CN102679551B - 一种分流竖置缝隙式冷凝换热器 - Google Patents
一种分流竖置缝隙式冷凝换热器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102679551B CN102679551B CN201210173800.4A CN201210173800A CN102679551B CN 102679551 B CN102679551 B CN 102679551B CN 201210173800 A CN201210173800 A CN 201210173800A CN 102679551 B CN102679551 B CN 102679551B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat exchanger
- sector element
- temperature
- flue gas
- fan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000009833 condensation Methods 0.000 title abstract description 12
- 230000005494 condensation Effects 0.000 title abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003517 fume Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 42
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- 102000010637 Aquaporins Human genes 0.000 claims description 12
- 108010063290 Aquaporins Proteins 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 102000018395 Aquaporin 10 Human genes 0.000 description 2
- 108050007613 Aquaporin 10 Proteins 0.000 description 2
- 102000011129 Aquaporin 12 Human genes 0.000 description 2
- 108050001330 Aquaporin 12 Proteins 0.000 description 2
- 108050001332 Aquaporin 11 Proteins 0.000 description 1
- 102100023650 Aquaporin-11 Human genes 0.000 description 1
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
一种分流竖置缝隙式冷凝换热器，换热器沿径向分为多个扇形单元，扇形单元内部为分格结构，沿径向将扇形单元内部划分为多层通道。被加热工质水沿轴向流过扇形单元内的多层通道，燃烧器燃烧后产生的烟气沿径向通过扇形单元间的缝隙。烟气在缝隙内的流动为层流，使边界层厚度很薄，温度梯度极大，因此通过缝隙的烟气会获得极大的换热系数。由于高温烟气沿径向通过扇形单元间的竖置缝隙，温度逐渐降低，故扇形单元内径向分格通道中，最内层工质被加热温度最高，然后逐渐降低，最外层工质被加热温度最低。由于烟气和工质的最低温度均出现在换热器的最外层，从而有效的降低排烟温度，使烟气中的水蒸气尽可能多的发生冷凝，吸收利用更多的冷凝热，提高换热效率。
Description
技术领域
本发明属于换热器领域，具体涉及一种应用于燃油或燃气热水器、壁挂锅炉上的分流竖置缝隙式冷凝换热器，该换热器用于烟气与水的换热，为供暖和(或)生活提供热水。
背景技术
燃料的热值分为高热值和低热值，前者是燃料的燃烧热和水蒸气的冷凝热的总数，即燃料完全燃烧时所放出的总热量，后者仅是燃料的燃烧热，即由总热量减去冷凝热的差数。与非冷凝式换热器相比，冷凝式换热器既能吸收燃烧热，又能吸收冷凝热，使其热效率得到极大的提升。
由于冷凝式换热器热效率高，近年来在燃气热水器和壁挂锅炉上得到广泛的应用。如何进一步降低燃气热水器的排烟温度，提高换热平均温差，获得更高的换热效率，是冷凝式换热器的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑，换热效率高的分流竖置缝隙式冷凝换热器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括带有烟气出口、排水口及水出口连接孔的换热器壳体，安装在换热器壳体上端的用于安装燃烧器的前盖板，换热器壳体内安装有换热器芯体，换热器芯体由多个竖置扇形单元组成，且各竖置的扇形单元内部为分格结构，沿径向将扇形单元内部划分为多层通道，相邻两竖置扇形单元间留有烟气缝隙，换热器壳体下端设置有与水出口连接孔相连的出口水箱，换热器壳体与前盖板之间设置有带有水入口连接孔的入口水箱，所述的入口水箱、出口水箱分别与扇形单元相连通，出口水箱与扇形单元内侧包围的空间为燃烧室，扇形单元与换热器壳体之间的空间为集烟室，燃烧室与集烟室通过烟气缝隙相连通。
所述的烟气缝隙的间隙为0.5~1mm。
所述的扇形单元内部为分格结构，沿径向将扇形单元内部划分为单元内外层水通道、单元内中层水通道和单元内内层水通道。
所述的竖置扇形单元的数量为16~24。
所述的水入口连接孔与水出口连接孔在垂直方向沿对角线布置。
本发明采用分流竖置缝隙结构，实现了多层叉流换热，使换热效率得到进一步提升。燃烧器燃烧后产生的烟气沿径向通过换热器扇形单元的竖置间隙，被加热工质水由轴向从换热器扇形单元内部流过，且在每个扇形单元内为分层流动。烟气在缝隙内的流动为层流，由传热理论知，层流条件下Nu数为常数，缝隙尺寸越小，对流换热系数越高，这是因为随着缝隙尺寸的减小，即使为层流，边界层也会变得很薄，边界层内获得极大的温度梯度，从而使通过缝隙的烟气获得极大的换热系数。高温烟气径向通过换热器，温度逐渐降低，故扇形单元里内侧被加热工质水温度最高，外侧被加热工质水温度最低。由于烟气和工质的最低温度均出现在换热器的最外层，从而有效的降低排烟温度，使烟气中的水蒸气尽可能多的发生冷凝，吸收利用更多的冷凝热，提高换热效率。
附图说明
图1是本发明分流竖置缝隙式冷凝换热器主视图；
图2是本发明分流竖置缝隙式冷凝换热器A-A剖视图；
图3是本发明分流竖置缝隙式冷凝换热器C-C剖视图；
图4是本发明分流竖置缝隙式冷凝换热器-换热器芯体主视图；
图5是本发明分流竖置缝隙式冷凝换热器-换热器芯体E-E剖视图。
图中标记：1-烟气出口，2-集烟室，3-换热器芯体，4-入口水箱，5-前盖板，6-燃烧器连接螺纹孔，7-水入口连接孔，8-出口水箱，9-烟气缝隙，10-单元内外层水通道，11-单元内中层水通道，12-单元内内层水通道，13-水出口连接孔，14-换热器壳体，15-扇形单元，16-燃烧室，17-排水口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1-5，本发明包括带有烟气出口1、排水口17及水出口连接孔13的换热器壳体14，安装在换热器壳体14上端的用于安装燃烧器的前盖板5，换热器壳体14内安装有换热器芯体3，换热器芯体3由数量为16~24个竖置扇形单元15组成，且各竖置的扇形单元15内部为分格结构，沿径向将扇形单元内部划分为单元内外层水通道10、单元内中层水通道11和单元内内层水通道12，相邻两竖置扇形单元15间留有间隙为0.5~1mm的烟气缝隙9，换热器壳体14下端设置有与水出口连接孔13相连的出口水箱8，换热器壳体14与前盖板之间设置有带有水入口连接孔7的入口水箱4，所述的入口水箱4、出口水箱8分别与扇形单元5相连通，出口水箱8与扇形单元12内侧包围的空间为燃烧室16，扇形单元15与换热器壳体14之间的空间为集烟室2，燃烧室16与集烟室2通过烟气缝隙9相连通。
本发明的换热器分为多个竖置扇形单元15，被加热工质水从扇形单元15内轴向流过，燃料燃烧后产生的高温烟气沿径向通过竖置扇形单元间的烟气缝隙9。
烟气在烟气缝隙9内的流动为层流，由传热理论知，层流条件下Nu数为常数，缝隙的间隙越小，对流换热系数越高，这是因为随着缝隙尺寸的减小，即使为层流，边界层也会变得很薄，边界层内获得极大的温度梯度，从而使通过缝隙的烟气获得极大的换热系数。考虑到烟气流动阻力因素，烟气缝隙9的间隙控制在0.5~1mm之间。
注：Nu=hd/λ，其中h为对流换热系数，d为烟气缝隙间隙，λ为烟气导热系数。
换热器设置入口水箱4和出口水箱8，分别设置在换热的顶部和底部，被加热工质水首先进入入口水箱4，然后被分配至各扇形单位，沿轴向通过各扇形单元的分层通道，再汇集于出口水箱8。
高温烟气沿径向通过扇形单元间的竖置烟气缝隙9，温度逐渐降低，故扇形单元内径向分格通道中，最内层工质被加热温度最高，然后逐渐降低，最外层工质被加热温度最低。由于烟气和工质的最低温度均出现在换热器的最外层，从而有效的降低排烟温度，使烟气中的水蒸气尽可能多的发生冷凝，吸收利用更多的冷凝热，提高换热效率。
换热器扇形单元越多，换热面积越大，但制造工艺越复杂，因此扇形单元的数量一般控制在16~24个之间。
换热器设置集烟室2，烟气通过扇形单元的缝隙通道后进入集烟室，然后进入排烟通道，烟气中被冷凝的水，汇集与集烟室的底部然后排出。
为保证被加热工质水在各扇形通道内分配的均匀性，水入口连接孔7与水出口连接孔13在垂直方向沿对角线布置。
本发明出口水箱、扇形单元内侧包围的空间为燃烧室16，由于出口水箱布置在换热器的底面，一方面不用再在换热器底面设置耐火绝热材料，另一方面可以利用高温烟气的换热能力，继续加热工质。
本发明分流竖置缝隙式冷凝换热器，具有结构紧凑，排烟温度低，热效率高的特点。本发明符合燃气热水器和壁挂锅炉冷凝式换热器的发展趋势，符合节能减排的要求。本发明的推广，将为我国燃气热水器和壁挂锅炉行业节能减排做出巨大贡献。
本发明的前盖板5、换热器壳体14与换热器芯体3之间为可拆卸连接。
本发明的工作过程如下：
将燃烧器通过燃烧器连接螺纹孔6固定于前盖板5上，燃烧器在燃烧室16内燃烧，生成大量的高温烟气，这些高温烟气沿径向通过扇形单元15之间竖置的烟气缝隙9，然后进入集烟室2，再由烟气出口1排出，烟气中被冷凝的水，汇集与集烟室的底部，由排水口17排出。
被加热工质水由前盖板5上设置的水入口连接孔7进入入口水箱4，然后均匀分配至各扇形单元15，沿轴向流过扇形单元15内的外层、中层和内层水通道10、11、12，再汇总于出口水箱8，最后由出口水箱8的底板上设置的水出口连接孔13进入用户供暖或热水系统中。
由于高温烟气沿径向通过扇形单元15之间的烟气缝隙9，温度逐渐降低，故扇形单元15内径向分格外层、中层和内层水通道10、11、12中，最内层水通道12工质被加热温度最高，然后逐渐降低，最外层水通道10工质被加热温度最低。由于烟气和工质的最低温度均出现在换热器的最外层，从而有效的降低排烟温度，使烟气中的水蒸气尽可能多的发生冷凝，吸收利用更多的冷凝热，提高换热效率。
由于出口水箱8的一侧与高温烟气直接接触，工质水进入出口水箱8后，能够继续利用高温烟气加热工质，提高工质的出口温度。
Claims (5)
1.一种分流竖置缝隙式冷凝换热器，其特征在于：包括带有烟气出口（1）、排水口（17）及水出口连接孔（13）的换热器壳体（14），安装在换热器壳体（14）上端的用于安装燃烧器的前盖板（5），换热器壳体（14）内安装有换热器芯体（3），换热器芯体（3）由多个竖置扇形单元（15）组成，且各竖置的扇形单元（15）内部为分格结构，沿径向将扇形单元（15）内部划分为多层通道，相邻两竖置扇形单元（15）间留有烟气缝隙（9），换热器壳体（14）下端设置有与水出口连接孔（13）相连的出口水箱（8），换热器壳体（14）与前盖板之间设置有带有水入口连接孔（7）的入口水箱（4），所述的入口水箱（4）、出口水箱（8）分别与扇形单元（15）相连通，出口水箱（8）与扇形单元（15）内侧包围的空间为燃烧室（16），扇形单元（15）与换热器壳体（14）之间的空间为集烟室（2），燃烧室（16）与集烟室（2）通过烟气缝隙（9）相连通。
2.根据权利要求1所述的分流竖置缝隙式冷凝换热器，其特征在于：所述的烟气缝隙（9）的间隙为0.5～1mm。
3.根据权利要求1所述的分流竖置缝隙式冷凝换热器，其特征在于：所述的扇形单元（15）内部为分格结构，沿径向将扇形单元内部划分为单元内外层水通道（10）、单元内中层水通道（11）和单元内内层水通道（12）。
4.根据权利要求1所述的分流竖置缝隙式冷凝换热器，其特征在于：所述的竖置扇形单元（15）的数量为16～24。
5.根据权利要求1所述的分流竖置缝隙式冷凝换热器，其特征在于：所述的水入口连接孔（7）与水出口连接孔（13）在垂直方向沿对角线布置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210173800.4A CN102679551B (zh) | 2012-05-30 | 2012-05-30 | 一种分流竖置缝隙式冷凝换热器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210173800.4A CN102679551B (zh) | 2012-05-30 | 2012-05-30 | 一种分流竖置缝隙式冷凝换热器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102679551A CN102679551A (zh) | 2012-09-19 |
| CN102679551B true CN102679551B (zh) | 2014-04-23 |
Family
ID=46811856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210173800.4A Expired - Fee Related CN102679551B (zh) | 2012-05-30 | 2012-05-30 | 一种分流竖置缝隙式冷凝换热器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102679551B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105627563A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-01 | 高诗白 | 一种环状多腔体的冷凝式燃气锅炉取暖装备 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101737796B (zh) * | 2009-12-30 | 2011-06-01 | 吴道洪 | 连续回转蓄热式空气预热器 |
| DE102010011313A1 (de) * | 2010-03-13 | 2011-11-17 | Jürgen Zimmer | Abwasserwärmerückgewinnungsanlage |
| CN201715910U (zh) * | 2010-07-16 | 2011-01-19 | 重庆智得热工工业有限公司 | 一种蓄热式烟气余热回收装置 |
-
2012
- 2012-05-30 CN CN201210173800.4A patent/CN102679551B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102679551A (zh) | 2012-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202008153U (zh) | 锅炉烟气余热回收器 | |
| CN104266481B (zh) | 一种具有多级蓄热系统的水泥回转窑余热利用系统 | |
| CN107062598A (zh) | 一种卧式侧烧式盘管结构快速热水发生器 | |
| CN202853118U (zh) | 一种用于燃气采暖炉的二次换热器 | |
| CN201599788U (zh) | 一种带夹套径向热管省煤器 | |
| CN108591986B (zh) | 一种蒸汽发生器 | |
| CN102679551B (zh) | 一种分流竖置缝隙式冷凝换热器 | |
| CN201827879U (zh) | 卧式自然循环换热器 | |
| CN103925820B (zh) | 一种具有中间蓄热的多级闪蒸系统 | |
| CN102679550A (zh) | 一种分流横置缝隙式冷凝换热器 | |
| CN105841528B (zh) | 热管式双热源换热器以及双热源换热系统 | |
| CN202938510U (zh) | 一种燃气热水器热交换器 | |
| CN103712495B (zh) | 一种回收利用烟气余热换热装置 | |
| CN214664322U (zh) | 换热装置及其热水锅炉、蒸汽发生设备 | |
| CN206094562U (zh) | 一种等阻均流预热回水冷凝式热交换器 | |
| CN106288370A (zh) | 基于多孔介质燃烧技术的燃气锅炉 | |
| CN208282399U (zh) | 盘管多层炉墙高效节能加热炉 | |
| CN208205811U (zh) | 一种多层炉墙高效节能加热炉 | |
| CN206449621U (zh) | 一种大型快装冷凝式燃气水管过热蒸汽锅炉 | |
| CN101922868B (zh) | 高温换热器 | |
| CN101907284B (zh) | 煤矿乏风瓦斯热氧化装置用蒸发换热器 | |
| CN110513881A (zh) | 热交换器和具有其的燃气热水器 | |
| CN104006699A (zh) | 冷凝式换热板片及其应用的冷凝换热器 | |
| CN203785259U (zh) | 采用复合水循环的大容量燃气冷凝式热水锅炉 | |
| CN214366001U (zh) | 一种利用电加热天然气的加热器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140423 |