CN204115231U - 多路绕管式冷凝换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多路绕管式冷凝换热器，包括箱体、多路管式换热结构以及导管；所述箱体上设有烟气进气口及废气出气口，所述的箱体内部设有烟气通道；所述多路管式换热结构包括一组换热直管以及位于所述换热直管两端的左盖板和右盖板，且所述左盖板和右盖板上均设有用于水路分流与集流的型腔，所述换热直管两端分别穿过所述箱体并与所述型腔连通，所述型腔与所述换热直管组成“S”形水流通道。该多路绕管式冷凝换热器的换热效率高、工艺简单、结构紧凑，提高燃气换热效率，节约有限能源，并且使用安全。

Description

多路绕管式冷凝换热器

技术领域

本实用新型涉及燃气热交换领域，尤其是指用于吸收高温烟气潜热的多路绕管式冷凝换热器。

背景技术

随着国家西气东输工程的逐步推进，质优价廉的天然气得到广泛普及，成为燃气具行业的一大机遇。同时，伴随用户的不断增加，兼之油荒、煤荒、电荒的能源危机日益凸显，开发节能环保的产品已是大势所趋。冷凝式燃气热水器作为高效的燃气燃烧设备，具有较大的节能潜力。与普通式燃气热水器相比，冷凝式燃气热水器在显热换热器(即一级换热器)上方增设潜热换热器(即冷凝换热器)，能够充分吸收高温烟气的热量，提高整机换热效率达10％以上。

目前市场上大多数冷凝式燃气热水器使用的单路绕管式冷凝换热器，但存在换热效率低、外形尺寸大等缺点。如图17所示，单路绕管式冷凝换热器盘管间隙大，布管密度小，换热面积不足；盘管直径大，耐压能力较弱，管壁较厚，热量传递速度慢。盘管折弯半径大，冷凝换热器外形尺寸大，导致整机布局困难。

实用新型内容

为了克服现有冷凝换热器技术的不足，本实用新型提供一种换热效率高、工艺简单、结构紧凑的多路绕管式冷凝换热器，其采用如下技术方案：

多路绕管式冷凝换热器，包括箱体、多路管式换热结构以及导管；所述箱体上设有烟气进气口及废气出气口，所述的箱体内部设有烟气通道；所述多路管式换热结构包括一组换热直管以及位于所述换热直管两端的左盖板和右盖板，且所述左盖板和右盖板上均设有用于水路分流与集流的型腔，所述换热直管两端分别穿过所述箱体并与所述型腔连通，所述型腔与所述换热直管组成“S”形水流通道。

更优地，所述的箱体内部的烟气导向挡板成型为“N”形烟气通道。

更优地，所述箱体的前后壁与顶壁由一体成型的“∏”形围板构成，所述箱体的左右侧壁分别由左侧板和右侧板构成。

更优地，所述右盖板上，设有进水型腔、中间型腔以及出水型腔；所述左盖板上设置有经一左型腔和第二左型腔；所述进水型腔、换热直管、第一左型腔、中间型腔、第二左型腔以及出水型腔共同形成“S”形的水流通道。

更优地，所述烟气导向挡板由“L”形且相互异向错位设置的上挡板和下挡板组成，所述的换热直管设于所述的上挡板与下挡板形成的空间内。

更优地，在所述左侧板与右侧板上对称地设有矩阵式排布的通孔，所述通孔位于上挡板和下挡板之间，且所述左侧板上的通孔数目和右侧板上的通孔数目均与所述换热直管的数目相同，所述换热直管穿过所述通孔与所述型腔连通。

更优地，所述换热直管的外径为6mm～8mm。

更优地，所述进水型腔和出水型腔的形状为等边三角形，中间型腔的形状为平行四边形，所述进水型腔和出水型腔均分别经过六个通孔与六根换热直管连通，所述中间型腔分别经过十二个通孔与十二根换热直管连通，形成等三角分流的水流通道。

更优地，所述下挡板的最高水平位置比上挡板的最低水平位置高。

更优地，所述换热直管为中空柱体状，横截面的形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、腰形或多边形。

更优地，所述箱体的左右侧壁与顶壁由一体成型的“∏”形围板构成，所述箱体的前后壁分别由前板和后板构成。

更优地，所述箱体前后壁、左右侧壁和顶壁均由板材整体拉伸形成底部敞开的矩形壳体。

更优地，所述换热直管由波纹管替代，或在换热直管上增设换热翅片。

与现有冷凝换热器相比，本实用新型具有如下优点：

1、多路分流:将单路换热管改成多路分流的换热直管，多根换热直管呈矩阵式紧密排布，增加布管密度。

2、多路管式换热结构，有效换热面积更大，换热更充分。

3、换热直管的外径比现有15mm以上的换热管小，耐压性能更优，管壁可做得更薄，提升热量传递速度。

4、减小换热管直径，能够减小冷凝水附着力，加快冷凝水排放速度，减小排烟阻力。

5、多路绕管式冷凝换热器结构紧凑，外形体积小，布局紧凑，尤其适用于强鼓型燃气热水器。

附图说明

图1是本实用新型的立体示意图；

图2是本实用新型多路管式换热结构的立体示意图；

图3是本实用新型的分解示意图；

图4是本实用新型的剖视图；

图5是本实用新型的烟气通道，箭头表示烟气流向；

图6是本实用新型的右视图；

图7是本实用新型的左视图；

图8是本实用新型右盖板上的型腔为等边三角形和平行四边形的示意图；

图9是本实用新型左盖板上的型腔为平行四边形的示意图；

图10是本实用新型换热直管的横截面分别为圆形、椭圆形、方形、矩形、腰形或多边形的示意图；

图11是本实用新型的实施例二的立体示意图；

图12是本实用新型的实施例二的分解示意图；

图13是本实用新型的实施例三的立体示意图；

图14是本实用新型的实施例三的分解示意图；

图15是本实用新型的实施例四(换热直管为波纹管)的示意图；

图16是本实用新型的实施例五(增设换热翅片)的立体示意图；

图17是普通型单路绕管式冷凝换热器的剖视图。

附图标记：箱体(1)、多路管式换热结构(2)、导管(3)、围板(11)、左侧板(12)、右侧板(13)、上挡板(14)、下挡板(15)、废气出气口(16)、烟气进气口(17)、冷凝水容腔(18)、换热直管(21)、左盖板(22)、右盖板(23)、进水接头(241)、出水接头(242)、型腔(25)、进水型腔(251)、出水型腔(252)、第一左型腔(2531)、中间型腔(2532)、第二左型腔(2533)、通孔(26)、换热翅片(27)、箱体Ⅰ(1A)、围板Ⅰ(11A)、前板(12A)、后板(13A)、箱体Ⅱ(1B)、围板Ⅱ(11B)、波纹管(21C)。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：

如图1、2所示，本实用新型提供的多路绕管式冷凝换热器，安装在燃气热水器或两用炉的烟气排放通道上方，用于吸收排出的高温烟气的潜热，以提高燃气热水器或两用炉的换热效率。该多路绕管式冷凝换热器包括箱体1、设置于箱体1内部的多路管式换热结构2、以及设置于所述箱体的侧面或底部的导管3。

如图1、3、4所示，所述的箱体1为一矩形壳体，其底部敞口作为烟气进气口17。箱体1包括前后壁、左右侧壁、以及设有废气出气口16的顶壁。其中，前后壁以及顶壁由板材一体成型的“∏”形围板11构成，箱体1的左右侧壁分别由左侧板12和右侧板13构成。所述左侧板12和右侧板13均是由板材折成的“L”形，并且在该左侧板12和右侧板13上对称地设有矩阵式排布的通孔26。左侧板12和右侧板13与围板11共同拼接形成箱体1的矩形壳体。

如图3、4、5所示，在箱体1的内部设有能够改变烟气流向的烟气导向挡板，该烟气导向挡板由上挡板14和下挡板15组成，且该上挡板14和下挡板15冲压成“L”形，并相互异向错位地设置在箱体1的内壁上，从而形成“N”形的烟气通道和盛接冷凝水的冷凝水容腔18。其中上挡板14与箱体1的顶壁、左侧板和右侧板三面固定连接，所述下挡板15与箱体1的后壁、左侧板和右侧板三面固定连接。并且通孔26均位于左侧板12和右侧板13上且介于上挡板14与下挡板15之间的位置上。

如图2、3、4所示，所述的多路管式换热结构包括一组平行排列的换热直管21、以及位于所述换热直管21两端的左盖板22和右盖板23，其中左盖板22和右盖板23上均设有用于水路分流与集流的型腔25。其中换热直管21设于上挡板14与下挡板15形成的空间内。

如图2、3、4、10所示，所述的换热直管21为中空柱状体且横截面为圆形，直径为6mm～8mm，在其他实施例中还可将换热直管21的横截面设计成圆形、椭圆形、方形、矩形、腰形或多边形等其他等效形状。换热直管21的数量分别与左侧板12上的通孔26的数量以及右侧板13上的通孔26的数量均相同，且换热直管21的左右两端分别穿过箱体1的左右侧壁并与型腔25连通，在本实施例中表现为换热直管21的左右两端分别穿过左侧板12和右侧板13上的通孔26并与型腔25连通。由于左侧板12上的通孔26与右侧板13上的通孔26是成对称地的矩阵式排布，因此换热直管21也平行地紧密地矩阵式排布在左右两侧板之间，且相邻换热直管21的间隙一致。如此多根外径小的换热直管21即可布局紧凑地设置于多路管式换热结构2中，在提高换热直管21与高温烟气的接触换热面积的同进，还可缩小多路绕管式冷凝换热器的体积。

如图2、3、6、7、8、9所示，左右盖板上设有多个相互独立的型腔25，型腔25包括进水型腔251、中间型腔2532、出水型腔252、第一左型腔2531和第二左型腔2533；其中进水型腔251、中间型腔2532和出水型腔252设置于右盖板23上，而第一左型腔2531和第二左型腔2533设置于左盖板22上。该型腔25是由板材拉伸冲裁而成，其可根据结构需要设计成三角形、矩形、圆形、平行四边形或其它等效形状。其中进水型腔251和出水型腔252的形状均设置为等边三角形，而中间型腔2532、第一左型腔2531和第二左型腔2533的形状均设置为平行四边形。在所述进水型腔251上设置进水接头241，在出水型腔252上设置出水接头242。在本实施例中，进水型腔251和出水型腔252均分别经过六个通孔26与六根换热直管21连通，所述中间型腔2532、第一左型腔2531和第二左型腔2533均通过十二个通孔26与十二根换热直管21连通，形成等三角分流的水流通道。

如图6、7、8、9所示，冷却用的自来水先流入进水接头241，经过进水型腔251分流进入第一组六根换热直管21的右端，从该第一组六根换热直管21的左端集流到第一左型腔2531并分流到第二组六根换热直管21的左端，再流经第二组六根换热直管21的右端集流到中间型腔2532并分流到第三组六根换热直管21的右端，再流经第三组六根换热直管21的左端集流到第二左型腔2533并分流到第四组六根换热直管21的左端，最后流经第四组六根换热直管21的右端集流到出水型腔252，并经出水接头242流出。该冷却用自来水所流经的路径，即进水型腔251、换热直管21、第一左型腔2531、中间型腔2532、第二左型腔2533以及出水型腔252共同形成“S”形的水流通道。

如图4、5、6、7、8、9所示，所述的“S”形水流通道与箱体1内的“N”形烟气通道互为独立，当高温烟气进入烟气通道时，高温烟气扩散在多路管式换热结构2内的多根换热直管21的周围，并将热量通过换热直管21间接传递给换热直管21内的低温自来水，从而实现热量转移。由于多路换热器2包括四组六根共计二十四根换热直管21，因此高温烟气在烟气通道的路径中同时传递在二十四换热直管，可以提高高温烟气与冷水的换热效率，提高燃气使用效率，降低能量浪费，提高资源利用率。同时，烟气中的水蒸汽遇冷凝结成小水珠附着在换热直管21表面，并逐渐增大，随后滴落并聚集在箱体1的上表面倾斜的下挡板15上，由于重力作用大量水滴向下滑动从而汇流到冷凝水容腔18中并从导管3流出。

如图4所示，在本实施例中，“N”形的烟气通道结构，即上下挡板均向右下方倾斜，可以防止酸性冷凝水从烟气入口处倒流。又由于组成“N”形烟气通道的下挡板15最高水平位置即为烟气入口最低线，其上挡板14的最低水平位置即为冷凝水最高水位线，因其“N”形通道结构，烟气入口最低线高于冷凝水最高水位线，因此当导管3堵塞时，冷凝水液位升至冷凝水最高水位线时会将烟气通道完全堵塞，该多路绕管式冷凝换热器通过检测烟气的排气阻力来控制热水器开启熄火保护动作，可防止烟气事故的发生，提高热水器使用的安全性。

本实用新型多路绕管式冷凝换热器的零件均为金属材质，采用焊接或钎焊工艺连接而成。在本实施例中优选其材质为耐腐蚀的不锈钢。

实施例二：

如图11、12所示，本实用新型提供一种与实施例一的箱体1的设计类似的多路绕管式冷凝换热器，与实施例一所不同的是，该箱体Ⅰ1A的左右侧壁以及顶壁由板材一体成型的“∏”形围板Ⅰ11A构成，箱体Ⅰ1的前后壁分别由前板12A和后板13A构成13A。其中前板12A和后板13A均由板材折成“L”形，与围板Ⅰ11A拼接成底部敞开的矩形壳体。在箱体Ⅰ1A的左右侧壁分别设置用于连接换热直管21的通孔26。

实施例三：

如图13、14所示，本实用新型提供一种与前述实施例的箱体设计类似的多路绕管式冷凝换热器。与前述实施例所不同的是，该箱体Ⅱ1B的前后壁、左右侧壁和顶壁均由板材整体拉伸形成底部敞开的矩形壳体。在箱体Ⅱ1B的左右侧壁分别设置用于连接换热直管21的通孔26。

实施例四：

如图15所示，本实用新型提供一种与前述实施例的多路管式换热结构2设计不同的多路绕管式冷凝换热器。与前述实施例所不同的是，将换热直管21替换为波纹管21C，以增大换热管的表面积，即可增大换热面积，提高换热效率。

实施例五：

如图16所示，本实用新型提供一种与前述实施例的多路管式换热结构2设计不同的多路绕管式冷凝换热器。与前述实施例所不同的是，在多路管式换热结构2的换热直管21上增设多片换热翅片27，提高换热能力。其中换热翅片27与换热直管21之间采用钎焊工艺连接。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，包括箱体、多路管式换热结构以及导管；所述箱体上设有烟气进气口及废气出气口，所述的箱体内部设有烟气通道；所述多路管式换热结构包括一组换热直管以及位于所述换热直管两端的左盖板和右盖板，且所述左盖板和右盖板上均设有用于水路分流与集流的型腔，所述换热直管两端分别穿过所述箱体并与所述型腔连通，所述型腔与所述换热直管组成“S”形水流通道。

2.如权利要求1所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于：所述的箱体内部的烟气导向挡板成型为N形烟气通道。

3.根据权利要求2所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，所述箱体的前后壁与顶壁由一体成型的“∏”形围板构成，所述箱体的左右侧壁分别由左侧板和右侧板构成。

4.根据权利要求1、2或3所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，所述右盖板上，设有进水型腔、中间型腔以及出水型腔；所述左盖板上设置有第一左型腔和第二左型腔；所述进水型腔、换热直管、第一左型腔、中间型腔、第二左型腔以及出水型腔共同形成“S”形的水流通道。

5.根据权利要求2或3所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，所述烟气导向挡板由“L”形且相互异向错位设置的上挡板和下挡板组成，所述的换热直管设于所述的上挡板与下挡板形成的空间内。

6.根据权利要求3所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，在所述左侧板与右侧板上对称地设有矩阵式排布的通孔，所述通孔位于上挡板和下挡板之间，且所述左侧板上的通孔数目和右侧板上的通孔数目均与所述换热直管的数目相同，所述换热直管穿过所述通孔与所述型腔连通。

7.根据权利要求4所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，所述进水型腔和出水型腔的形状为等边三角形，中间型腔的形状为平行四边形，所述进水型腔和出水型腔均分别经过六个通孔与六根换热直管连通，所述中间型腔分别经过十二个通孔与十二根换热直管连通，形成等三角分流的水流通道。

8.根据权利要求4所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，所述换热直管为中空柱体状，横截面的形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、腰形或多边形。

9.根据权利要求1所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，所述箱体的左右侧壁与顶壁由一体成型的“∏”形围板构成，所述箱体的前后壁分别由前板和后板构成。

10.根据权利要求1所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，所述箱体前后壁、左右侧壁和顶壁均由板材整体拉伸形成底部敞开的矩形壳体。

11.根据权利要求1所述的多路绕管式冷凝换热器，其特征在于，所述换热直管由波纹管替代，或在换热直管上增设换热翅片。