CN206739626U - 一种壁挂炉及其换热机构 - Google Patents

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杨启林
何正云
张晓林
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Abstract

本实用新型涉及一种壁挂炉及其换热机构,属于燃气或燃油燃烧的热量与换热器内的液体换热的壁挂炉领域。包括预热部和换热部,预热部与换热部连通且水流先后流经预热部和换热部;换热部位于预热部迎向热气流方向的一侧使热气流先后与换热部和预热部进行热交换。能够有利于利用气流尾气对水进行预热,提高加热效率,实现节能降耗。这种预热部与换热部水流方向与气体流向相反的设计,提高换热器的加热效率和热能利用率。本结构的结构紧凑,封闭燃烧,热量在燃烧室内换热部直接吸收传导给流水带走,燃烧后的尾气经换热部换热后流向预热部。预热部是由进水盘管和外壳构成,它能充分吸收尾气中的余热和燃气中的氧气燃烧后产生的水蒸气冷却后成液态水滴时所释放的气化潜热。

Description

一种壁挂炉及其换热机构
技术领域
本实用新型涉及一种壁挂炉及其换热机构,属于燃气或燃油燃烧的热量与换热器内的液体换热的壁挂炉领域。
背景技术
节能和环保是燃气具行业应考虑的首要问题,目前冷凝式燃气热水器具备环保和节能的要求。首先,采用全预混燃烧器,强制性使空气与燃气按燃气充分燃烧的固定比例进行混合,使其充分燃烧,排放更少的氮氧化合物和一氧化碳,同时冷凝液酸性大大降低减少了污染,保证了安全,延长了机器使用寿命:其次节约能源,较传统型热水器提高热效率达15%以上。相信冷凝式燃气热水器会象强排热水器一样得到迅速发展。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种壁挂炉及其换热机构,能够有利于利用气流尾气对水进行预热,提高换热器的加热效率和热能利用率,提高加热效率,实现节能降耗。
本实用新型采用的技术方案如下:
本实用新型公开了一种壁挂炉的换热机构,包括预热部和换热部,预热部与换热部连通且水流先后流经预热部和换热部;换热部位于预热部迎向热气流方向的一侧使热气流先后与换热部和预热部进行热交换。这种预热部与换热部水流方向与气体流向相反的设计,能够有利于利用气流尾气对水进行预热,提高换热器的加热效率和热能利用率。
进一步,预热部包括多根预热管,多根预热管相互串联和/或并联;换热部包括多根换热管,多根换热管相互串联和/或并联;预热部或换热部中的水流总体方向与热气流的总体方向相逆。在预热部中利用局部热流与水流相反的设置,实现水流的逐层预热,提高预热效果。在换热管中采用组件预热的方式,能够提高降低换热部所受温差,提高换热部寿命。上述总体方向是指水流的在预热部和换热部中的总体流动趋势,而非局部流向。
基于上述换热机构的壁挂炉,还包括热气流源和排烟罩,热气流源排烟罩分别位于换热机构的两侧,且热气流源用于提供热气流。该结构的壁挂炉能够从分利用壁挂炉尾气残留中的热量对自来水进行预热,提高热量利用率和加热效率。
进一步,热气流源包括鼓风机和燃烧器;鼓风机位于燃烧器后侧,鼓风机使经燃烧器燃烧加热后的气体传输到换热器。强制性使空气与燃气按燃气充分燃烧的固定比例进行混合,使其充分燃烧,鼓风机位于燃烧器后侧使加热后的气流到达换热部。采用燃烧器和鼓风机的搭配,从而保证提高热气源的温度,并降低设备成本和复杂性。
进一步,所述预热部背向热气流的一侧的温度不高于70℃,换热部背向热气流的温度为110-260℃、迎向热气流一侧的温度为800-1200℃。充分利用尾气温度,实现节能降耗。燃烧器以天然气为燃料并产生明火对空气加热。采用明火的方式,其热损失更低,对设备的要求也更低,使用更加方便。
进一步,换热机构还包括机架,预热部和换热部呈螺旋状或/和环状置于机架内,螺旋状或/和环状结构的中部具有与其同轴线的隔板,或者隔板设于预热部与换热部之间,在螺旋状或/和环状结构上具有连通其内外侧的间隙。
进一步,预热部或换热部呈螺旋状,预热部由预热管螺旋盘绕而成,换热部由换热管螺旋盘绕而成,预热部与换热部相互串联,热气流先后流经换热部和预热部并在预热管或换热管处热交换。
进一步,预热部或换热部呈环状,预热部包括多根的预热管,预热管的两端分别连接有聚水腔和进水腔,进水腔连通水源;换热部包括多根换热管,换热管的一端连通聚水腔、另一端连通出水腔,出水腔用于输出热水;热气流先后流经换热部和预热部并在预热管或换热管处热交换。
进一步,预热部、换热部、及隔板三者同轴线,热气流先后经换热部的内外侧并在换热管处换热,然后流动至预热部处,热气流再先后经预热部的外侧和内侧并在预热管处二次换热。
本壁挂炉的原理如下:
热气流:空气经过火头燃烧形成高温烟气,高温烟气通过一组盘管的缝隙进行热交换,使该处换热部中的水升温后,高温烟气经过换热部的换热盘管与外壳之间的缝隙流动,再经过预热部的换热盘管与外壳之间的缝隙流动。在高温烟气换热部流动交换后烟气温度由800-1200℃降低到130 -260℃之间,再通过预热部进行热交换,将烟气温度降低到70℃以下。换热部的盘管一般为2,3,4,5…20,该盘管数量与功率大小成正比,换热器的盘管一般称为N。预热部的盘管一般为1,2,3,4,5…10,该盘管数量与功率大小成正比,预热部的盘管数量一般称为X。本结构换热机构也可称为N+X不锈钢冷凝热交换器。比如:3+1不锈钢冷凝热交换器,和4+1不锈钢冷凝热交换器。
水的流动:水的流动与传热也有关系,回水或冷水要先经过低温烟气处流动,在流动到高温烟气处,让排放的烟气温度降低,减少排烟温度的热损失。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:
1.利用气流尾气对水进行预热,提高换热器的加热效率和热能利用率;开拓国内外生产的先河,采用不锈钢进行制造,提高耐腐蚀性的程度。能够从分利用壁挂炉尾气残留中的热量对自来水进行预热,提高热量利用率和加热效率。
2.结构紧凑,封闭燃烧,热量在燃烧室内换热部直接吸收传导给流水带走,燃烧后的尾气经换热部换热后流向预热部。预热部是由进水盘管和外壳构成,它能充分吸收尾气中的余热和燃气中的氧气燃烧后产生的水蒸气冷却后成液态水滴时所释放的气化潜热(约2.26千焦/克)。最后烟气温度降到很低的尾气由烟道排到室外。
附图说明
图1是壁挂炉的原理图;
图2是壁挂炉的另一原理图;
图3是壁挂炉的使用状态图;
图4是壁挂炉的主视图;
图5是壁挂炉的后视图;
图6是换热管并联的壁挂炉的气流状态图;
图7是换热管并联的壁挂炉的水流状态图。
图中标记:1-预热部,2-换热部,3-燃烧器,4-鼓风机,5-排烟罩,6-集水部,7-烟气出口,8-隔板,9-进水口,10-出水口,11-通气板,12-机架,13-聚水腔。
具体实施方式
实施例1:
如图1所示,本实用新型的一种壁挂炉及其换热机构,包括鼓风机4、燃烧器3、换热机构、及排烟罩5;鼓风机4用于将燃烧器3产生的热气吹入换热机构中,排烟罩5用于收集换热机构排出的经换热后的烟气或空气。
换热机构具有进水口9和出水口10,进水口9连通水源以向换热机构中注水,出水口10用于输出热水;换热机构包括预热部1和换热部2;预热部1包括多根相互串联的预热管,换热部2包括多根相互串联的换热管;预热部1的进口连接进水口9、出口与换热部2的进口串联,换热部2的出口连通出水口10;预热部1设置于换热部2后侧,使燃烧器3产生的热气先经过换热部2换热后,再流经预热部1换热; 换热部2和预热部1的水流方向分别与热气的流动方向相逆。
在预热部1的下侧设有集水部6,集水部6用于收集预热部1周围空气中湿气冷凝后的水。
实施例2:
如图2所示,本实用新型的一种壁挂炉及其换热机构,包括鼓风机4、燃烧器3、换热机构、及排烟罩5;鼓风机4用于将燃烧器3产生的热气吹入换热机构中,排烟罩5用于收集换热机构排出的经换热后的烟气或空气。
换热机构具有进水口9和出水口10,进水口9连通水源以向换热机构中注水,出水口10用于输出热水;换热机构包括预热部1和换热部2;预热部1包括多根相互串联的预热管,换热部2包括多根相互串联的换热管;预热部1的进口连接进水口9、出口与换热部2的进口串联,换热部2的出口连通出水口10;预热部1设置于换热部2后侧,使燃烧器3产生的热气先经过换热部2换热后,再流经预热部1换热;预热部1的水流方向分别与热气的流动方向相逆;换热部2的水流方向分别与热气的流动方向相同。
实施例3:
如图3-5所示,本实用新型的一种壁挂炉及其换热机构,包括鼓风机4、燃烧器3、换热机构、及排烟罩5;鼓风机4用于将燃烧器3产生的热气吹入换热机构中,排烟罩5用于收集换热机构排出的经换热后的烟气或空气。
换热机构包括机架12,机架12内设有热交换腔,在机架12的侧壁上设有进水口9和出水口10,进水口9连通水源以向换热机构中注水,出水口10用于输出热水;在热交换腔内侧设有预热部1和换热部2,预热部1包括螺旋设置的预热管,预热管呈盘状,换热部2包括螺旋状盘绕的换热管;预热部1的进口连接进水口9、出口与换热部2的进口串联,换热部2的出口连通出水口10;预热部1与换热部2同轴线布置,在预热部1或换热部2螺旋结构中部设有隔板8,或者隔板8位于预热部1与换热部2之间;同一直线上的相邻预热管或换热管之间具有间隙,该间隙连通预热部1或换热部2的螺旋结构的内侧和外侧,在机架12下侧设有通气板11,通气板11正对换热部2的轴线,热气可穿过通气板11进入换热部2螺旋结构的内侧;在机架12上侧设有排烟罩5,在机架12的侧面具有烟气出口7,排烟罩5连通该烟气出口7并用于引导从预热部1流出的气流至烟气出口7处排出。如图3所示,预热部1设置于换热部2上侧,燃烧器3产生的热气穿过通气板11到达换热部2内侧,然后在换热管之间的间隙处换热后,到达换热部2的外侧,经过一次换热后的热气上升至隔板8的上侧,然后从预热部1的外侧到达其内侧并在预热管之间的间隙处进而二次换热,经过二次换热后的热气经排烟罩5后排出机架12。此过程中,燃烧器3产生的热气先经过换热部2换热后,再流经预热部1换热;预热部1和换热部2的水流方向均与热气的流动方向相逆。
实施例4:
如图6-7所示,本实用新型的一种壁挂炉及其换热机构,包括鼓风机4、燃烧器3、换热机构、及排烟罩5;鼓风机4用于将燃烧器3产生的热气吹入换热机构中,排烟罩5用于收集换热机构排出的经换热后的烟气或空气。
换热机构包括机架12,机架12内设有热交换腔,在机架12的侧壁上设有进水口9和出水口10,进水口9连通水源以向换热机构中注水,出水口10用于输出热水;在热交换腔内侧设有预热部1和换热部2,预热部1包括多个并联的预热管,预热管的两端分别连通进水腔和聚水腔13,进水腔连通进水口9;多个预热管连接于进水腔和聚水腔13之间并形成环状;换热部2包括螺旋状盘绕的换热管,换热管的两端分别连通出水腔和聚水腔13,出水腔连通出水口10并与进水腔隔离;多个环热管连接于进水腔和聚水腔13之间并形成环状;预热部1与换热部2同轴线布置,在预热部1或换热部2螺旋结构中部设有隔板8,或者隔板8位于预热部1与换热部2之间;同一直线上的相邻换热管或预热管之间具有间隙,该间隙连通预热部1或换热部2的螺旋结构的内侧和外侧,在机架12下侧设有通气板11,通气板11正对换热部2的轴线,热气可穿过通气板11进入换热部2螺旋结构的内侧。预热部1设置于换热部2上侧,燃烧器3产生的热气穿过通气板11到达换热部2内侧,然后在换热管之间的间隙处换热后,到达换热部2的外侧,经过一次换热后的热气上升至隔板8的上侧,然后从预热部1的外侧到达其内侧并在相邻预热管之间的间隙处进而二次换热,经过二次换热后的热气经排出机架12。此过程中,燃烧器3产生的热气先经过换热部2换热后,再流经预热部1换热;预热部1和换热部2的水流方向均与热气的流动方向相逆。

Claims (10)

1.一种壁挂炉的换热机构,其特征在于,包括预热部(1)和换热部(2),预热部(1)与换热部(2)连通且水流先后流经预热部(1)和换热部(2);换热部(2)位于预热部(1)迎向热气流方向的一侧使热气流先后与换热部(2)和预热部(1)进行热交换。
2.如权利要求1所述的壁挂炉的换热机构,其特征在于,预热部(1)包括多根预热管,多根预热管相互串联和/或并联;换热部(2)包括多根换热管,多根换热管相互串联和/或并联;预热部(1)或换热部(2)中的水流总体方向与热气流的总体方向相逆。
3.如权利要求1所述的壁挂炉的换热机构,其特征在于,还包括机架(12),预热部(1)和换热部(2)呈螺旋状或/和环状置于机架(12)内,螺旋状或/和环状结构的中部具有与其同轴线的隔板(8),或者隔板(8)设于预热部(1)与换热部(2)之间,在螺旋状或/和环状结构上具有连通其内外侧的间隙。
4.如权利要求3所述的壁挂炉的换热机构,其特征在于,预热部(1)或换热部(2)呈螺旋状,预热部(1)由预热管螺旋盘绕而成,换热部(2)由换热管螺旋盘绕而成,预热部(1)与换热部(2)相互串联,热气流先后流经换热部(2)和预热部(1)并在预热管或换热管处热交换。
5.如权利要求3所述的壁挂炉的换热机构,其特征在于,预热部(1)或换热部(2)呈环状,预热部(1)包括多根的预热管,预热管的两端分别连接有聚水腔(13)和进水腔,进水腔连通水源;换热部(2)包括多根换热管,换热管的一端连通聚水腔(13)、另一端连通出水腔,出水腔用于输出热水;热气流先后流经换热部(2)和预热部(1)并在预热管或换热管处热交换。
6.如权利要求4或5所述的壁挂炉的换热机构,其特征在于,预热部(1)、换热部(2)、及隔板(8)三者同轴线,热气流先后经换热部(2)的内外侧并在换热管处换热,然后流动至预热部(1)处,热气流再先后经预热部(1)的外侧和内侧并在预热管处二次换热。
7.如权利要求6所述的壁挂炉的换热机构,其特征在于,在机架(12)上设有通气板(11)和排烟罩(5),通气板(11)正对换热部(2)的轴线并位于其迎向热气流的一侧,排烟罩(5)位于预热部(1)背向热气流的一侧并用于收集预热部(1)处排出的气流并并将气流从机架(12)的一侧引出。
8.基于权利要求1或2所述换热机构的壁挂炉,其特征在于,还包括热气流源和排烟罩(5),热气流源排烟罩(5)分别位于换热机构的两侧,且热气流源用于提供热气流。
9.如权利要求8所述的壁挂炉,其特征在于,热气流源包括鼓风机(4)和燃烧器(3);鼓风机(4)位于燃烧器(3)后侧,鼓风机(4)使经燃烧器燃烧加热后的气体传输到换热部(2)。
10.如权利要求9所述的壁挂炉,其特征在于,所述预热部(1)背向热气流的一侧的温度不高于70℃,换热部(2)背向热气流的温度为110-260℃、迎向热气流一侧的温度为800-1200℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108180626A (zh) * 2017-12-21 2018-06-19 陈方羽 一种基于二次燃烧预热技术的节能锅炉
CN111174270A (zh) * 2020-01-18 2020-05-19 张英华 燃油壁挂炉采暖系统及控制方法
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