一种全预混冷凝盘管式热交换器的制作方法

本实用新型涉及热交换器技术领域。

背景技术：

传统的冷凝式换热器包含一个由管件盘成的螺旋盘管，螺旋盘管的内腔形成燃烧室，螺旋盘管采用扁圆形的不锈钢管盘制而成，相邻的两圈管件之间存在缝隙，而位于燃烧室内的燃烧器产生的高温烟气在燃烧室内辐射放热，然后通过螺旋盘管的缝隙朝向换热器的外壳运动，最后烟气从外壳的上部的排气筒排出，烟气中冷凝下来的水从外壳的下部出口排出，螺旋盘管内部的水经过加热流入用户端。以上结构的换热器中烟气的热量经过螺旋盘管缝隙后直接从外壳散发出来，高温烟气迅速从排气筒排出，且造成外壳的温度较高，热交换器的热量损失较大，热利用效率较低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种全预混冷凝盘管式热交换器，其具有减少热量损失、提高热交换效率、密封性能好等特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种全预混冷凝盘管式热交换器，包括外壳、前座、后座、带有缝隙的盘管、燃烧器，所述前座和后座分别扣合在外壳的上下两侧以形成用于安装盘管和燃烧器的空腔，所述后座上设有进水口和烟气排出口，所述前座上设有出水口，所述盘管的两端分别与进水口和出水口连通；所述空腔中设有用于分隔空腔的隔板组件，所述隔板组件包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和前座之间形成第一腔体，所述第一隔板和第二隔板之间形成第二腔体，所述燃烧器设于盘管内且位于第一腔体中，所述第二隔板上设有用于连通第二腔体和烟气排出口的导气孔。

作为改进，所述导气孔设于靠近进水口的位置处。

作为改进，所述第一隔板嵌装在盘管与盘管之间的缝隙中，所述第二隔板盖合在盘管的下开口处，所述第一腔体的高度大于第二腔体的高度。

作为改进，还包括用于安装燃烧器的燃烧座、底座，所述前座的中心处设有用于安装燃烧座的第一安装口，所述后座的中心处设有用于安装底座的第二安装口，所述燃烧座和底座分别盖合在前座和后座的端面。

作为改进，所述燃烧座和第一隔板上分别设有燃烧座耐火砖和隔板耐火砖，所述燃烧座耐火砖适配置于第一安装口内且盖合在盘管的上开口处，所述隔板耐火砖固定在第一隔板正对燃烧座耐火砖的端面上，所述第二隔板固定在底座上。

作为改进，所述燃烧器包括燃烧头和点火针，所述燃烧头和点火针均固定在燃烧座上，所述点火针的一端延伸至燃烧头内，所述点火针的另一端延伸至燃烧座外，所述燃烧头的圆周上设有若干个烟气孔，所述燃烧头通过燃烧座连通全预混风机，所述全预混风机的另一端设有燃气进口和空气进口。

作为改进，所述外壳的侧面上设有冷凝水排水口。

作为改进，所述前座与外壳的贴合面之间、后座和外壳的贴合面之间均设有外壳密封圈。

作为改进，所述底座和后座的接触面之间设有底座密封圈，所述燃烧座和前座的接触面之间设有燃烧座密封圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型利用隔板组件将空腔分隔成第一腔体和第二腔体，在燃烧器中产生的高温烟气将热量传递给盘管从而与盘管中的水进行热交换，同时高温烟气从第一腔体的盘管缝隙由内向外穿过，由于烟气排出口设于后座上，所以烟气由外向内再一次地穿过盘管的缝隙进入到第二腔体中，烟气再一次地与盘管中的水进行二次热交换，烟气在第二隔板的导气孔的导向作用下往靠近进水口的方向流动，使得烟气的余热可以被刚进入盘管中的水所吸收，达到余热回收的目的，烟气经过导气孔后沿着后座流动最后经烟气排出口排出。在上述过程中，烟气与盘管充分接触，热能利用率和热转化率较高，提高了换热的性能。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的分解结构示意图。

图3是本实用新型俯视角度的结构示意图。

图4是图3中沿a-a线的剖视图。

图5是本实用新型关于第二隔板和底座的装配示意图。

图6是本实用新型关于燃烧头的结构示意图。

图7是图4中c处的放大图。

图8是图4中b处的放大图。

图9是本实用新型关于第二隔板的结构示意图。

图10是本实用新型关于底座的结构示意图。

图中：外壳1、前座2、后座3、盘管4、燃烧器5、空腔6、进水口7、烟气排出口8、出水口9、燃烧座10、底座11、冷凝水排水口12、外壳密封圈13、底座密封圈14、燃烧座密封圈15、第一通道16、第二通道17、隔板组件18、第一安装口20、第二安装口30、燃烧头50、点火针51、第一腔体60、第二腔体61、第一隔板70、第二隔板71、燃烧座耐火砖100、安装槽110、烟气孔500、隔板耐火砖700、导气孔710、排水缺口711、安装孔712。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1至图4所示，一种全预混冷凝盘管式热交换器，包括外壳1、前座2、后座3、带有缝隙的盘管4、燃烧器5，所述外壳1的侧面上设有冷凝水排水口12，所述后座3上设有进水口7和烟气排出口8，所述前座2上设有出水口9，所述盘管4的两端分别与进水口7和出水口9连通。在这里需要说明的是，盘管4由不锈钢材质制成的，选用不锈钢材质的盘管4耐腐蚀，使用寿命长，而盘管4的口径大，流量足，不易结垢，即使盘管4内壁结垢，也不容易堵塞。盘管4的相邻的两圈管件之间的缝隙优选为0.5至1毫米之间，盘管沿着外壳1的内部螺旋盘绕。所述前座2和后座3分别扣合在外壳1的上下两侧以形成用于安装盘管4和燃烧器5的空腔6，为了防止前座2和后座3泄漏烟气，所述前座2与外壳1的贴合面之间、后座3和外壳1的贴合面之间均设有外壳密封圈13，通过设置外壳密封圈13，可以提高外壳1、前座2、后座3之间的密封性，从而提高本实用新型的整体密封性。盘管4安装在空腔6中后，前座2和后座3分别夹紧盘管4的上下两端，被固定后的盘管4与外壳1之间留有第一间隔，盘管4与前座2之间留有第二间隔，盘管4与后座3之间留有第三间隔，第一间隔、第二间隔、第三间隔三者相互连通形成用于烟气流动的第一通道16，在燃烧器5中产生的高温烟气在空腔6中膨胀，根据气压流动的原理，高温烟气从盘管4的内侧通过缝隙流动到第一通道16中，使得高温烟气和盘管4中的水进行第一次的热交换，使得在盘管4中的水可以快速升温。

如图2、图4、图6、图7、图8和图10所示，本实用新型还包括用于安装燃烧器5的燃烧座10、底座11，燃烧器5安装在燃烧座10后延伸至空腔6中，底座11通过螺丝固定的方式与后座3连接，底座11安装后与后座3之间形成用于烟气排放的第二通道17，第二通道17和烟气排出口8相连通。为了提高燃烧座10和底座11的密封性，所述底座11和后座3的接触面之间设有底座密封圈14，对应地，底座11上设有用于安装底座密封圈14的安装槽110，底座密封圈14安装在安装槽110后后座3通过压接底座密封圈14的方式使得底座11和后座3密封，从而提高本实用新型的整体密封性。同理地，所述燃烧座10和前座2的接触面之间设有燃烧座密封圈15，也是通过压接的方式使得燃烧座10和前座2密封，在此不再赘述。此外，所述前座2的中心处设有用于安装燃烧座10的第一安装口20，所述后座3的中心处设有用于安装底座11的第二安装口30，所述燃烧座10和底座11分别通过螺丝盖合在前座2、后座3的端面，优化了热交换器的装配结构，简化了传统热交换器复杂的装配过程，提高了装配的效率，便于生产加工。为了防止高温烟气直接与前座2或后座3接触，所述燃烧座10和第一隔板70上分别设有燃烧座耐火砖100和隔板耐火砖700，所述燃烧座耐火砖100适配置于第一安装口20内且盖合在盘管4的上开口处，所述隔板耐火砖700固定在第一隔板70正对燃烧座耐火砖100的端面上，隔板耐火砖700通过螺丝固定在第一隔板70上。外壳1通过燃烧座耐火砖100和隔板耐火砖700使燃烧空间（即空腔6）内的热量与外界隔离开，避免外壳1、前座2或后座3温度过高，保证本实用新型的使用安全，避免发生烫伤。在本技术方案中，所述燃烧器5包括燃烧头50和点火针51，所述燃烧头50和点火针51均固定在燃烧座10上，所述点火针51的一端延伸至燃烧头50外侧，所述点火针51的另一端延伸至燃烧座10外，所述燃烧头50的圆周上设有若干个烟气孔500，若干个烟气孔500可以加快烟气往第一腔体60中流动，以此减少热交换的所需时间。所述燃烧头50通过燃烧座10连通全预混风机，所述全预混风机的另一端设有燃气进口和空气进口。空气在进入燃烧头50之前，先通入全预混风机中，调整空气中的氧气浓度，配合燃气比例阀门将空气和燃气充分配比、混合均匀以后再通入燃烧头50燃烧，使其达到燃气燃烧所需的最佳氧气浓度，提高燃烧效率，进而提高热转换率。

如图4、图5、图9所示，所述空腔6中设有用于分隔空腔6的隔板组件18，所述隔板组件18包括第一隔板70和第二隔板71，在本实施例中，所述第一隔板70嵌装在盘管4与盘管4之间的缝隙中，所述第二隔板71盖合在盘管4的下开口处且固定在底座11上，所述第一隔板70、前座2和盘管4三者之间形成第一腔体60，所述第一隔板70、第二隔板71和盘管4三者之间形成第二腔体61，第一腔体60相当于燃烧室，第二腔体61相当于冷凝室。此外，第一腔体60的高度大于第二腔体61，使得大部分在盘管4中的水可以吸取烟气的热量，即第一腔体60外的盘管4中的水可以快速升温从而通过出水口9排出，减少热量的损失。而所述燃烧器5设于盘管4内且位于第一腔体60中，所述第二隔板71上设有用于连通第二腔体61和烟气排出口8的导气孔710，为了使得烟气的余热可以得到充分利用，优选地，所述导气孔710设于靠近相对低温的进水口7的位置处，由于靠近进水口7的水温度是最低的，经过第二腔体61后的烟气余热可以与靠近进水口7的盘管4中的水进行再一次的热交换，达到充分利用烟气余热的目的。此外，第二隔板71上还设有排水缺口711和安装孔712，安装孔712的作用是便于定位和将第二隔板71快速装配在底座11上，排水缺口711的作用是将来自第二通道17中的冷凝水导向冷凝水排水口12，冷凝水再经冷凝水排水口12排出。

本实用新型的工作原理：通过进水口7往盘管4中注水，通过点火针51点燃燃烧头50内的燃气，燃气燃烧后释放大量的高温烟气，高温烟气通过烟气孔500扩散到第一腔体60中，根据气压流动的原理，由于第一通道16中的气压较低，而第一腔体60中的气压高，使得在第一腔体60中的高温烟气穿过盘管4与相邻盘管4之间的缝隙从而由内向外地流动到第一通道16中，在高温烟气穿过缝隙的过程中，高温烟气通过盘管4间隙与盘管4接触并实现热量交换，从而对流经盘管4的水加热，实现第一次的热交换，大部分的烟气热量被第一次的热交换所吸收。由于烟气排出口8与第二通道17相连通，而第二通道17通过导气孔710与第二腔体61连通，第二腔体61通过盘管4间隙与第一导通16相连通，而流动到第一通道16中的烟气再一次地通过盘管4的间隙由外向内地流动到第二腔体61中，使得在盘管4中靠近底部的水可以得到预热，使得烟气的热量被二次吸收变成低温烟气（50℃-80℃），烟气再次冷凝。然后低温烟气在第二腔体61中往第二隔板71的导气孔710流动，由于导气孔710优选地设于靠近进水口7处，低温烟气可以与刚进入盘管4中的常温的水再一次地进行热交换，实现了最大化地将烟气中的余热进行回收的目的，进一步地提高热交换的效率。而从第二腔体61流动到第二通道17中的烟气经过第二通道17流动到烟气排出口8排出，而热交换所产生的冷凝水则则经排水缺口711和外壳1的冷凝水排出口12排出，或者烟气排出口8外接排烟管将烟气排到指定地方，见图4，图4中的箭头方向为烟气的流动方向。经过试验分析得知，当进水口7注入30℃的水时，出水口9排出的水的温度为50℃，而当进水口7注入60℃的水时，出水口9排出的水的温度为80℃。

综上所述，本实用新型利用隔板组件18将空腔6分隔成第一腔体60和第二腔体61，在燃烧器5中产生的高温烟气将热量传递给盘管4从而与盘管4中的水进行热交换，同时高温烟气从第一腔体60的盘管4的缝隙由内向外穿过，由于烟气排出口8设于后座3上，所以烟气由外向内再一次地穿过盘管4的缝隙进入到第二腔体61中，烟气再一次地与盘管4中的水进行二次热交换，烟气在第二隔板71的导气孔710的导向作用下往靠近进水口7的方向流动，使得烟气的余热可以被刚进入盘管4中的水所吸收，达到余热回收的目的，烟气经过导气孔710后沿着第二通道17流动最后经烟气排出口8排出。在上述过程中，烟气与盘管4充分接触，热能利用率和热转化率较高，提高了换热的性能。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。