一种换热装置的制作方法

本发明涉及一种热交换设备，尤其涉及一种换热装置。

背景技术：

在现有技术中，换热器大部分是采用翅片管换热器，燃烧腔部分是采用水管盘壳体，由于水管与壳体接触面少，水管可得到的热量较少，多数热量传递至壳体表面，使得壳体的表面温度高，造成大量热量浪费，热量转换效率较低。一些冷凝机则在主换热器后增加冷凝换热器，以提高换热的行程，但对于主换热器和冷凝换热器之间密封要求高，并且总效率也难以提高。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种换热装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种换热装置，包括中空的外壳体以及设于所述外壳体内、均中空设置的主换热管层、冷凝换热管层和第一挡板；主换热管层，其壁体内设有第一流体通道，其壁体上设有连通内外侧的第一气体通道，第一气体通道分布于第一流体通道之间；冷凝换热管层，其间隔地套设于所述主换热管层的外围，其壁体内设有与第一流体通道连通的第二流体通道；第一挡板，其位于所述主换热管层与所述冷凝换热管层之间，所述第一挡板上设置有连通内外侧的若干个第一烟气通孔，若干个所述第一烟气通孔与所述第一流体通道相对并沿所述第一流体通道的走向排布。

该技术方案至少具有如下的有益效果：主换热管层具有可以供待加热流体通过的第一流体通道，而在其壁体上则有可供烟气从第一流体通道由内至外通过的第一气体通道，同样的，冷凝换热管层具有可以供待加热流体通过的第二流体通道，高温烟气通入中空的主换热管层内，并从主换热管层至冷凝换热管层的方向扩散，烟气首先经过主换热管层的外壁，从第一气体通道汇聚到第一挡板的第一烟气通孔附近，然后经过第一烟气通孔后流向冷凝换热管层，在此过程中，烟气经过主换热管层后被第一挡板阻挡，降低了烟气的流速，延长了烟气与换热管的换热时间，并且烟气汇聚到第一烟气通孔附近时，可对换热后的烟气温度进行混合均匀，当混合均匀后的烟气从第一烟气通孔排出时，烟气向外扩散到冷凝换热管层，整个过程烟气温度分布更加均匀，热交换更加充分；由于所述第一烟气通孔与所述第一流体通道相对，烟气在流向第一烟气通孔的过程中会与主换热管层的外侧面充分接触，使得主换热管层能充分吸收热量；需要换热的液体先通入到第二流体通道内，进行预热，再流入第一流体通道进行加热，可对烟气的热量进行充分利用，使得热量交换更加充分，减少热量的浪费，极大地提高了换热效率。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一烟气通孔的中心轴线与所述第一流体通道的中心线相交。烟气流过主换热管层后，由于第一挡板对烟气阻挡，烟气只能从正对于第一流体通道的第一烟气通孔流出，烟气在进入第一烟气通孔前会再绕着主换热管层的外壁流动，延长了烟气与主换热管层的换热时间与换热行程，使得热量交换更加充分。

作为上述技术方案的进一步改进，所述外壳体上与主换热管层壁体相对的一侧壁设置有烟气出口，所述外壳体上设有与烟气出口相对的冷凝水出口；所述第一烟气通孔的孔径沿所述冷凝水出口至所述烟气出口的方向逐渐减小。在结构设计上，可使得烟气在使用过程中先进行充分换热后再排走，烟气主要积聚在冷凝水出口处然后再上升至烟气出口排出，从而使得热量散失更少，具有传热效率高、结构紧凑轻巧、安全可靠的特点。

作为上述技术方案的进一步改进，本发明还包括中空的第二挡板；所述冷凝换热管层的壁体上设有连通内外侧的第二气体通道，第二气体通道分布于第二流体通道之间；所述第二挡板间隔地套设于冷凝换热管层的外围，所述第二挡板上设置有连通内外侧的若干个第二烟气通孔，若干个所述第二烟气通孔与所述第二流体通道相对并沿所述第二流体通道的走向排布。烟气流过冷凝换热管层后，由于第二挡板对烟气阻挡，烟气只能从正对于冷凝换热管层的第二烟气通孔流出，烟气在进入第二烟气通孔前会再绕着冷凝换热管层的外壁流动，延长了烟气与第二换热管的换热时间与换热行程，使得热量交换更加充分。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二烟气通孔的中心轴线与所述第二流体通道的中心线相交。烟气流过冷凝换热管层后，由于第二挡板对烟气阻挡，烟气只能从正对于第二流体通道的第二烟气通孔流出，烟气在进入第二烟气通孔前会再绕着冷凝换热管层的外壁流动，延长了烟气与冷凝换热管层的换热时间与换热行程，使得热量交换更加充分。

作为上述技术方案的进一步改进，所述外壳体上与主换热管层壁体相对的一侧壁设置有烟气出口，所述外壳体上设有与烟气出口相对的冷凝水出口；所述第二烟气通孔的孔径沿所述冷凝水出口至所述烟气出口的方向逐渐减小。同样的，在结构设计上，可使得烟气在使用过程中先进行充分换热后再排走，烟气主要积聚在冷凝水出口处然后再上升至烟气出口排出，从而使得热量散失更少，具有传热效率高、结构紧凑轻巧、安全可靠的特点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主换热管层主要由第一换热管构成，所述第一换热管设置为具有间隙地螺旋延伸，该第一换热管形成的间隙构成所述第一气体通道；所述冷凝换热管层主要由第二换热管构成，所述第二换热管设置为具有间隙地螺旋延伸，该第二换热管形成的间隙构成所述第二气体通道。第一换热管内形成第一流体通道，第二换热管内则形成第二流体通道，烟气先环绕经过第一换热管后穿过第一烟气通孔，再环绕经过第二换热管穿过第二烟气通孔，在此过程中烟气与换热管的换热更加充分，极大地提高了换热效率。

作为上述技术方案的进一步改进，本发明还包括端盖板；所述外壳体设有安装口；所述端盖板位于所述外壳体的安装口，所述外壳体上与所述安装口相对的壁体内侧固定连接有第一限位板，所述端盖板的内侧面设置有第二限位板，所述第一挡板的两端分别套接在第一限位板的外侧、第二限位板的外侧；所述外壳体上与安装口相对的壁体内侧设置有第一卡槽，所述端盖板的内侧面设置有第二卡槽，所述第二挡板的两端分别插入所述第一卡槽与所述第二卡槽内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述外壳体上与所述安装口相对的壁体内侧具有第一压紧结构，所述端盖板的内侧面设置有第二压紧结构，所述主换热管层、所述冷凝换热管层位于所述第一压紧结构与所述第二压紧结构之间，所述第一压紧结构与所述第二压紧结构将所述主换热管层、所述冷凝换热管层压紧。通过第一压紧结构与第二压紧结构可对主换热管层、冷凝换热管层在换热腔体内限位固定，因此，外壳体内具有两个可进行换热的换热管，并且两个换热管的位置和间隔可进行有效固定，从而烟气依次与两个换热管换热，充分利用烟气热量，两个换热管之间距离近散热小，具有传热效率高、结构紧凑轻巧、安全可靠的特点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一压紧结构包括设置于所述外壳体上第一固定柱，所述第一固定柱的数量不少于三个，所述第二压紧结构包括设置于所述端盖板内侧面的第二固定柱，所述第二固定柱的数量不少于三个，所有的所述第一固定柱、所有的第二固定柱分别与所述主换热管层相抵。第一固定柱伸出外壳体，至少有三个第一固定柱，三个第一固定柱的一侧端面共同形成一个压紧面，同样的，至少三个第二固定柱的另一侧端面形成一个压紧面，两个压紧面可将主换热管层进行压紧并限位，使主换热管层在换热腔体内有效固定，并且利用柱状结构的固定柱与主换热管层相抵，减少主换热管层向外壳体的导热面积，可降低热损失。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一压紧结构还包括设置于所述外壳体上的第一弧形支撑板，所述第二压紧结构还包括设置于所述端盖板内侧面并与所述第一弧形支撑板相对的第二弧形支撑板，所述第一弧形支撑板、第二弧形支撑板分别于所述冷凝换热管层相抵。第一弧形支撑板与第二弧形支撑板的弧形结构设计可更好地与冷凝换热管层的螺旋方向相贴合，从而更好地对冷凝换热管层进行支撑压紧，如此利用第一弧形支撑板、第二弧形支撑板对冷凝换热管层的两端压紧，使得冷凝换热管层在换热腔体内有效固定，并且利用板状结构的侧边与冷凝换热管层相抵，减少主换热管层向外壳体的导热面积，可降低热损失。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的换热管组内部结构示意图；

图2为本发明的换热管组安装在外壳体后内部结构示意图；

图3为本发明的换热装置立体图；

图4为本发明的外壳体与端盖板组装后内部结构示意图；

图5为本发明的外壳体立体图；

图6为本发明的端盖板立体图。

附图中：100-主换热管层、200-冷凝换热管层、300-第一挡板、310-第一烟气通孔、400-第二挡板、410-第二烟气通孔、500-外壳体、510-安装口、520-烟气出口、530-冷凝水出口、600-端盖板、710-第一固定柱、720-第一弧形支撑板、730-第二固定柱、740-第二弧形支撑板、810-第一限位板、820-第二限位板、910-第一卡槽、920-第二卡槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3，一种换热装置，包括中空的外壳体500以及设于外壳体500内、均中空设置的主换热管层100、冷凝换热管层200和第一挡板300，其中，主换热管层100的壁体内设有第一流体通道，其壁体上设有连通内外侧的第一气体通道，第一气体通道分布于第一流体通道之间；冷凝换热管层200间隔地套设于主换热管层100的外围，其壁体内设有与第一流体通道连通的第二流体通道；第一挡板300位于主换热管层100与冷凝换热管层200之间，第一挡板300上设置有连通内外侧的若干个第一烟气通孔310，若干个第一烟气通孔310与第一流体通道相对并沿第一流体通道的走向排布，亦即第一烟气通孔310沿其中心线在第一流体通道上的投影，均落在第一流体通道上。主换热管层100具有可以供待加热流体通过的第一流体通道，而在其壁体上则有可供烟气从第一流体通道由内至外通过的第一气体通道，同样的，冷凝换热管层200具有可以供待加热流体通过的第二流体通道，高温烟气通入中空的主换热管层100内，并从主换热管层100至冷凝换热管层200的方向扩散，烟气首先经过主换热管层100的外壁，从第一气体通道汇聚到第一挡板300的第一烟气通孔310附近，然后经过第一烟气通孔310后流向冷凝换热管层200，在此过程中，烟气经过主换热管层100后被第一挡板300阻挡，降低了烟气的流速，延长了烟气与换热管的换热时间，并且烟气汇聚到第一烟气通孔310附近时，可对换热后的烟气温度进行混合均匀，当混合均匀后的烟气从第一烟气通孔310排出时，烟气向外扩散到冷凝换热管层200，整个过程烟气温度分布更加均匀，热交换更加充分；由于所述第一烟气通孔310与所述第一流体通道相对，即烟气在流向第一烟气通孔的过程中会与主换热管层的外侧面充分接触，使得主换热管层能充分吸收热量，而需要换热的液体通入到第二流体通道内，先进行预热，再流入第一流体通道进行加热，可对烟气的热量进行充分利用，使得热量交换更加充分，减少热量的浪费，极大地提高了换热效率。

对于第一烟气通孔310的进一步优化设计，第一烟气通孔310的中心轴线与第一流体通道的中心线相交。当第一烟气通孔310为规则对称结构，中心线则为中心轴线。烟气流过主换热管层100后，由于第一挡板300对烟气阻挡，烟气只能从正对于第一流体通道的第一烟气通孔310流出，烟气在进入第一烟气通孔310前会再绕着主换热管层100的外壁流动，延长了烟气与主换热管层100的换热时间与换热行程，使得热量交换更加充分。

为了进一步提高烟气流经主换热管层100的换热时间与换热效果，外壳体500上与主换热管层100壁体相对的一侧壁设置有烟气出口520，外壳体500上设有与烟气出口520相对的冷凝水出口530；第一烟气通孔310的孔径沿冷凝水出口530至烟气出口520的方向逐渐减小。在结构设计上，可使得烟气在使用过程中能与主换热管层100的四周充分接触，换热后再排走，烟气主要积聚在冷凝水出口530处然后再上升至烟气出口520排出，从而使得热量散失更少，具有传热效率高、结构紧凑轻巧、安全可靠的特点。

为了进一步提高烟气流经冷凝换热管层200的换热时间与换热效果，本发明还包括中空的第二挡板400；冷凝换热管层200的壁体上设有连通内外侧的第二气体通道，第二气体通道分布于第二流体通道之间；第二挡板400间隔地套设于冷凝换热管层200的外围，第二挡板400上设置有连通内外侧的若干个第二烟气通孔410，若干个第二烟气通孔410与第二流体通道相对并沿第二流体通道的走向排布，亦即第二烟气通孔410沿其中心轴向在第二气体通道上的投影，均落在第二气体通道上。烟气流过冷凝换热管层200后，由于第二挡板400对烟气阻挡，烟气只能从正对于冷凝换热管层200的第二烟气通孔410流出，烟气在进入第二烟气通孔410前会再绕着冷凝换热管层200的外壁流动，延长了烟气与第二换热管的换热时间与换热行程，使得热量交换更加充分。

对于第二烟气通孔410的进一步优化设计，第二烟气通孔410的中心线与第二流体通道的中心线相交。当第二烟气通孔410为规则对称结构，中心线则为中心轴线。烟气流过冷凝换热管层200后，由于第二挡板400对烟气阻挡，烟气只能从正对于第二流体通道的第二烟气通孔410流出，烟气在进入第二烟气通孔410前会再绕着冷凝换热管层200的外壁流动，延长了烟气与冷凝换热管层200的换热时间与换热行程，使得热量交换更加充分。

为了进一步提高烟气流经冷凝换热管层200的换热时间与换热效果，第二烟气通孔410的孔径沿冷凝水出口530至烟气出口520的方向逐渐减小。同样的，在结构设计上，可使得烟气在使用过程中能与主换热管层100的四周充分接触，换热后再排走，烟气主要积聚在冷凝水出口530处然后再上升至烟气出口520排出，从而使得热量散失更少，具有传热效率高、结构紧凑轻巧、安全可靠的特点。

关于第一挡板300、第二挡板400的结构，从给出的图显示，两者均为管状；从实施角度，第一挡板300、第二挡板400可以是一端封闭的管状结构。当然，不影响本发明设计点及效果的其他结构也可以采用。

关于主换热管层100与冷凝换热管层200的结构，主换热管层100主要由第一换热管构成，第一换热管设置为具有间隙地螺旋延伸，该第一换热管形成的间隙构成第一气体通道；冷凝换热管层200主要由第二换热管构成，第二换热管设置为具有间隙地螺旋延伸，该第二换热管形成的间隙构成第二气体通道。第一换热管内形成第一流体通道，第二换热管内则形成第二流体通道，烟气先环绕经过第一换热管后穿过第一烟气通孔310，再环绕经过第二换热管穿过第二烟气通孔410，在此过程中烟气的流动路径形成了一个葫芦状，烟气充分对第一换热管、第二换热管的外周壁环绕包裹，进一步提高换热效率。该结构易于加工生产。

当然，第一换热管或/和第二换热管可以设置为其他具有间隙地往复弯折延伸。螺旋延伸是往复弯折延伸的一种具体设置结构。只要换热管按其他方式进行往复弯折延伸，并形成中空、具有气体通道的结构即可。

在实际应用中，第一换热管的两端与第二换热管的两端可从同方向伸出，可以使得结构简单、容易密封。第一换热管的外侧壁沿主换热管的长度延伸方向均匀排列有多个翅片；和/或，第二换热管为波纹管。翅片可增加与烟气的接触面积，更好地将烟气的热量传递至第一换热管，增强烟气与第一换热管的换热效果，而第一换热管在结构上能加大螺旋层叠之间的间隙，且拥有更大的换热面积，保障烟气通常排逸，提升热交换率，而第二换热管为波纹管，波纹管作为冷凝换热器，表面更容易产生冷凝水，冷凝效率更高，并且节省了成本，又具有良好的换热性和易加工、易装配性。第二换热管可同样由螺旋翅片管螺旋盘成，另外，第二换热管还可由两组或以上的波纹管并联螺旋盘成，两组或以上波纹管并联可以使水阻减少，增大水流量，缩短加热时间。此处的第一换热管的外侧壁设置有翅片或第二换热管为波纹管，亦可第一换热管的外侧壁设置有翅片的同时，第二换热管为波纹管。

如图4至图6，本发明还包括端盖板600；外壳体500设有安装口510；端盖板600位于外壳体500的安装口510，外壳体500上与安装口510相对的壁体内侧固定连接有第一限位板810，端盖板600的内侧面设置有第二限位板820，第一挡板300的两端分别套接在第一限位板810的外侧、第二限位板820的外侧，利用第一限位板810、第二限位板820分别内嵌于第一挡板300的两端，并与第一挡板300的内侧相抵触，进行固定第一挡板300；在图示的方案中，四块第一限位板810、四块第二限位板820均按圆形排列设置，当然是第一限位板810、第二限位板820的数量并不局限于四块；外壳体500上与安装口510相对的壁体内侧设置有第一卡槽910，端盖板600的内侧面设置有第二卡槽，第二挡板400的两端分别插第一卡槽910与第二卡槽920内。为减少热量的流失以及控制部件的稳定，第一卡槽910与第二卡槽920均为圆形状设置。

从安装燃烧器的角度，盖板600上还设置有通孔。燃烧器穿过该通孔深入外壳体内，并且位于主换热管层100内。燃烧器的其中一种固定方式是固定于盖板600上。

为了使换热管层在换热腔体内安装更加稳固，外壳体500上与安装口510相对的壁体内侧具有第一压紧结构，端盖板600上正对第一压紧结构的壁体内侧设置有第二压紧结构，主换热管层100、冷凝换热管层200位于第一压紧结构与第二压紧结构之间，第一压紧结构与第二压紧结构将主换热管层100、冷凝换热管层200压紧。通过第一压紧结构与第二压紧结构可对主换热管层100、冷凝换热管层200在换热腔体内限位固定，因此，外壳体500内具有两个可进行换热的换热管，并且两个换热管的位置和间隔可进行有效固定，从而烟气依次与两个换热管换热，充分利用烟气热量，两个换热管之间距离近散热小，具有传热效率高、结构紧凑轻巧、安全可靠的特点。

第一压紧结构与第二压紧结构主要作用是对换热组件进行夹紧，其结构形式有多种，但由于还需要考虑从压紧结构处向外导出的热量，在本实施例中，第一压紧结构包括设置于外壳体500上与安装口510相对的壁体内侧的第一固定柱710，第一固定柱710的数量不少于三个，第二压紧结构包括设置于端盖板600上与第一固定柱710相对的壁体内侧的第二固定柱730，第二固定柱730的数量不少于三个，所有的第一固定柱710、所有的第二固定柱730分别与主换热管层100相抵。第一固定柱710伸出外壳体500，至少有三个第一固定柱710，三个第一固定柱710的一侧端面共同形成一个压紧面，同样的，至少三个第二固定柱730的另一侧端面形成一个压紧面，两个压紧面可将主换热管层100进行压紧并限位，使主换热管层100在换热腔体内有效固定，并且利用柱状结构的固定柱与主换热管层100相抵，减少主换热管层100向外壳体500的导热面积，可降低热损失。

作为第一压紧结构与第二压紧结构的进一步实施例，此处主要用于还可对具有内外两层设置的换热组件结构进行压紧，第一压紧结构还包括设置于外壳体500上与安装口510相对的壁体内侧的第一弧形支撑板720，第二压紧结构还包括设置于端盖板600上与第一弧形支撑板720相对的壁体内侧的第二弧形支撑板740，第一弧形支撑板720、第二弧形支撑板740分别于冷凝换热管层200相抵。第一弧形支撑板720与第二弧形支撑板740的弧形结构设计可更好地与冷凝换热管层200的螺旋方向相贴合，从而更好地对冷凝换热管层200进行支撑压紧，如此利用第一弧形支撑板720、第二弧形支撑板740对冷凝换热管层200的两端压紧，使得冷凝换热管层200在换热腔体内有效固定，并且利用板状结构的侧边与冷凝换热管层200相抵，减少主换热管层100向外壳体500的导热面积，可降低热损失。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。