专利名称：一种燃气热水器的热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体加热器领域，尤其涉及一种燃气热水器的热交换器。
背景技术：
燃气热水器的工作原理在于通过燃烧器燃烧产生热空气，再由热交换器将热能从空气中传动到水中，最后产生热水。因此，燃气热水器的热交换效率是其重要的技术指标 之一 O为提高燃气热水器的热交换效率，现有最常用的技术手段就是在燃烧器上方设置吸热片和水管；特别地，为防止热量从吸热片和水管间流失，燃气热水器的制造业者们往往将水管设置为至少两层，并在层与层之间设置紊流片，进一步减少热气的流失速度。如一篇公开号为CN101949661A的中国专利披露一种燃气热水器用热交换器,包括热交换器外壳，吸热片01和换热水管02，所述吸热片01上开设有呈上、下分布的至少两排水管孔，所述吸热片01上还设有若干紊流凸部03，所述紊流凸部03位于吸热片01下排水管孔的上面，如图I所示。该专利提供的一种燃气热水器用热交换器，通过增设紊流部虽能提高热交换器的换热效率，但仍存在下面一些缺陷1)水管进行多排设计，管径相对较大，一般在15mm以上，为此，价高的铜材耗费量大，造价不菲，阻碍了其推广应用；2)水管多排设计不可避免地导致不同排上的不同水管存在温度差异，换热不均匀，制约了换热能力的提高。如图2所示，其提供了一种不同换热水管上的换热能力模拟图。针对不同水管受热不均制约换热能力的问题，业界内也有人提出在吸热片上设置烟气通道，加大烟气流通速度，缩短吸热片上下端的温差。如一篇文献号为CN201126330Y的中国专利披露一种热交换器用吸热片包括吸热片01，设置在吸热片01上呈上、下分布的至少两排水管孔04，其特征在于，所述吸热片01上开设有管状凸孔05，所述管状凸孔05的内部上下贯通形成烟气通道。该专利通过在吸热片上设置烟气通道虽能缓解吸热不均的问题，但其仍是基于多排水管设计的，也存在铜材用量多，造价高的问题；同时，在吸热片上开设烟气通道无疑增加了换热器的制作工序，结构相对复杂。有鉴于此，极为有必要开发一种结构简单，吸热均匀，换热效率高的适用于燃气热水器的热交换器。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于，简化现有热交换器结构的同时提高热交换器的换热效率。为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。—种燃气热水器的热交换器，包括外壳(I)，设置在外壳顶部的集热片(2)、对流换热水管(3)，以及盘绕在外壳四周的辐射换热水管(4);其特征在于，所述对流换热水管
(3)为单排式设置，该对流换热水管(3)的直径在9mm-13mm之间。作为改进地，所述对流换热水管(3)的数量为四根或五根，平均排布在外壳顶部。
作为改进地，所述辐射换热水管的管径在9mm-13mm之间。该管径范围的设置，在提高水管与水流间的换热系数同时；不会导致整机水流量偏小，停水温升和水温超调上升；有效避免干烧，用水舒适性好。作为改进地，所述集热片的高度为15mm-30mm之间；所述集热片间的间距为I. 5mm-2. 0mm。与传统的热交换器相比，集热片高度和密度都稍微增加，保证热交换器的换热效率。作为改进地，所述对流换热水管(3)和/或辐射换热水管(4)内设有水流紊流片。进一步改进地，所述紊流片的形状为麻花状，提高紊流效果。作为改进地，所述对流换热水管(3)的的两端一体延伸出盘绕在外壳I四周侧壁上的辐射换热水管(4)，所述对流换热水管(3)和所述辐射换热水管(4)的管径相同。另一种改进地，所述对流换热水管(3)的孔径小于所述辐射换热水管(4)的孔径。 以加快水流在对流换热水管(3)中的流动速度，进一步热交换器的换热效率。本发明一反常规热交换器设计思路，将对流换热水管的双排乃至多排结构转变为单排设置，并通过适当缩小对流换热水管管径，增多集热片，其有益效果是有效缩小烟气边界层厚度，使得热交换器的换热能力提高25%左右，进而为获取相同的换热量，单排管的对流有效换热面积可减小25%，节约铜材用量，降低制造成本。
图I所示为现有热交换器结构示意 图2所示为现有热交换器水管吸热能力模拟 图3所示为现有热交换器吸热片结构示意 图4所示为本发明提供的热交换器前视；
图5所示为本发明提供的热交换器局部剖视 图6所示为本发明提供的热交换器后视 图7所示为本发明提供的热交换器水管吸热能力模拟图。附图标记说明
01、吸热片 02、换热水管 03、紊流凸部 04、水管孔 05、管状凸孔 I、外壳 2、集热片 3、对流换热水管 4、辐射换热水管。
具体实施例方式为进一步阐述本发明的实质，结合附图对本发明的具体实施方式
说明如下。如图4-图6所不,一种燃气热水器的热交换器,包括夕卜壳I,设置在外壳I顶部的集热片2、对流换热水管3，以及盘绕在外壳I四周的辐射换热水管4 ;其特征在于，所述对流换热水管3为单排式设置，该对流换热水管3的直径在9mm-13mm之间。其中，所述外壳I优选为横切面为矩形的直筒状；该外壳I的顶部固定有集热片2，外壳2的底部的燃烧器；优选地，所述集热片2的数量为90片，各集热片之间的间距为I. 5mm-2. 0mm。其他实施方式中,所述外壳的横切面为圆形或三角形,不限于本实施例。如图5所示，所述对流换热水管3的数量优选为4根，每根对流换热水管3的直径在11mm，其平行穿插在集热片2上，使每根对流换热水管3间的间距相等。所述对流换热水管3的两端一体延伸出盘绕在外壳I四周侧壁上的辐射换热水管4。优选地，所述集热片2上还设置有热气紊流通道。进一步地，为提高热交换器的换热效率，所述对流换热水管3的孔径小于所述辐射换热水管的孔径。以加快水流在对流换热水管3中的流动速度。其他实施方式中，所述对流换热水管的数量为5根，在对流换热水管和辐射换热水管之间通过连接头连接，该对流换热水管和辐射换热水管的管径大小相同，不限于本实施例。本实施例提供的一种燃气热水器的热交换器，由于将多排对流换热水管设置成单排结构，使得烟气边界层降为原来的一半左右，提高烟气与对流换热水管间的换热系数；同时，通过将对流换热水管的孔径改为11mm，在提高水管与水流间的换热系数同时，不会导致整机水流量偏小；停水温升和水温超调上升，影响舒适性和出现关机干烧的问题。通过理论计算，本实施例提供的热交换器与传统的热交换器相比，平均换热系数提高了 17%以上；取烟气边界层变薄后温差上升50K的话，初步估算其换热能力
/2)提升26%以上。根据换热公式Q=khf2)F为获取相同的换热量，·单排管的对流有效换热面积F可减小26%，从而可以减轻水箱的重量。为进一步说明本实施例所带来的有益效果，我们对改进后的热交换器进行换热能力模拟，如图7所示。从该图我们可以看到，在总吸热能力一定的情况下，辐射换热水管的换热能力提高到了 14%，对流换热水管间的最大差距降为5%，换热均匀，吸热效果好。以上具体实施方式
对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种燃气热水器的热交换器，包括外壳(1)，设置在外壳顶部的集热片(2)、对流换热水管(3)，以及盘绕在外壳四周的辐射换热水管(4);其特征在于，所述对流换热水管(3)为平均排布在外壳顶部的单排式设置，该对流换热水管(3)的的材质为无氧铜，其直径在9mm-13mm之间；所述集热片的高度为15mm-30mm之间，所述集热片间的间距为I. 5mm-2. Omnin
2.根据权利要求I所述的燃气热水器的热交换器，其特征在于，所述对流换热水管(3)的数量为四根或五根。
3.根据权利要求I所述的燃气热水器的热交换器，其特征在于，所述辐射换热水管(4)的管径在9mm_13mm之间。
4.根据权利要求I所述的燃气热水器的热交换器，其特征在于，所述对流换热水管(3)和/或辐射换热水管(4)内设有水流紊流片；所述紊流片的形状为麻花状。
5.根据权利要求I所述的燃气热水器的热交换器，其特征在于，所述对流换热水管(3)的的两端一体延伸出盘绕在外壳I四周侧壁上的辐射换热水管(4)。
6.根据权利要求I所述的燃气热水器的热交换器，其特征在于，所述对流换热水管(3)的孔径小于所述辐射换热水管(4)的孔径。
全文摘要
本发明涉及流体加热器领域，尤其涉及一种燃气热水器的热交换器，包括外壳(1)，设置在外壳顶部的集热片(2)、对流换热水管(3)，以及盘绕在外壳四周的辐射换热水管(4)；其特征在于，所述对流换热水管(3)为单排式设置，该对流换热水管(3)的直径在9mm-13mm之间。本发明一反常规热交换器设计思路，将对流换热水管的双排乃至多排结构转变为单排设置，并通过适当缩小对流换热水管管径，增多集热片，其有益效果是使得热交换器的换热能力提高25%左右，进而为获取相同的换热量，单排管的对流有效换热面积可减小25%，节约铜材用量，降低制造成本。
文档编号F24H9/00GK102901226SQ20121033918
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者余少言, 仇明贵, 刘兵 申请人:广东万家乐燃气具有限公司