CN110220395B - 铜铝复合式高效冷凝换热器 - Google Patents

铜铝复合式高效冷凝换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜铝复合式高效冷凝换热器，所述铜铝复合式高效冷凝换热器包括：换热器壳体；冷凝管，所述冷凝管设置于所述换热器壳体内，其中，所述冷凝管由一内管以及一外管组成，所述外管胀接于所述内管的外侧，其中，所述内管为铜管，所述外管为铝管；阀体；所述阀体与所述冷凝管连接。本发明铜‑铝两种管材共同使用，材料的使用方法独特。与普通的不锈钢换热器相比，换热效率大幅提高。同时利用氧化铝的抗腐蚀特性，在较高温度及有冷凝水的工作环境下，换热器不出现腐蚀现象，延长使用寿命。

Description

铜铝复合式高效冷凝换热器
技术领域
本发明涉及一种铜铝复合式高效冷凝换热器。
背景技术
现有技术中冷凝换热器作为二级换热器，需要与高温段的一级换热器配合使用。通过底部的法兰与一级换热器连接，布置方式为上下布置。主要利用低温烟气的余热及烟气中的水蒸气的冷凝潜热进行加热。换热后的烟气直接从烟囱中排出。冷凝水低落进入承液盘，在承液盘的底部设置有出水口，冷凝水通过出水口排入废水处理装置，处理达标后排出。
现有冷凝换热器的冷凝管不仅需要高效地传递热量，而且需要长期受到冷凝管的外侧的冷凝水的侵蚀。烟气产生的冷凝水具有腐蚀性。常规的不锈钢换热器虽然不容易被冷凝水侵蚀，然而导热能力差，导致换热效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中冷凝换热器的冷凝管无法兼顾耐腐蚀性以及高效换热的缺陷，提供一种铜铝复合式高效冷凝换热器。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种铜铝复合式高效冷凝换热器，其特点在于，所述铜铝复合式高效冷凝换热器包括：
换热器壳体；
冷凝管，所述冷凝管设置于所述换热器壳体内，其中，所述冷凝管由一内管以及一外管组成，所述外管胀接于所述内管的外侧，其中，所述内管为铜管，所述外管为铝管；
阀体；所述阀体与所述冷凝管连接。
本方案中，冷凝管结合了铝管和铜管的高导热性，传热效率高；同时利用铝管的抗腐蚀特性，做到在出现冷凝水的情况下不出现腐蚀现象，延长使用寿命，提高换热效率。胀接的连接方式保证了铝管和铜管之间牢固的连接，使得胀接后的内管和外管可以作为整体的冷凝管使用。
较佳地，所述阀体包括有连接段，所述连接段的内部形成有与所述阀体内部连通的连接通道，所述冷凝管与所述连接通道连接并连通。在换热时，工作介质通过阀体进入冷凝管的内管内，并且从冷凝管的内管的另一侧通向另一个阀体。换热过程中，内管和外管可以高效与外界换热。冷凝管的外管因为温度差会形成有冷凝水。铝管的氧化层以及很好的防止冷凝水的腐蚀。
较佳地，在所述冷凝管的端部处，所述内管伸出于所述外管，伸出的所述内管与所述连接通道连接并连通。通过内管与连接通道连通，使得工作介质之间进入内管，而不会进入到内管与外管之间的间隙，防止工作介质侵蚀于内管与外管之间。
较佳地，所述连接段在轴向方向的外侧设置有密封延伸段，其中，所述密封延伸段罩设于所述冷凝管的外侧，所述密封延伸段与所述冷凝管之间通过密封件密封。密封延伸段一方面可以遮盖冷凝管，起到遮挡的作用，另一方面通过密封可以防止冷凝管外侧，也就是外管外侧的冷凝水顺着轴向流入冷凝管与连接段的连接处，同时还能够防止冷凝管与连接段的连接处产生的泄露的工作介质泄露出来。
较佳地，所述密封延伸段与所述换热器壳体连接，从而在所述密封延伸段的内表面、所述冷凝管的外表面以及所述换热器壳体的外表面之间形成有密封空间，所述密封件设置于所述密封空间内。由此形成的密封空间进一步可以保证冷凝管与连接段的连接处的密封，不仅避免外界介质的进入，也可以避免内部工作介质的流出。
较佳地，伸出的所述内管的一部分接入于所述连接通道，伸出的所述内管的另一部分露出，其中，露出的所述内管与所述密封延伸段的内表面之间通过密封件密封，所述外管与所述密封延伸段的内表面之间通过密封件密封。由此相当于实现了双重的密封。其中，内管与密封延伸段的内表面进行密封主要可以防止工作介质的泄露，外管与密封延伸段的内表面进行密封主要可以防止冷凝水的侵入。
较佳地，所述密封延伸段的内表面形成有沿轴向向外依次排列的第一阶梯端面以及第二阶梯端面，所述第二阶梯端面的截面大于所述第一阶梯端面的截面，其中，露出的所述内管与所述第一阶梯端面之间通过密封件密封，所述外管与所述第二阶梯端面之间通过密封件密封。第一阶梯端面和第二阶梯端面顺应了内管和外管的外径的变化，由此在内部也形成了阶梯状的通道，不仅方便密封，也可以进一步增加密封效果。密封件可以进一步为O形密封圈或者其他密封圈结构。
较佳地，所述阀体固定在所述换热器壳体的外侧，所述冷凝管穿过所述换热器壳体，并与所述阀体连接。阀体设置在换热器壳体的外侧可以更加方便冷凝换热器的拆卸和安装。
较佳地，所述换热器壳体内侧形成有突出的圆柱端缘，所述冷凝管从所述圆柱端缘中穿过所述换热器壳体，所述圆柱端缘环绕延伸于所述冷凝管的外侧。圆柱端缘不仅可以对冷凝管起到一定的支撑，同时也能够一定程度增加换热器壳体内侧和外侧的隔绝作用。
较佳地，所述外管的外侧胀接有铝翅片。通过增加铝翅片能够增加换热面积，而且耐腐蚀。
较佳地，所述换热器壳体包括前壳体、后壳体、左壳体、右壳体、上壳体以及承液盘，其中，所述上壳体上设置有烟囱，所述承液盘连接有冷凝水出水接头。
较佳地，所述冷凝管沿着纵向排列并形成有多个冷凝管组，每个所述冷凝管组的两端分别连接一所述阀体。由此每个阀体同时连接多个冷凝管，可以增加阀体的接入效率，增加冷凝管的数量的同时，不会增加阀体的数量。同时冷凝管组的各冷凝管可以同时通过共用的铝翅片来扩大散热面积。
较佳地，所述阀体还包括贯通段，其中，各所述连接段分别与一所述冷凝管组的各冷凝管连通，所述贯通段与各所述连接段依次连通。通过贯通段可以同时实现对多个连接段连通，提高连通效率。
较佳地，所述铜管的材料为紫铜或无氧铜，所述铝管的材料为铝合金。其中，铝合金可以进一步优选为5系的铝镁合金。
本发明的积极进步效果在于：本发明铜-铝两种管材共同使用，材料的使用方法独特。与普通的不锈钢换热器相比，换热效率大幅提高。同时利用氧化铝的抗腐蚀特性，在较高温度及有冷凝水的工作环境下，换热器不出现腐蚀现象，延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的铜铝复合式高效冷凝换热器的爆炸结构图。
图2为本发明较佳实施例的的阀体的结构示意图。
图3为本发明较佳实施例的冷凝管的结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的阀体与冷凝管连接处的局部剖视图。
图5为图4中的A部放大结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1-图5所示，本实施例公开了一种铜铝复合式高效冷凝换热器，其中，本实施例的铜铝复合式高效冷凝换热器主要包括冷凝管组1、阀体2、换热器壳体3以及密封件4。
如图1和图5所示，本实施例的铜铝复合式高效冷凝换热器包括换热器壳体3。换热器壳体3的具体形状可以根据实际需要而定。换热器壳体3的材料可以为不锈钢等材料。
如图1所示，本实施例的换热器壳体3包括前壳体31、后壳体32、左壳体33、右壳体34、上壳体35以及承液盘36，其中，上壳体35上设置有烟囱39，承液盘36连接有冷凝水出水接头37。
如图1和图3所示，本实施例的铜铝复合式高效冷凝换热器包括冷凝管11，冷凝管11设置于换热器壳体3内，其中，冷凝管11由一内管112以及一外管111组成，外管111胀接于内管112的外侧，其中，内管112为铜管，外管111为铝管。
如图1和图2所示，本实施例的铜铝复合式高效冷凝换热器包括阀体2；阀体2与冷凝管11连接。阀体2可以为各种类型的阀，包括与外部连接的出水阀和进水阀，或者连通相邻的冷凝管组1之间的通路的中间阀。但无论阀体2属于哪种类型，均不影响冷凝管11与阀体2的连接。
本方案中，冷凝管11结合了铝管和铜管的高导热性，传热效率高；同时利用铝管的抗腐蚀特性，做到在出现冷凝水的情况下不出现腐蚀现象，延长使用寿命，提高换热效率。胀接的连接方式保证了铝管和铜管之间牢固的连接，使得胀接后的内管112和外管111可以作为整体的冷凝管11使用。
如图2和图5所示，本实施例的阀体2包括有连接段21，连接段21的内部形成有与阀体2内部连通的连接通道211，冷凝管11与连接通道211连接并连通。在换热时，工作介质通过阀体2进入冷凝管11的内管112内，并且从冷凝管11的内管112的另一侧通向另一个阀体2。换热过程中，内管112和外管111可以高效与外界换热。冷凝管11的外管111因为温度差会形成有冷凝水。铝管的氧化层以及很好的防止冷凝水的腐蚀。
如图4和图5所示，本实施例的铜铝复合式高效冷凝换热器中，在冷凝管11的端部处，内管112伸出于外管111，伸出的内管112与连接通道211连接并连通。通过内管112与连接通道211连通，使得工作介质之间进入内管112，而不会进入到内管112与外管111之间的间隙，防止工作介质侵蚀于内管112与外管111之间。
如图4和图5所示，阀体2的连接段21在轴向方向的外侧设置有密封延伸段22，其中，密封延伸段22罩设于冷凝管11的外侧，密封延伸段22与冷凝管11之间通过密封件4密封。密封延伸段22一方面可以遮盖冷凝管11，起到遮挡的作用，另一方面通过密封可以防止冷凝管11外侧，也就是外管111外侧的冷凝水顺着轴向流入冷凝管11与连接段21的连接处，同时还能够防止冷凝管11与连接段21的连接处产生的泄露的工作介质泄露出来。密封件4可以进一步为O形密封圈或者其他密封圈结构。
如图4和图5所示，本实施例的密封延伸段22与换热器壳体3连接，从而在密封延伸段22的内表面、冷凝管11的外表面以及换热器壳体3的外表面之间形成有密封空间，密封件4设置于密封空间内。由此形成的密封空间进一步可以保证冷凝管11与连接段21的连接处的密封，不仅避免外界介质的进入，也可以避免内部工作介质的流出。
如图5所示，伸出的内管112的一部分接入于连接通道211，伸出的内管112的另一部分露出，其中，露出的内管112与密封延伸段22的内表面之间通过密封件4密封，外管111与密封延伸段22的内表面之间通过密封件4密封。由此相当于实现了双重的密封。其中，内管112与密封延伸段22的内表面进行密封主要可以防止工作介质的泄露，外管111与密封延伸段22的内表面进行密封主要可以防止冷凝水的侵入。
如图5所示，本实施例的密封延伸段22的内表面形成有沿轴向向外依次排列的第一阶梯端面221以及第二阶梯端面222，第二阶梯端面222的截面大于第一阶梯端面221的截面，其中，露出的内管112与第一阶梯端面221之间通过密封件4密封，外管111与第二阶梯端面222之间通过密封件4密封。第一阶梯端面221和第二阶梯端面222顺应了内管112和外管111的外径的变化，由此在内部也形成了阶梯状的通道，不仅方便密封，也可以进一步增加密封效果。
如图1、图4和图5所示，本实施例的阀体2固定在换热器壳体3的外侧，冷凝管11穿过换热器壳体3，并与阀体2连接。阀体2设置在换热器壳体3的外侧可以更加方便冷凝换热器的拆卸和安装。
如图5所示，换热器壳体3内侧形成有突出的圆柱端缘38，冷凝管11从圆柱端缘38中穿过换热器壳体3，圆柱端缘38环绕延伸于冷凝管11的外侧。圆柱端缘38不仅可以对冷凝管11起到一定的支撑，同时也能够一定程度增加换热器壳体3内侧和外侧的隔绝作用。
如图1所示，本实施例的外管111的外侧胀接有铝翅片12。通过增加铝翅片12能够增加换热面积，而且耐腐蚀。铝翅片为薄片状，沿着冷凝管11的轴向排列。每一个铝翅片可以同时与多个冷凝管11的外管111进行胀接，同时进行扩散换热。
如图1所示，本实施例的冷凝管11沿着纵向排列并形成有多个冷凝管组1，每个冷凝管组1的两端分别连接一阀体2。由此每个阀体2同时连接多个冷凝管11，可以增加阀体2的接入效率，增加冷凝管11的数量的同时，不会增加阀体2的数量。同时冷凝管组1的各冷凝管11可以同时通过共用的铝翅片12来扩大散热面积。
如图2所示，本实施例的阀体2还包括贯通段23，其中，各连接段21分别与一冷凝管组1的各冷凝管11连通，贯通段23与各连接段21依次连通。通过贯通段23可以同时实现对多个连接段21连通，提高连通效率。
本实施例中，铜管的材料为紫铜或无氧铜，铝管的材料为铝合金。其中，铝合金可以进一步优选为5系的铝镁合金。
使用中，本实施例的换热器可以作为二级换热器，需要与高温段的一级换热器配合使用。通过底部的法兰与一级换热器连接，布置方式为上下布置。主要利用低温烟气的余热及烟气中的水蒸气的冷凝潜热进行加热。换热后的烟气直接从烟囱39中排出。冷凝水低落进入承液盘36，在承液盘36的底部设置有冷凝水出水接头37，冷凝水通过冷凝水出水接头37排入废水处理装置，处理达标后排出。
本发明铜-铝两种管材共同使用，材料的使用方法独特。与普通的不锈钢换热器相比，换热效率大幅提高。同时利用氧化铝的抗腐蚀特性，在较高温度及有冷凝水的工作环境下，换热器不出现腐蚀现象，延长使用寿命。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述铜铝复合式高效冷凝换热器包括：
换热器壳体；
冷凝管，所述冷凝管设置于所述换热器壳体内，其中，所述冷凝管由一内管以及一外管组成，所述外管胀接于所述内管的外侧，其中，所述内管为铜管，所述外管为铝管；
阀体；所述阀体与所述冷凝管连接；
所述阀体包括有连接段，所述连接段的内部形成有与所述阀体内部连通的连接通道，所述冷凝管与所述连接通道连接并连通，所述连接段在轴向方向的外侧设置有密封延伸段，其中，所述密封延伸段罩设于所述冷凝管的外侧，所述密封延伸段与所述冷凝管之间通过密封件密封，伸出的所述内管的一部分接入于所述连接通道，伸出的所述内管的另一部分露出，其中，露出的所述内管与所述密封延伸段的内表面之间通过密封件密封，所述外管与所述密封延伸段的内表面之间通过密封件密封。
2.如权利要求1所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，在所述冷凝管的端部处，所述内管伸出于所述外管，伸出的所述内管与所述连接通道连接并连通。
3.如权利要求1所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述密封延伸段与所述换热器壳体连接，从而在所述密封延伸段的内表面、所述冷凝管的外表面以及所述换热器壳体的外表面之间形成有密封空间，所述密封件设置于所述密封空间内。
4.如权利要求1所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述密封延伸段的内表面形成有沿轴向向外依次排列的第一阶梯端面以及第二阶梯端面，所述第二阶梯端面的截面大于所述第一阶梯端面的截面，其中，露出的所述内管与所述第一阶梯端面之间通过密封件密封，所述外管与所述第二阶梯端面之间通过密封件密封。
5.如权利要求1所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述阀体固定在所述换热器壳体的外侧，所述冷凝管穿过所述换热器壳体，并与所述阀体连接。
6.如权利要求5所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述换热器壳体内侧形成有突出的圆柱端缘，所述冷凝管从所述圆柱端缘中穿过所述换热器壳体，所述圆柱端缘环绕延伸于所述冷凝管的外侧。
7.如权利要求1所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述外管的外侧胀接有铝翅片。
8.如权利要求1所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述换热器壳体包括前壳体、后壳体、左壳体、右壳体、上壳体以及承液盘，其中，所述上壳体上设置有烟囱，所述承液盘连接有冷凝水出水接头。
9.如权利要求1所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述冷凝管沿着纵向排列并形成有多个冷凝管组，每个所述冷凝管组的两端分别连接一所述阀体。
10.如权利要求9所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述阀体还包括贯通段，其中，各所述连接段分别与一所述冷凝管组的各冷凝管连通，所述贯通段与各所述连接段依次连通。
11.如权利要求1-10任意一项所述的铜铝复合式高效冷凝换热器，其特征在于，所述铜管的材料为紫铜或无氧铜，所述铝管的材料为铝合金。
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