CN104034020B - 内热式旋流片套筒燃气热水器 - Google Patents

内热式旋流片套筒燃气热水器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种内热式旋流片套筒燃气热水器，外套筒内设置中间套筒、内套筒，两端由上、下密封端头固定密封连接开，外套筒与中间套筒之间为水加热层，中间套筒与内套筒之间为火焰层，内套筒内为水混流层，水加热层通过引导水管与水混流层连通，上密封端头上端设有上端盖，上端盖与上密封端头之间形成燃烧室，燃烧室通过上密封端头上面的进火口与火焰层连通，下密封端头下端设有下端头，下密封端头与下端头之间形成集烟腔，集烟腔通过下密封端头上的出烟口与火焰层连通，火焰层内装有火焰旋流片，水加热层内装有水旋流片。本发明简化了热水器换热装置的结构，提高了换热效率；避免了为防止温度过高造成的不能持续供水和供水量不足的问题。

Description

内热式旋流片套筒燃气热水器
技术领域
本发明涉及一种燃气式热水器的换热装置，尤其涉及一种内热式旋流片套筒燃气热水器的换热装置。
背景技术
随着供电的紧张现在全国大力推行燃气热水器，现行燃气热水器主要存在的问题是：热水器换热装置是通过烘烤水箱内带有翅片的水管来将热量传递给水。一方面这种换热方式效率低下，为提高效率换热装置设计和制造非常复杂，而且要使用昂贵的材料造成了成本偏高；另一方面，火焰加热水的同时也加热水箱外壁，因此燃气热水器每工作一段时间就要停一下，而且对热水器的出水量有很大限制，同种型号的热水器其排量越大成本也就越高，相应的价格也越贵。
对此目前市场上的解决方法是增加材料厚度，增加复杂程度来提高换热面积，或使用昂贵的黄铜来制造。这些都增加了生产和制造成本，而且效果都不明显。
发明内容
本发明是要提供一种内热式旋流片套筒燃气热水器，用于解决普通热水器为了防止温度过高而造成的用材成本的增加和热功率不足的技术问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种内热式旋流片套筒燃气热水器，包括上端盖、外套筒、中间套筒、内套筒、上密封端头、下端头、下密封端头、火焰旋流片、水旋流片，其特点是：外套筒内依次设置中间套筒、内套筒，两端由上密封端头和下密封端头固定密封连接开，外套筒侧面设有进水口，内套筒下面设有出水口，外套筒与中间套筒之间形成水加热层，中间套筒与内套筒之间形成火焰层，内套筒内为水混流层，水加热层通过引导水管与水混流层连通，上密封端头上端设有上端盖，上端盖与上密封端头之间形成燃烧室，燃烧室通过上密封端头上面的进火口与火焰层连通，下密封端头下端设有下端头，下密封端头与下端头之间形成集烟腔，集烟腔通过下密封端头上的出烟口与火焰层连通，集烟腔侧面设有排烟口，火焰层内装有火焰旋流片，水加热层内装有水旋流片。
火焰旋流片为多片螺旋角在45-90度之间的火焰旋流板。水旋流片为螺旋角在10-45度的水旋流板。中间套筒的内壁、内套筒的外壁、火焰旋流板表面均涂有高辐射吸收率的涂层。
本发明的有益效果在于：
混合后的燃气在燃烧室内部燃烧，生成的高温烟气与水发生换热，最后低温烟气进入集烟腔后排出；同时，冷水进入中间套筒与外套筒之间在水旋流板的作用下呈螺旋状流动，且一边流动一边与换热管发生换热；最后进入内套筒进行混合以避免受热不均而造成出水温度不均。整套装置采用内热式设计，火焰在换热管中燃烧，换热管置于水中。该设计的优点在于避免了普通热水器外壁温度过高的问题，同时该设计换热效率更高，结构更简单，对材料的要求也更低，降低了生产成本。
换热装置采用三层套筒式结构，利用三根直径不同的圆筒按相同的轴线套在一起，形成了三个空腔，最外层加热层，中间火焰层，内部混流层。其优点在于结构简单，制造方便。
换热装置采用火焰层处于两层水层中间的结构布局，其优点是高温区被水包围，不会出现高温损坏热水器的问题，而且烟气热量不会向外界散失，热效率更高。
换热装置在加热层设有螺旋角为10-45度的旋流板采用水旋流板。其作用是增加水在加热区的停留时间，同时旋流板也起到肋片的作用，增加换热效率。
换热装置火焰层设有多片螺旋角在45-90度之间的火焰旋流板。其作用是增加火焰的紊流程度，延长火焰的行程，同时旋流板起到肋片的作用，增强火焰的换热效率。
换热装置中间套筒的内壁、内套筒的外壁和火焰旋流板表面涂有高辐射吸收率的黑色涂层，其作用是增加火焰的辐射换热能力。
换热装置内套筒的内部作为混流区，加热后的水进入到混流区混合。其作用是减少因水受热不均匀而造成的出水温度波动，同时也起到冷却内套筒的目的，避免内套筒温度过高。
换热装置可设计成小功率的标准件，不同型号的热水器可通过多个该装置串联或并联达到其设计参数。其优点是换热装置水路串联可提高出水温度，水路并联可提高流量。这样，只生产一种规格的换热器就可以满足不同型号的产品，节约了生产成本。
因此，本发明结构简化，使之制造成本和材料成本都有所下降；新的结构是采用内热式设计，高温元件处于被水包围的状态，解决了普通热水器为了防止温度过高而造成的用材成本的增加和热功率不足的限制。
附图说明
图1是本发明的整体结构剖视图；
图2是本发明的结构分解图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1，2所示：本发明的内热式旋流片套筒燃气热水器，包括外套筒18、中间套筒19、内套筒20、上端盖1、燃烧室2、进火口3、上密封端头4、外套筒和中间套筒之间的水加热层12、中间套筒和内套筒之间的火焰层5、内套筒内部的水混流层14、出烟口6、集烟腔7、排烟口8、下端头9、下密封端头11；以及附属装置进水口10、出水口15、水旋流片16、火焰旋流片17、引导水管13组成。
外套筒18内依次设置中间套筒19、内套筒20，两端由上密封端头4和下密封端头11固定密封连接开，外套筒18侧面设有进水口10，内套筒20下面设有出水口15，水加热层12通过引导水管13与水混流层14连通，上密封端头4上端设有上端盖1，上端盖1与上密封端头4之间形成燃烧室2，燃烧室2通过上密封端头4上面的进火口3与火焰层5连通，下密封端头11下端设有下端头9，下密封端头11与下端头9之间形成集烟腔7，集烟腔7通过下密封端头11上的出烟口6与火焰层5连通，火焰层5内装有火焰旋流片17，水加热层12内装有水旋流片16。
火焰旋流片17为多片螺旋角在45-90度之间的火焰旋流板。中间套筒19的内壁、内套筒20的外壁、火焰旋流板表面都涂有高辐射吸收率的涂层，增加火焰的辐射传热能力。火焰旋流板也起到了肋片的作用。
水旋流片16为螺旋角在10-45度的水旋流板。所起作用是增加水的行程，延长加热时间，同时也起到了肋片的作用。
本发明的工作过程是：混合燃气在燃烧室2燃烧，产生的高温火焰通过进火口3进入火焰层5，向内外两侧的水加热层12和水混流层14放热；火焰旋流片17起到增加火焰行程的作用，同时也相当于肋片增加传热效率；放热后的低温烟气通过出烟口6进入集烟腔7后从排烟口8排出。
水通过进水口10进入水加热层12在水旋流片16的作用下程螺旋状向上前进，与火焰层5发生逆流换热，在这期间水旋流片16还起到肋片的作用；加热后的水通过引导水管13进入混流层14，再次被加热。同时，混流层14还起到混合作用，减少加热过程中各处水温不均的问题，最后由出水口15排出。
由于火焰层5气流流速大、热容量小所以火焰旋流片17螺旋角在45-90度之间为宜；为提高换热效率，火焰旋流片应该多于3片；为提高辐射换热效率，火焰旋流片17和火焰层5内壁外壁应该涂上高辐射吸收率涂层。
由于水的流速小，比热大，所以为了使水充分加热，要提高水的行程，故，水旋流片16的螺旋角在10-45度为宜。水在加热层和混流层经过了两次加热排出，火焰层处于水冷壁的包围下，不会因高温而损坏，在传热面积不变的情况下，热水器的热负荷更大。
为满足不同用户需求，也为了降低生产成本，可将上述热水器换热装置设计成小型号的标准单件，通过换热装置的串联或并联来满足不同用户的需求，通过水路的串联可提高加热温度、通过水路的并联可提高热水器的排量，通过多个换热装置单体的不同组合来满足不同用户需求。

Claims (4)

1.一种内热式旋流片套筒燃气热水器，包括上端盖(1)、外套筒(18)、中间套筒(19)、内套筒(20)、上密封端头(4)、下端头(9)、下密封端头(11)、火焰旋流片(17)、水旋流片(16)，其征在于：所述外套筒(18)内依次设置中间套筒(19)、内套筒(20)，两端由上密封端头(4)和下密封端头(11)固定密封连接，外套筒(18)侧面设有进水口(10)，内套筒(20)下面设有出水口(15)，外套筒(18)与中间套筒(19)之间形成水加热层(12)，中间套筒(19)与内套筒(20)之间形成火焰层(5)，内套筒(20)内为水混流层(14)，水加热层(12)通过引导水管(13)与水混流层(14)连通，上密封端头(4)上端设有上端盖(1)，上端盖(1)与上密封端头(4)之间形成燃烧室(2)，燃烧室(2)通过上密封端头(4)上面的进火口(3)与火焰层(5)连通，下密封端头(11)下端设有下端头(9)，下密封端头(11)与下端头(9)之间形成集烟腔(7)，集烟腔(7)通过下密封端头(11)上的出烟口(6)与火焰层(5)连通，集烟腔(7)侧面设有排烟口（8），火焰层(5)内装有火焰旋流片(17)，水加热层(12)内装有水旋流片(16)。
2.根据权利要求1所述的内热式旋流片套筒燃气热水器，其特征在于：所述火焰旋流片(17)为多片螺旋角在45-90度之间的火焰旋流板。
3.根据权利要求1所述的内热式旋流片套筒燃气热水器，其特征在于，所述水旋流片(16)为螺旋角在10-45度的水旋流板。
4.根据权利要求1所述的内热式旋流片套筒燃气热水器，其特征在于：所述中间套筒(19)的内壁、内套筒(20)的外壁、火焰旋流片(17)表面均涂有高辐射吸收率的涂层。
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