CN215572299U - 一种组合型节能换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合型节能换热系统，涉及换热器技术领域，包括若干换热器，各所述换热器上均设有热媒入口、热媒出口、流体入口以及流体出口；各换热器沿热媒流动方向依次分为一级换热器、二级换热器、···、N级换热器，N大于或等于2；任一级换热器的热媒出口均与下一级换热器的热媒入口相连，各级换热器的流体入口和流体出口依次相连并形成串联结构，使得受热流体依次流经各级换热器。本实用新型提供了工作稳定，换热效率高，节能效果突出，且可减少产品污染的一种组合型节能换热系统。

Description

一种组合型节能换热系统

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，尤其涉及一种组合型节能换热系统。

背景技术

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一，其在纺织、食品、包装等行业均有所应用。

在换热器的实际应用中，影响换热器换热效果的因素除了加热方式外，其中一重要的因素就是换热时间的长短。传统的换热器由于换热路径较短，导致其换热时间有限，使得流体在换热器内通常难以充分换热，导致流体的问题有时候无法达到预期的温度，影响生产。并且，由于换热路径较短，导致排出的热媒中通常残留有大量的余热，这部分余热往往直接浪费掉了，间接的提高了能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种组合型节能换热系统，多级换热器配合使用，延长换热路径，充分利用热媒的热量，不仅大大减少能耗，而且极大提高换热效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种组合型节能换热系统，包括若干换热器，各所述换热器上均设有热媒入口、热媒出口、流体入口以及流体出口；各所述换热器沿热媒流动方向依次分为一级换热器、二级换热器、···、N级换热器，N大于或等于2；任一级换热器的热媒出口均与下一级换热器的热媒入口相连，各级换热器的流体入口和流体出口依次相连并形成串联结构，使得受热流体依次流经各级换热器。

通过采用上述技术方案，工作中，热媒经一级换热器的热媒入口进入一级换热器，然后依次流经二级换热器、三级换热器、···、N及换热器，最终从N级换热器的热媒出口排出；与此同时，流体从一级换热器或N级换热器的流体入口流入，并依次流经各级换热器，最终从N级换热器或一级换热器的流体出口排出。在此过程中，热媒与流体在各级换热器内进行充分换热，加长了换热路径，延长了换热时间，可大大提高换热效果；同时，多级换热器的设置，使得该换热系统能够更为充分的利用热媒的热量，减少余热的浪费，间接的降低能耗。

本实用新型进一步设置为：任一级换热器的流体入口均与下一级换热器的流体出口相连，使得流体与热媒在各级换热器内的流动方向相反。

通过采用上述技术方案，流体与热媒的流动方向相反，流体排出位置靠近一级换热器热媒入口，此处温度相对更高，而流体排入位置靠近N级换热器热媒出口位置；如此，可克服热媒在各级换热器间流动所导致的热量损耗问题，既能充分利用各级换热器的热量，又能确保流体在最终排出时能够达到预定的温度，从而有效保证最终的换热效果。

本实用新型进一步设置为：任一级换热器的热媒入口和热媒出口分别位于对应换热器长度方向的两侧，且任意相邻两级换热器的热媒入口和热媒出口的位置相反，使得热媒在各级换热器中作往复式流动。

通过采用上述技术方案，一方面热媒入口与热媒出口距离相对较远，能够更为均匀和充分的与流体进行换热；另一方面热媒在各级换热器内作往复式流动，有助于延长换热路径，使得热媒与流体充分换热。

本实用新型进一步设置为：任一级换热器的流体入口和流体出口分别位于对应换热器长度方向的两侧，且任意相邻两级换热器的流体入口和流体出口的位置相反，使得流体在各级换热器中作往复式流动。

通过采用上述技术方案，一方面流体入口与流体出口距离较远，能够更为均匀和充分的与热媒进行换热；另一方面流体在各级换热器之间作往复式流动，换热路径更长，延长了换热时间，有助于进一步提高换热效果。

本实用新型进一步设置为：所述一级换热器包括一级壳体以及设置于一级壳体内的内管，所述内管两端分别连通一级换热器的热媒入口和热媒出口，且所述内管与一级壳体内壁之间围成有封闭的夹层空间，所述夹层空间连通一级换热器的流体入口和流体出口。

通过采用上述技术方案，在一级换热器中，热媒通过一级换热器的热媒入口进入壳体，并在流经内管后从一级换热器热媒出口排出；与此同时，流体在夹层空间内流动，从一级换热器的流体出口排出。在此过程中，流体可与热媒充分换热，且由于内管将热媒与流体隔开，还能避免流体受到污染，有助于高质量产品的生产。

本实用新型进一步设置为：所述N级换热器包括N级壳体以及若干设置于N级壳体内的分流管，N大于或等于2；所述N级壳体内于其长度方向的两侧分别固定有第一封板和第二封板，各所述分流管固定架设于第一封板与第二封板之间；任一所述分流管两端均分别连通N级换热器的热媒入口和热媒出口；所述第一封板与第二封板于N级壳体内围成封闭空间，该封闭空间中除去各分流管外的部分构成供流体流动的流体活动空间，所述流体活动空间连通N级换热器的流体入口和流体出口。

通过采用上述技术方案，在N级换热器中，热媒通过N级换热器的热媒入口进入，并流经各个分流管，最终从N级换热器的热媒出口排出；与此同时，流体在流体活动空间内流动，最终从N级换热器的流体出口排出并流入上一级换热器。在此过程中，由于分流管的设置，流体通过分流管能够更为均匀和充分的与热媒进行换热，有助于进一步提高换热效果。

本实用新型进一步设置为：所述分流管为直管或弯管。

通过采用上述技术方案，采用直管或弯管各有其优势和好处。采用直管的优势是热媒流动更顺畅，没有死角，但是由于换热路径相对较短，换热时间有限，导致换热效果上会受一定的影响。采用弯管的优势是延长了换热路径，间接的延长换热时间，有助于充分换热，但是弯管内部容易出现死角，后期不容易清理。

本实用新型进一步设置为：该换热系统还包括空气滤清器以及进风口与空气滤清器出风口相连的风机，所述风机的出风口通过管路与该换热系统的流体入口相连。

通过采用上述技术方案，当流体为新风时，在风机的作用下，新风流经空气滤清器，并通过一级换热器或N级换热器的流体入口进入该换热系统；在此过程中，空气滤清器能够对新风实现过滤，有助于减少生产中的污染。

本实用新型进一步设置为：该换热系统的流体出口与风机进风口连通。

通过采用上述技术方案，针对产品标准要求相对较低的场合（根据特定的行业标准来执行），可以将该换热系统的流体出口（即一级换热器或N级换热器的流体出口）与风机进风口连通，使得换热后的加热空气通过换热系统的流体出口进入风机，使其与后续新风混合，然后再通过该换热系统的流体入口进入换热系统进行换热。采用这种方式，能够充分利用换热系统所排出空气中的余热，有助于进一步降低能耗。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

（1）通过多级换热器配合使用，延长换热路径，充分利用热媒的热量，大大减少能耗，极大提高换热效果；

（2）热媒与流体在各级换热器中流向相反，且均作往复式流动，不仅延长了换热路径，可提高换热效果，且能充分利用热媒的热量，间接的降低能耗；

（3）通过在各级换热器（除一级换热器）中设置若干分流管，使得热媒与流体能够更为充分的换热，可进一步提高换热效果。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例中各级换热器的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例中该换热系统整体结构示意图。

附图标记：1、一级换热器；101、一级壳体；102、内管；103、多孔网板；104、夹层空间；2、二级换热器；21、二级壳体；22、分流管；23、第一封板；24、第二封板；25、流体活动空间；3、三级换热器；4、N级换热器；5、热媒入口；6、热媒出口；7、流体入口；8、流体出口；9、集气区；10、排气区；11、空气滤清器；12、风机。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型进行清楚、完整地描述。

参见附图1，一种组合型节能换热系统，包括若干换热器，各换热器依次相连，使得热媒及流体可在各换热器中依次流动并进行换热。

其中，该换热系统所使用的热媒可以为经燃烧器燃烧天然气所产生的热风，而所使用的流体可以为流动的空气，也可以为流动液体，如纺织行业所使用的染液，具体的可根据实际生产的需求进行调整，对此不作具体限定。但是应注意的是，不同于传统燃烧器采用空气压缩机送风的技术方案，在本实用新型所提供的技术方案中，燃烧器配套使用的送风设备可以使用离心小风机12；空气压缩机送风会带走20%左右的热量，不利于充分换热，且离心小风机12相较于空气压缩机能够实现20倍左右的节能，优势更为明显。

参见附图1，各级换热器沿热媒的流动方向依次分为一级换热器1、二级换热器2、···、N级换热器4，N大于或等于2。各级换热器上均设有热媒入口5、热媒出口6、流体入口7与流体出口8；其中，任一级换热器1的热媒出口6均与下一级换热器1的热媒入口5相连，而任一级换热器1的流体入口7均与下一级换热器1的流体出口8相连，即一级换热器1的热媒入口5构成整个换热系统的热媒入口5，N级换热器4的热媒出口6构成整个换热系统的热媒出口6，N级换热器4的流体入口7构成整个换热系统的流体入口7，而一级换热器1的流体出口8则构成整个换热系统的流体出口8；如此，流体与热媒在各级换热器中的流动方向恰好相反，有助充分利用热媒的热量，实现充分换热。

具体的，上述一级换热器1包括一级壳体101以及同轴固定于一级壳体101内的内管102。其中，一级壳体101一端开口并构成一级换热器1的热媒入口5。内管102两端开口，其中一端开口直接连通一级换热器1的热媒入口5，另一端固定连接有多孔网板103，多孔网板103与一级壳体101的内壁固定，使得内管102与一级壳体101内壁之间围成有供流体流动的夹层空间104。

同时，一级换热器1的流体入口7、流体出口8及热媒出口6均设置于一级壳体101的外侧壁上；其中，一级换热器1的流体入口7和流体出口8分别位于一级壳体101长度方向的两侧，并同时连通上述夹层空间104；一级换热器1的热媒出口6则设置于一级壳体101远离一级换热器1热媒入口5的一侧。工作中，流体通过一级换热器1的流体入口7流入夹层空间104，并通过一级换热器1的流体出口8排出；热媒通过一级换热器1的热媒入口5直接进入内管102，并在流经多孔网板103后经一级换热器1的热媒出口6排出。

参见附图1，二级换热器2、三级换热器3、···、N级换热器4可以使用同一结构的换热器。具体的，以二级换热器2为例，二级换热器2包括二级壳体21以及若干设置于二级壳体21内的分流管22。二级壳体21内于其长度方向的两侧分别固定有第一封板23和第二封板24，第一封板23和第二封板24于二级壳体21内围成封闭空间，而二级壳体21内位于封闭空间两侧的区域则分别构成供热媒流动的集气区9和排气区10。各分流管22固定架设于第一封板23与第二封板24之间并呈均匀分布，分流管22的两端分别连通集气区9和排气区10；上述封闭空间中除去分流管22之外的区域构成供流体流动的流体活动空间25。

二级换热器2的热媒入口5、热媒出口6、流体入口7及流体出口8均设置于二级壳体21的外侧壁上。其中，二级换热器2的热媒入口5一方面连通一级换热器1的热媒出口6，另一方面连通二级壳体21内的集气区9；二级换热器2的热媒出口6一方面连通排气区10，另一方面连通三级换热器3的热媒出口6。二级换热器2的流体入口7一方面连通三级换热器3的流体出口8，另一方面连通上述流体活动空间25；二级换热器2的流体出口8一方面连通流体活动空间25，另一方面连通一级换热器1的流体入口7。

实际工作中，热媒从一级换热器1的热媒出口6排出，并通过二级换热器2的热媒入口5进入集气区9，并通过各个分流管22流入排气区10，并最终从二级换热器2的热媒出口6排出，并通过三级换热器3的热媒入口5流入三级换热器3。相反的，流体从三级换热器3的流体出口8排出，并通过二级换热器2的流体入口7流入流体活动空间25，进而通过二级换热器2的流体出口8排出，并通过一级换热器1的流体入口7排入一级换热器1。

以此类推，后续三级换热器3、四级换热器，直至N级换热器4，均按照上述方式依次连接。实际工作中，热媒从一级换热器1的热媒入口5流入该换热系统，并依次流经各级换热器，最终从N级换热器4的热媒出口6排出；相反的，流体从N级换热器4的流体入口7流入该换热系统，并依次流经各级换热器，最终从一级换热器1的流体出口8排出。

应注意的是，采用此种连接方式，一方面流体与热媒在各级换热器中的流动方向相反，另一方面流体和热媒在各级换热器中均作往复式流动，有助于延长换热路径，实现充分换热。

在本实用新型其中一个实施例中，当流体为流动的液体（如染液）时，上述N级换热器4的流体入口7可连接一进口泵，而一级换热器1的流体出口8可连接一循环泵；如此，使得流体可在各级换热器内灵活流动。

参见附图2，在本实用新型的另一实施例中，当流体为流动的空气时，该换热系统还包括空气滤清器11以及进风口与空气滤清器11出风口相连的风机12，风机12的出风口可通过管路与N级换热器4的流体入口7相连；而N级换热器4的流体出口8可连接用热设备。如此，在风机12的作用下，新风经空气过滤器过滤后通过一级换热器1的流体入口7进入一级换热器1，并在换热完成后，通过一级换热器1的流体出口8排出，供应给用热设备。在此过程中，空气滤清器11能够对流体实现充分过滤，满足产品标准要求较高的生产场合。

相应的，针对产品标准要求相对较低的场合（根据特定的行业标准来执行），可以将N级换热器4的热媒出口6与风机12的进风口连通，使得换热完成后的加热空气可通过一级换热器1的流体入口7进入一级换热器1，并最终在换热完成后供应给用热设备。如此，可充分利用该换热系统所排出空气中的余热，进一步降低能耗，实现节能的效果。

本实施例的工作原理是：实际工作中，燃烧器燃烧天然气所加热的空气通过一级换热器1的流体入口7进入一级换热器1，并依次流经各级换热器，最终从N级换热器4的流体出口8排出；与此同时，流体通过N级换热器4的流体入口7进入N级换热器4，并依次流经各级换热器，最终从一级换热器1的流体出口8排出。在此过程中，流体与热媒均作往复式流动，且二者在各级换热器间的流动方向相反，实现充分换热。

当流体为流动的空气时，经N级换热器4热媒出口6排出的加热空气可在风机12的作用下与新风混合，并通过N级换热器4的流体入口7进入N级换热器4，在充分换热后供应给用热设备，实现余热的再利用，有效节能。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种组合型节能换热系统，其特征在于：包括若干换热器，各所述换热器上均设有热媒入口（5）、热媒出口（6）、流体入口（7）以及流体出口（8）；各所述换热器沿热媒流动方向依次分为一级换热器（1）、二级换热器（2）、···、N级换热器（4），N大于或等于2；任一级换热器（1）的热媒出口（6）均与下一级换热器（1）的热媒入口（5）相连，各级换热器的流体入口（7）和流体出口（8）依次相连并形成串联结构，使得受热流体依次流经各级换热器。

2.根据权利要求1所述的一种组合型节能换热系统，其特征在于：任一级换热器（1）的流体入口（7）均与下一级换热器（1）的流体出口（8）相连，使得流体与热媒在各级换热器内的流动方向相反。

3.根据权利要求1所述的一种组合型节能换热系统，其特征在于：任一级换热器（1）的热媒入口（5）和热媒出口（6）分别位于对应换热器长度方向的两侧，且任意相邻两级换热器的热媒入口（5）和热媒出口（6）的位置相反，使得热媒在各级换热器中作往复式流动。

4.根据权利要求1所述的一种组合型节能换热系统，其特征在于：任一级换热器（1）的流体入口（7）和流体出口（8）分别位于对应换热器长度方向的两侧，且任意相邻两级换热器的流体入口（7）和流体出口（8）的位置相反，使得流体在各级换热器中作往复式流动。

5.根据权利要求1所述的一种组合型节能换热系统，其特征在于：所述一级换热器（1）包括一级壳体（101）以及设置于一级壳体（101）内的内管（102），所述内管（102）两端分别连通一级换热器（1）的热媒入口（5）和热媒出口（6），且所述内管（102）与一级壳体（101）内壁之间围成有封闭的夹层空间（104），所述夹层空间（104）连通一级换热器（1）的流体入口（7）和流体出口（8）。

6.根据权利要求1所述的一种组合型节能换热系统，其特征在于：所述N级换热器（4）包括N级壳体以及若干设置于N级壳体内的分流管（22），N大于或等于2；所述N级壳体内于其长度方向的两侧分别固定有第一封板（23）和第二封板（24），各所述分流管（22）固定架设于第一封板（23）与第二封板（24）之间；任一所述分流管（22）两端均分别连通N级换热器（4）的热媒入口（5）和热媒出口（6）；所述第一封板（23）与第二封板（24）于N级壳体内围成封闭空间，该封闭空间中除去各分流管（22）外的部分构成供流体流动的流体活动空间（25），所述流体活动空间（25）连通N级换热器（4）的流体入口（7）和流体出口（8）。

7.根据权利要求6所述的一种组合型节能换热系统，其特征在于：所述分流管（22）为直管或弯管。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种组合型节能换热系统，其特征在于：该换热系统还包括空气滤清器（11）以及进风口与空气滤清器（11）出风口相连的风机（12），所述风机（12）的出风口通过管路与盖换热系统的流体入口（7）相连。

9.根据权利要求8所述的一种组合型节能换热系统，其特征在于：该换热系统的流体出口（8）与风机（12）进风口连通。

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