CN111288657A - 热交换器 - Google Patents

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CN111288657A CN201911243687.0A CN201911243687A CN111288657A CN 111288657 A CN111288657 A CN 111288657A CN 201911243687 A CN201911243687 A CN 201911243687A CN 111288657 A CN111288657 A CN 111288657A
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tube
heat exchanger
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inner cavity
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斯里达尔·德瓦斯加马尼
斯瓦普瑞萨德·阿卡萨姆
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Intelligent Heat Co Ltd
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Abstract

一种热交换器，包括：(a)流体导体，包括热交换管，所述热交换管包括第一端和内腔；以及(b)第一连接管，包括外表面、内腔以及围绕所述第一连接管的所述外表面设置的第一密封圈，其中，所述第一连接管被构造为在所述第一端处插入到所述热交换管的所述内腔中，以使得：所述第一密封圈与所述第一连接管和所述热交换管密封接合，同时允许所述热交换管与所述第一连接管之间的相对运动并且流体流被限制在由所述第一连接管的所述内腔与所述热交换管的所述内腔形成的内腔内。

Description

热交换器
优先权要求和相关申请
本部分继续申请要求于2018年2月23日提交的第15/903,544号美国非临时申请的优先权的权益，所述非临时申请又要求于2017年2月24日提交的第62/463,584号美国临时申请的优先权的权益。上述这些申请中的每者的全部内容通过引用并入于此。
技术领域
本发明涉及一种热交换器。更具体地，本发明针对一种热交换器，所述热交换器具有热交换管与其位于热交换管的每端上的连接管的无焊接连接。
背景技术
在无箱式流体加热系统中，由于供应给其终端使用者的流体不会事先加热并存储以预期将来的需求，因此重要的是具有响应式热交换器。在通过将热量从加热气体传递到在供应给其使用者之前被加热的流体流而作用的流体加热器中，流体加热器的响应性直接取决于在请求流体需求的时间与流体需求实际传送到使用者的时间之间的使用者经历的延迟量。当需求下降之后出现新的需求时，热量再次经由其中容纳有流体流的热交换管从热源传递到流体流。由于通过这样的方式获得的热量必须经由热交换管通过传导而传递到流体流，因此必须选择具有高导热率的热交换管。已经设计出各种策略来提高流体加热系统的响应性。在增加了热交换管的数量以扩大热传递的表面面积的情况下，这样的增加需要添加更多的管以每单位时间供应相同的量。通常，这些热交换管通过传统的焊接技术(例如，电弧焊等)焊接到它们的连接管，使得即使当热交换管和它们对应的连接管由不锈钢制成时，它们也容易受到应力腐蚀开裂的影响。刚性地保持在适当位置的热交换管缺乏自由热膨胀和收缩的能力，从而导致应力随着时间的推移而反复积累和释放。最终，每个焊接接头或其他类型的刚性接头存在泄漏的风险，这又增加了所需的维护频率和成本。
需要一种持久耐用的流体加热系统，其不需要频繁维护，或者说，其不需要在流体加热系统的整个使用寿命期间对热交换管进行维护或更换热交换管。
发明内容
根据本发明，提供一种热交换器，所述热交换器包括：
(a)流体导体(fluid conductor，流体传导体)，包括热交换管，所述热交换管包括第一端和内腔；以及
(b)第一连接管，包括外表面、内腔以及围绕所述第一连接管的所述外表面设置的第一密封圈，其中，所述第一连接管被构造为在所述第一端处插入到所述热交换管的所述内腔中，以使得：所述第一密封圈与所述第一连接管和所述热交换管密封接合，同时允许所述热交换管与所述第一连接管之间的相对运动并且流体流被限制在由所述第一连接管的所述内腔与所述热交换管的所述内腔形成的内腔内。
在一个实施方式中，所述流体导体还包括第二端，并且所述热交换器还包括第二连接管，所述第二连接管包括外表面和围绕所述第二连接管的所述外表面设置的第二密封圈，其中，所述第二连接管被构造为在所述第二端处插入到所述热交换管的所述内腔中，以使得：所述第二密封圈与所述第二连接管和所述热交换管密封接合，同时允许所述热交换管与所述第二连接管之间的相对运动并且所述流体流被限制在所述第二连接管和所述热交换管内。
根据本发明，提供一种热交换器，所述热交换器包括：
(a)流体导体，包括热交换管，所述热交换管包括内腔、第一端、外表面以及在所述第一端处围绕所述外表面设置的第一密封圈；以及
(b)第一连接管，包括内腔，
其中，所述热交换管的所述第一端被构造为插入到所述第一连接管的所述内腔中，以使得：所述第一密封圈与所述第一连接管和所述热交换管密封接合，同时允许所述热交换管与所述第一连接管之间的相对运动并且流体流被限制在由所述第一连接管的所述内腔和所述热交换管的所述内腔形成的内腔内。
在一个实施方式中，所述热交换管还包括第二端和第二密封圈，所述第二密封圈在所述第二端处围绕所述外表面设置，并且所述热交换器还包括第二连接管，所述第二连接管包括内腔，其中，所述热交换管的所述第二端被构造为插入到所述第二连接管的所述内腔中，以使得：所述第二密封圈与所述第二连接管和所述热交换管密封接合，同时允许所述热交换管与所述第二连接管之间的相对运动并且所述流体流被限制在所述第二连接管和所述热交换管内。
在一个实施方式中，所述第一连接管还包括中心轴线和在所述第一连接管的所述外表面上绕所述中心轴线设置的凹槽，所述凹槽被构造为接收所述第一密封圈并将所述第一密封圈保持在适当位置，以防止所述第一密封圈相对于所述第一连接管的相对运动。在一个实施方式中，所述热交换管还包括外表面，并且所述热交换管还包括多个翅片，所述多个翅片中的每个翅片从所述热交换管的所述外表面延伸。在一个实施方式中，所述多个翅片中的每个翅片具有厚度和高度，并且所述多个翅片中的至少一个翅片的厚度为约0.5mm，并且所述多个翅片中的所述至少一个翅片的高度不超过约10mm。在一个实施方式中，所述热交换管还具有不超过约1.2mm的壁厚。在一个实施方式中，所述热交换管还包括外表面和多个翅片，通过利用激光焊接将所述多个翅片附接到所述热交换管的所述外表面，而使所述多个翅片从所述热交换管延伸。在一个实施方式中，所述热交换管和所述多个翅片利用相同的材料构成。在一个实施方式中，所述相同的材料是不锈钢。
根据本发明，提供一种用于加热流体流的热交换器，所述热交换器包括：
(a)盘管(coil)，包括顶部部分(top section，顶部区段)、底部部分(bottomsection，底部区段)、顶端、底端和内腔，所述盘管被构造为在所述盘管的所述顶端和所述底端中的一者处接收所述流体流并且向所述顶端和所述底端中的另一者引导所述流体流，其中，在所述顶部部分处的所述内腔被构造为接收加热气体(heated gas)，所述加热气体被推动在从所述盘管的所述顶部部分至所述盘管的所述底部部分的方向上流动；
(b)护罩(shroud)，包括侧壁，所述侧壁包括上部部分和下部部分，至少一个开口设置在所述侧壁的所述上部部分上，其中，所述盘管的所述顶部部分设置在所述护罩的所述上部部分内，并且所述至少一个开口被构造为与所述盘管的盘管环路(coil loop)对准，并允许所述加热气体中的一部分围绕所述盘管环路流动并通过所述至少一个开口进入所述护罩的外侧的空间，其中，所述流体流被构造为接收来自围绕所述盘管环路流动的所述加热气体的热量；以及
(c)至少一个孔口，设置在所述侧壁的所述下部部分处，所述至少一个孔口被构造为允许所述加热气体的所述一部分从所述护罩的外侧的所述空间在所述侧壁的所述下部部分处重新进入所述护罩，以继续加热所述盘管的所述底部部分。
在一个实施方式中，所述至少一个开口的尺寸从所述侧壁的所述上部部分至所述侧壁的所述下部部分变化。在一个实施方式中，所述至少一个开口的尺寸从所述侧壁的所述上部部分至所述侧壁的所述下部部分减小。在一个实施方式中，所述至少一个开口为缝或孔或它们的任意组合。所述护罩的所述上部部分与所述护罩的所述下部部分基本上隔离。在一个实施方式中，所述加热气体由燃烧器提供。在一个实施方式中，所述护罩还包括内腔和设置在所述护罩的所述下部部分的底部边缘处的至少一个排放孔(drain hole)，并且所述至少一个排放孔被构造为允许冷凝物从所述护罩的外侧排放到所述护罩的所述内腔。在一个实施方式中，所述热交换器还包括指向一个方向的排放部(exhaust)，其中，所述至少一个开口的尺寸被构造为在所述方向上减小。
本发明的目的是提供一种热交换器，所述热交换器不具有焊接到任何连接管的一个或多个热交换管。
本发明的另一目的是提供一种热交换器，所述热交换器不具有根据传统的焊接方法焊接的一个或多个热交换管。
本发明的另一目的是提供一种热交换器，所述热交换器不具有硬钎焊或软钎焊的一个或多个热交换管。
本发明的另一目的是提供一种耐腐蚀的热交换器。
本发明的另一目的是提供一种具有热交换管的热交换器，所述热交换管沿着其长度均匀地接收热通量。
尽管本发明可以有许多实施方式，但是每个实施方式可以满足任何组合的上述目的中的一个或多个。并非每个实施方式都必须满足每个目的。因此，为了可以更好地理解本发明的详细描述并且更好地理解本发明对本领域的贡献，已经概括地概述了本发明的更重要的特征，当然，本发明还有其他特征，其将在本文中描述，并将构成本说明书的主题的一部分。
附图说明
为了实现获得本发明的上述和其他优点和目的的方式，将通过参考在附图中示出的本发明的特定实施方式来对以上简要描述的本发明进行更具体的描述。理解的是，这些附图仅示出本发明的代表实施方式，因此不应认为是对本发明范围的限制，将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，在附图中：
图1是示出热交换器、盘管或热交换管的截面图，其中示出了用于加热流体流的热交换管。
图2示出热交换管和用于在不焊接的情况下将其连接到热交换器的装置。
图3是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。
图4是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。
图5是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。
图6示出热交换管和用于在不焊接的情况下将其连接到热交换器的装置。
图7是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。
图8是热交换管的一端的局部截面图，其中示出了附接到管的翅片。
图9是附接到热交换管的外表面的翅片的局部特写截面图。
图10是示出将热交换管的两端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。
图11是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。
图12是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。
图13是热交换器的截面图，其中示出了与热交换管联接以增强向热交换器中待加热的流体的热传递的护罩。
图14是热交换器的截面图，其中示出了与热交换管联接以增强向热交换器中待加热的流体的热传递的护罩，其中移除了一些部分以更清楚地示出护罩。
图15是热交换器的另一实施方式的截面图，其中示出了与热交换管联接以增强向热交换器中待加热的流体的热传递的护罩，其中移除了一些部分以更清楚地示出护罩。
部件列表
2–流体导体
4–翅片
6–流体导体的端
8–连接管
10–流体导体的壁厚
12–翅片的厚度
14–翅片的高度
16–内腔直径
18–翅片之间的距离
20–流体
22–密封圈
24–凹槽
26–活接头(union)
28–流体流
30–鼓风机
32–烟道流
34–冷凝物流
36–排放部
38–燃烧器
40–排放孔
42–焊缝
44–热交换管的中心轴线
46–连接管的中心轴线
48–唇缘
50–唇缘
52–外壳
54–引导系统
56–护罩
58–开口，例如，缝
60–孔口
62–搁板
64–搁板的边缘
66–盘管环路
68–盘管环路
70–开口
72–开口
74–开口
76–带开口的环形板的一端
78–带开口的环形板的另一端
具体实施方式
本发明的特定优点
本热交换器没有利用传统的焊接连接的流体导体，从而消除了与传统的焊接形成的焊接接头相关的应力腐蚀开裂的可能性。每个传统的焊接接头存在腐蚀和泄漏的风险。
由于本热交换器允许热交换管的膨胀和收缩，因此其具有对抗热循环的坚固性。
本热交换器包括小质量的热交换管，其允许快速响应于热交换管内的变化的流量。
本热交换器包括大的通道，其允许大的流量并且使压降和碳酸钙结垢最小化。
本热交换器包括：热交换管，设置有竖立设置的内腔；以及鼓风机，引起烟道流，所述烟道流推动冷凝物向下且远离热交换管滴落，从而使热交换器在热交换器的正常操作过程期间进行自清洁。
在一个实施方式中，本热交换器包括未在其任一端的位置上被固定的热交换管。因此，不限制管中的任何热膨胀和收缩，从而在管中不会产生热循环应力。
本文中使用的术语“约”是指近似、大致、周围或在附近。当术语“约”与数字范围结合使用时，其通过扩展所述数值上下的边界来修饰范围。通常，本文中使用术语“约”，用于以大于或小于(高于或低于)20％的差异来修饰高于和低于所述的数值。
图1是示出热交换器的截面图，其中示出用于加热流体流28的流体导体、盘管或热交换管2。该图主要示出具有设置在壳体中的盘管的热交换器，其中，盘管用于在盘管的一端处接收将要在盘管中加热的流体流，然后流体流在盘管的另一端处离开。还示出在从排放部离开之前穿过热交换器的加热气流的路径。图2-图12示出盘管2的每个端与流体导体形成的接口的各种实施方式，所述流体导体发送将要在盘管2中加热的流体流，并且允许加热后的流体流被发送到一个或多个流体流需求点。本热交换器包括以盘管形式设置的流体导体，其中，盘管具有无焊接的内腔。应注意的是，由于盘管2的内腔和连接管8的暴露于穿过盘管2的流体流的部分是无焊接的，因此消除了热交换器的与流体流接触的部分的任何腐蚀趋势。盘管并非必须是具有圆形截面轮廓的螺旋形盘管。其他形状的盘管和其他形状的截面轮廓(例如，矩形、椭圆形等)是可行的，只要流体导体保持能够至少沿着其长度进行热膨胀和收缩以避免由于热波动导致的流体导体中的开裂即可。在所示的实施方式中，鼓风机30使空气-燃料混合物流进入燃烧器38，其产生通过流体导体2的烟道流32，并通过排放部36离开，然而，热交换器可以替代地或另外地接收任何加热气流。在该冷凝热交换器中，冷凝物产生并在烟道流的方向上在外壳52内围绕流体导体2运动，以形成冷凝物流34，冷凝物流34经由排放管排到冷凝物中和器或冷凝物收集器。
由于流体导体2在其被加热时在长度上和径向上膨胀并且在其被冷却时在同样的方向上收缩，因此不受其长度及其径向方向上的限制的流体导体不会产生应力，否则该应力将存在于至少在其一端处受到限制的流体导体中。图2示出热交换管2和用于在不焊接的情况下将其连接到热交换器的装置，其中，热交换管2在管2的任一端6上不受限制。流体导体实质上包括具有第一端6、第二端6和内腔的热交换管2，并且在第一端处连接到第一连接管8，第一连接管8包括外表面和两个密封圈22，然而，仅需要一个密封圈22即可。在内部密封失效的情况下，外部的密封圈22用作备用。密封圈22可利用橡胶、聚合物材料或其他弹性和耐腐蚀材料等构成。每个密封圈22围绕第一连接管的外表面设置，完全包围第一连接管8的至少一个纵向部分。在热交换管2的第二端6处，在热交换管2与第二连接管8之间形成类似的构造，然而，由于当受到热波动时，受限制的端在长度上和径向上都会膨胀或收缩，该构造将仅部分地限制在一端处的热交换管，因此两端之一可以用传统的管连接技术(例如，通过互补螺纹等)进行连接。第一连接管8被构造为在第一端处插入到热交换管2的内腔中，以使得：每个密封圈22与第一连接管和热交换管2密封接合，同时允许热交换管2与第一连接管8之间的相对运动。第二连接管8被构造为在第二端处插入到热交换管2的内腔中，以使得：每个密封圈22与第二连接管8和热交换管2密封接合，同时允许热交换管2与第二连接管8之间的相对运动。第一连接管8与第二连接管8之间的流体流被限制在热交换管2和第一连接管8内。由于热交换管2的两端均未刚性地连接到连接管，因此热交换管2被称为具有与连接管的“浮动”连接。热交换管2包括外表面和多个翅片4，每个翅片从热交换管的外表面延伸。翅片4可以由圆形板形成，并且它们的芯部被冲压或以其他方式去除，以使得每个翅片可以在将其激光焊接到热交换管之前设置在热交换管的外表面上。翅片4也可以由形成为螺旋形物的单个连续的材料带形成，所述螺旋形物可以在螺旋形物沿着与热交换管接触的区域进行激光焊接之前设置在热交换管的外表面上。
图3是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。连接管8包括中心轴线46和在连接管8的外表面上绕中心轴线46设置的凹槽。两个凹槽示出为设置在连接管8的外表面上。这些凹槽24有助于将密封圈22保持在适当位置，以防止密封圈相对于连接管8的相对运动，而仅允许密封圈22与热交换管2的内表面之间的相对运动。图4是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。应注意的是，这里，仅使用一个密封圈24。图5是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。注意的是，在与图4所示的热交换管2的位置相比时，热交换管2已相对于连接管8移动。
图6示出热交换管和用于在不焊接的情况下将其连接到热交换器的装置。图7是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。应注意的是，除了在图6中热交换管2被构造为使得其每个端6被构造为插入在连接管8中之外，热交换管2类似于图2中公开的热交换管2。
图8是热交换管2的一端的局部截面图，其中示出了附接到管的多个翅片4。图9是附接到热交换管2的外表面的翅片的局部特写截面图。每个翅片4具有约0.5mm的厚度12和不超过约10mm的高度14，两个连续的翅片4设置有距离18，该距离为从每英寸配置13个翅片的分开约1.95mm至每英寸配置9个翅片的分开约2.82mm。在一个实施方式中，热交换管还具有从约17.6mm至约37.6mm的内腔直径16和不超过约1.2mm的壁厚10。这种最小的壁厚和翅片厚度以及适当大的翅片高度共同使得热交换管的每单位传热表面面积的质量是小的，从而改善从空气侧或热交换管的外部到水侧或管2中的流体之间的热量的热传导。由于可以将热量快速传递到管2中的流体，因此对于将要传递到管2中的流体的每单位的热量而言，仅需要在加热管2上花费少量的热量，这使管2成为用于响应热交换的合适的导体。在一个实施方式中，热交换管还包括外表面，并且通过利用激光焊接将多个翅片附接到热交换管的外表面而使多个翅片从热交换管延伸。其他技术也是可行的，例如，通过将翅片卷到管的外表面上，通过利用传统的焊接(welding)(例如，电弧焊)、硬钎焊(brazing)或软钎焊(soldering)技术而通过焊接、硬钎焊或软钎焊来实现。然而，这些技术不能形成具有与本文中使用的材料一样低的热阻的热交换材料。此外，硬钎焊或软钎焊的结果是不可控的，并且平滑的接头或不截留污染物的接头很少。此外，在一些先前的应用中，异种金属联接在一起，例如，铜或铝翅片与碳钢联接，由于所选的金属不具有耐腐蚀的能力，还存在由于在被加热的流体中或在与管2的外表面接触的烟道气中存在电解质而导致腐蚀的趋势，因此这往往会导致这些联接部分过早失效。此外，尽管铜和铝可能是良好的导热体，但是像碳钢会出现腐蚀一样，它们也会出现腐蚀。激光焊接形成小的热影响区以及相对平滑、可预期的且不会(例如，从烟道气等)截留污染物的焊缝42。使用其他技术形成的接头中形成的缝隙增加了截留会流过它们的水分或冷凝物的表面面积或区域，并且加剧腐蚀。在一个实施方式中，热交换管和多个翅片利用相同的材料构成，以避免任何可能发生的异种金属腐蚀。在一个实施方式中，本文中使用不锈钢，以避免腐蚀。
图10是示出将热交换管的两端连接到热交换器的连接管8的连接方式的局部截面图。这里，在管2的每个端6处使用活接头26。每个活接头26具有两端，其中，两端中的一端被构造为在管2的一端6处插入到管2的内腔内，而管2的另一端6插入到连接管8的内腔内。因此，如有必要，可使用活接头，以将热交换管连接到它们的连接管。还能想到的是，将活接头的端形成为凹入端，供来自热交换管或连接管的端的凸出端插入。
图11是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。这里，凹槽24设置在第一部件的凹入端的内表面中，以保持密封圈，以使得当第二部件的凸出端插入到密封圈中时，形成密封，以保持流20容纳在第一部件和第二部件中，同时允许第二部件的凸出端相对于密封圈22滑动。
图12是示出将热交换管的一端连接到热交换器的连接管的连接方式的局部截面图。这里，不使用凹槽。然而，从一个部件的凸出端向外突出的唇缘48和从另一部件的凹入端向内突出的唇缘50共同帮助将密封圈22容纳在这两个唇缘48、50之间。
图13是热交换器的部分透明的截面图，其中示出了与热交换管联接以增强向热交换器中待加热的流体的热传递的护罩56。图14是热交换器的部分透明的截面图，其中示出了与热交换管联接以增强向热交换器中待加热的流体的热传递的护罩56，其中移除了一些部分以更清楚地示出护罩。与图1中所示的热交换器类似，热交换器是竖立地设置在控制容积中的盘管2，在控制容积中，加热气体从大约在中心处的顶部被供应到热交换管2的内腔中。在所示的实施方式中，加热气体通过燃烧器38来供应。这种构造还可以接收其他来源的热气流，例如，从设置在热交换器的内部和/或外部的另一热源产生的热气流。例如，在热交换器的外部产生的热源可以是自然产生的或由设置在热交换器的外部的另一过程或装置产生的废热。在没有护罩56的情况下，进入热交换管2的内腔的加热气流将遵循阻力最小的路径，从而在热交换管2的上部部分处很大程度上绕开盘管环路。热交换器包括：盘管，所述盘管包括顶部部分、底部部分、顶端、底端和内腔，盘管2被构造为在盘管的顶端和底端中的一者处接收流体流28(例如，水流)，并且向顶端和底端中的另一者引导流体流28，其中，内腔内的顶部部分被构造为接收加热气体，所述加热气体被推动在从盘管的顶端到盘管2的底端的方向上流动。在所示的实施方式中，流体流28在盘管2的底端进入并在盘管2的顶端离开。注意的是，设置有护罩56，盘管2设置在护罩56中，并且护罩56被划分为两个不同的容积，由搁板62和引导系统54划界上部部分。在一个实施方式中，还设置有密封件，所述密封件设置在搁板62的抵靠引导系统54的边缘64上以进一步防止加热气流直接从护罩的上部部分逃逸到下部部分，因此将护罩的上部部分与护罩的下部部分基本上隔离。在一个实施方式中，搁板62是环形板，其在一端处被切断并且设置在两个连续的盘管环路66、68之间。替代地，在没有烟道引导系统54的情况下，护罩62的上部部分和下部部分可以利用覆盖由烟道引导系统54所腾出的空间的连续板分隔开。护罩56包括具有上部部分和下部部分的侧壁以及设置在侧壁的上部部分上的多个开口(例如，缝58、孔或它们的任意组合)。为了获得相同的开口量，与孔相比，缝是优选的，这是因为缝需要较少的加工来形成或者说在经由例如激光切割或冲压而形成的切口中的线性距离较小。由于盘管的顶部部分设置在护罩56的上部部分内，并且多个开口与盘管2的顶部部分的每个盘管环路对齐，因此允许加热气体的一部分围绕盘管环路流动，并穿过多个开口中的至少一个进入在护罩56的外部而被外壳52容纳的空间。由于不允许加热气流从盘管2的顶部部分到盘管的底部部分在盘管2的内腔内流动，因此加热气体必须围绕每个盘管环路流动，从而使热传递在盘管环路之间均匀地分布，而不是集中于一个或两个盘管环路。多个孔口60设置在侧壁的下部部分处，以允许离开护罩56的上部部分的内腔的加热气体在护罩56的下部部分处重新进入护罩56的内腔，以继续加热盘管的底部部分。
多个排放孔40(仅示出一个排放孔)绕护罩56的底部边缘设置，以允许可收集在外壳52与护罩56之间的冷凝物进入护罩56的内腔并且最终被带到排放部36并被排出。
应注意的是，由于缝从侧壁的顶部至侧壁的底部向下成螺旋形，因此多个缝的尺寸从侧壁的上部部分至侧壁的下部部分变化。开口的尺寸从侧壁的上部部分至侧壁的下部部分减小。通过设置从盘管的顶端到盘管的底端的尺寸减小的开口以与盘管环路一致，可以在护罩的上部部分中平衡围绕盘管环路的加热气流，即，围绕每个盘管环路的加热气流的速率大致相同。如果对于每个盘管环路而言开口都是相同的，则由于这些盘管环路将产生较低的压降而使得通过更靠近热交换管2的排放部的盘管环路将逐渐更容易地产生加热气流。开口58的尺寸与通过开口的流的压降成反比。
图15是热交换器的另一实施方式的截面图，其中示出了与热交换管联接以增强向热交换器中待加热的流体的热传递的护罩，其中，移除了一些部分以更清楚地示出护罩。应注意的是，开口74、72、70的尺寸(或流动截面面积)从右到左减小。这里，排放部从护罩的底部延伸至热交换器的左侧。与图13和图14中所示的实施方式相比，在该实施方式中，围绕每个盘管环路的加热气流的速率在护罩的上部部分中更均匀。返回参照图14，在该示例中，随着排放部从右指向左，在护罩的更靠近左侧的一半上，加热气流速率仍然趋于更大。在图15中，由于缝的尺寸从右至左减小，因此加热气流被推动从左至右逐渐更容易地穿过缝。在进入护罩的下部部分后，加热气流则被引导为通过环形板中的缝向下流动，除了在板62下方的板中设置有缝以外，所述环形板与板62没有不同。此外，如应注意到的，与板的另一端76相比，在板的一端78中，缝的尺寸从右到左减小。
具体实施方式参考附图，附图以例示的方式示出可以实现本公开的实施方式的特定方面和实施方式。对这些实施方式进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实现本发明的各方面。在不脱离所公开的实施方式的范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行改变。各种实施方式可以与一个或多个其他实施方式结合，以形成新的实施方式。因此，不应在限制意义上理解具体实施方式，并且本发明的范围仅由所附的权利要求以及所附的权利要求所赋予权利的等同物的全部范围来限定。本领域普通技术人员将领悟的是，被设计为实现相同目的的任何布置都可以代替所示的特定实施方式。本申请意在覆盖本发明的实施方式的任何改变或变型。应理解的是，以上描述意在例示性的而非限制性的，并且本文中采用的措词或术语是出于描述的目的而非限制的目的。通过研究以上描述，以上实施方式和其他实施方式的组合对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本公开的实施方式的范围包括其中使用上述结构和制造方法的实施方式的任何其他应用。这些实施方式的范围应参考所附的权利要求以及所述权利要求所赋予权利的等同物的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种热交换器，包括：
(a)流体导体，包括热交换管，所述热交换管包括第一端和内腔；以及
(b)第一连接管，包括外表面、内腔以及围绕所述第一连接管的所述外表面设置的第一密封圈，其中，所述第一连接管被构造为在所述第一端处插入到所述热交换管的所述内腔中，以使得：所述第一密封圈与所述第一连接管和所述热交换管密封接合，同时允许所述热交换管与所述第一连接管之间的相对运动并且流体流被限制在由所述第一连接管的所述内腔与所述热交换管的所述内腔形成的内腔内。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述流体导体还包括第二端，并且所述热交换器还包括第二连接管，所述第二连接管包括外表面和围绕所述第二连接管的所述外表面设置的第二密封圈，其中，所述第二连接管被构造为在所述第二端处插入到所述热交换管的所述内腔中，以使得：所述第二密封圈与所述第二连接管和所述热交换管密封接合，同时允许所述热交换管与所述第二连接管之间的相对运动并且所述流体流被限制在所述第二连接管和所述热交换管内。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述第一连接管还包括中心轴线和在所述第一连接管的所述外表面上围绕所述中心轴线设置的凹槽，所述凹槽被构造为接收所述第一密封圈并将所述第一密封圈保持在适当位置，以防止所述第一密封圈相对于所述第一连接管的相对运动。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换管还包括外表面，并且所述热交换管还包括多个翅片，每个翅片从所述热交换管的所述外表面延伸。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其中，所述多个翅片中的每个翅片具有厚度和高度，并且所述多个翅片中的至少一个翅片的厚度为约0.5mm，所述多个翅片中的所述至少一个翅片的高度不超过约10mm。
6.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换管还具有不超过约1.2mm的壁厚。
7.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换管还包括外表面和多个翅片，通过利用激光焊接将所述多个翅片附接到所述热交换管的所述外表面，从而使所述多个翅片从所述热交换管延伸。
8.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换管和所述多个翅片由相同的材料构成。
9.根据权利要求8所述的热交换器，其中，所述相同的材料是不锈钢。
10.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述热交换管是螺旋形盘管。
11.一种热交换器，包括：
(a)流体导体，包括热交换管，所述热交换管包括内腔、第一端、外表面以及在所述第一端处围绕所述外表面设置的第一密封圈；以及
(b)第一连接管，包括内腔，
其中，所述热交换管的所述第一端被构造为插入到所述第一连接管的所述内腔中，以使得：所述第一密封圈与所述第一连接管和所述热交换管密封接合，同时允许所述热交换管与所述第一连接管之间的相对运动并且流体流被限制在由所述第一连接管的所述内腔和所述热交换管的所述内腔形成的内腔内。
12.根据权利要求11所述的热交换器，其中，所述热交换管还包括中心轴线和在所述第一端上在所述热交换管的所述外表面上围绕所述中心轴线设置的凹槽，所述凹槽被构造为接收所述第一密封圈并将所述第一密封圈保持在适当位置，以防止所述第一密封圈相对于所述热交换管的相对运动。
13.一种热交换器，用于加热流体流，所述热交换器包括：
(a)盘管，包括顶部部分、底部部分、顶端、底端和内腔，所述盘管被构造为在所述盘管的所述顶端和所述底端中的一者处接收所述流体流并且向所述顶端和所述底端中的另一者引导所述流体流，其中，在所述顶部部分处的所述内腔被构造为接收加热气体，所述加热气体被推动而在从所述盘管的所述顶部部分至所述盘管的所述底部部分的方向上流动；
(b)护罩，包括侧壁，所述侧壁包括上部部分和下部部分，至少一个开口设置在所述侧壁的所述上部部分上，其中，所述盘管的所述顶部部分设置在所述护罩的所述上部部分内，并且所述至少一个开口被构造为与所述盘管的盘管环路对准，并允许所述加热气体中的一部分围绕所述盘管环路流动并通过所述至少一个开口进入所述护罩的外侧的空间，其中，所述流体流被构造为接收来自所述加热气体的围绕所述盘管环路流动的所述一部分的热量；以及
(c)至少一个孔口，设置在所述侧壁的所述下部部分处，所述至少一个孔口被构造为允许所述加热气体的所述一部分从所述护罩的外侧的所述空间在所述侧壁的所述下部部分处重新进入所述护罩，以继续加热所述盘管的所述底部部分。
14.根据权利要求13所述的热交换器，其中，所述至少一个开口的尺寸被构造为从所述侧壁的所述上部部分至所述侧壁的所述下部部分变化。
15.根据权利要求13所述的热交换器，其中，所述至少一个开口的尺寸被构造为从所述侧壁的所述上部部分至所述侧壁的所述下部部分减小。
16.根据权利要求13所述的热交换器，所述至少一个开口从包括以下项的组中选择：缝和孔或它们的任意组合。
17.根据权利要求13所述的热交换器，其中，所述护罩的所述上部部分与所述护罩的所述下部部分基本上隔离。
18.根据权利要求13所述的热交换器，其中，所述加热气体由燃烧器提供。
19.根据权利要求13所述的热交换器，其中，所述护罩还包括内腔和设置在所述护罩的所述下部部分的底部边缘处的至少一个排放孔，并且所述至少一个排放孔被构造为允许冷凝物从所述护罩的外侧排放到所述护罩的所述内腔。
20.根据权利要求13所述的热交换器，还包括指向一个方向的排放部，其中，所述至少一个开口的尺寸被构造为在所述方向上减小。
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