CN111220002B - 热交换器及含其的热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热交换器及含其的热水器，热交换器包括第一换热部和第二换热部，第一换热部采用耐腐蚀金属材料制成；第二换热部采用高导热金属材料制成；第一换热部连通于第二换热部，第一换热部设置于热交换器的加热区域，第二换热部设置于热交换器的余热区域。该热交换器的通过将由耐腐蚀金属材料制成的第一换热部设置在会产生冷凝水的加热区域内，而将由高导热金属材料制成的第二换热部设置在不会产生冷凝水的余热区域内，使该热交换器既能够利用高导热金属材料的热传导性能提高热交换器本身的换热性能，又可以通过在会产生冷凝水的区域使用耐腐蚀金属材料来阻挡对热交换器的腐蚀，使得该热交换器同时具备了高换热性能及抗腐蚀的能力。

Description

热交换器及含其的热水器
技术领域
本发明涉及一种热交换器及含其的热水器。
背景技术
由于铜材质的热传导性能好，因此使用铜材质制成的热交换器的换热效率高，然而，当被应用在热水器上时，由于热交换器的内外温差大，在其表面容易形成冷凝水，当冷凝水结合烟气中的SO2、NOX等酸性气体，很容易导致铜发生腐蚀，进而影响热水器使用寿命。因此，现有技术中通过采用不锈钢制造热交换器以解决上述容易腐蚀的问题。
然而，由于不锈钢的热传导性能差，为达到与铜质热交换器相同的换热效率，需要使用更多的材料，且不锈钢的硬度大，不易加工，导致不锈钢热交换器的制作工艺复杂。
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铜质热交换器容易腐蚀，而不锈钢热交换器的制作工艺复杂的缺陷，提供一种热交换器及含其的热水器。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种热交换器，其包括：
第一换热部，所述第一换热部采用耐腐蚀金属材料制成；
第二换热部，所述第二换热部采用高导热金属材料制成；
所述第一换热部连通于所述第二换热部，所述第一换热部设置于所述热交换器的加热区域，所述第二换热部设置于所述热交换器的余热区域。
该热交换器的通过将由耐腐蚀金属材料制成的第一换热部设置在会产生冷凝水的加热区域内，而将由高导热金属材料制成的第二换热部设置在不会产生冷凝水的余热区域内，使该热交换器既能够利用高导热金属材料的热传导性能提高热交换器本身的换热性能，又可以通过在会产生冷凝水的区域使用耐腐蚀金属材料来阻挡对热交换器的腐蚀，使得该热交换器同时具备了高换热性能及抗腐蚀的能力。
较佳地，所述热交换器内的换热介质沿从所述第一换热部至所述第二换热部的方向流动，这种流动方向的设置具备以下优点：
1、由于第一换热部更靠近热源，因此能够将温度较低的换热介质直接加热至较高的温度状态，而之后再通入由高导热金属材料制成的第二换热部中，使热源产生的烟气能够与换热介质进行充分换热。因此，从第二换热部中流出的换热介质的温度波动相对较小，会比从第二换热部流至第一换热部的换热介质的温度更加稳定。
2、由于换热介质在第一换热部中已经被加热，因此将该温度相对较高的换热介质再通入第二换热部中，可进一步降低第二换热部中烟气与换热介质之间的温度差，进而更有效地杜绝在第二换热部所在位置由于温差较大而产生冷凝水的可能性。
较佳地，所述第一换热部与所述第二换热部之间以管螺纹连接的方式连通。
由于第一换热部与第二换热部由不同的材质制成，考虑到不同材质之间进行焊接的难度相对较大，因此采用管螺纹连接的方式实现连通。
较佳地，所述第一换热部可拆卸连接于所述第二换热部，以便于在单个换热部出现故障时实现单独更换，降低了维护成本。
较佳地，所述第二换热部的外壳底部具有连接平面，所述第一换热部的外壳顶部具有承载平面，所述连接平面设置于所述承载平面，所述承载平面用于承载所述第二换热部。
较佳地，所述承载平面环绕于所述连接平面的边缘设有折弯部，所述折弯部向内弯折，以使所述第一换热部连接于所述第二换热部。
该连接方式通过材料物理变形的方式实现了第一换热部与第二换热部之间的连接，且连接可靠性好，还能防止烟气泄露。
较佳地，所述第一换热部为盘管式换热器。
较佳地，所述第一换热部的盘管部分由多层板拼接制成。
较佳地，所述第一换热部的盘管部分围成一筒体，以方便容纳热源并聚集该热源产生的热量。
较佳地，所述第二换热部为翅片式换热器。
翅片式换热器的换热效率更佳，可进一步提升该热交换器的换热性能。
较佳地，所述第一换热部采用不锈钢制成。
较佳地，所述第二换热部采用铜制成。
通过采用铜制造第二换热部既能够获得较高的热传导性能，还能利用铜易于加工的特性降低第二换热部的制造难度。
一种热水器，其包括燃烧器，所述热水器还包括如上所述的热交换器，所述燃烧器、所述第一换热部和所述第二换热部依次设置，使由耐腐蚀金属材料制成的第一换热部处产生的冷凝水无法对热交换器产生腐蚀，并且通过由高导热金属材料制成的第二换热部提高该热水器的热交换性能，使该热水器同时具备了高换热性能及抗腐蚀的能力。
本发明的积极进步效果在于：
该热交换器及含其的热水器中，热交换器通过将由耐腐蚀金属材料制成的第一换热部设置在会产生冷凝水的加热区域内，而将由高导热金属材料制成的第二换热部设置在不会产生冷凝水的余热区域内，使该热交换器既能够利用高导热金属材料的热传导性能提高热交换器本身的换热性能，又可以通过在会产生冷凝水的区域使用耐腐蚀金属材料来阻挡对热交换器的腐蚀，使得该热交换器同时具备了高换热性能及抗腐蚀的能力。
附图说明
图1为本发明一实施例的热交换器的立体结构示意图。
图2为本发明一实施例的热交换器的分解结构示意图。
图3为本发明一实施例的第一换热部与第二换热部的连接状态示意图。
图4为本发明一实施例的第一换热部的分解结构示意图。
图5为本发明一实施例的热水器的内部结构示意图。
附图标记说明：
热水器100
热交换器1
第一换热部11
外壳110
承载平面111
折弯部112
通道连接板113，凹槽1131
两侧连接板114，通孔1141
第二换热部12
外壳120
连接平面121
弯管13
燃烧器2
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所示，本发明提供一种热交换器1，该热交换器1包括第一换热部11和第二换热部12。其中，第一换热部11采用不锈钢制成，且设置在该热交换器1的加热区域中，而第二换热部12则采用铜制成，且设置在该热交换器1的余热区域中。该第一换热部11与第二换热部12相互连通，以使位于热交换器1内部的换热介质(图中未示出)能够在第一换热部11与第二换热部12之间流动。
需要具体说明的是，本发明中所指的热交换器1的加热区域是指该热交换器1中直接被热源加热或者受热源热辐射的区域，由于热源与热交换器1内流动的换热介质的温差较大，因此会在该区域的热交换器1表面产生冷凝水。而余热区域则是指该热交换器1中与热源产生的烟气等进行接触并换热的区域，由于烟气的温度要远低于热源本身的温度，因此烟气与换热介质之间的温度差很小，位于该区域内的热交换器1表面不会产生冷凝水。
该热交换器1的通过将不锈钢材质的第一换热部11设置在会产生冷凝水的加热区域内，而将铜质的第二换热部12设置在不会产生冷凝水的余热区域内，使该热交换器1既能够利用铜材质的高热传导性能和易加工特性提高热交换器1本身的换热性能，降低制造难度，又可以通过在会产生冷凝水的区域使用不锈钢材质来阻挡对热交换器1的腐蚀，使得该热交换器1同时具备了高换热性能、易加工特性以及抗腐蚀的能力。
其中，第一换热部11采用不锈钢材质来制造仅仅为本发明的一种较佳的实施方式，使用其他耐腐蚀金属材料来制造第一换热部11也能够实现本发明的技术效果。需要具体说明的是，所谓的耐腐蚀金属材料是指不会或难以被冷凝水与烟气中的SO2、NOX等酸性气体的结合所腐蚀的金属材料，例如金属铬等纯金属材质或者奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢等合金材质。
同时，第二换热部12则采用铜材质来制造也仅仅为本发明的一种较佳的实施方式，使用其他高导热金属材料来制造第二换热部12也能够实现本发明的技术效果。需要具体说明的是，所谓的高导热金属材料是指金属导热性能好的金属材料，例如金属银、金属铜、金属铝、金属钨或者其他合金材料。由于金属铜的材料成本相对较低以及具备易于加工的特性，因此成为了该第二换热部12较为优选的制造材料。
优选地，该热交换器1内的换热介质应当沿着从第一换热部11至第二换热部12的方向流动。在通过上述这种流动方向流动时，换热介质会先在第一换热部11内被热源加热，再流动至第二换热部12，这种流动方向的设置具备以下优点：
1、由于第一换热部11更靠近热源，因此能够将温度较低的换热介质直接加热至较高的温度状态，而之后再通入由铜材质制成，热传导能力更高的第二换热部12中，使热源产生的烟气能够与换热介质进行充分换热。因此，从第二换热部12中流出的换热介质的温度波动相对较小，会比从第二换热部12流至第一换热部11的换热介质的温度更加稳定。
2、由于换热介质在第一换热部11中已经被加热，因此将该温度相对较高的换热介质再通入第二换热部12中，可进一步降低第二换热部12中烟气与换热介质之间的温度差，进而更有效地杜绝在第二换热部12所在位置由于温差较大而产生冷凝水的可能性。
由于热交换器1的第一换热部11与第二换热部12由不同的材质制成，导致相互焊接的难度加大，因此，在本实施例中第一换热部11与第二换热部12之间以管螺纹连接的方式连通，即通过设置在弯管13两端的管螺纹分别与第一换热部11及第二换热部12的接口螺纹连接，以实现第一换热部11与第二换热部12相互连通的功能。
此外，该第一换热部11与第二换热部12之间为可拆卸连接，以便于在单个换热部出现故障时实现单独更换，降低了维护成本。
如图2所示，第二换热部12的外壳120底部具有一连接平面121，而第一换热部11的外壳110顶部则对应设置有承载平面111，连接平面121设置在承载平面111上，且承载平面111用于承载第二换热部12。另外，承载平面111环绕于连接平面121的边缘处设置有折弯部112。如图3所示，当该折弯部112向内弯折时，可将第二换热部12固定在第一换热部11的承载平面111，而需要将第二换热部12从第一换热部11上拆下时，则只需反向弯折该折弯部112即可。该连接方式通过材料物理变形的方式实现了第一换热部11与第二换热部12之间的连接，以有效替代焊接等连接方式，且第一换热部11与第二换热部12之间的连接可靠性好，还能防止烟气泄露。
需要特别指出的是，在本实施例中，考虑到第一换热部11由不锈钢材质制成，且直接被热源加热，因此采用盘管式换热器这种对材料加工性能要求较低的结构来制造，且将该第一换热部11的盘管部分围成一筒体，以方便容纳热源并聚集该热源产生的热量。如图4所示，由于不锈钢材质硬度较大，不易加工，因此第一换热部11的盘管部分的流道由多层板拼接而成：通过在通道连接板113上冲压出凹槽1131并相互贴合以组成流道，再通过两侧连接板114上的通孔1141与两块通道连接板113组成的流道相连，最终形成整体的盘管流道。
而考虑到第二换热部12由铜材质制成，易于加工，因此采用了结构较为复杂，但换热效率更佳的翅片式换热器来制造，以进一步提升该热交换器1的换热性能。
如图5所示，本发明还提供一种热水器100，其包括燃烧器2以及如上所述的热交换器1，在该热水器100中，燃烧器2、热交换器1的第一换热部11以及热交换器1的第二换热部12依次设置，使在不锈钢材质的第一换热部11处产生的冷凝水无法对热交换器1产生腐蚀，并且通过铜质的第二换热部12提高该热水器100的热交换性能，使该热水器100同时具备了高换热性能及抗腐蚀的能力，提升热水器100的使用寿命。
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 (10)

1.一种热交换器，其特征在于，其包括：
第一换热部，所述第一换热部采用不锈钢制成；
第二换热部，所述第二换热部采用铜制成；
所述第一换热部连通于所述第二换热部，所述第一换热部设置于所述热交换器的加热区域，所述第二换热部设置于所述热交换器的余热区域，所述热交换器内的换热介质沿从所述第一换热部至所述第二换热部的方向流动。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一换热部与所述第二换热部之间以管螺纹连接的方式连通。
3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一换热部可拆卸连接于所述第二换热部。
4.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第二换热部的外壳底部具有连接平面，所述第一换热部的外壳顶部具有承载平面，所述连接平面设置于所述承载平面，所述承载平面用于承载所述第二换热部。
5.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述承载平面环绕于所述连接平面的边缘设有折弯部，所述折弯部向内弯折，以使所述第一换热部连接于所述第二换热部。
6.如权利要求1-5任一项所述的热交换器，其特征在于，所述第一换热部为盘管式换热器。
7.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述第一换热部的盘管部分由多层板拼接制成。
8.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述第一换热部的盘管部分围成一筒体。
9.如权利要求1-5任一项所述的热交换器，其特征在于，所述第二换热部为翅片式换热器。
10.一种热水器，其包括燃烧器，其特征在于，所述热水器还包括如权利要求1-9任一项所述的热交换器，所述燃烧器、所述第一换热部和所述第二换热部依次设置。
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