一种套管换热器的制作方法

本发明涉及热水器相关技术领域，尤其是指一种套管换热器。

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。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。

套管式换热器是目前石油化工生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体（包括内壳和外壳）、u型肘管、填料函等组成。所需管材，可分别采用普通碳钢、铸铁、铜、钛、陶瓷玻璃等制作。管子一般被固定在支架上。两种不同介质可在管内逆向流动（或同向）以达到换热的目的。在进行逆向换热时，热流体由上部进入，而冷流体由下部进入，热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。热流体由进入端到出口端流过的距离称之为管程；流体由壳体的接管进入，从壳体上的一端引入到另一端流出，通过这种方式传热的换热器称为壳程套管式换热器。由于套管式换热器被广泛的应用在石油化工、制冷等工业部门，原本单一的传热方式和传热效率已经不能满足实际工作和生产，目前国内外研究者对套管式换热器提出了很多种改进方案，以延长套管式换热器的使用寿命，加强其使用效率。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种传热效率高的套管换热器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种套管换热器，包括水箱本体、冷媒组件和水管组件，所述的冷媒组件和水管组件置于水箱本体的内部，所述的冷媒组件包括直式冷媒管和弯式冷媒管，所述的直式冷媒管和弯式冷媒管连通，所述的水管组件包括直式水管和弯式水管，所述的直式水管和弯式水管连通，所述的直式水管置于直式冷媒管的内部，所述的弯式冷媒管包括内冷媒管和外冷媒管，所述的弯式水管置于内冷媒管和外冷媒管之间，所述的弯式水管包覆整个内冷媒管，所述的外冷媒管缠绕在弯式水管的外侧。

将水管组件分为两部分，分别为直式水管和弯式水管；将冷媒组件分为两部分，分别为直式冷媒管和弯式冷媒管；而直式水管置于直式冷媒管之中，使得直式水管与直式冷媒管中的冷媒充分接触，使得热交换更为充分；弯式冷媒管又分为两部分，分别为内冷媒管和外冷媒管，而弯式水管置于内冷媒管和外冷媒管之间的设计，一方面内冷媒管能够充分与弯式水管接触而提高换热效率，另一反面外冷媒管不仅对弯式水管进行热交换，还与水箱本体中的水进行热交换，这样设计能够大大提高冷媒与水之间热交换效率，从而达到了传热效率高的目的。

作为优选，所述的直式水管包括若干第一分水管，所述第一分水管的外侧面上设有外螺纹，所有的第一分水管相互绞在一起。将直式水管分为若干第一分水管能够大大提高直式水管与冷媒之间的接触面积；而外螺纹的设计，一方面能够确保第一分水管之间存在间隙，从而提高了冷媒的流通效率，从而更进一步的提高热交管效率，另一方面能够提高第一分水管的牢固程度，外螺纹能够起到加强筋的作用，从而提高了第一分水管的使用寿命。

作为优选，所述的弯式水管包括若干第二分水管，所述第二分水管的横截面形状呈圆弧状，所有的第二分水管拼接在一起构成一个圆环包覆在内冷媒管的外侧。将弯式水管分为若干第二分水管能够大大提高弯式水管与内冷媒管之间的接触面积。

作为优选，所述第二分水管的外侧面上设有螺旋状换热翅片，所述的外冷媒管缠绕在第二分水管的外侧面，所述的螺旋状换热翅片置于相邻两圈外冷媒管之间。螺旋状换热翅片的设计，一方面外冷媒管通过接触螺旋状换热翅片也能够与弯式水管进行热交换，从而更进一步的提高热交管效率，另一方面螺旋状换热翅片能够支撑以及限定外冷媒管，能够起到支撑架的作用，从而提高了弯式水管和弯式冷媒管的安全可靠性。

作为优选，所述的水管组件上设有进水管口和出水管口，所述的进水管口置于水箱本体的下方外侧且与水管组件连通，所述的出水管口置于水箱本体的内部上方且与水管组件连通，所述的出水管口上设有喷淋头，所述水箱本体的下方外侧设有热水出口，所述的热水出口与水箱本体的内部连通，所述的热水出口置于进水管口的下方。在出水管口上设计喷淋头，能够使得水进入到水箱本体中时，喷淋到直式冷媒管的外部以及外冷媒管的外部，进而使得水能够再一次进行热交换，使得换热效率大大提升；而热水出口的位置设计，一方面能够使得水箱本体中的水能够实现充分的热交换，另一方面能够充分使用水箱本体内的水，不会因为热水出口过高而导致水箱本体内有部分水不能被充分利用。

作为优选，所述的水箱本体包括外壳和内胆，所述的外壳为脱碳钢板层，所述的内胆为搪瓷层，所述的外壳和内胆之间设有热胀冷缩层。通过脱碳钢板层的设计，提高了整个水箱本体的抗压抗暴性能；通过热胀冷缩层的设计，能够有效的降低水箱本体的热胀冷缩率；通过搪瓷层的设计，能够提高防腐防锈的作用。

作为优选，所述的水管组件和冷媒组件均采用纯铜材料制作而成，所述直式冷媒管的外侧面上设有均匀分布的散热片。通过纯铜材料的使用，能够更加的耐腐蚀；直式冷媒管外侧设计散热片是为了与水箱本体内的水更为充分的接触，从而提高热转化效率。

作为优选，相邻两根直式水管之间通过连接杆连接，所述的弯式水管与水箱本体的内壁通过支撑架连接。通过连接杆和支撑架的设计，提高了水管组件和冷媒组件的牢固程度，提高了整个装置的使用寿命。

作为优选，所述水箱本体的内部设有镁棒，所述镁棒的形状呈圆环形，所述喷淋头置于镁棒的中间且置于镁棒的下方。通过镁棒的结构设计，能够使得镁棒与水充分接触，但当搪瓷层局部出现裂纹时，镁阳极与脱碳钢板层之间通过水形成较小的电阻，镁阳极开始输出电流，流至暴露在外的金属内胆处产生一种极化膜，修补破损的搪瓷，使金域内胆绝缘防止腐蚀。

作为优选，所述水箱本体的底部设有排污口。通过排污口的设计能够方便对水箱本体内部进行清洗排污操作，提高了水箱内部的干净卫生，提高使用寿命。

本发明的有益效果是：热交换效率高，传热效率高，冷媒接触面积大，冷媒流通性好，牢固程度高，使用寿命长，安全可靠性高，水箱本体内的水利用率高，防腐防锈效果好，抗压抗暴效果好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是直式水管的结构示意图；

图3是弯式水管的结构示意图；

图4是弯式水管的剖面结构示意图。

图中：1.喷淋头，2.内胆，3.热胀冷缩层，4.外壳，5.水箱本体，6.镁棒，7.直式冷媒管，8.弯式冷媒管，9.连接杆，10.支撑架，11.进水管口，12.热水出口，13.冷媒组件，14.排污口，15.出水管口，16.第一分水管，17.外螺纹，18.弯式水管，19.外冷媒管，20.螺旋状换热翅片，21.第二分水管，22.内冷媒管，23.水管组件，24.直式水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种套管换热器，包括水箱本体5、冷媒组件13和水管组件23，冷媒组件13和水管组件23置于水箱本体5的内部，冷媒组件13包括直式冷媒管7和弯式冷媒管8，直式冷媒管7和弯式冷媒管8连通，水管组件23包括直式水管24和弯式水管18，直式水管24和弯式水管18连通，直式水管24置于直式冷媒管7的内部，弯式冷媒管8包括内冷媒管22和外冷媒管19，弯式水管18置于内冷媒管22和外冷媒管19之间，弯式水管18包覆整个内冷媒管22，外冷媒管19缠绕在弯式水管18的外侧。

如图2所示，直式水管24包括若干第一分水管16，第一分水管16的外侧面上设有外螺纹17，所有的第一分水管16相互绞在一起。如图3、图4所示，弯式水管18包括若干第二分水管21，第二分水管21的横截面形状呈圆弧状，所有的第二分水管21拼接在一起构成一个圆环包覆在内冷媒管22的外侧。第二分水管21的外侧面上设有螺旋状换热翅片20，外冷媒管19缠绕在第二分水管21的外侧面，螺旋状换热翅片20置于相邻两圈外冷媒管19之间。

水管组件23上设有进水管口11和出水管口15，进水管口11置于水箱本体5的下方外侧且与水管组件23连通，出水管口15置于水箱本体5的内部上方且与水管组件23连通，出水管口15上设有喷淋头1，水箱本体5的下方外侧设有热水出口12，热水出口12与水箱本体5的内部连通，热水出口12置于进水管口11的下方。水管组件23和冷媒组件13均采用纯铜材料制作而成，直式冷媒管7的外侧面上设有均匀分布的散热片。相邻两根直式水管24之间通过连接杆9连接，弯式水管18与水箱本体5的内壁通过支撑架10连接。

水箱本体5包括外壳4和内胆2，外壳4为脱碳钢板层，内胆2为搪瓷层，外壳4和内胆2之间设有热胀冷缩层3。水箱本体5的内部设有镁棒6，镁棒6的形状呈圆环形，喷淋头1置于镁棒6的中间且置于镁棒6的下方。水箱本体5的底部设有排污口14。

使用时，冷媒从水箱本体5的上方进入，从水箱本体5的下方流出；水从进水管口11流入冷水，其中直式冷媒管7中第一分水管16通过外螺纹17充分与冷媒接触，而弯式冷媒管8中内冷媒管22充分与第二分水管21接触，外冷媒管19通过螺旋状换热翅片20更进一步与第二分水管21接触，从而在水从出水管口15上的喷淋头1喷出时已经进行了第一次的热交换；而喷出来的水将会与直式冷媒管7的外侧面与外冷媒管19的外侧面以及散热片再一次接触进行第二次热交换，从而能够更进一步的实现热交换。采用纯铜水管组件23的设计，使得水管组件23更为耐腐蚀；而第一分水管16、外螺纹17、第二分水管21和螺旋状换热翅片20的设计，使得其与冷媒接触面积更广，热交换更为充分，换热效率大大提升。