CN214407111U - 一种冷凝换热器及用该换热器的加热设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冷凝换热器及用该换热器的加热设备，包括第一换热体、第二换热体及安装在所述第一换热体和第二换热体之间的至少一层中间换热体，燃烧器安装在所述第一换热体上，在所述第一换热体上设置有供加热后的蒸汽或水流出的出口，所述第二换热体上设置有进水口，所述中间换热体包括中空的环形体及在所述环形体围成的空间内安装的多根第一换热管，在所述环形体内设置有两个立板将环形体的内部空间分隔成两个独立的水腔，分别为第一水腔和第二水腔，所述第一水腔和第二水腔之间通过第一换热管连通，所述第一水腔和第二水腔分别通过水腔连通口与相邻换热体的水腔连通。本实用新型结构更加简化，换热效率更高，使冷热交换更加流畅、稳定。

Description

一种冷凝换热器及用该换热器的加热设备

技术领域

本实用新型涉及一种蒸汽炉和采暖炉等加热设备，特别涉及在蒸汽炉和采暖炉上使用的用于热交换的冷凝换热器。

背景技术

为了减少对环境的污染，目前蒸汽炉和采暖炉已普遍使用燃气，而且为了提高热效率，在蒸汽炉和采暖炉中采用冷凝式换热器，利用高温燃气与低温水进行热交换，使水温上升形成热水或蒸汽，供采暖或烹调、消毒等使用。

现有的蒸汽炉和采暖炉的冷凝式换热器，多采用列管式换热器，列管式换热器采用S形管排列，在列管上安装散热翅片，水在管内流动，高温烟气在翅片中流动，流动过程中管内的水与管外的高温烟气进行热交换。由于蒸汽炉和采暖炉应用广泛，具体的工作环境不同，供、回水的温度不同，使得冷凝的效果变化较大，上述列管式换热器存在不能有效冷凝、换热效率低的问题。而且上述的列管式换热器在长期运行会导致设备被水垢堵塞，这将会使设备换热效率降低、能耗增加、寿命缩短，同时列管式换热器体积大，安装和制造工艺复杂。

为了解决上述问题，在专利号为201621453078.X的专利中提供了一种立置组合容积式冷凝换热器及用该换热器的加热设备，本申请是针对该专利提供的技术方案的进一步改进，旨在进一步简化结构，提高换热效率，使冷热交换更加流畅、稳定。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题，提供一种结构更加简化，换热效率更高，使冷热交换更加流畅、稳定的冷凝换热器。

本实用新型的另一个主要目的在于提供一种采用该冷凝换热器的加热设备。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种冷凝换热器，包括第一换热体、第二换热体及安装在所述第一换热体和第二换热体之间的至少一层中间换热体，燃烧器安装在所述第一换热体上，在所述第一换热体上设置有供加热后的蒸汽或水流出的出口，所述第二换热体上设置有进水口，所述中间换热体包括中空的环形体及在所述环形体围成的空间内安装的多根第一换热管，在所述环形体内设置有两个立板，两个所述立板将环形体的内部空间分隔成两个独立的水腔，分别为第一水腔和第二水腔，所述第一水腔和第二水腔之间通过多根第一换热管连通，所述第一水腔和第二水腔分别通过水腔连通口与上层或下层相邻换热体的水腔连通。

进一步，所述中间换热体的环形体是由内圈、外圈及顶部和/或底部的隔板围成的结构，所述第一换热管的两端分别连通在第一水腔和第二水腔的内圈上。

进一步，所述隔板设置在所述环形体的顶部或底部，对应的环形体的底部或顶部为敞口结构，在所述隔板上开设所述水腔连通口。

进一步，在所述环形体的顶部和底部分别沿周向均匀设置有多个上安装座和多个下安装座，上安装座与上层换热体的下安装座通过紧固件对接固定连接，下安装座与下层换热体的上安装座通过紧固件对接固定连接。

进一步，所述上安装座与下安装座在水平投影面上错位设置。

进一步，所述隔板为断开式结构，每段隔板固定安装在两个相邻的上安装座或下安装座之间。

进一步，所述水腔连通口由两个或三个相邻的上安装座或相邻的下安装座之间的空间形成。

进一步，所述立板的端部固定在上安装座、或下安装座、或隔板上。

进一步，所述第一换热体具有外圈的环形水腔，环形水腔围成的空间内安装有多根第二换热管，在所述环形水腔内安装有挡板，利用所述挡板在所述环形水腔内隔离出入水腔，所述入水腔内与所有第二换热管的入口连通，所述第二换热管的另一端与环形水腔连通，所述入水腔与相邻的中间换热体通过水腔连通口连通。

本实用新型的另一个技术方案是：

一种加热设备，包括燃烧器、风机、换热器及排烟道，所述换热器采用如上所述的冷凝换热器。

综上内容，本实用新型所述的一种冷凝换热器及用该换热器的加热设备，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型对换热体的结构做了进一步的优化设计，通过在中间换热体内设置两个立板，引导进入各层中间换热体的水流动路径，增加水与燃烧产生的高温烟气之间的换热行程，进一步提升换热效率，使冷热交换更加流畅、稳定。

(2)本实用新型各层中间换热体之间仅通过一层隔板分隔，用于将上下两层换热体的水腔隔开，使换热体的结构更加简单、紧凑，体积更小，也使换热体间的安装非常方便。

附图说明

图1是本实用新型蒸汽设备和采暖设备的结构示意图；

图2是本实用新型换热器结构示意图；

图3是本实用新型换热器的中间换热体的结构示意图。

如图1至图3所示，燃烧器1，换热器2，排烟道3，进水口4，出口5，第一换热体6，环形水腔61，第二换热管62，入水腔63，第二换热体7，环形水腔71，外延部72，中间换热体8，环形体81，内圈811，外圈812，隔板813，第一换热管82，第一水腔83，第二水腔84，换热翅片85，水腔连通口86，上安装座87，下安装座88，立板9。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型提供的一种加热设备，指的是蒸汽炉和采暖炉，本实施例中以蒸汽炉为例进行详细说明，蒸汽炉产生的蒸汽可用于蒸镘头、米饭、医疗用的消毒、蒸汽熨烫衣物等。

蒸汽炉包括外壳(图中未示出)、燃烧器1、换热器2、排烟道3、风机、控制器等，燃烧器1优选采用红外燃烧板，风机采用高压风机，燃烧器1安装在换热器2的顶部，呈倒置的状态，燃烧器1通过气管与气源连接，风机安装在燃烧器1的上方，排烟道3安装在换热器2的一侧并垂直向上，换热器2固定在外壳的底板上，换热器2的底部设置进水口4，进水口4与进水管(图中未示出)连接，出口5设置在换热器2的顶部。燃烧器1燃烧后产生的高温烟气在风机的作用下向下流动进入换热器2，低温水从底部的进水口4进入换热器2内并在水压的作用下向上流动，换热后的低温烟气从排烟道3排出，换热后的高温蒸汽从换热器2顶部的多个出口5排出，换热后烟气中的冷凝水从换热器2的底部排出。控制器安装在外壳的内部，控制器用于控制燃烧器的火力大小等。

如图2所示，本实用新型提供的冷凝换热器，包括第一换热体6、第二换热体7及安装在第一换热体6和第二换热体7之间的至少一层中间换热体8，第一换热体6位于顶部，第二换热体7位于底部，燃烧器1安装在第一换热体6上，在第一换热体6上设置有供加热后的蒸汽或水流出的出口5，进水口4设置在第二换热体7上。换热器2整体为圆筒形状，使结构更加紧凑，减小换热器2的体积。本实施例中，第一换热体6与中间换热体8之间及中间换热体8与第二换热体7之间均采用可拆卸连接的方式固定连接，使换热器2的安装更加简单方便。多层中间换热体8的结构是相同的，安装时是相互叠加在一起，形成圆筒状的结构。

如图2和图3所示，本实施例中，中间换热体8优选采用分体的多层的结构，多层的中间换热体8之间采用可拆卸的连接结构，即可通过螺钉将多层的中间换热体8相互连接，各层换热体连接后打密封胶密封。用户可以根据换热量的需要，选择在第一换热体6和第二换热体7之间安装中间换热体8的层数，如可以仅安装一层，也可以安装十层，以保证换热器2的换热效率达到最优值。不但安装拆卸非常方便，而且提高了换热器2的通用性，使其可以适用于各种工作环境的需求。当其中一层中间换热体8损坏时，也可以只更换一层。

中间换热体8整体为中空的、上下贯通的圆筒形状，为了简化工艺，中间换热体8优选采用一体铸造的结构。中间换热体8包括外圈的中空的环形体81及在环形体81围成的空间内安装的多根第一换热管82，环形体81内部形成环形的中间水腔。中间环形体81的上下表面均为与相邻的中间换热体8、第一换热体6、第二换热体7对接的表面。

本实施例中，在环形体81内设置有两个立板9，两个立板9将环形体81的内部空间(即中间水腔)分隔成左右两个独立的水腔，分别为第一水腔83和第二水腔84，第一水腔83和第二水腔84之间通过多根相互平行的第一换热管82连通，第一换热管82为等直径管，在多根第一换热管82上安装有多片换热翅片85，换热翅片85与第一换热管82垂直，多个换热翅片85的高度相同，且多个换热翅片85之间相到平行设置，换热翅片85的两端固定在环形体81的内壁上，换热翅片85可以如图3所示连接成格栅状与环形体81连接，高温烟气在换热翅片85之间的间隙中流动。第一水腔83和第二水腔84分别通过水腔连通口与上层或下层相邻的换热体的水腔连通。

第一换热管82可以采用水平设置的方式，本实施列中侧优选采用倾斜设置的方式，与第一水腔83连通的一端为低位端。由于重力比的关系，水在加热后会体积膨胀，膨胀后的水会往上流动，这样可以有效避免在第一换热管82的中间由于汽化而产生断水气堵的现象，进而可以保证换热器2工作安全可靠。

中间换热体8的环形体81是由内圈811、外圈812及隔板813围成的结构，第一换热管82的两端分别连通在第一水腔83和第二水腔84的内圈811上。在环形水腔61的顶壁上开设出口5，本实施例中，在环形水腔61上开设了六个出口5，六个出口5均匀地设置在环形水腔61上。

其中，第一水腔83与下层的换热体连通，第二水腔84与上层的换热体连通，从下层的换热体进入第一水腔83内的水，在立板9的阻挡作用下，必须经过多根第一换热管82后才能进入第二水腔84，再通过第二水腔84上的水腔连通口进入上层的换热体。通过在中间换热体8内设置立板9，引导进入中间换热体8的水流动路径，增加水与燃烧产生的高温烟气之间的换热行程，有利于进一步提升换热效率，使冷热交换更加流畅、稳定。

隔板813可以设置在环形体81的顶部和底部，在顶部和底部的隔板813上均开设水腔连通口86。本实施例中，为了简化结构，优选，隔板813只设置在环形体81的底部，对应的环形体81的顶部则为敞口的结构。当然，隔板813也可以设置在环形体81的顶部，对应的环形体81的底部为敞口的结构。在隔板813上开设水腔连通口86，利用一个中间换热体8顶部隔板813上开设的水腔连通口作为两个相邻换热体之间的水腔连通口86。各层中间换热体8之间仅通过一层隔板813分隔，用于将上下两层换热体的水腔隔开，使换热体的结构更加简单、紧凑，体积更小，安装也非常方便。

本实施例中，在环形体81的顶部和底部分别沿周向均匀设置有多个上安装座87和多个下安装座88，在上安装座87和下安装座88上开设有螺栓孔。上安装座87与上层的换热体的下安装座88通过螺栓等紧固件对接固定连接，下安装座88与下层的换热体的上安装座87通过螺栓等紧固件对接固定连接。为了方便各层换热体的安装，中间换热体8上的上安装座87与下安装座88在水平投影面上错位设置。

由于在环形体81的顶部和底部设置有上安装座87和下安装座88，隔板813采用断开式的结构，每段隔板813固定安装在两个相邻的上安装座87或下安装座88之间。隔板813、上安装座87、下安装座88与环形体81为一体铸造的结构，保证安装精度和安装后的密封性。

水腔连通口86由两个相邻的上安装座或相邻的下安装座之间的空间形成，也即在该相邻的两个安装座之间不设置隔板813，自然形成水腔连通口86。当然，水腔连通口86也可以设置两个，由相邻的三个安装座之间的空间形成。同一个中间换热体8上的两组水腔连通口呈对角设置，即均紧靠隔板813设置，用于最大地增加水流的路程，提高换热效果。由于隔板813只设置在环形体81的底部，因此，第二水腔84与上层中间换热体8连通的水腔连通口设置在上层中间换热体8的环形体81的底部。

立板9的端部连接在上安装座87、或下安装座88、或隔板813上，立板9与环形体81也为一体铸造的结构，用以简化工艺，保证立板9处的密封性。

如图2所示，第一换热体6整体为中空的、上下贯通的圆筒形状，第一换热体6具有外圈的环形水腔61，环形水腔61为中空的结构，环形水腔61内流动的是与高温烟气换热的水，燃烧器1搭置安装在环形水腔61的内圈内壁，燃烧器1的燃烧口向下呈倒置状态，燃烧器1的安装简单方便，在燃烧器1下的空间为燃烧腔。环形水腔61围成的空间内安装有多根第二换热管62，多根第二换热管62为等直径管。在环形水腔61内安装有挡板(图中未示出)，利用挡板在环形水腔61内隔离出入水腔63，入水腔63内与所有第二换热管62的入口连通，第二换热管62的另一端与环形水腔61连通。水腔63的底部设置有隔板(图中未示出)，在隔板上开设水腔连通口，与下层相邻的中间换热体8的第二水腔84通过该水腔连通口连通。最上层的中间换热体8的第一水腔83内的水先进入入水腔63，再通过多根第二换热管62进入环形水腔61，最后从顶部的多个出口5流出，该结构可使水能更加充份地吸收高温烟气的热量，在最后使水吸热达到蒸发的状态，且可提高换热效率。

环形水腔61的底部为敞口结构，利用相邻的中间换热体8上开设的水腔连通口86与中间换热体8连通。在环形水腔61的底部具有下安装座(图中未标示)，用于与下层的中间换热体8的上安装座87通过螺栓固定连接。

在环形水腔61的侧壁上开设有气管通道(图中未示出)，气管通道相对于环形水腔61是密封结构，燃烧器1的气管穿过该气管通道与气源连接。

第二换热体7整体为底部封闭上部敞口的圆筒状结构，包括环形水腔71和外延部72，外延部72设置在环形水腔71的一侧。外延部72和环形水腔71为一体的铸造结构。第二换热体7与中间换热体8之间通过水腔连通口连通。环形水腔71顶部安装有上安装座，用于与相邻的上层中间换热体8的下安装座固定连接。

外延部72整体为三角形，以节约换热器2的占用空间。外延部72为中空的结构，外延部72的侧壁上开有进水口4。在环形水腔71的外壁和外延部72的外壁上设置有多个安装座(图中未标示)，安装座通过螺钉固定在蒸汽炉外壳的底板上。

本实施例中，第一换热体6、第二换热体7及中间换热体8均优选采用一体的铸件结构，如采用一体的铸铝或铸铁结构，实现换热器2无焊接连接，全部采用螺钉固定连接，不但可以保证换热器2的结构强度，还使换热器2的安装更加方便灵活，减少制造和安装工艺，也利于在保证换热效率的前提下，减小换热器2的体积。

在蒸汽炉工作时，风机启动，风机产生向下的较强的压力，使燃烧器1产生的高温烟气从上往下流动。同时水从进水口4进入，一直加至设定的水位，即最顶层的第一换热体6的环形水腔61大约一半的位置，留出水蒸发的空间。

高温烟气从上往下流动时，穿过第一换热体6的燃烧腔，再依次穿过各层中间换热体8的第一换热管82及换热翅片85，进入第二换热体7，最后从排烟道3排出。

水在水压的作用下，从进水口4流入第二换热体7内，再从上层中间换热体8底部的水腔连通口86流入上层的中间换热体8的第一水腔83内，水在立板9的阻挡作用下，全部从第一换热管82的低位入口进入第一换热管82，从另一端的高位出口流出进入第二水腔84内，由于第二水腔84上方的水腔连通口86的设置位置限制，第二水腔84内的水只能经过水腔连通口86进入更上一层的中间换热体8内，依次循环。最后，从最上层的中间换热体8上表面上的水腔连通口86流出进入第一换热体6的入水腔63内，再经过第二换热管62进入环形水腔61。

在高温烟气向下流动及水向上流动的过程中，高温烟气与各层水腔和第一换热管82内的水进行热交换，换热后，水温逐渐升高，最后在第一换热体6内蒸发，蒸汽从六个出口5流出，蒸汽温度可以达到105-110℃，而高温烟气在换热后温度逐渐降低，从排烟道3排出的烟气温度可以低至20℃，在热交换的过程中，烟气内的水蒸汽遇冷冷凝，冷凝水从第二换热体7底板上的排水口(图中未示出)中流出。

通过任意组合中间换热体8的层数，合理控制水流的行程，使水和高温烟气可以充份地进行热交换，使换热器2的热效率达到110％的最优值，同时使排烟温度降到最低。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种冷凝换热器，包括第一换热体、第二换热体及安装在所述第一换热体和第二换热体之间的至少一层中间换热体，燃烧器安装在所述第一换热体上，在所述第一换热体上设置有供加热后的蒸汽或水流出的出口，所述第二换热体上设置有进水口，所述中间换热体包括中空的环形体及在所述环形体围成的空间内安装的多根第一换热管，其特征在于：在所述环形体内设置有两个立板，两个所述立板将环形体的内部空间分隔成两个独立的水腔，分别为第一水腔和第二水腔，所述第一水腔和第二水腔之间通过多根第一换热管连通，所述第一水腔和第二水腔分别通过水腔连通口与上层或下层相邻换热体的水腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种冷凝换热器，其特征在于：所述中间换热体的环形体是由内圈、外圈及顶部和/或底部的隔板围成的结构，所述第一换热管的两端分别连通在第一水腔和第二水腔的内圈上。

3.根据权利要求2所述的一种冷凝换热器，其特征在于：所述隔板设置在所述环形体的顶部或底部，对应的环形体的底部或顶部为敞口结构，在所述隔板上开设所述水腔连通口。

4.根据权利要求3所述的一种冷凝换热器，其特征在于：在所述环形体的顶部和底部分别沿周向均匀设置有多个上安装座和多个下安装座，上安装座与上层换热体的下安装座通过紧固件对接固定连接，下安装座与下层换热体的上安装座通过紧固件对接固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种冷凝换热器，其特征在于：所述上安装座与下安装座在水平投影面上错位设置。

6.根据权利要求4所述的一种冷凝换热器，其特征在于：所述隔板为断开式结构，每段隔板固定安装在两个相邻的上安装座或下安装座之间。

7.根据权利要求6所述的一种冷凝换热器，其特征在于：所述水腔连通口由两个或三个相邻的上安装座或相邻的下安装座之间的空间形成。

8.根据权利要求4所述的一种冷凝换热器，其特征在于：所述立板的端部固定在上安装座、或下安装座、或隔板上。

9.根据权利要求1所述的一种冷凝换热器，其特征在于：所述第一换热体具有外圈的环形水腔，环形水腔围成的空间内安装有多根第二换热管，在所述环形水腔内安装有挡板，利用所述挡板在所述环形水腔内隔离出入水腔，所述入水腔内与所有第二换热管的入口连通，所述第二换热管的另一端与环形水腔连通，所述入水腔与相邻的中间换热体通过水腔连通口连通。

10.一种加热设备，包括燃烧器、风机、换热器及排烟道，其特征在于：所述换热器采用如权利要求1-9任一项所述的冷凝换热器。

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