专利名称：尤其用于热发生器的换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及换热器，所述换热器尤其用于热发生器。
背景技术：
管板式换热器己公知，所述管板式换热器中使一种流体从通常为圆形 横断面的管内穿过，同时使另一种流体在专门设计的腔体即所谓的"壳" 内穿过所述管的外壁。
发明内容
本发明的目标是提供高换热效率的换热器。
在以上目标范围内，本发明的主要目的是提供一种换热器，其允许制 造非常紧凑的锅炉主体。
本发明的另一目的是提供一种换热器，在大部分安装和运行条件下， 其允许回收燃烧(冷凝)烟气的汽化潜热。
本发明的另一目的是提供一种换热器，将其构造成允许在所述换热器 内直接内置燃烧器，同时由二次流体冷却燃烧室以大大减少氮氧化物的排 放。
本发明的另一目的是提供一种换热器，其具有更小的换热器质量，从 而允许进一步减少总体热惰性，以对热负荷变化具有更快的反应速度且大 大减少无谓的热损失。
本发明的另一目的是提供一种换热器，其允许充分自动化其制造过程， 且这归功于其专门设计的机械结构。
本发明的另一目的是提供一种换热器，其在二次流体侧具有更小的负 载损失，随之大大减少流体驱动元件(如泵和类似物)的耗电。
本发明的另一目的是提供一种换热器，归功于其专门设计的结构特征， 其在运行中非常可靠且安全。根据本发明的一个方面，在下文中将更加显而易见的上述目标和目的 以及其他目的由一种尤其用于热发生器的换热器实现，其特征在于所述换 热器包括多个换热器管，每根所述换热器管具有多波瓣横断面。
在尽管非排他但优选的本发明实施方案的如下公开中，本发明的进一 步特征和优势在下文将更加显而易见，附图中示意但非限制的实施例演示 所述实施方案，其中
图1为根据本发明换热器的示意立面视图2为换热器的俯视图3为根据本发明换热器的四波瓣管的横截面视图； 图4为演示本发明换热器的四波瓣管的外部结构或形状的侧视图； 图5为换热器顶部的局部剖视立面图，显示了二次流体的除气； 图6与图5相似，显示了安装在本发明换热器顶部的燃烧器；和 图7为立面图，其示意了包括根据本发明换热器的热发生器的运行。
具体实施例方式
参照上述附图的附图标记， 一般由附图标记1表示的根据本发明的换 热器包括多个具有多波瓣横断面的换热器管，附图标记2表示所述换热器 管， 一次流体从所述换热器管中穿过，且所述换热器管与两个带孔元件连 接，即顶部带孔元件3和底部带孔元件4。
通过焊接、或类似耦合工艺和/或通过机械耦合形式将所述管与通常由 底部和/或板元件组成的所述带孔元件连接。
有利地，每根所述换热器管2具有四波瓣或四叶片横断面。
特别地，将管板结构做成以类似轮辐的造型布置换热器管，以便所述 管彼此发散开(diverging),尽管非必需，但优选，如图1和2清楚显示。
将这样做成的管板布置在尽管非排他但优选金属材料套或壳5中，所 述壳5尽管非排他但优选具有圆形、卵形或椭圆形底部，从而其形成单一 主体且具有分别用作二次流体入口和出口的两个或更多开口 ，所述开口由 附图标记6和7表示。更特别地，尽管非排他，但优选，由外部机械机构使所述二次流体在
所述壳5内流动且循环穿过所述入口/出口或引出口 6和7，从而使所述二 次流体适于从底到顶以恰当设计的流速与管板外部接触，使一次流体在所 述管板内部循环。
二次流体所具有的相对较大的通道横断面允许实现所述二次流体的低 上升速率或速度，在形成本发明换热器的所有管2上具有最优热交换。
如所陈述的，所述换热器管2具有包括对称或非对称结构的四个波瓣 21的四波瓣或四叶片横断面，围绕具有尽管非排他但优选圆形横断面的中 空体22像皇冠一样布置所述波瓣21。
以示例但非限制的方式，图3显示了上述横断面的一种可能实施方案， 同时还可有任意预期的概念上相似的型式或造型，但具有取决于换热器应 用和流体换热要求的不同波瓣型式和大小和不同的中心体。
特别地，组成本发明换热器的换热器管2由上述四波瓣横断面绕其主 轴同时平移和旋转制成。
如图4所示，这样所得到的管的形状或造型可认为是在空间上直线延 伸的四波瓣基部盘管。
这样，特别设计的四波瓣造型和其以上公开的盘管型式允许形成在换 热器管内部循环的气态一次流体的强湍流、以及单位长度上与二次流体的 大接触面积。
这种新颖的管的造型的结果是促进从一种流体到另一种流体的高效传扭。
进而，管板结构做成使换热器管2尽管非排他但优选彼此发散开，从 而允许以结构非常巧妙简单的方式使换热器的板或顶部底板3具有稍微向 上的凸弯，如图5所示。
这有助于换热器内所容纳的液态二次流体的有效且充分除气，同时防 止气泡或气穴在换热器内形成而受负面影响换热运行。
图5示意了被侧向排出的气泡8，这归功于底板3的凸弯。
进而，应该指出，专门设计的本发明换热器的型式允许在换热器主体 顶部直接内置一台或更多用于气态、固态和液态燃料的预混式、鼓风式、 催化式燃烧器。这样，换热器顶部充当燃烧室，燃烧室壁直接由二次流体冷却。
图6示意了燃烧器的布置， 一般由附图标记9指示。
这样，直接冷却燃烧室壁可有效阻止燃烧时热氮氧化物的产生，从而
允许有利地减少热发生器的污染物排放。
图7示意了一种热发生器， 一般由附图标记100指示，包括根据本发
明的换热举。
与预混式、鼓风式、催化式燃烧器9耦合的换热器1的总体结构允许 制造冷凝热发生器100，其可在二次流体极大温差和/或不同二次流体入口 温度下运行。
这种运行模式，除了在系统使用灵活性方面具有非常大的优势外，在 大部分安装和运行条件下，还允许容易地回收烟气汽化潜热(燃烧烟气的 冷凝)，随之有非常高的产热效率。
以上公开的换热器可由不同制造材料制造，取决于其应用但尽管非排 他但优选由不锈钢、其他钢材、铜、铝、塑料等制成。
特别地，本发明换热器尽管非排他但优选专门用于供热和/或制备生活 热水的热发生器。
进而，在形成一次流体的强湍流、与二次流体的大接触面积和高效换 热和二次流体的充分排气情况下，在气态流体和液态流体之间实现高效换 热的可能性和直接在换热器主体顶部安装一台燃烧器的可能性使本发明换 热器特别适合用于锅炉，尽管非排他但优选所述锅炉设计用于提供供热用 及卫生用的热水。
进而，这种换热器的特征允许其用于包括在气态、固态和液态燃料下
运行的预混式、鼓风式、催化式燃烧器的热发生器，。
进而，使用不同材料用于制造本发明换热器的可能性使后者适用于不
同类型的热发生器，如常规发生器、冷凝发生器等。 已发现本发明完全实现了预期目标和目的。 事实上，本发明提供的换热器的结构特征具有大量优点。 特别地，本发明换热器具有非常高的换热效率，这归功于四波瓣横断
面管导致的气态流体的高湍流和非常大的流体接触面积。
进而，也由于管板单位长度上的大面积，根据本发明的换热器允许使用尺寸非常紧凑的锅炉主体。
进而，根据本发明的换热器允许容纳二次流体的极大体积，随之导致 所述流体低速穿过所述换热器和构成换热器的所有管的良好换热。
进而，本发明换热器适于在二次流体大温差和/或不同二次流体入口温 度下运行。
又一优点是在大部分安装和运行条件下回收燃烧(冷凝)烟气的汽化 潜热的可能性。
本发明换热器的又一优点是直接使换热器与燃烧器耦合同时由二次流 体冷却燃烧室且大大减少氮氧化物的排放的可能性。
进而，本发明换热器具有减少的质量，允许随之减少总体热惰性，同 时确保对热负荷变化的快速反应和大大减少无谓的热损失。
本发明换热器的又一优点是高度自动化其制造过程的可能性，归功于 换热器的特别机械结构。
进而，本发明换热器在二次流体侧具有非常小的负载损失，随之大大 减少流体驱动元件(如泵和类似物)的耗电。
实施本发明时，根据要求，所用材料及附随尺寸和外形可以是任意的。
权利要求
1. 一种换热器，尤其用于热发生器，其特征在于，所述换热器包括多个换热管，每根所述换热管具有多波瓣横断面。
2. 根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，使一次流体从中穿过 的所述换热器管通过焊接、或类似耦合工艺和/或通过机械耦合形式与两个 包括底部和/或板元件的带孔元件即顶部带孔元件和底部带孔元件耦合。
3. 根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，每根所述换热器 管具有四波瓣或四叶片横断面。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，将所述换 热器管板做成以类似轮辐的造型布置其中所有换热器管，且所述换热器管 尽管非必需但优选彼此发散开。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热器管构成布置在管板壳内的管板，该管板壳尽管非排他但优选为金属壳，所述壳优选具有圆形、卵形或椭圆形基部筒状造型，所述换热器与壳一起 形成单一主体且包括两个或更多二次流体入口和出口。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，尽管非排 他但优选通过外部机械驱动设备使所述二次流体循环穿过所述壳和所述入 口/出口 ，从而允许所述二次流体从底到顶以设定速度与所述管板外部接触， 一次流体从所述管板内部循环穿过。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器具有用于所述二次流体的大通道横截面，允许在其中实现小上升速率或 速度，在形成所述换热器的所有管上具有最优热交换。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热器管包括布置成对称或非对称造型的四个波瓣，所述波瓣像皇冠一样围绕 具有尽管非排他但优选圆形横断面的中空体。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，每根所述 换热器管由四波瓣横断面沿所述换热器主轴同时平移和旋转制成。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器f具有以直线方式在空间上延伸的四波瓣基部盘管形状或型式。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述四波 瓣型式和其盘管延伸段允许形成在所述换热器管内循环的气态一次流体的 强湍流以及单位长度上与二次流体的大接触面积，从而在两种流体之间提 供高效传热。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器的所述顶板或底部包括稍微向上的凸弯，从而使所述换热器内的所述液 态二次流体充分除气，以防止气泡在所述换热器内聚集且负面影响其换热。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器设计成允许在换热器主体顶部直接内置一台或更多用于气态、固态和液 态燃料的预混式、鼓风式、催化式燃烧器，从而所述换热器的所述顶部适 于充当燃烧室，所述燃烧室具有直接由二次流体冷却的燃烧室壁。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，直接冷却 所述燃烧室壁可有效阻止燃烧过程产生热氮氧化物，从而大大地减少所述 热发生器的污染物排放。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，当与预混 式、鼓风式、催化式燃烧器耦合时，所述换热器提供适于在二次流体大温差和/或不同二次流体入口温度下运行的冷凝热发生器。
16. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器设计成高效回收燃烧烟气(燃烧烟气的冷凝)的汽化潜热，在其大部分 安装和运行条件下，具有很高的产热效率。
17. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，取决于所 述换热器的应用，所述换热器由不同制造材料制造，尽管非排他但优选由 不锈钢、钢、铜、铝、塑料制成。
18. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器设计成尽管非排他但特别用于供热用和/或供卫生用热水的热发生器中。
19. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器尽管非排他但特别设计成用于尽管非排他但优选用于提供供热和卫生热水的锅炉中。
20. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器专门设计用于包括预混式、鼓风式、催化式和热发生器燃烧器的热发生 器，所述燃烧器在气态、固态和液态燃料下运行。
21. 根据前述权利要求中任一项所述的换热器，其特征在于，所述换热 器尽管非排他但特别适于用于不同类型的热发生器如常规、冷凝热发生器和类似物中。
全文摘要
本发明涉及从气态一次流体向液态二次流体传热的换热器。尤其，本发明涉及独特的换热构件，其主要特征是使用包括一组四波瓣横断面管的发散管板。
文档编号F28F1/10GK101532791SQ20091000457
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月6日 优先权日2008年3月10日
发明者G·洛瓦托 申请人:费罗利公司