CN115950283A - 换热管及包含其的换热器、燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热管及包含其的换热器、燃气热水器，属于燃气热水器技术领域。换热管包括外管和内管；外管内沿流体流动方向依次具有分隔段和混合段，分隔段中沿流体流动方向设有内管，分隔段中，内管与外管之间为第一通道，内管的内部为第二通道，第一通道与第二通道在混合段中连通。由于内管的阻挡，第一通道与第二通道之间的流体能够形成温差，温度不同的流体混合，达到降低停水温升的目的，而且仅对换热管本身进行了优化改进，结构简单，无需额外增设旁通管件，不额外增加设备体积，不挤占其他部件的安装空间。

Description

换热管及包含其的换热器、燃气热水器

技术领域

本发明涉及燃气热水器技术领域，特别涉及一种换热管及包含其的换热器、燃气热水器。

背景技术

目前常见的燃气热水器存在“停水温升”的问题，即长时间开启使用热水，关闭水流后短时间内再开启水流，出水温度容易超高。这主要是由于短时内换热管中的热量散不掉，换热管内的水持续吸收热量，再开启水流时，出水温度就会高于设置的温度，容易烫伤使用者。使用其他流体介质的燃气热水器也同样存在与停水温升相似的问题。

为了降低停水温升，现有技术中主要使用的方法是在进水管与出水管之间设置旁通管，使进水管内部分低温水通过旁通管与出水管内的高温水混合，以达到降低温升的目的，这种方法还需要混水阀的配合，导致设备结构复杂，又额外增加了设备的体积，挤占其他部件的安装空间。

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采用旁通管降低停水温升问题导致结构复杂、臃肿的缺陷，提供一种不额外占用安装空间而能降低停水温升问题的换热管及包含其的换热器、燃气热水器。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种换热管，所述换热管包括外管和内管；所述外管内沿流体流动方向依次具有分隔段和混合段，所述分隔段中沿流体流动方向设有所述内管，所述分隔段中，所述内管与所述外管之间为第一通道，所述内管的内部为第二通道，所述第一通道与所述第二通道在所述混合段中连通。

在本方案中，换热管为双层结构，内管套设外管中，外管与热源接触，进行热量传递，在内管与外管之间形成第一通道，内管的内部形成第二通道，且第一通道与第二通道连通于混合段中，由此，换热管内存在使流体分隔开来的分隔段和使流体混合的混合段。实际使用中，与热源接触的外管温度较高，当关闭流体流动或者说关闭热源后，第一通道内的流体将继续吸收外管中的热量，温度升高，而第二通道内的流体与第一通道内的流体之间的热量传递受到内管的阻挡，使第二通道内的流体吸热升温受限，进而使第二通道内的流体温度低于第一通道内的流体温度。再次开启流体流动，第一通道与第二通道内温度不同的流体在混合段中混合，第二通道内的较低温度的流体中和了第一通道内较高温度的流体，从而降低停水温升。通过上述结构形式，仅对换热管内部做出优化改进，结构简单，无需额外增设旁通管件，不额外增加设备的体积，不挤占其他部件的安装空间。

较佳地，沿流体流动方向，所述内管的末端与所述外管的末端之间形成所述混合段。

在本方案中，内管仅位于外管中的分隔段，通过使内管的长度小于外管的长度，即可在内管的末端与外管的末端之间形成混合段，无需额外增设使第一通道和第二通道连通的管件设备。

较佳地，所述外管的内部设置有固定装置，所述固定装置分别与所述外管和所述内管连接，以使所述内管悬置于所述外管中。

在本方案中，通过固定装置使内管悬置于外管中，既有助于形成第一通道，又避免了外管与内管直接接触进行热量交换而影响内管的隔离效果，造成第二通道内的流体温度过高。

较佳地，所述固定装置包括径向支撑件和轴向支撑件；所述径向支撑件设置于所述内管和所述外管之间以限制所述内管在径向上的位移，所述轴向支撑件设置在所述内管的端部以限制所述内管在轴向上的位移。

在本方案中，通过径向支撑件和轴向支撑件使内管在外管内得以固定悬置，不发生径向和轴向上的位移，保持结构的稳定。

较佳地，所述径向支撑件为中空螺旋状，并环绕于所述内管的外周。

在本方案中，中空螺旋状的径向支撑件可使内管置于其中，使径向支撑件将内管环绕，为内管提供受力支撑。此外，第一通道中的流体在掠过径向支撑件时会形成扰动，加强了换热管在正常使用时的换热效果。

较佳地，所述轴向支撑件包括设置在所述内管的两端的卡位片，所述卡位片具有宽部和窄部，所述窄部与所述内管的端部连接，所述宽部接合于所述外管的内壁。

在本方案中，通过上述结构形式，内管通过卡位片与外管连接，使内管得以悬置于外管中；同时，内管的两端被卡位片固定，从而限制了内管在轴向上的位移。

较佳地，其特征在于，所述内管的管壁呈波纹状。

在本方案中，通过上述结构形式，当换热管在正常使用时，流体掠过内管的波纹状管壁，会破坏内管管壁处的层流层，增强扰动，加强了流体与管壁之间的换热，保障换热管在正常运行时的热效率。

较佳地，所述内管由不锈钢或其他导热系数小于不锈钢的材料制成。

在本方案中，不锈钢具有优良的耐腐蚀性，是适宜制作换热管的常选材料；选用不锈钢或其他导热系数小于不锈钢的材料制成内管，能够进一步降低内管的导热能力，从而更好地降低由内管分隔开来的第一通道内的流体向第二通道内的流体的热量传递，提高降低停水温升的效果。

一种换热器，所述换热器包括如上所述的换热管。

一种燃气热水器，所述燃气热水器包括如上所述的换热器。

本发明的积极进步效果在于：由于内管的阻挡，第一通道与第二通道之间的流体能够形成温差，温度不同的流体混合，达到降低停水温升的目的，而且仅对换热管本身进行了优化改进，结构简单，无需额外增设旁通管件，不额外增加设备体积，不挤占其他部件的安装空间。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的换热管的立体结构透视示意图。

图2为本发明较佳实施例的换热管去除外管后的立体结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的换热管的剖视示意图。

图4为本发明较佳实施例的换热管中的卡位片的立体结构示意图。

附图标记说明：

外管100

内管200

分隔段300

混合段400

第一通道500

第二通道600

弹簧700

卡位片800

宽部801

窄部802

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的实施例范围之中。

本实施例提供一种燃气热水器，燃气热水器中含有换热器，换热器中包括多根换热管，换热管外为高温烟气，换热管内有流体通过，高温烟气的热量通过换热管传递到流体中，以此使流体被加热升温。

如图1-图4所示，换热管包括外管100、内管200以及将内管200悬置于外管100中的固定装置。

外管100内，沿流体流动方向(如图3所示的X方向)依次具有分隔段300和混合段400，分隔段300中沿流体流动方向依靠固定装置连接有内管200；分隔段300中，内管200与外管100之间为第一通道500，内管200的内部为第二通道600；内管200的末端与外管100的末端之间形成混合段400，第一通道500与第二通道600在混合段400中连通。由此，换热管为双层结构，存在使流体分隔开来的分隔段300和使流体混合的混合段400。热源为换热管外部的烟气，热量从外向内传递，在燃气热水器持续运行时，热量持续从外向内传递，内外管的流体的温度基本保持一致，当使用者关闭水龙头从而流体不再流动后，第一通道500内的流体将继续吸收外管100中的热量和换热器中剩余烟气的热量，温度升高，高于原有温度，而第二通道600内的流体与第一通道500内的流体之间的热量传递受到内管200的阻挡，使第二通道600内的流体吸热升温受限，进而使第二通道600内的流体的温度低于第一通道500内的流体的温度。短时间内如果水龙头再次打开，换热管中的流体再次流动，第一通道500与第二通道600内温度不同的流体在混合段400中混合，第二通道600内的较低温度的流体中和了第一通道500内较高温度的流体，从而降低了停水温升。

固定装置分别与外管100和内管200连接，以使内管200悬置于外管100中，既有助于形成第一通道500，又避免了外管100与内管200直接接触进行热量交换而影响内管200的隔离效果，造成第二通道600内的流体温度过高。

具体地，固定装置包括径向支撑件和轴向支撑件，径向支撑件设置于内管200和外管100之间以限制内管200在径向上的位移，轴向支撑件设置在内管200的端部以限制内管200在轴向上的位移。

轴向支撑件包括设置在内管200的两端的卡位片800，卡位片800具有宽部801和窄部802，窄部802与内管200的端部连接，宽部801接合于外管100的内壁。在本实施例中，窄部802与内管200的端部焊接、宽部801与外管100的内壁焊接，由此，内管200通过卡位片800与外管100固定连接，使内管200的两端得以悬置于外管100中；同时，内管200的两端被卡位片800的窄部802固定，从而限制了内管200在轴向上的位移。在其他可选的实施方式中，窄部802与内管200的端部也可以粘接，宽部801也可以卡接于外管100的内壁，以此使卡位片800固定。

径向支撑件为中空螺旋状，并环绕于内管200的外周。在本实施例中，径向支撑件为弹簧700，中空螺旋状的弹簧700可使内管200置于其中，弹簧700将内管200环绕，为内管200提供了受力支撑，避免内管200发生径向位移。此外，第一通道500中的流体在流过弹簧700时会形成扰动，加强了换热管在正常使用时的换热效果。

在其他可选的实施方式中，也可以选择将弹簧700的两端焊接于外管100的内壁，内管200置于弹簧700的内部，以使弹簧700为内管200提供受力支撑，使内管200得以悬置于外管100中。内管200位于弹簧700的内部，虽然在径向上受到了弹簧700的支撑，但在流体流动的作用下，内管200存在沿着流体流动的方向滑出弹簧700的可能性，在内管200两个端部的外周焊接卡位片800，确切地说，卡位片800的窄部802与内管200端部焊接，弹簧700的端部从卡位片800的窄部802上方将卡位片800的窄部802与内管200的端部一同环绕，而与卡位片800的窄部802连接的宽部801则伸出弹簧700，卡接在弹簧700的外部。当内管200在弹簧700内具有沿某一方向的滑动趋势时，位于相反方向的卡位片800的宽部801卡在弹簧700的外部，从而阻止内管200的滑动，在内管200的两端分别焊接卡位片800，便使内管200卡在弹簧700内，使内管200无法轴向位移。

内管200的管壁可以呈波纹状。当换热管在正常使用时，流体掠过内管200的波纹状管壁，会破坏内管200管壁处的层流层，增强扰动，加强了流体与管壁之间的换热，提高换热管在正常运行时的热效率。

本实施例中内管200由不锈钢制成，不锈钢具有优良的耐腐蚀性，是适宜制作换热管的常选材料。在其他可选的实施方式中，内管200也可由其他导热系数小于不锈钢的材料制成，以此进一步降低内管200的导热能力，从而更好地降低由内管200分隔开来的第一通道500内的流体向第二通道600内的流体的热量传递，提高降低停水温升的效果。

通过在外管100中套设内管200的形式，仅需对换热管内部做出优化改进即可降低停水温升，结构简单，无需额外增设旁通管件，不额外增加设备的体积，不挤占其他部件的安装空间。

本实施例中所述的“流体”并不仅仅局限于水，当需要对其他种类的流体加热时，本实施例提供的燃气热水器、或者说换热器、或者说换热管同样适用，同样可以解决与停水温升相同的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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)

1.一种换热管，其特征在于，所述换热管包括外管和内管；

所述外管内沿流体流动方向依次具有分隔段和混合段，所述分隔段中沿流体流动方向设有所述内管，

所述分隔段中，所述内管与所述外管之间为第一通道，所述内管的内部为第二通道，所述第一通道与所述第二通道在所述混合段中连通。

2.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，沿流体流动方向，所述内管的末端与所述外管的末端之间形成所述混合段。

3.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述外管的内部设置有固定装置，所述固定装置分别与所述外管和所述内管连接，以使所述内管悬置于所述外管中。

4.如权利要求3所述的换热管，其特征在于，所述固定装置包括径向支撑件和轴向支撑件；所述径向支撑件设置于所述内管和所述外管之间以限制所述内管在径向上的位移，所述轴向支撑件设置在所述内管的端部以限制所述内管在轴向上的位移。

5.如权利要求4所述的换热管，其特征在于，所述径向支撑件为中空螺旋状，并环绕于所述内管的外周。

6.如权利要求4所述的换热管，其特征在于，所述轴向支撑件包括设置在所述内管的两端的卡位片，所述卡位片具有宽部和窄部，所述窄部与所述内管的端部连接，所述宽部接合于所述外管的内壁。

7.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述内管的管壁呈波纹状。

8.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，所述内管由不锈钢或其他导热系数小于不锈钢的材料制成。

9.一种换热器，其特征在于，所述换热器包括权利要求1-8中任一项所述的换热管。

10.一种燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器包括权利要求9所述的换热器。

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