换热管、换热装置及热水装置的制作方法

1.本实用新型涉及加热设备的技术领域，尤其涉及一种换热管、换热装置及热水装置。


背景技术：

2.相关技术中的部分锅炉包括炉膛、水箱和烟管，烟管布置于水箱中且与水箱之间隔断密封，烟管与炉膛连通，炉膛中燃烧产生的烟气流经烟管，经烟管与水箱中的水换热，从而对水箱中的水进行加热。目前，相关技术中的烟管存在换热效率比较低的技术问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种具有较高的换热效率的换热管、换热装置及热水装置。
4.本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：
5.本实用新型提供一种换热管，包括：内凹段，所述内凹段的部分管壁向所述换热管的管体内部凹陷，且与所述内凹段的其它管壁形成扁形腔。
6.在优选的实施方式中，所述内凹段的所述部分管壁和/或所述内凹段的其它管壁的横截面呈圆弧状。
7.在优选的实施方式中，所述部分管壁的横截面与所述其它管壁的横截面呈同心的圆弧状。
8.在优选的实施方式中，横截面呈圆弧状的所述其它管壁的圆心角大于180
°
。
9.在优选的实施方式中，所述其它管壁的两端与所述部分管壁之间分别设置有弧形过渡段。
10.在优选的实施方式中，所述扁形腔的宽度范围为3mm～8mm。
11.在优选的实施方式中，所述扁形腔的宽度与所述其它管壁的外径的比值范围为0.08～0.2。
12.在优选的实施方式中，所述其它管壁设有至少一个向所述部分管壁凹陷的凹槽。
13.在优选的实施方式中，所述内凹段的长度不小于所述换热管总长度的1/2或2/3或3/4。
14.在优选的实施方式中，所述换热管包括位于所述内凹段两端的连接段。
15.在优选的实施方式中，所述连接段包括圆管段，所述内凹段在垂直于所述换热管纵向的平面的投影的外缘，不超出所述圆管段在垂直于所述换热管纵向的平面的投影的外缘。
16.在优选的实施方式中，所述圆管段与所述内凹段之间还设置有过渡段。
17.本实用新型提供一种换热装置，包括：第一安装体、第二安装体和多根上述的换热管，所述换热管的第一端安装于所述第一安装体，所述换热管的第二端安装于所述第二安装体。
18.本实用新型提供一种热水装置，包括：加热装置和上述的换热管。
19.在优选的实施方式中，所述热水装置包括锅炉，所述加热装置包括燃烧装置，所述换热管包括烟管，所述烟管为多个且与所述燃烧装置相连接，用于与所述热水装置中的物质换热。
20.在优选的实施方式中，所述锅炉还包括用于安装所述烟管一端的第一安装体和用于安装所述烟管的另一端的第二安装体，所述第一安装体和所述第二安装体将所述锅炉分为燃烧区、换热区和集烟区，所述燃烧装置设置于所述燃烧区，所述烟管至少部分设置于所述换热区，所述集烟区用于收集流经所述烟管后的烟气。
21.在优选的实施方式中，所述热水装置包括锅炉，所述加热装置包括燃烧装置，所述换热管包括水管，所述水管为多个，用于与所述燃烧装置的烟气进行换热。
22.本实用新型的特点及优点是：
23.当换热介质进入该换热管后，会流经内凹段的扁形腔，扁形腔会使换热介质的流动速度加快，增加了对流换热系数，有利于换热介质与该换热管外的物质进行换热，从而增大换热效率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1-图2为本实用新型提供的换热管的一种实施方式的结构示意图；
26.图3为图1的俯视图；
27.图4为图1的a-a处的剖视图；
28.图5为图1的局部断面图；
29.图6为本实用新型提供的换热管的另一种实施方式的结构示意图；
30.图7为图6的俯视图；
31.图8为图6的b-b处的剖视图；
32.图9-图11为本实用新型提供的热水装置的结构示意图；
33.图12-图13为本实用新型提供的换热装置的结构示意图。
34.附图标号说明：
35.10、换热管；
36.20、内凹段；21、扁形腔；22、部分管壁；23、其它管壁；231、凹槽；24、弧形过渡段；
37.30、连接段；31、圆管段；32、过渡段；
38.41、第一安装体；42、第二安装体；
39.50、加热装置；51、燃烧装置；
40.61、燃烧区；62、集烟区；63、冷凝水排出管；
41.70、换热区；71、水箱；72、出水管；73、进水管。
具体实施方式
42.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.方案一
44.本实用新型提供了一种换热管，如图1-图8所示，该换热管包括：内凹段20，内凹段20的部分管壁22向该换热管的管体内部凹陷，且与内凹段20的其它管壁23形成扁形腔21。当换热介质进入该换热管后，会流经内凹段20的扁形腔21，扁形腔21会使换热介质的流动速度加快，增加了对流换热系数，有利于换热介质与该换热管外的物质(比如水等流体)进行换热，从而增大换热效率。
45.该换热管可应用于锅炉。在一种实施方式中，该换热管可以作为烟管，锅炉中燃烧产生的烟气可以流经该换热管，与该换热管外的水进行换热，该换热管可以提高烟气的流动速度，增加了对流换热系数，从而增大换热效率。在另一种实施方式中，该换热管还可以作为水管，锅炉中燃烧产生的烟气从该换热管外流过，该换热管内的水与烟气进行换热，该换热管可以提高水的流动速度，增加了对流换热系数，从而增大换热效率。该换热管解决了相关技术中的换热管的换热效率比较低的技术问题。
46.如图3和图4所示，扁形腔21的横截面大体呈沿以凹形曲线延伸的形状，其相对的管壁向同一方向凹进。
47.进一步地，内凹段20的部分管壁22的横截面呈圆弧状，或者，内凹段20的其它管壁23的横截面呈圆弧状；或者，内凹段20的部分管壁22和其它管壁23的横截面均呈圆弧状。如图4所示，扁形腔21呈半圆环形。该换热管可以通过圆管制成，对圆管进行冲压，使圆管的部分管壁向一侧凹进变形，从而形成内凹段20。
48.更进一步地，部分管壁22的横截面与其它管壁23的横截面呈同心的圆弧状，有利于提高换热效率。优选地，横截面呈圆弧状的其它管壁23的圆心角大于180
°
。如图4和图8所示，其它管壁23的两端与部分管壁22之间分别设置有弧形过渡段24，弧形过渡段24大体呈半圆状，有利于换热介质在扁形腔21的横截面上分布均匀，进一步提高换热效率。
49.在一种实施方式中，扁形腔21的宽度范围可以为3mm～8mm，有利于增加该换热管内的换热介质与外部的物质的对流换热系数，从而增大换热效率。
50.在一种实施方式中，扁形腔21的宽度与其它管壁23的外径的比值范围可以为0.08～0.2，以增加该换热管内的换热介质与外部的物质的对流换热系数，从而增大换热效率。优选地，其它管壁23的外径范围为32mm～89mm。
51.在一种实施方式中，其它管壁23设有至少一个向部分管壁22凹陷的凹槽231，如图7-图8所示，凹槽231沿该换热管的纵向延伸，有利于进一步增加换热介质与该换热管的换热面积，同时增加该换热管内的换热介质与外部的物质之间换热面积，提高了换热效率。
52.在一种实施方式中，内凹段20的长度不小于该换热管总长度的1/2或2/3或3/4。
53.发明人对该换热管进行模拟测试，样机的换热效率可从92％升至106％。
54.在一种实施方式中，该换热管包括位于内凹段20两端的连接段30，通过连接段30，将该换热管安装于锅炉中，保障该换热管该换热管的管腔与其外部腔室之间的密封性。
55.当该换热管沿竖直方向布置时，则该换热管的纵向即为竖直方向，垂直于该换热管纵向的平面则平行于水平面。进一步地，连接段30包括圆管段31，内凹段20在垂直于该换热管纵向的平面的投影的外缘，不超出圆管段31在垂直于该换热管纵向的平面的投影的外缘，从而使内凹段20的外轮廓小于圆管段31的外轮廓，便于在装配时，将该换热管的一端依次从位于该换热管两端的用于固定安装该换热管的安装通孔中穿过，简化了穿管工艺，方便将该换热管的两端分别安装于两端的安装结构上，此外，本实施例中的换热管，可以在圆管换热管的基础上，保持圆管换热管两端的构造和工艺不变，仅在圆管换热管的中间部位冲压形成内凹段20，由此，降低了制造成本。
56.如图1、图2、图5和图6所示，圆管段31与内凹段20之间还设置有过渡段32，圆管段31与内凹段20之间通过过渡段32顺畅地过渡，一方面便于成型，另一方面有利于换热介质在该换热管内顺畅流动，便于其流速平稳地变化，提高了换热效率。在一种实施方式中，对圆管进行冲压，制成该换热管，过渡段32可以在冲压时自然形成。优选地，过渡段32长度与其它管壁23的外径之间的比值范围为1.5～2，以便于该换热管的制作成型，且方便将该换热管装配到锅炉中。
57.该换热管不限于用于锅炉，也可以应用于其它流体换热的结构中。
58.方案二
59.本实用新型提供了一种换热装置，如图12和图13所示，该换热装置包括：第一安装体41、第二安装体42和多根上述的换热管10，换热管10的第一端安装于第一安装体41，换热管10的第二端安装于第二安装体42。
60.第一安装体41和第二安装体42对换热管10进行定位。
61.该换热装置具有上述换热管10的全部功能和有益效果，在此不再赘述。
62.方案三
63.本实用新型提供了一种热水装置，如图9-图11所示，该热水装置包括：加热装置50和上述的换热管10。该热水装置具有上述换热管10的全部功能和有益效果，在此不再赘述。
64.该热水装置可以为锅炉，锅炉的加热方式不限于一种，例如可以为燃烧或者电。在一种实施方式中，加热装置50包括燃烧装置51，换热管10包括烟管，烟管为多个且与燃烧装置51相连接，用于与热水装置中的物质换热，燃烧装置51中燃烧产生的烟气流经各根换热管10，与换热管10外的物质进行换热，提高了烟气的流动速度，增加了对流换热系数，从而增大换热效率。
65.锅炉还包括用于安装烟管一端的第一安装体41和用于安装烟管的另一端的第二安装体42，如图9和图11所示，第一安装体41和第二安装体42将锅炉分为燃烧区61、换热区70和集烟区62，燃烧装置51设置于燃烧区61，烟管至少部分设置于换热区70，集烟区62用于收集流经烟管后的烟气。进一步地，集烟区62设有冷凝水排出管63，以收集烟气在换热管10中冷凝产生的液态水。燃烧装置51可以为炉膛。换热区70可以设置水箱71，水箱71的上端连接出水管72，下端连接进水管73。
66.图9中，为了将换热管10与第一安装体41和第二安装体42的连接结构表达得更清楚，仅示出了一根换热管10。具体地，第一安装体41和第二安装体42上分别设有多个通孔，换热管10的上端穿设于第一安装体41的通孔且焊接于第一安装体41，换热管10的下端穿设于第二安装体42的通孔且焊接于第二安装体42。
67.在另一种实施方式中，加热装置50包括燃烧装置51，换热管10包括水管，水管为多个，用于与燃烧装置51的烟气进行换热，燃烧装置51中燃烧产生的烟气从换热管10外流过，换热管10内的水与烟气进行换热，换热管10可以提高水的流动速度，增加了对流换热系数，从而增大换热效率。
68.以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。