一种复合型冷凝热交换器的制作方法

本发明涉及热交换器，具体涉及一种复合型冷凝热交换器。

背景技术：

1、热交换器是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用，而热交换器的应用领域较为广泛，在工业、农业和家庭都有它的身影，而家用的热交换器，它的工作原理跟集体供热的热交换器原理相同。

2、家用的复合型冷凝式热水器是当前最节能、最环保的产品之一，冷凝式燃气热水器通过吸收高温烟气而预热冷水，从而提高了热转换效率，节约了燃气费。冷凝式热交换器包括燃烧腔与通水道，通过在燃烧腔内燃烧产生高温烟气对通水道中的水进行加热，而家用的复合型冷凝式热水器在烟气流过时，水蒸气发生冷凝，烟气中的酸性气体会溶于冷凝水从而生成腐蚀性液体。

3、现有复合型冷凝式热交换器，基本上都是通过燃气进行热交换，燃气燃烧完成后，会产生一些废弃的气体或者废弃物，同时会产生较大的噪声，废弃的气体通过排气管直接排出到外界，而一些废弃物会附着燃烧箱内壁上，在长期使用的过程中，废弃物会堆积越来越多，而无法对它进行清理，并且在清理时，需要进行拆卸，较为麻烦，同时也会影响加热的效率。

4、现有的家用的热交换器通常都是安装在厨房，在厨房用水时，家用的热交换器内的燃气在燃烧过后，烟气中会含有酸性气体成分，如二氧化硫和氮氧化物，这些酸性气体会对热交换器内部的管道和部件造成腐蚀和损坏；据研究表明，家用燃气热水器烟气中二氧化硫和氮氧化物的排放浓度分别为50ppm和30ppm左右，水蒸气冷凝后的酸度可达ph值2左右，这将会导致铜制换热器管道内部的腐蚀速度大大增加，长期以往，热交换器内部管道的损坏将会加速，严重时可能会发生泄漏或燃气泄漏等安全隐患。

5、鉴于此，针对上述存在的不足，本发明研制出一种复合型冷凝热交换器。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题：现有复合型冷凝式热交换器，燃烧会产生一些酸性气体和废弃物，同时会产生较大的噪声，而废弃物会附着在内壁上，酸性气体会溶于冷凝水生成腐蚀性液体，对管道等部件造成腐蚀。

2、本发明提供以下技术方案：一种复合型冷凝热交换器，包括箱体、清理组件、隔音组件、过滤组件和控制组件；所述箱体内部固定安装有清理组件，所述清理组件用于通过加热使得所述箱体内部温度升高，并通过热胀冷缩原理，推动所述清理组件清理所述箱体的内壁，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述箱体上固定安装有隔音组件，所述隔音组件用于通过所述箱体内部温度升高，使得所述清理组件发送移动，并在移动的过程中与所述隔音组件产生相互吸引的力，使得所述隔音组件发送移动隔绝箱体内部燃烧加热产生的噪音；具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述箱体顶部固定安装有过滤组件，所述过滤组件用于将所述箱体内部燃烧后产生的酸性气体，通过气体密度的不同，将流动在所述箱体上方的酸性气体进行过滤吸收，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述清理组件与控制组件电连接，所述控制组件控制清理组件的启动运行。

3、针对热交换器在工作时，由于燃气在燃烧时，会产生较大的噪声，为了降低燃气在燃烧时产生的噪声，所述箱体包括外壳和内壳；所述箱体为圆柱空心结构，所述箱体外壳和内壳密封固定连接；所述箱体的高度为80cm，箱体的最大直径为30cm，最小直径为22cm，所述箱体外壳与内壳之间的距离为4cm，将箱体设计成内外两层，由于箱体的内壳与外壳之间存在一定的距离，当燃气在燃烧时，所产生的噪声通过箱体内外两层后时，声波的传递将会减弱，降低噪声的传出，同时在箱体内壳和外壳之间可安装吸音材料，可将绝大部分噪声隔绝在内，箱体两层之间的设计还可隔绝内部大量温度，防止温度过高，导致人员烫伤等情况。

4、所述清理组件包括升降元件和环刷元件、导热管、预热管和加热元件；所述升降元件固定安装在内壳底部的内壁上，所述升降元件顶部固定安装有环刷元件，具体安装方式可采用螺栓进行连接，所述升降元件用于通过温度的升高，驱动升降元件上升，同时随着温度的下降而下降；所述升降元件最大上升距离为箱体的高度；所述环刷元件用于根据温度的升高，随着升降元件的升降而升降，同时在升降的过程中，对箱体内壁进行刮刷清理；所述导热管呈螺旋形固定安装在箱体内，所述预热管一端与加热管移动相互连通，具体安装方式采用螺栓进行连接，且所述预热管固定安装在箱体顶部；具体安装方式采用螺栓进行连接，所述加热元件固定安装在箱体底部，具体安装方式采用螺栓进行连接。

5、通过加热元件使得箱体内部的温度升高，从而使得升降元件开始升上，通过升降元件的在上升的过程中，推动环刷元件在箱体内壁上进行刮刷，利用箱体内进行热交换时所产生的热量，并将内能转换为机械能，使得升降元件上升，无需消耗其他能量以及其他动力源，利用热交换产生的热量完成对箱体内壁的清理，实现了能量的有效利用，当热交换完成后，加热元件将停止加热，温度缓慢下降，升降元件将会由于环刷元件的重量，而缓慢下落，并在下落的过程中，通过磁力将吸音元件吸引并恢复到原位。

6、所述隔音组件包括环形支撑柱、吸音元件和吸附元件；所述环形支撑柱固定安装在内壳与外壳之间的底部位置，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接，多个所述吸音元件活动安装在环形支撑柱上，多个所述吸音元件通过升降元件的升降，使得吸音元件上的磁力与重力平衡被打破，从而发生倾斜相互重叠，并将整个环形支撑柱封闭，使得箱体内部的声波与外界隔绝；多个所述吸附元件固定安装在吸音元件侧面，具体安装方式采用胶接的方式进行连接，多个所述吸附元件用于通过环刷元件与吸附元件上相异的磁极，将吸附元件吸引，从而打破了吸音元件的重力平衡，使得吸附元件随着吸音元件而发生转动，所述环形支撑柱的高度与箱体的高度相同；所述环形支撑柱用于支撑多个吸音元件，所述吸音元件的弧形结构。

7、所述吸音元件可采用布艺吸音板，所述吸附元件可为柔性磁性片，或者橡胶磁片；所述吸附元件优选柔性磁性片；多个所述吸音元件在环形支撑柱上可向上倾斜60°。

8、所述导热管用于流通热水，通过吸收外界的温度，将热量传递到导热管内，使得导热管内部的温度升高，所述导热管可选用铜或铝，所述导热管优选铜；所述预热管用于流通冷水，通过加热元件加热后的余温对预热管进行加热预热，所述预热管采用铜进行制造，所述导热管和预热管相互连通；所述加热元件采用天然气，通过燃气喷嘴喷出并燃烧。

9、所述过滤组件包括过滤元件和收集元件；所述过滤元件固定安装在箱体顶部，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接，所述收集元件固定安装在过滤元件顶部，具体安装方式可采用螺栓连接或者焊接的方式进行连接；所述过滤元件用于根据燃烧后所产生酸性气体的密度不同，将密度小向上弥漫的酸性气体吸收过滤，所述过滤元件为多孔吸收板，所述过滤元件固定安装在箱体顶部三分之一处；所述收集元件用于根据燃烧后残留在空气中的水蒸气冷凝形成小水珠，通过重力作用流入进收集元件中，从而完成收集。

10、为了保证烟气的中的热量得到有效利用的同时，也可将烟气中的水蒸气分离出，当燃气燃烧后产生的烟气首先需要经过过滤组件进行过滤，将烟气中的酸性气体过滤掉，过滤后的烟气将会流向预热管，将剩余热量通过预热管传递到预热管内部的冷水中，使得预热管内部的水流温度升高，同时烟气中的水蒸气与预热管外壁相互接触后，发生冷凝，从而产生冷凝水，随着冷凝水的增加，当重力达到一定值时，冷凝水将会落入收集元件上，然后随着收集元件流入收集管内，预热管的俯视面积小于收集元件的俯视面积，这是为了保证冷凝后的水能够全部落入收集元件上，防止冷凝水流入过滤元件上，与过滤元件上的酸性气体溶合，产生酸性溶液，从而对过滤元件以及箱体内部的管道造成腐蚀。

11、所述环刷元件上固定安装有磁性元件，且所述环刷元件为耐高温隔热材料，所述耐高温材料为多晶莫来石纤维棉，具体安装方式采用螺栓进行连接；所述多晶莫来石纤维棉可耐1600度高温，所述磁性元件固定安装在环形元件内部，且所述磁性元件的磁性与吸附元件上的磁性相异，所述磁性元件可采用永磁铁，所述多晶莫来石纤维棉与箱体内壁接触面设计为褶皱面，所述多晶莫来石纤维棉与箱体内壁接触面设计为褶皱面是为了增大环刷元件与箱体内壁之间的摩擦力，使得环刷元件能够将箱体内壁刮刷得更加彻底干净。

12、由于环刷元件上的磁性元件在随着环刷元件移动的过程中，将会对吸音元件上的吸附元件产生相互吸引的磁力，使得吸音元件发生移动，从而使得相邻两个吸音元件相互接触贴合，达到更好的吸音效果，保证声波不会传递到箱体外界，并且磁性元件与吸附元件相对于的一端，磁极相异，且相互吸引的磁力大于吸音元件和吸附元件的总重量，这是为了保证热交换器在开始工作时以及工作完成后，吸音元件会随着上升元件的移动而移动，采用磁力驱动吸音元件移动，既保证了加热时温度不会传递到外界的同时，也保证了噪声的隔绝，同时也节约了能源，有效利用了热能。

13、所述升降元件包括气缸、溢流阀和受热膨胀材料，所述气缸底部固定安装有溢流阀，具体安装方式采用螺栓进行连接；所述受热膨胀材料可以为气体或者液体，所述气体可采用空气，空气在500°时可受热膨胀到原来的3倍，所述液体可采用水，所述气缸内放置有受热膨胀材料，所述气缸为导热气缸，所述溢流阀用于防止气缸压力过大导致气缸爆缸，所述气缸的承受压力在0.6兆帕，所述溢流阀的触发压力小于气缸的承受压力，所述溢流阀在0.5兆帕的压力下被触发打开。

14、需要说明的是，当受热膨胀材料采用气体时，优选气体为可受热膨胀的气体，并选用在高温下受热膨胀的气体，气体受热膨胀的体积较大，随着温度的升高，气体受热膨胀后并推动环刷元件向上移动，当位移到一定箱体顶部位置后，气缸将不会上升，但是气缸内部的气体会因为外界温度的持续上升而发生膨胀，当气缸内部的压力达到0.4兆帕时，气缸底部的溢流阀将会打开，使得气缸内部有的气体排出，减小气缸内部的压力，防止气缸内部压力过大，从而造成气缸损坏，溢流阀的额定触发值为0.4兆帕，当气缸内部的压力没有达到额定触发值时，溢流阀将不会被触发，当受热膨胀材料采用液体时，随着箱体内部温度的升高，气缸内部的液体先受热，当温度达到液体的沸点时，液体开始蒸发膨胀，并推动气缸开始向上移动，从而推动环刷元件对箱体内壁进行刮刷。

15、所述收集元件底部固定安装有收集管，具体安装方式采用螺栓进行连接，所述收集元件底部与收集管外表面固定安装有隔热层，具体安装方式可采用螺栓连接或者胶接的方式进行连接，所述隔热层为柔性陶瓷防腐涂料，可耐高温1600度，所述隔热层是为了防止高温将冷凝水蒸发，所述收集管将冷凝水排出到箱体外。

16、当燃烧后产生的烟气，随着箱体向上流动时，由于烟气中还存留大量的热量，需要将烟气中的热量进行有效的利用，将烟气中的热量通过预热管传递到预定管的水流中，使得预热管内部的水流温度升高，因为烟气中的高温与预热管内部水流的温度差较大，在对预热管进行预热时，烟气中的水蒸气会因遇冷发生冷凝，从而烟气中的水蒸气将会变成小水珠，当冷凝完成后的小水珠重量达到一定值时，小水珠将会下落，并落入到收集元件内部，从而进入收集元件底部的收集管中，收集元件底部安装有隔热层，可以耐较高的温度，从而冷凝后的小水珠将不会被箱体内部的高温蒸发，而是直接落入收集元件中，防止了烟气中的酸性气体溶入冷凝后的小水珠中，形成酸性溶液，从而对箱体内部的管道造成腐蚀。

17、所述箱体底部活动安装有环形收纳盒；所述环形收纳盒中心位置开设有圆柱形通孔，且所述环形收纳盒外表面固定安装有陶瓷纤维，可耐高温1300度，具体安装方式采用胶接的方式进行连接；所述环形收纳盒的最大直径为30cm，最小直径为15cm，所述圆柱形通孔用于为加热元件的安装预留出安装空间，同时也使得加热元件位于箱体底部的中心位置，保证受热更加的均匀；所述环形收纳盒用于收集环刷元件在箱体进行刮刷所掉落的废弃物。

18、相邻两个所述吸音元件的距离在1—2mm之间，根据所述吸音元件的大小，改变相邻两个所述吸音元件之间的距离，相邻两个所述吸音元件的距离在1—2mm之间是为了在方便吸音元件移动到规定位置后，不影响吸音元件的隔音效果，防止因间隙过大，导致隔音效率降低。

19、需要说明的是，当相邻两个吸音元件之间的距离在1mm时，随着温度的升高，升降元件带动环刷元件移动，从而通过磁力将对吸音元件上的吸附元件进行吸引，使得吸音元件的重力平衡被破坏，并带动吸音元件内侧一端向上移动，吸音元件外侧另一端将向下移动，当升降元件上升到极限位置时，相邻两个吸音元件也将相互接触贴合，且相互接触贴合的面积大，从而在箱体的外壳与内壳之间形成一个屏障，将箱体内部所产生的声波隔绝在箱体内部，可提高箱体内部的隔音效果。

20、当相邻两个吸音元件之间的距离在2mm时，随着温度的升高，升降元件带动环刷元件移动，从而通过磁力将对吸音元件上的吸附元件进行吸引，使得吸音元件的重力平衡被破坏，并带动吸音元件内侧一端向上移动，吸音元件外侧另一端将向下移动，当升降元件上升到极限位置时，相邻两个吸音元件也将相互接触贴合，由于两个相邻的吸音元件之间的距离较大，相互接触贴合的面积将会减小，箱体的隔音效果也会随之减小。

21、本发明的有益效果如下：

22、1.本发明在箱体内部安装有清理组件和隔音组件，当箱体内部温度升高时，清理组件可以对箱体内壁进行清理，实现了自动清理功能，同时，隔音组件可以在工作时起到隔音的作用，保证使用时的安静环境；本发明还设置了加热元件和过滤组件，加热元件能够将热量快速传递到冷流体上，实现快速加热，提高工作效率，而过滤组件则能够过滤吸收燃烧产生的酸性气体，避免对箱体内部产生腐蚀，保证设备的使用寿命。

23、2.本发明通过在箱体内部安装有清理组件，通过箱体内部温度的升高，使得清理组件上的升降元件与环刷元件的共同作用，并对箱体内壁进行刮刷，无需对箱体进行拆卸，实现箱体内壁的自动清理，防止了废弃物堆积过多，从而影响加热效率。

24、3.本发明通过在箱体上安装有隔音组件，通过清理组件与隔音组件的相互协调配合，从而使得隔音组件随着清理组件的移动而移动，并形成一个隔音屏障，使得箱体内部加热燃烧产生的噪音被隔绝，不会传递到外界，防止了噪音的影响。

25、4.本发明通过在箱体底部安装加热元件和过滤组件，通过加热元件将产生的热量传递到冷流体上，使得导热管内部的冷流体快速加热，同时通过热流体的余温对预热管内冷流体进行预热，通过过滤组件将燃烧产生的酸性气体进行吸收，同时可将冷凝后产生的冷凝水进行收集，防止了酸性气体溶于冷凝水生成腐蚀性液体，从而对管道造成腐蚀。