CN1928454A - 一种带换热管的燃油加热器用热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带换热管的燃油加热器用热交换器。该热交换器包括热交换体、传热片、外壳、换热管、隔板和螺旋状导流片；热交换体内壁分布有传热片，外壁设有螺旋状导流片；热交换体底部通过底板密封；底板上安装有换热管；外壳套装在热交换体上，并将螺旋状导流片包裹在两者之间，外壳的前端与热交换体连接在一起，后端设有堵头，热交换体和外壳之间通过螺旋状导流片形成螺旋式水腔，换热管串联于螺旋式水腔的末端；堵头与底板之间设有隔板；外壳的两端分别设有进水管和出水管。本发明设有的换热管，可增加换热面积，强化换热，从而提高加热器的热效率。本发明可使燃油加热器的热效率提高8％以上，可获得更大的输出标定功率。
Description
技术领域
本发明涉及液体型燃油加热器用的热交换器，属于燃油加热器技术领域。
背景技术
燃油加热器作为一种独立的供热装置，已被广泛的用于汽车、船舶等各种运载机械在低温环境下取暖以及发动机预热等。作为燃油加热器关键部件的热交换器，其换热效率的高低对加热器的热效率以及其它性能有重大的影响。目前大多数液体型燃油加热器采用螺旋式水腔进行换热。因该类换热器的换热面积受到制约，故热量损失仍然偏大，即在同样的能耗下不能得到足够高的热效率。特别是，燃油加热器作为一个附属系统安装在长宽高尺寸受限的车辆或装置时，提供一种热功率体积比更高的燃油加热器，就显得尤为重要。
发明内容
本发明针对现有燃油加热器的热交换器所存在的不足，提供一种换热效率更高的带换热管的燃油加热器用热交换器。该种热交换器不仅可以显著节约能源，而且可满足安装空间小、热功率需求高的受热设备。
本发明带换热管的燃油加热器用热交换器采用以下的技术解决方案：
带换热管的燃油加热器用热交换器包括热交换体、传热片、外壳、换热管、隔板、进水管、出水管和螺旋状导流片；热交换体内壁分布有传热片，外壁设有螺旋状导流片；热交换体底部通过底板密封；底板上安装有换热管；外壳套装在热交换体上，并将螺旋状导流片包裹在两者之间，外壳的前端与热交换体连接在一起，后端设有堵头，热交换体和外壳之间通过螺旋状导流片形成螺旋式水腔，换热管串联于螺旋式水腔的末端；堵头与底板之间设有隔板，用于将换热管的进、出水口隔开；外壳的两端分别设有进水管和出水管。
螺旋状导流片的截面形状为矩形、三角形、梯形、圆形之一。
换热管有三种安装形式：
1.换热管呈U型，各个换热管沿底板中心径向布置，所有换热管的进水口端位于隔板内侧与底板所形成的进水腔体内，出口端位于隔板外侧、底板以及堵头所形成的出水腔体内。
2.换热管呈U型，各个换热管沿垂直方向间隔平行安装在底板上，所有换热管的进水口端位于隔板下方的进水腔，出水口端位于隔板上方的出水腔。
3.换热管呈螺旋状，其进水口端位于底板的中心处，并处于隔板下方的进水腔，出水口端则位于隔板上方的出水腔。
当换热管影响水流量时，可在隔板上开设有旁通孔。
本发明的热交换器中设有的换热管位于燃烧器火焰筒中，这一方面可以增加加热器的换热面积，充分吸收高温燃气的热能，提高加热器整体的热效率；另一方面，由于换热管直接与燃烧火焰接触，会在管内产生泡态沸腾，从而强化换热，显著提高热效率。此外，这样的布置还可使启动初期加热器内低温循环水迅速获得高温燃气的热能，缩短加热器的循环水温升时间，使加热器对发动机预热更快，更迅速。本发明还有一个重要优点是，只需对现有加热器的热交换器底部进行相应的改造，就可以实现提高热效率和缩短预热时间的双重功效，并且保持了原有加热器的外形尺寸，这样可以大大降低生产和技术改造成本。本发明可使燃油加热器的热效率提高8％以上。由于热效率的提高，在加热器的外形尺寸不变的情况下，可获得更大的输出标定功率。
附图说明
图1为本发明的第一个实施例的结构示意图。
图2为第一个实施例中换热管组左视图。
图3为本发明的第二个实施例的结构示意图。
图4为第二个实施例中换热管组左视图。
图5本发明的第三个实施例的结构示意图。
图6为第三个实施例中换热管组左视图。
图中，1、外壳，2、螺旋式水腔，3、螺旋状导流片，4、热交换体，5、传热片，6、出水管，7、堵头，8、底板，9、换热管，10、隔板，11、燃烧器火焰筒，12、排气管，13、进水管，14、旁通孔。
具体实施方式
实施例1
图1给出了本实施例的结构，包括热交换体4、传热片5、螺旋导流片3、底板8、热交换体外壳1、进水管13、出水管6、堵头7、隔板10和换热管9。热交换体4的内壁焊接有沿周向分布的传热片5，每个传热片沿轴向焊接。热交换体4的外壁焊接有螺旋状导流片3，螺旋状导流片3的截面可以是矩形、三角形、梯形或圆形。热交换体4的底部焊接有底板8，使热交换体4密封，将燃烧室内的高温燃气与循环水隔离。换热管9安装在底板8上，并处于高温燃气侧。外壳1套装在热交换体4的外侧，并将螺旋状导流片3包裹在外壳1与热交换体4之间，形成螺旋式水腔2。外壳1的前端与热交换体4的前端焊接在一起，其后端焊接有堵头7，使外壳1的前后端密封住。隔板10固定在堵头7与底板8之间，用于将换热管9的出、入水口隔开。进水管13和出水管6分别位于外壳1的前端和后端。
换热管9呈U型，多个换热管9组成的一组换热管串联于加热器的螺旋水腔末端，如图1所示。在燃烧器火焰筒11的内部，换热管组沿径向环绕火焰筒的中心安装在底板8上(参见图2)。隔板10与底板8和堵头7平行安装，所有换热管9的进水口端位于隔板10内侧与底板8所形成的进水腔体内，出水口端位于隔板10外侧、底板8以及堵头7所形成的出水腔体内。
实施例2
图3给出了本实施例的结构，本实施例与实施例1的不同之处是本实施例中的各换热管9采用在火焰筒内以一定的间隔平行串联在螺旋水腔的末端，各换热管与底板8垂直，如图4所示。隔板10紧贴换热管进水口上沿，与底板8和堵头7相接，隔板上方形成出水腔，下方形成进水腔。隔板10可采用直板水平布置，也可采用旁通孔14端略高的倾斜布置，以便于排气。
实施例3
图5给出了本实施例的结构，本实施例与实施例1和实施例2的不同之处是本实施例采用螺旋状的换热管9，如图5、6所示。其螺旋管中心与燃烧器火焰筒11的轴线重合，进水口端位于底板8的中心处，隔板10紧贴换热管进水口上沿并与底板8和堵头7相连接构成进、出水腔。
在具体应用中，如果燃烧器火焰筒的火焰流动截面一定，当换热管过多，或者管径过粗时会使高温燃气流动阻力增大，背压升高，从而影响燃烧器的正常燃烧。此时可适当减少换热管的数目或缩小换热管管径。由此而带来的水流量减小可通过在隔板10上开若干旁通孔14来解决。但旁通孔的数目及其孔径须准确控制，以免造成换热管严重短路，出现换热管烧损现象。
本发明的工作过程是：
启动加热器，点火成功后，燃烧器内的高温燃气(如图1、图3、图5中虚线箭头所示)经本发明热交换器的底板8折返，通过由热交换体4内壁面与燃烧器火焰筒11外表面所组成的环形通道，不断放热后经由排气管12排入大气。循环水(如图1、图3、图5中实线箭头所示)由进水管13经螺旋水腔2吸热后，进入处于高温燃气区的换热管9，经过高强度的泡态沸腾换热后，由出水管6流出，为车辆或其它装置供热。
Claims (6)
1.一种带换热管的燃油加热器用热交换器，包括热交换体、传热片、外壳、换热管、隔板、进水管、出水管和螺旋状导流片；其特征是：热交换体内壁分布有传热片，外壁设有螺旋状导流片；热交换体底部通过底板密封；底板上安装有换热管；外壳套装在热交换体上，并将螺旋状导流片包裹在两者之间，外壳的前端与热交换体连接在一起，后端设有堵头，热交换体和外壳之间通过螺旋状导流片形成螺旋式水腔，换热管串联于螺旋式水腔的末端；堵头与底板之间设有隔板，用于将换热管的进、出水口隔开；外壳的两端分别设有进水管和出水管。
2、根据权利要求1所述的带换热管的燃油加热器用热交换器，其特征是：所述螺旋状导流片的截面形状为矩形、三角形、梯形、圆形之一。
3、根据权利要求1所述的带换热管的燃油加热器用热交换器，其特征是：所述换热管呈U型，各个换热管沿底板中心径向布置，所有换热管的进水口端位于隔板内侧与底板所形成的进水腔体内，出口端位于隔板外侧、底板以及堵头所形成的出水腔体内。
4.根据权利要求1所述的带换热管的燃油加热器用热交换器，其特征是：所述换热管呈U型，各个换热管沿垂直方向间隔平行安装在底板上，所有换热管的进水口端位于隔板下方的进水腔，出水口端位于隔板上方的出水腔。
5、根据权利要求1所述的带换热管的燃油加热器用热交换器，其特征是：所述换热管呈螺旋状，其进水口端位于底板的中心处，并处于隔板下方的进水腔，出水口端则位于隔板上方的出水腔。
6、根据权利要求1或2或3或4或5所述的带换热管的燃油加热器用热交换器，其特征是：隔板上设有旁通孔。
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