壳腔体才能保证其进行有效换热，这样也会导致成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种热效率高、耐腐蚀、使用寿命长而且成本较低的管壳式换热器。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种管壳式换热器，包括箱体、顶盖和底盖，所述箱体内自下而上设有若干换热烟道管，所述换热烟道管内设有烟气扰流片，在箱体内换热烟道管之间间隔设有水路扰流片，在换热烟道管的顶部和底部分别密封设有顶箱体内盖和底箱体内盖，所述顶箱体内盖和底箱体内盖分别设有与换热烟道管对应的孔，在底箱体内盖的下方或者侧边设有烟气道，烟气道的一侧连通有烟气导管，所述箱体的上部和下部设有水管接口，所述底盖盖住烟气道的底部，所述顶盖盖住顶箱体内盖的顶部。
作为上述技术方案的改进，所述换热烟道管为圆形、椭圆形或方形，所述顶箱体内盖和底箱体内盖四周边及其与换热烟道管相连接的各孔边缘均设有凸出的边框，所述烟气扰流片向两侧面开有若干撕裂帆板，所述水路扰流片为波浪形结构。
作为上述技术方案的进一步改进，所述水管接口上还密封设有水管接头，所述箱体为方形，所述水管接头位于箱体的一个侧面上，呈正对角或斜对角设置。
本发明所述管壳式换热器的材质为不锈钢或铝，所述管壳式换热器的整体外形除为上述方形外，还可根据使用场所设计为圆形或椭圆形或L形。本发明所述底盖的底部还设有冷凝水排出管，冷凝水排出管为直管或弯管。
本发明的另一种实施例，所述箱体内还设有一隔板，隔板将箱体隔成前后两部分，前部分的顶部密封设有箱体封板，所述水路扰流片为片状结构，所述水路扰流片上设有与换热烟道管对应的孔，所述水路扰流片间隔垂直套设于换热烟道管上。
本发明的有益效果是：由于箱体内自下而上设有若干换热烟道管，所述换热烟道管内设有烟气扰流片，在箱体内换热烟道管之间间隔设有水路扰流片，提出了烟气与水在同一型腔内进行换热系数更高更直接的热交换，而且在换热器内部还设有两种不同的扰流片，在增加换热面积的同时对烟气边界层起到较佳的撕裂作用，所以本发明可大大提高换热效率；由于所述管壳式换热器的材质为不锈钢或铝，材料本身就相对于现有技术的铜更耐腐蚀，而且在所述底盖的底部还设有冷凝水排出管，能够及时将酸性的冷凝水排出去，这样，避免了酸性的冷凝水长时间停留在换热器内对换热器进行腐蚀，所以本发明在实现高效换热的同时又能有效解决带酸性的冷凝水对换热器的腐蚀问题，起到耐腐蚀的作用，从而延长换热器的使用寿命。这样，使得本发明热效率高、耐腐蚀、使用寿命长。另外，由于本发明不需增加一个不锈钢外壳腔体，在成本上与现有采用铜片的二次换热器相比也有明显的优势，所以，本发明成本较低，这也将带来更大的经济效益。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的结构分解图；
图3为图1的A-A剖视图；
图4为图1的B-B剖视图；
图5为本发明的另一种实施例的结构分解图。
具体实施方式：
参照图1、图2、图3、图4，本发明一种管壳式换热器，包括箱体6、顶盖1和底盖9，所述箱体6内自下而上设有若干换热烟道管4，所述换热烟道管4内设有烟气扰流片3，在箱体6内换热烟道管4之间间隔设有水路扰流片5，在换热烟道管4的顶部和底部分别密封设有顶箱体内盖2和底箱体内盖7，所述顶箱体内盖2和底箱体内盖7分别设有与换热烟道管4对应的孔21、71，在底箱体内盖7的下方设有烟气道8，烟气道8的一侧连通有烟气导管10，所述箱体6的上部和下部设有水管接口61、62，所述底盖9盖住烟气道8的底部，所述顶盖1盖住顶箱体内盖2的顶部。
作为上述技术方案的改进，所述换热烟道管4为圆形、椭圆形或方形，最佳为椭圆形，所述顶箱体内盖2和底箱体内盖7的四周边设有凸出的边框22、72，所述顶箱体内盖2和底箱体内盖7与换热烟道管4相连接的各孔21、71的边缘均设有凸出的边框23、73，所述烟气扰流片3向两侧面开有若干撕裂帆板31，所述水路扰流片5为波浪形结构，上面所述管壳式换热器各零部件相连接处通常通过焊接工艺组合成一整体，以达到密封使气体与液体之间互不渗透以及气体、液体与外界之间不渗漏的效果。
作为上述技术方案的进一步改进，所述水管接口61、62上还密封设有水管接头11、12，所述箱体6为方形，所述水管接头11、12位于箱体6的一个侧面上，呈正对角或斜对角设置，通常呈斜对角设置。
本发明所述管壳式换热器的材质为不锈钢或铝，所述管壳式换热器的整体外形除为上述方形外，还可根据使用场所的需要，设计为圆形或椭圆形或L形。通常情况下，本发明的整体外形为方形。本发明所述底盖9的底部还设有冷凝水排出管13，冷凝水排出管13为直管。
参照图5，本发明的另一种实施例，所述箱体63内还设有一隔板19，隔板19将箱体63隔成前后两部分81、64，前部分81的顶部密封设有箱体封板18，前部分81即底箱体内盖7的侧边的部分为烟气道，烟气道81的一侧连通有烟气导管101，烟气经烟气导管101进入烟气道81，再经箱体63的下部和底盖9之间的间隙进入位于箱体63后部分64内的换热烟道管4内。所述水路扰流片51为片状结构，所述水路扰流片51上设有与换热烟道管4对应的孔，所述水路扰流片51间隔垂直套设于换热烟道管4上。箱体63位于后部分64的上部和下部设有水管接口66、67，水管接口66、67上还密封设有水管接头16、17。所述顶盖1和底盖9与箱体63相接处分别设有定位片15、密封垫14。所述冷凝水排出管131为弯管。
本发明管壳式换热器的工作原理，所述管壳式换热器安装在热水器内部，换热器上共设有四个介质连接口，其中三个分别与热水器的进水口、显热换热器进水口及热水器烟气出口连接，另一个连接口则作为整机烟气排出口。当热水器运行时，烟气通过换热烟道管4的内部空间、水通过换热烟道管4外箱体6内的空间，在这个过程中，烟气与水进行热交换。工作时，水路通道为冷态，烟气通道为热态，冷水与烟气呈同向或逆向流动时，冷水在水路通道中吸收烟气通道中的烟气潜热后，再经过冷凝式热水器的显热换热器(显热换热器的底部设有燃烧系统)，两部分热量得到充分利用后，热效率则远高于普通型燃气热水器。同时，换热过程中在换热烟道管4内，由于烟气中的水蒸汽释放潜热后凝结成冷凝水，并从专设的冷凝水排出管13排出，确保冷凝水不会存留在烟气通道中而影响换热效率。
本发明所述换热烟道管4的内部空间可以作为气体或液体的扰流空间，同样，所述换热烟道管4外箱体6内的空间也可以作为液体或气体的扰流空间，当前者作为气体扰流空间时，后者则作为液体扰流空间，反之亦然。

Claims (10)

1、一种管壳式换热器，包括箱体(6)、顶盖(1)和底盖(9)，其特征在于：所述箱体(6)内自下而上设有若干换热烟道管(4)，所述换热烟道管(4)内设有烟气扰流片(3)，在箱体(6)内换热烟道管(4)之间间隔设有水路扰流片(5)，在换热烟道管(4)的顶部和底部分别密封设有顶箱体内盖(2)和底箱体内盖(7)，所述顶箱体内盖(2)和底箱体内盖(7)分别设有与换热烟道管(4)对应的孔(21、71)，在底箱体内盖(7)的下方或者侧边设有烟气道(8)，烟气道(8)的一侧连通有烟气导管(10)，所述箱体(6)的上部和下部设有水管接口(61、62)，所述底盖(9)盖住烟气道(8)的底部，所述顶盖(1)盖住顶箱体内盖(2)的顶部。
2、根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于：所述换热烟道管(4)为圆形、椭圆形或方形。
3、根据权利要求2所述的管壳式换热器，其特征在于：所述顶箱体内盖(2)和底箱体内盖(7)四周边及其与换热烟道管(4)相连接的各孔边缘均设有凸出的边框。
4、根据权利要求3所述的管壳式换热器，其特征在于：所述烟气扰流片(3)向两侧面开有若干撕裂帆板(31)。
5、根据权利要求4所述的管壳式换热器，其特征在于：所述水路扰流片(5)为波浪形结构。
6、根据权利要求1至5任一项所述的管壳式换热器，其特征在于：所述水管接口(61、62)上还密封设有水管接头(11、12)。
7、根据权利要求6所述的管壳式换热器，其特征在于：所述箱体(6)为方形，所述水管接头(11、12)位于箱体(6)的一个侧面上，呈正对角或斜对角设置。
8、根据权利要求1至5任一项所述的管壳式换热器，其特征在于：所述管壳式换热器的材质为不锈钢或铝，所述管壳式换热器的整体外形为圆形或椭圆形或L形。
9、根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于：所述底盖(9)的底部还设有冷凝水排出管(13)，冷凝水排出管为直管或弯管。
10、根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于：所述箱体内还设有一隔板(19)，隔板(19)将箱体隔成前后两部分(81、64)，前部分(81)的顶部密封设有箱体封板(18)，所述水路扰流片为片状结构，所述水路扰流片上设有与换热烟道管(4)对应的孔，所述水路扰流片间隔垂直套设于换热烟道管(4)上。
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