[发明专利]用于燃气热水炉的三维变空间换热模块

说明书

本发明公开了一种用于燃气热水炉的三维变空间换热模块，包括换热模块主体，换热模块主体包括外部框架，外部框架内设有设有进水口的进水集管、设有出水口的出水集管、供燃烧机置入的燃烧机腔体、烟气进口、烟气出口、环形水道、法兰和三维管；三维管并列设有若干根，其两端分别连接进水集管与出水集管；环形水道环绕燃烧机腔体一周，并与出水集管相通；烟气进口布置于出水集管上部，烟气出口布置于进水集管下部；相邻换热模块之间通过螺栓穿过法兰而连接在一起。本模块可提升换热器的换热系数，从而提高热水炉的换热效率，有利于缩小热水炉的总体积，减轻重量，节省材料，降低成本，便于清灰清垢，延长维护周期。

技术领域

本发明涉及燃气热水炉设备技术领域，尤其涉及一种用于燃气热水炉的三维变空间换热模块。

背景技术

在现有技术中，普通燃气热水换热器换热模块的烟气侧结构是采用销钉结构形式，烟气流动时直接对销钉进行横向冲刷对流换热，销钉所吸收的热量通过金属热传导的方式传给水侧。水侧结构是采用蛇形水道，水流向与烟气呈反方向，总的流道的180°弯道多，长度大。

该结构的换热模块的烟气侧的容易结垢，难以清洗。烟气和销钉的接触方式是碰撞流，使得烟气阻力损失大。两侧介质的热传输送主要通过金属的热传导方式，热阻大。销钉的结构方式使得流场不可避免存在流道死角，传热不均匀。

该结构的换热模块的水侧流道180°弯道多，长度长导致水侧的阻力损失大，从而导致泵的消耗功率大。同时，水道的承压能力差，应用范围小。

180°烟气和水的流动方式属于交叉流，传热温差较全逆流方式差。

以上这些因素导致有效换热面积小，换热效率低，耗材量大,体积庞大。另外，换热器加工铸造工艺复杂，成品率低。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于燃气热水炉的三维变空间换热模块，该换热模块大幅度改善了烟气侧和水侧的流场，烟气流道和水流道呈三维变空间流动，流场均匀，不存在流动死角，不易结垢，容易清洗，提高维护周期。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种用于燃气热水炉的三维变空间换热模块，包括换热模块主体，所述换热模块主体包括外部框架，外部框架内设有进水集管、出水集管、供燃烧机置入的燃烧机腔体、烟气进口、烟气出口、环形水道、法兰和三维管；所述三维管并列设有若干根，其两端分别连接所述进水集管与所述出水集管；所述环形水道环绕所述燃烧机腔体一周，并与所述出水集管相通；所述进水集管设有进水口，所述环形水道设有出水口；所述烟气进口布置于所述出水集管上部，所述烟气出口布置于所述进水集管下部；所述三维管管外走高温烟气，所述三维管管内通液体工质；所述法兰设置于所述外部框架上，相邻所述换热模块之间通过螺栓穿过所述法兰而连接在一起。

采用三维管，可以有效地提升燃气热水炉换热器的换热系数，从而提高热水炉的换热效率，有利于缩小热水炉的总体积，减轻重量，节省材料，降低成本。另外，便于清灰清垢，延长维护周期；液体工质从进水口进入，由进水集管均匀分布到每一根三维管，经过吸热后由出水集管汇集后进入环形水道，并由出水口排出；流体流动方向与烟气流动方向相反，采用全逆流设计结构，有利于交换热量；环形水道的设置，防止燃烧机过热烧坏，降低金属壁温，可避免该部位的金属在高温烟气的冲击下高于金属许可温度范围；高温烟气与管外壁属于摩擦性接触，使得换热元件阻力及磨损特性大大减少，提高了换热元件的使用寿命。

所述三维管为经过二次加工成截面为近椭圆的麻花螺旋状异型管，所述三维管错列布置形成三维变空间结构形式的管束。麻花螺旋状异型管的特殊结构使得气体沿着其外表面流动，三维管不仅大大增加了管外换热面积，并且把管外流体进行切割成小单元，使得其组成的管束形成的流场非常稳定均匀，没有流动死角，不易结垢，对流换热系数高，延长维护周期；液体工质在管束里全空间没有死角流动，不存在涡流点，不会形成结垢情况。

相邻所述三维管相互平行紧贴在一起。