CN101929730A

CN101929730A - 一种热交换器结构

Info

Publication number: CN101929730A
Application number: CN 201010294877
Authority: CN
Inventors: 包建忠
Original assignee: WUXI XIZHOU MACHINERY CO Ltd
Current assignee: WUXI XIZHOU MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: CN101929730B

Abstract

本发明涉及一种热交换器结构，其包括热交换器壳体及燃烧室；所述燃烧室的外周面上设有多个定位凸台，所述定位凸台与热交换器壳体的内壁相固定；所述相邻定位凸台间形成传热介质通道，所述传热介质通道沿燃烧室的轴线呈螺旋状。本发明相邻定位凸台间形成传热介质通道，传热介质通道沿燃烧室的轴线呈螺旋状；定位凸台与热交换器壳体的内壁相密封固定；燃烧室腔体内的热量能够直接与传热介质进行热交换，提高了热交换的效率；增加了介质的吸热面积，提高了热转换效率，减少层流层，增加湍流层，提高了热转换系数；同时使传热介质通道内的微粒难以沉积结垢，减少了维护次数，延长了使用寿命，降低了使用成本。

Description

一种热交换器结构

技术领域

本发明涉及一种热交换器结构，具体地说是一种热交换器壳体具有外螺旋水流路径的热交换器结构，属于热交换器的技术领域。

背景技术

热交换器作为传热设备随处可见，应用非常普及，特别是耗能量较大的领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多，适用于不同介质、不同工况、不同温度以及不同压力的换热器其结构和型式亦不相同，换热器发展也朝着高效节能方向发展。目前，市面上的热交换器的传热效率一般在75％～90％之间，其传热效率根本达不到现在节能降耗环保的需求；其次热交换器组成结构复杂，中间热量损失大，可利用的有效热能少，这样热转换效率低；由于传热介质流经热交换器管道或扳道，常常是层流而不是湍流，且由于流体中夹带大量的细晶碱，导致板式换热器结疤淤塞非常严重，致使系统阻力大，换热效率低；热交换器热器酸洗、检修、清理工作量大，且检修费用高；由于流体腐蚀冲刷严重，导致板式换热器寿命降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种热交换器结构，其结构简单，热转换效率高，安装使用方便，延长了使用寿命，降低了使用成本。

按照本发明提供的技术方案，所述热交换器结构，包括热交换器壳体及位于所述热交换器壳体内的燃烧室；所述燃烧室的外周面上设有多个定位凸台，所述定位凸台与热交换器壳体的内壁相固定；所述相邻定位凸台间形成传热介质通道，所述传热介质通道沿燃烧室的轴线呈螺旋状。

所述定位凸台包括沿燃烧室的外周面上均匀分布的第一定位块与第二定位块，所述第一定位块与第二定位块相交错分布；第一定位块与第二定位块对应相邻的端部间设有第三定位块；所述第一定位块、第二定位块及第三定位块在燃烧室的外周面上沿燃烧室的轴线呈螺旋状；由第一定位块、第二定位块及第三定位块形成相邻的定位凸台间形成传热介质通道。

所述热交换器壳体上设有进水管及出水管；所述出水管与进水管通过第传热介质通道相连通。所述热交换器壳体采用不锈钢制成。所述热交换器壳体呈圆锥形。所述第一定位块与第二定位块平行分布在燃烧室的外周面上，所述第三定位块呈曲线状。

本发明的优点：第一定位块与第二定位块均匀分布在燃烧室的外壁上，第一定位块与第二定位块相交错分布；第一定位块与第二定位块对应相邻的端部通过第三定位块相连；第一定位块、第二定位块及第三定位块间形成定位凸台，所述相邻定位凸台间形成传热介质通道，传热介质通道沿燃烧室的轴线呈螺旋状；定位凸台与热交换器壳体的内壁相密封固定，使传热介质能够在相应的传热介质内流动；进水管与出水管通过传热介质通道相连通，当传热介质沿传热介质通道内流动时，燃烧室腔体内的热量能够直接与传热介质进行热交换，提高了热交换的效率；传热介质通道沿燃烧室的轴线呈螺旋状，增加了介质的吸热面积，提高了热转换效率，减少层流层，增加湍流层，提高了热转换系数；同时使传热介质通道内的微粒难以沉积结垢，减少了维护次数，延长了使用寿命，降低了使用成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1去除热交换器壳体后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1~图3所示：本发明包括热交换器壳体1、进水管2、出水管3、第一定位块4、第二定位块5、燃烧室6、第三定位块7、燃烧室腔体8及传热介质通道9。

如图1、图2和图3所示：所述热交换器壳体1内设有燃烧室6，所述燃烧室6内包括燃烧室腔体8。燃烧室6的外壁上设有均匀分布的第一定位块4及第二定位块5，所述第一定位块4与第二定位块5间交错分布。第一定位块4与第二定位块5对应相邻的端部通过第三定位块7相连，所述第一定位块4、第二定位块5及第三定位块7均与燃烧室6成一体结构。第一定位块4、第二定位块5及第三定位块7间形成定位凸台；所述相邻定位凸台间的端部依次连接，且相邻定位凸台间形成传热介质通道9。第一定位块4与第二定位块5平行分布在燃烧室6的外周面上，连接第一定位块4与第二定位块5的第三定位块7呈曲线状，且燃烧室6上的第一定位块4、第二定位块5及第三定位块7沿燃烧室6的轴线呈螺旋状，从而使传热介质通道9沿燃烧室6的轴线呈螺旋状分布。燃烧室6外周面上的定位凸台与热交换器壳体1的内壁间密封固定，从而使传热介质能够在热交换器壳体1与燃烧室6外周面间相应的传热介质通道9内流动，保证了传热介质的换热效率。

所述热交换器壳体1上设有进水管2及出水管3，所述进水管2位于热交换器壳体1的上部，出水管3位于热交换器壳体1的下部；所述进水管2与出水管3通过传热介质通道9相连通。热交换器壳体1采用不锈钢制成，热交换器壳体1呈圆锥形，燃烧室6与热交换器壳体1的形状相匹配。第一定位块4、第二定位块5与燃烧室6的外壁形状相对应，第三定位块7采用曲线过渡，从而燃烧室6外周面的传热介质通道9呈螺旋状。

如图1和图2所示：燃气在燃烧室腔体8内燃烧，将燃气的能量转换为热能；燃烧室腔体8内设有若干大小不一、结构不同且分布不均匀的吸热机构，所述吸热机构与高温烟气充分换热。由于换热机构位于燃烧室6的内表面，则吸热机构能够将燃烧室6外周面上呈螺旋状传热介质通道9内的传热介质直接进行热交换；所述传热介质一般为水。所述传热介质从进水管2的进水口流入燃烧室6外壁上传热介质通道9内，并沿着传热介质通道9的螺旋状通道流向出水管3，经出水管3的出水口流出，得到所需温度的传热介质。

由于第一定位块4、第二定位块5及第三定位块7在燃烧室6的外周面上呈螺旋状分布，从而使传热介质通道9沿燃烧室6的轴线呈螺旋状，即传热介质以螺旋状流过燃烧室6的外壁，传热介质直接流动在燃烧室6的外周面与热交换器壳体1的内壁间，这样能够得到较高的传热系数，同时不会产生太大的压力损失，传热系数加大，热转换效率增强。第一定位块4与第二定位块5平行交错分布在燃烧室6的外周面上，从而使第一定位块4与第二定位块5的螺旋角度较小，虽然会使换热综合性能降低，但是可以在充分利用用户所允许的压降的条件下增加换热效果，从而既能保证使用要求又能尽可能的获得比较好的传热性能。而第三定位块7呈曲线状，使第三定位块7的螺旋角大于第一定位块4及第二定位块5的螺旋角，第三定位块7得到能够很好的传热系数增强，且阻力小，流体经过相邻定位凸台间的传热介质通道9时容易形成湍流，增加湍流，从而增加传热系数，提高热转换效率，同时流体中的微粒难以沉积结垢；即使有少量污垢生成，由于燃烧室6的内外温差应力而产生的应变，使具有弹性特征的螺旋换热器曲率发生微观变化，从而使传热介质通道9内有自然防垢和自然除垢的能力，从而减少了维护次数，增加了使用寿命，减低了成本。

燃烧室6内的燃烧室腔体8内设有若干大小不一、结构不同且分布不均匀的吸热机构；能够增加吸热（换热）面积，从而增加换热效率；特殊的排列方式，其为了增加气体的流通，保证燃气的充分燃烧，减少一氧化碳等危害气体的产生，同时将燃气燃烧释放的热能逐层吸收，减少热量损失，提高换热效率，减少燃气损失。

本发明燃烧室6的热转换效率可达97.5％～99％；由于燃烧室6的外表面的传热介质通道9采用螺旋结构，且螺旋角不同，螺旋路径的流道截面是不变的，但其流通的路径是弯曲螺旋型，造成流体在传热介质通道9中的路径变长，从而增加吸热面积提高热转换效率；同时，路径为螺旋型，在流速很低的情况下也始终处于轻微湍流状态，难以形成层流，使对流传热的主要热阻被有效地克服，传热被同时强化，因而传热系数增加，从而提高热转换效率；其燃烧室腔体8内分布有若干大小不一、结构不同、排列不均的吸热结构，其作用也是增加吸热面积，提高热转换效率。

采用特殊的外螺旋结构，且螺旋角不同，增加了热转换效率的同时提高了产品的防垢能力。由于流经外螺旋结构的流体有湍流，使流体中的微粒难以沉积结垢，即使有少量污垢生成，由于燃烧室6内外表面温差应力而产生的应变，使具有弹性特征的螺旋结构曲率发生微观变化，从而使螺旋水流路径有自然防垢和自然除垢的能力。维护清理简单便捷：结构简单，拆卸方便，维护便捷；使用寿命长。

本发明第一定位块4与第二定位块5均匀分布在燃烧室6的外壁上，第一定位块4与第二定位块5相交错分布；第一定位块4与第二定位块5对应相邻的端部通过第三定位块7相连；第一定位块4、第二定位块5及第三定位块7间形成定位凸台，所述相邻定位凸台间形成传热介质通道9，传热介质通道9沿燃烧室6的轴线呈螺旋状；定位凸台与热交换器壳体1的内壁相密封固定，使传热介质能够在相应的传热介质内流动；进水管2与出水管3通过传热介质通道9相连通，当传热介质沿传热介质通道9内流动时，燃烧室腔体8内的热量能够直接与传热介质进行热交换，提高了热交换的效率；传热介质通道9沿燃烧室的轴线呈螺旋状，增加了介质的吸热面积，提高了热转换效率，减少层流层，增加湍流层，提高了热转换系数；同时使传热介质通道内的微粒难以沉积结垢，减少了维护次数，延长了使用寿命，降低了使用成本。

Claims

1.一种热交换器结构，包括热交换器壳体（1）及位于所述热交换器壳体（1）内的燃烧室（6）；其特征是：所述燃烧室（6）的外周面上设有多个定位凸台，所述定位凸台与热交换器壳体（1）的内壁相固定；所述相邻定位凸台间形成传热介质通道（9），所述传热介质通道（9）沿燃烧室（6）的轴线呈螺旋状。

2.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征是：所述定位凸台包括沿燃烧室（6）的外周面上均匀分布的第一定位块（4）与第二定位块（5），所述第一定位块（4）与第二定位块（5）相交错分布；第一定位块（4）与第二定位块（5）对应相邻的端部间设有第三定位块（7）；所述第一定位块（4）、第二定位块（5）及第三定位块（7）在燃烧室（6）的外周面上沿燃烧室（6）的轴线呈螺旋状；由第一定位块（4）、第二定位块（5）及第三定位块（7）形成相邻的定位凸台间形成传热介质通道（9）。

3.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征是：所述热交换器壳体（1）上设有进水管（2）及出水管（3）；所述出水管（3）与进水管（2）通过第传热介质通道（9）相连通。

4.根据权利要求1所述的热交换器结构，其特征是：所述热交换器壳体（1）采用不锈钢制成。

5.根据权利要求1或4所述的热交换器结构，其特征是：所述热交换器壳体（1）呈圆锥形。

6.根据权利要求2所述的热交换器结构，其特征是：所述第一定位块（4）与第二定位块（5）平行分布在燃烧室（6）的外周面上，所述第三定位块（7）呈曲线状。