CN201787728U - 用于燃气热水器的热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃气热水器，特别是指用于燃气热水器的热交换器，包括有燃烧室、热交换室、缠绕燃烧室外壁设置的进水盘管、出水管以及穿越热交换室设置并连接进水盘管和出水管的对流管束，该热交换室内具有若干重叠设置的换热片，该换热片上具有与对流管束胀接连接的翻边孔，该对流管束在烟气方向上呈上下错列布置，并且该对流管束在水流方向上与烟气方向呈逆向布置。与现有技术相比，本实用新型增大了烟气侧和水侧的传热温差，同样对流换热量情况下，换热面减小，节约了换热片材料；破坏了层流边界层，使边界层长度减小，边界层厚度减小，减少对流换热面积，节约换热片材料。

Description

用于燃气热水器的热交换器

技术领域

本实用新型涉及燃气热水器，特别是指用于燃气热水器的热交换器。

背景技术

现有的燃气热水器热交换器，为了降低排烟温度，换热片数量用得较多，形状为长方形条形，用料面积较大。因多片换热片重叠后与多根水管胀接连接，由于各水管间间歇较大，又没有增加扰流措施，烟气流经各片换热片间，主要形成层流，层流边界层较厚，烟气与换热片和水管对流换热系数较小，材料利用率较低。

由于对流换热器对流管束采用的是顺流布置(水流动方向即水温升高方向与烟气流动方向相同)，传热温差较小，对流换热量较低，换热片材料增加，又因对流换热器(多个换热片重叠)重量占整个热交换器重量的三分之二，整个水箱较重，增加了产品制造成本。

因热水器使用后关机，燃烧室及对流换热器内高温烟气热量来不及立马散失，余热继续加热对流换热器，由于对流换热器水管内水不流动，水温将变得较高，当再次开启热水器时，水管内水温较高流出即人们常说的停水温升(一般温升在8-15℃)，容易烫伤人，使人沐浴不舒适。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的热交换器热效率较低的缺点，提供热效率较高的用于燃气热水器的热交换器。

本实用新型采用如下技术方案：

用于燃气热水器的热交换器，包括有燃烧室、热交换室、缠绕燃烧室外壁设置的进水盘管、出水管以及穿越热交换室设置并连接进水盘管和出水管的对流管束，该热交换室内具有若干重叠设置的换热片，该换热片上具有与对流管束胀接连接的翻边孔，该对流管束在烟气方向上呈上下错列布置，并且该对流管束在水流方向上与烟气方向呈逆向布置。

所述换热片上设有扰流凸台。

所述扰流凸台呈“八”字形。

在所述进水盘管和出水管之间连接有旁通管。

根据流体力学原理，沿着流体流动方向，随着边界层长度增加，边界层厚度将逐渐增大，对流换热系数将减小，对流换热减弱。而本实用新型在换热片上设有“八”字形的扰流凸台，且对流管束在烟气方向上呈上下错列布置，用来破坏烟气层流边界层，使层流变为紊流，减小边界层厚度，提高烟气与换热片间对流换热系数，在同样换热量的情况下，换热面积减少，节省材料。具体如下：

烟气在换热片表面流过时的边界层厚度：

$\mathrm{\δ}=4.64.\sqrt{(\mathrm{vl}/u)}...\left(1\right)$

式中：δ-边界层厚度

       V-流体运动粘性系数

       u-速度

       1-边界层长度

对流换热系数公式为：

$\mathrm{\α}=0.332{\mathrm{\λ}}^3\sqrt{P_r}\sqrt{\frac{u}{\mathrm{vl}}}=\frac{1.54{\mathrm{\λ}}^3\sqrt{P_r}}{\mathrm{\δ}}...\left(2\right)$

式中：α-对流换热系数

      λ-流体导热系数

      P_r-普朗特数

对流换热传热方程：

Q_c＝α·Δt_m·F…………………………………(3)

式中：Q_c——对流换热量

      α——对流换热系数

      Δt_m-传热温差

      F-换热表面积

从公式(1)可知，因在换热片内各对流管之间设置了“八”字形的扰流凸台，破坏了层流边界层，使边界层长度1减小，边界层厚度减小，从公式(2)可知，烟气与换热片间对流换热系数增加。又因对流管束在水流方向上与烟气方向呈逆向布置，增大了烟气侧与水侧的传热温差Δt_m，从公式(3)可知，同样对流换热量情况下，换热面积F减小，即节约了换热片材料。

由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型用于燃气热水器的热交换器具有如下有益效果：

首先，对流管束在烟气方向上呈上下错列布置，在水流方向上与烟气方向呈逆向布置，增大了烟气侧和水侧的传热温差，同样对流换热量情况下，换热面减小，节约了换热片材料；

其次，因在换热片内各对流管之间设置了“八”字形的扰流凸台，破坏了层流边界层，使边界层长度减小，边界层厚度减小，减少对流换热面积，节约换热片材料；

第三，在进水盘管和出水管之间连接有旁通管，热水器使用关机后重启，燃烧室及热交换室内高温烟气热量，将继续加热热交换室，由于热交换室内水管内水不流动，水温将变得较高，当再次开启热水器时，出水管内水温较高流出(一般温升在8-15℃)，通过旁通管流入适量的冷水，中和掉出水管内的高温热水，能使出水温升控制在2-3℃，彻底解决停水温升烫人问题，使人沐浴舒适；

最后，本实用新型结构简单，便于加工和组装，从而降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的正视结构示意图；

图2为本实用新型具体实施方式的右视结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式的左视结构示意图；

图4为图1中B-B向视图；

图5为图4中A-A向剖视图；

图6为图4中C-C向剖视图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

参照图1-图6，本实用新型用于燃气热水器的热交换器，包括有燃烧室10、热交换室20、缠绕燃烧室10外壁设置的进水盘管30、出水管40以及穿越热交换室20设置并连接进水盘管30和出水管40的对流管束50，热交换室20内具有若干重叠设置的换热片60，换热片60上具有与对流管束50胀接连接的翻边孔61。

参照图4，图中箭头81为进水，箭头82为出水，箭头83为烟气方向，从图中可以看出，对流管束50在烟气方向上呈上下错列布置，并且对流管束50在水流方向上与烟气方向呈逆向布置。

参照图1、图2和图3，对流管束50包括有大U形管51和直管52，大U形管51和直管52通过小U形管53和小U形管54连接，形成回路。

参照图4、图5和图6，换热片60上对流管束50的对流管之间设有数个“八”字形扰流凸台62。

参照图1-图6，本实用新型用于燃气热水器的热交换器，燃气燃烧产生的高温烟气，在燃烧室10中与壁面进行辐射换热，再将热量传给进水盘管30中的冷水，能使冷水进入热交换室20之前水温提高6-9℃。高温烟气流入热交换室20，与逆流布置的对流管束50内的水对流换热，高温热水经过出水管40流出供使用。

进水盘管30和出水管40之间铜焊连接有旁通管70，热水器使用关机后重启，燃烧室10及热交换室20内高温烟气热量，将继续加热热交换室20，由于热交换室20内水管内水不流动，水温将变得较高，当再次开启热水器时，出水管40内水温较高流出(一般温升在8-15℃)，通过旁通管70流入适量的冷水，中和掉出水管内的高温热水，能使出水温升控制在2-3℃，彻底解决停水温升烫人问题，使人沐浴舒适。

上述仅为本实用新型的一个具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (4)

1.用于燃气热水器的热交换器，包括有燃烧室、热交换室、缠绕燃烧室外壁设置的进水盘管、出水管以及穿越热交换室设置并连接进水盘管和出水管的对流管束，该热交换室内具有若干重叠设置的换热片，该换热片上具有与对流管束胀接连接的翻边孔，其特征在于：该对流管束在烟气方向上呈上下错列布置，并且该对流管束在水流方向上与烟气方向呈逆向布置。

2.如权利要求1所述的用于燃气热水器的热交换器，其特征在于：所述换热片上设有扰流凸台。

3.如权利要求2所述的用于燃气热水器的热交换器，其特征在于：所述扰流凸台呈“八”字形。

4.如权利要求1或2或3所述的用于燃气热水器的热交换器，其特征在于：在所述进水盘管和出水管之间连接有旁通管。

Images