CN108518865A - 一种冷凝式燃气壁挂炉换热器 - Google Patents

一种冷凝式燃气壁挂炉换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷凝式燃气壁挂炉换热器，属于燃气壁挂炉领域，包括螺旋状的第一管体(1)及设置在进水管(2)与第一管体(1)间的扰流室(3)；所述扰流室(3)内设有若干组扰流叶片(4)，所述第一管体(1)为截面中心沿水平轴线上下弯曲波浪形的弯曲管段。本发明与传统燃气壁挂炉换热器相比，通过增加扰流室(3)及改变管体为波浪曲面形状使得换热器管内水流产生扰流，促进水流与管壁的碰撞，同时管体的波浪弯曲面形状可以提高热交换面积和引导冷凝水流动，大幅提高热交换效率；且扰流状态的水流相比层流使水中的杂质不易沉淀，对管壁起到清洁作用，提高换热器管体的使用寿命。

Description

一种冷凝式燃气壁挂炉换热器
技术领域
本发明涉及燃气壁挂炉领域，特别涉及一种冷凝式燃气壁挂炉换热器。
背景技术
随着人们生活水平的提高，壁挂炉的使用越来越广泛，而换热器是决定壁挂炉性能的主要部件。因此如何提高换热器的热交换效率尤为重要。
普通的换热器水管采用平滑直线或环装管道，水流在管道中为平流，流速较小，较为平稳，对管壁压力较小，热交换效率平稳一般；且长时间的平流会使得水中的杂质沉淀，附着在换热器水管壁上，使得管壁产生污垢，影响使用年限及热交换效率，常用的壁挂炉换热器的使用年限仅为10年左右，热交换效率为90％～95％。
且普通壁挂炉换热器在工作时会排走大量高温烟气，高温烟气温度一般高达180℃，造成了大量的热能浪费，降低了换热器的热交换效率。冷凝式换热器通过对排放的高温烟气冷凝，使得本来要排走的高温烟气热量得到再次利用，提高了热交换效率。但现有技术中的换热器燃烧室内的高温烟气温度均衡，烟气的流动较弱，冷凝效果较差。
发明内容
为实现上述目的，本发明旨在提供一种促进热交换，提高热交换效率且防止管壁产生污垢的冷凝式燃气壁挂炉换热器。
本发明采用如下方案：
一种冷凝式燃气壁挂炉换热器，包括螺旋状的第一管体及设置在进水管与第一管体间的扰流室，所述扰流室内设置有若干组扰流叶片。
进一步设置扰流叶片与进水管水流方向夹角为30°～65°。
优选的扰流叶片与进水管水流方向夹角为45°。
进一步设置扰流叶片上设有若干个凸起的扰流点。
进一步设置第一管体为截面中心沿水平轴线上下弯曲的波浪形弯曲管段。
优选的第一管体的弯曲管段上下弯曲幅度相同。
进一步设置所述冷凝式燃气壁挂炉换热器还包括与第一管体形状相同的第二管体，所述第二管体固定安装在第一管体与出水管之间，所述第一管体为铜合金管材，第二管体为铝制管材。
进一步设置第一管体的螺距小于第二管体的螺距。
优选的第一管体的螺距是第二管体螺距的0.5倍。
相比现有技术，本发明有如下优点：
1.扰流室内设置的扰流叶片及换热管的波浪曲面形状使得流体在管内受迫不断改变流动方向，促进了流体的扰流流动，提高热交换效率。
2.对管外高温烟气的流动也具有加强流动的效果，从而增大换热效果。
3.在不增加换热器直线长度的前提下增加了换热管的实际长度，增加了热交换面积，提高了换热效率。
4.波浪型曲面换热盘管，能够引导冷凝水的流动，加速热量回收，增强二次换热效果。
5.通过扰流室及波浪曲面的管体改变水流的扰流状态，使得水流中的杂质在管体内不易沉淀，防止产生污垢，提高管体的清洁度及使用年限。
6.通过增加第二管体，且第一管体与第二管体材料差异，一方面可以促进管体内水流流动提高热循环效率；另一方面也促进了烟室内烟气的流动，加速烟气的冷凝，提高热回收效率。
附图说明
图1为换热器整体示意图；
图2为扰流室内扰流叶片示意图；
图3为第一管体立体结构示意图；
图4为第一管体波浪形弯曲管段立体结构示意图；
图5为第一管体波浪形截面示意图；
图6为设有第二管体的换热器整体示意图；
图7为第一管体与第二管体螺距不同的换热器整体示意图。
图中：1、第一管体；2、进水管；3、扰流室；4、扰流叶片；5、扰流点；6、燃烧器；7冷凝装置；8、排烟口；9、烟室；10、第二管体；11、出水管。
具体实施方式
实施例1
如图1至图5所示一种冷凝式燃气壁挂炉换热器，包括螺旋状的第一管体1及设置在进水管2与第一管体1间的扰流室3，扰流室3内设置若干组固定的扰流叶片4，扰流叶片上设置有多个凸出的扰流点5，所述扰流叶片4与进水管水流方向呈45°夹角，所述第一管体1为表面截面中心沿水平轴线上下弯曲的波浪形弯曲管段且弯曲幅度相同。
正常使用时，通过燃烧器6对进入的燃气燃烧产生高温烟气，高温烟气充满烟室9经由第一管体1对管内的水流进行热交换。交换后的高温烟气通过冷凝装置7冷凝后经排烟口8排出。
水流从进水管2流入扰流室3，带动扰流室3内扰流叶片4的转动；扰流叶片4一方面可以改变水流的流向产生扰流，另一方面也可促进水流的流动，水流与叶片的相互作用相当于在扰流室内增加了一个静态搅拌器，当扰流叶片4与进水管2水流方向呈45°夹角时搅拌的效果尤为明显；通过在扰流叶片4上设置多个突出的扰流点5可以增加水流与扰流叶片4的作用效果，使得扰流效果增强。
水流通过扰流室3进入第一管体1后，由于第一管体1为波浪曲面管体，使得水流的扰流效果进一步增强，增加水流与管壁的碰撞，提高热交换效率。市场上普通的换热器的热交换效率仅为85％～95％，此种情况下热交换效率为高达98％。
由于水流的扰流流动，介质的温度梯度较小，对管壁的碰撞强烈，抑制了杂质的沉淀，对管内有清洁作用，可以使换热器的使用寿命长达15～18年。
实施例2
本实施例与实施例1大体相同，不同的是所述扰流叶片4上不设置凸出的扰流点5。此种情况下扰流效果相对减弱，热交换效率为96％～97.8％。
实施例3
本实施例与实施例1大体相同，不同的是所述扰流叶片4与进水管水流方向呈65°夹角，此种情况换热效率相对减弱，热交换效率为96～97.2％。
实施例4
本实施例与实施例1大体相同，不同的是所述扰流叶片4与进水管水流方向呈30°夹角，此种情况换热效率相对减弱，热交换效率为96.5～97.5％。
通过多次对比试验，当角度为45°夹角热交换效率最佳。
实施例4
本实施例与实施例1大体相同，不同的是第一管体1采用常规平滑的螺旋状管体，此种情况下热交换效率为93％～95.2％。
实施例5
如图2、图6所示，一种冷凝式燃气壁挂炉换热器，包括螺旋状的第一管体1及设置在进水管2与第一管体1间的扰流室3，所述扰流室3内设置有若干组扰流叶片4，所述扰流叶片4与进水管2水流方向角度为45°，所述扰流叶片4上设有若干个凸起的扰流点5，所述第一管体1为截面中心沿水平轴线上下弯曲波浪形的弯曲管段，所述第一管体1的弯曲管段上下弯曲幅度相同；所述冷凝式燃气壁挂炉换热器还包括第二管体10，所述第二管体10固定安装在第一管体1与出水管11之间，所述第一管体1为铜合金管材，第二管体10为铝制管材且与第一管体1形状相同。
本实施例的方案与实施例1区别在于：在第一管体1与出水管11间增加了第二管体10，第二管体10与第一管体1形状相同，第一管体1采用铜合金管材，第二管体10为铝制管材。由于两段管体采用了不同材质，两段管体的比热容不同。比热容是指单位物质每升高一度所需的热能，即比热容越小在单位温度下温升越高。第一管体1铜合金材料的比热容为0.396KJ/kg·k，而第二管体10铝制材料的比热容为0.9050.396KJ/kg·k。当两段管体在相同的热源条件下，由于比热容的不同使得第一管体1的表面温度明显高于第二管体10。这种温度差异一方面会使得第一管体1附近的烟气向第二管体10流动，进而带动燃烧室4内的烟气整体流动，加速烟气的冷凝，提高高温烟气排出时的热量回收效率；另一方面管内水流的流向是由第一管体1流向第二管体10，由于第一管体1的温度高于第二管体10的温度会加速管内水流速度，提高热交换效率。如此设置可以将热交换效率进一步提高到98.8％。
实施例6
如图7所示，本实施例与实施例5基本一致，区别在于第一管体1的螺距小于第二管体10的螺距，如此设置可以使两段管体的热量吸收差异更为明显。当第一管体1的螺距过分小于第二管体10时，两段管体的表面热量差异过大会导致烟气的流动过快，不能使烟气充分冷凝。经多次测试当第一管体1的螺距为第二管体10的螺距0.5倍时，两段管体热量吸收的差异使得烟室8内的烟气循环及两段管体内的水流流动最为明显，如此设置可以将热交换效率提高到99.2％，基本达到无热量损失。
上述实施例仅是本发明的优选实施例，并非对本发明做任何限制，凡是与本发明的构思和实质相一致的任何修改、变更均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于包括螺旋状的第一管体(1)及设置在进水管(2)与第一管体(1)间的扰流室(3)，所述扰流室(3)内设置有若干组扰流叶片(4)。
2.如权利要求1所述的冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于所述扰流叶片(4)与进水管水流方向夹角为30°～65°。
3.如权利要求2所述的冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于所述扰流叶片(4)与进水管水流方向夹角为45°。
4.如权利要求1至3中任一项所述的冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于所述扰流叶片(4)上设有若干个凸起的扰流点(5)。
5.如权利要求4所述的冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于所述第一管体(1)为截面中心沿水平轴线上下弯曲的波浪形弯曲管段。
6.如权利要求5所述的冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于所述第一管体(1)沿水平轴线上下弯曲的幅度相同。
7.如权利要求5或6所述的冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于还包括与第一管体(1)形状相同的第二管体(10)，所述第二管体(10)固定安装在第一管体(1)与出水管之间，所述第一管体为铜合金管材，第二管体(10)为铝制管材。
8.如权利要求7所述的冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于第一管体(1)的螺距小于第二管体(10)的螺距。
9.如权利要求8所述的冷凝式燃气壁挂炉换热器，其特征在于第一管体(1)的螺距为第二管体(10)螺距的0.5倍。
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