[发明专利]高效换热器

说明书

一种高效换热器，包括外壳体（1）、内壳体（2）、设置在外壳体（1）上的且与内壳体（2）相连通的排烟口（13）、设置在外壳体（1）和内壳体（2）之间的水套（3），内体（2）内的一组以上的螺旋管组，其技术要点是：各螺旋管组包括若干螺旋半径逐渐增大的螺旋管，各螺旋管分别设有与水套（3）相连通的进水口和出水口。其具有结构简单紧凑、换热效率高、使用方便、加工难度低、利于市场推广等优点。

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其涉及带有螺旋形或盘旋形换热水管组的流体换热器，该换热器采用一体或独立设置的明火热源，其主要适用于加热生活用水。其IPC分类号为F24H 1/16或F24H 1/43和B21D 53/02。

背景技术

直接换热器中，通常采用明火热源，如煤炭、木材、天然气等燃料燃烧产生的明火热源，对管组内的循环水直接加热，再将被加热的循环水导出。而采用以含碳燃料，必须在换热器上设置排气口，一方面保证热源持续稳定输出，另一方面避免二氧化碳的积聚，由此不可避免地导致较大的能效损失。本领域技术人员可知晓的，当管组材质固定（热传导率恒定）、循环水的流速固定时，上述方案中循环水的被加热效率主要取决于明火热源的能效比（热转化率）。

现有技术中，为提高直接换热器能效比，通常采用增大螺旋管组结构管程的方式提高能效比。根据傅立叶热传公式ΔQ/Δt=-K*A*ΔT/h可知，温差越大、物体越薄、传导总热能越小，热传导速度越快。因此，在循环水流速固定的情况下，管组内的循环水越接近管程末端，温度提高效果越不明显，即仅增加管程提高能效比的效果逐渐递减。但是，管程越长，制造成本越高，越不易加工。因此，综合考虑管程/成本曲线、管程/能效曲线、制造难度之间权衡，从而获得最佳的能效比。

如申请公布号为CN103517775A的发明专利申请公开的“换热器”，该方案的螺旋管组分别采用等径的螺旋内管和螺旋外管，并将分别作为进水口和出水口的端口32和34设置在同时设置在管组底部，内管和外管在顶部衔接。由于等径设置，且螺旋螺距较小，上层管路的下端几乎紧靠在下层管路的上端，下层管路会完全挡住上层管路的底部受热区域，由下自上阻挡效果递增，从而导致加热时，仅能利用热源火焰对管组的侧部加热。

如授权公告号为CN2207543Y的实用新型专利公开的“快速热水器”，该方案同样采用了内外双层等径螺旋管组的结构，区别仅在于将出水口设置在上部。

另外，授权公告号为CN2063207U的实用新型专利公开的“普通灶热水器”，虽然公开了多层螺旋管路的技术方案，但管路仍旧为单进水口和单出水口，其能效比提升效果有限。

为解决下层螺旋管阻挡上层螺旋管受热部位的问题，现有技术曾采用了将螺旋管制成截锥形的技术方案，如授权公告号为CN2212164Y的实用新型专利公开的“家用燃气灶快速林淋浴热水器”，如授权公告号为CN2352871Y的实用新型专利、授权公告为CN2277503Y的实用新型专利也公开了类似的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效换热器，从根本上解决了上述问题，其具有结构简单紧凑、换热效率高、使用方便、加工难度低、利于市场推广等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该高效换热器包括外壳体、内壳体、设置在外壳体上的且与内壳体相连通的排烟口、设置在外壳体和内壳体之间的水套，内体内的一组以上的螺旋管组，其技术要点是：各螺旋管组包括若干螺旋半径逐渐增大的螺旋管，各螺旋管分别设有与水套相连通的进水口和出水口。

进一步的，为进一步提高换热效率，螺旋管组包括交错设置的下层管组和上层管组。

进一步的，为保证水套内循环水流向稳定，外壳体与内壳体之间设有环形的隔板I和隔板II，将水套分隔成下部水套、中部水套、上部水套。

进一步的，为使各螺旋管组内的循环水与水套内的旋流相配合，各螺旋管的进水口或出水口沿内壳体的周向均布。