CN103776171B - 用于燃气热水换热器的铸铝换热片 - Google Patents

Abstract

一种用于燃气热水换热器的铸铝换热片，包括换热片主体，换热片主体上设有进水口、出水口、水流通道，进水口与出水口通过水流通道连通，还包括换热柱，多排换热柱分布在换热片主体上与烟气接触的两侧，它能有效地提升燃气热水换热器的换热效率，有利于缩小换热片体积，减轻重量，节省材料，降低成本。

Description

用于燃气热水换热器的铸铝换热片

技术领域

本发明涉及到一种用于燃气热水换热器的铸铝换热片，特别是一种用于燃气壁挂炉换热器的铸铝换热片。

背景技术

在现有技术中，普通铸铝换热片在换热时，燃气燃烧产生的高温烟气呈层流，高温烟气沿壁面分层流动，即流体在热流方向上没有混杂运动，传热基本上依靠分子扩散作用的热传导来进行，换热面积小，此时的换热效率较低。

为了做出同样热效率的换热片，普通换热器需要增大燃烧室体积，增长水道长度，造成换热片体积大，笨重，浪费材料，同时水道长度增长使得换热片自身水阻力过大，需要选用功率更大的循环泵，较大增加了成本。

为克服上述缺陷，对用于燃气热水装置的铸铝换热片进行了改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种用于燃气热水换热器的铸铝换热片，它能有效地提升燃气热水换热器的换热效率，有利于缩小换热片体积，减轻重量，节省材料，降低成本。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括换热片主体，换热片主体上设有进水口、出水口、水流通道，进水口与出水口通过水流通道连通，它还包括换热柱，多排换热柱分布在换热片主体上与烟气接触的两侧。

所述的进水口设置在换热片主体的上部，出水口设置在换热片主体的下部。

所述的换热片主体垂直于进水方向的截面上部为梯形，中下部为矩形。

所述的相邻上下两排换热柱之间交错设置。

所述的换热片主体上部的换热柱的间距比中下部的换热柱的间距宽1～5mm。

所述的换热片主体上部的换热柱的长度短于中下部换热柱的长度，上部最长的换热柱比中下部最长的换热柱短1.5～3.5mm。

所述的换热片主体中下部的换热柱的长度为纵向高低错落设置。

所述的水流通道的截面积从上至下逐渐增大。

所述的水流通道内设置有多组扰流片。

所述的扰流片设置在水流通道的下部。

本发明同背景技术相比所产生的有益效果：由于本发明采用换热柱，多排换热柱分布在换热片主体上与烟气接触的两侧的结构，换热柱可增大铸铝换热片与高温烟气的换热面积，故它能有效地提升燃气热水换热器的换热效率，有利于缩小换热片体积，减轻重量，节省材料，降低成本。

附图说明：图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中两块换热片主体1组合使用的局部结构示意图。

图3为图1中换热片主体1中相邻上下两排换热柱之间交错设置的局部示意图。

图4为图1的主视图。

图5为图4上部的局部Ⅰ放大图。

图6为图4下部的局部Ⅱ放大图。

图7为图1中换热片主体1垂直于进水方向的剖面图。

图8为图7上部的局部Ⅲ放大图。

图9为图5中下部的局部Ⅳ放大图。

图10为图1中换热片主体1内部水流通道的剖视图。

图11为图10中增设扰流片6的结构示意图。

具体实施方式：参看附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7、附图8、附图9、附图10、附图11所示，本实施例包括换热片主体1，换热片主体1上设有进水口2、出水口3、水流通道4，进水口2与出水口3通过水流通道4连通，换热片主体1上设有换热柱5，多排换热柱5分布在换热片主体1上与烟气接触的两侧。

进水口2设置在换热片主体1的上部，出水口3设置在换热片主体1的下部。此种换热片组成的铸铝换热器为冷凝倒烧式换热器，换热片主体1上部接近燃气热水装置的燃烧室，烟气温较度高，换热片主体1上部称为“高温区”，换热片主体1下部温度较低，称成“低温区”。

参看附图7，由于上部的换热柱5的长度以1～3mm的公差等差递增，本发明中公差为2.5mm，中下部（本发明中的中下部指中部及下部）换热柱5的长度总体一致，使得换热片主体1垂直于进水方向的截面上部为倒梯形，中下部为矩形。当两块铸铝换热器组合在一起使用时，参看附图2所示,在上部高温区呈“V”字型空腔，有利于烟气导流。

参看附图3，相邻上下两排换热柱5之间交错设置，第N排与第N+1排相互交错排列间距为△t，根据热力学中流体横掠管束的实验结果，叉排管束流体在管间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动扰动剧烈，对流换热系数高，能提高铸铝换热片的换热效率。

参看附图4、附图5、附图6所示，换热片主体1上部的换热柱5间距比中下部的换热柱5间的间距宽1～5mm。高温区中，换热柱5之间的间距大，最窄处流速小，对流传热系数低，能够很好地防止换热片主体1在高温区吸收热量过多引起局部过热，进而引发不必要的氧化反应，从而增加铸铝换热片的使用寿命。

参看附图7、附图8、附图9所示，所述的换热片主体1上部的换热柱5的长度短于中下部换热柱5的长度，上部最长的换热柱5比中下部最长的换热柱5短1.5～3.5mm。换热器高温区换热柱纵向长度随着温度增高而逐渐减少，换热面积减少，根据牛顿冷却公式在相同的结构和材料情况下，减少换热接触面积能够降低流体与固体之间在单位时间内的换热量，从而能够很好地防止换热片在高温区中吸收热量过多引起局部过热，从而增加铸铝换热片的使用寿命。

换热片主体1上中下部的换热柱5的长度为纵向高低错落设置，高与低的落差为0.5～3mm，使烟气在纵向流动呈“S”型，加强烟气在换热区域的停留时间，增加换热效率。

参看附图10所示,水流通道4的截面积从上至下逐渐增大，即从高温区到低温区逐渐增大。在相同条件下，增大流速和缩小管径有利于增大传热系数，高温区增大传热系数增加流速可以降低水流停留时间，在短时间内带走热量，防止换热片表面出现局部过热现象，增加铸铝换热片的使用寿命；同时，低温区降低流速，增加水的停留时间，充分回收尾气中的余热和汽化潜热，也可以达到提高热效率的效果。

参看附图11所示，水流通道4内设置有多组扰流片6，扰流片6优选设置在水流通道4的下部，即设置在水流通道4位于低温区的区域内。由于低温区流速降低，水流通道4的截面积增大，此时水流紊流效果不足，增加扰流片6以增强换热效果。流体在扰流片6外流过时，发生绕流脱体，从而产生回流、漩涡和涡速，脱体区的扰动有利于强化了换热效果。

用本发明中的铸铝换热片组成燃气热水换热器，并将换热器安装在燃气热水装置上，譬如燃气采暖热水炉上。当燃气采暖热水炉工作时，燃气产生的高温烟气从上向下流动，流经铸铝换热片时，与水流通道4内的水充分换热后，变成低温烟气排出。

在现有技术中，普通铸铝换热片在设计时对换热片流体中层流对换热效率的影响缺乏充分考虑。层流和紊流的传热机理有本质的区别。当流体呈层流时，流体沿壁面分层流动，即流体在热流方向上没有混杂运动，传热基本上依靠分子扩散作用的热传导来进行。当流体呈紊流时，紊流主体的传热为涡流作用引起的热对流，在壁面附近的滞流内层中仍为热传导。涡流致使管子中心温度分布均匀，层流内层的温度梯度增大。由此可见，紊流时的对流传热系数远比层流时大，因而紊流时的换热效率远远大于层流时的换热效率。

用本发明中的铸铝换热片的结构通过设置换热柱的方式，使通过换热片主体1的换热流体呈紊流状态，更是通过其他结构充分利用紊流和流体横掠单管、叉排管束增加对流传热系数的热传学原理，最大限度地增加其换热效率，与普通换热器设计相比具有体积小，轻便，节约材料，同时具有水道长度短，水阻力小等优点。

铸铝换热片的结构同时又考虑到烟气温度梯度的变化，在高温区利用减少换热面积、降低对流传热系数以及增加水道流速，防止表面金属在高温区中引温度过高而氧化减薄水道金属厚度，从而增加换热片的使用寿命。

Claims (9)

1.一种用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于包括换热片主体（1），换热片主体（1）上设有进水口（2）、出水口（3）、水流通道（4），进水口（2）与出水口（3）通过水流通道（4）连通，其特征在于还包括换热柱（5），多排换热柱（5）分布在换热片主体（1）上与烟气接触的两侧，所述的换热片主体（1）垂直于进水方向的截面上部为梯形，中下部为矩形。

2.根据权利要求1所述的用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于所述的进水口（2）设置在换热片主体的上部，出水口（3）设置在换热片主体的下部。

3.根据权利要求1所述的用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于相邻上下两排所述的换热柱（5）之间交错设置。

4.根据权利要求1所述的用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于所述的换热片主体（1）上部的换热柱（5）的间距比中下部的换热柱（5）的间距宽1～5mm。

5.根据权利要求1所述的用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于所述的换热片主体（1）上部的换热柱（5）的长度短于中下部换热柱（5）的长度，上部最长的换热柱（5）比中下部最长的换热柱（5）短1.5～3.5mm。

6.根据权利要求1所述的用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于所述的换热片主体（1）中下部的换热柱（5）的长度为纵向高低错落设置。

7.根据权利要求1所述的用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于所述的水流通道（4）的截面积从上至下逐渐增大。

8.根据权利要求1所述的用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于所述的水流通道（4）内设置有多组扰流片（6）。

9.根据权利要求8所述的用于燃气热水换热器的铸铝换热片，其特征在于所述的扰流片（6）设置在水流通道（4）的下部。