用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片的制作方法
【專利摘要】一種用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，包括換熱片主體，換熱片主體上設有進水口、出水口、水流通道，進水口與出水口通過水流通道連通，還包括換熱柱，多排換熱柱分布在換熱片主體上與煙氣接觸的兩側，它能有效地提升燃氣熱水換熱器的換熱效率，有利于縮小換熱片體積，減輕重量，節省材料，降低成本。
【專利說明】用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片
【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，特別是一種用于燃氣壁掛爐換熱器的鑄鋁換熱片。
【背景技術】
[0002]在現有技術中，普通鑄鋁換熱片在換熱時，燃氣燃燒產生的高溫煙氣呈層流，高溫煙氣沿壁面分層流動，即流體在熱流方向上沒有混雜運動，傳熱基本上依靠分子擴散作用的熱傳導來進行，換熱面積小，此時的換熱效率較低。
[0003]為了做出同樣熱效率的換熱片，普通換熱器需要增大燃燒室體積，增長水道長度，造成換熱片體積大，笨重，浪費材料，同時水道長度增長使得換熱片自身水阻力過大，需要選用功率更大的循環泵，較大增加了成本。
[0004]為克服上述缺陷，對用于燃氣熱水裝置的鑄鋁換熱片進行了改進。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是要提供一種用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，它能有效地提升燃氣熱水換熱器的換熱效率，有利于縮小換熱片體積，減輕重量，節省材料，降低成本。
[0006]本發明解決其技術問題采用的技術方案是:包括換熱片主體，換熱片主體上設有進水口、出水口、水流通道，進水口與出水口通過水流通道連通，它還包括換熱柱，多排換熱柱分布在換熱片主體上與煙氣接觸的兩側。
[0007]所述的進水口設置在換熱片主體的上部，出水口設置在換熱片主體的下部。
[0008]所述的換熱片主體垂直于進水方向的截面上部為梯形，中下部為矩形。
[0009]所述的相鄰上下兩排換熱柱之間交錯設置。
[0010]所述的換熱片主體上部的換熱柱的間距比中下部的換熱柱的間距寬I?5mm。
[0011]所述的換熱片主體上部的換熱柱的長度短于中下部換熱柱的長度，上部最長的換熱柱比中下部最長的換熱柱短1.5?3.5mm。
[0012]所述的換熱片主體中下部的換熱柱的長度為縱向高低錯落設置。
[0013]所述的水流通道的截面積從上至下逐漸增大。
[0014]所述的水流通道內設置有多組擾流片。
[0015]所述的擾流片設置在水流通道的下部。
[0016]本發明同【背景技術】相比所產生的有益效果:由于本發明采用換熱柱，多排換熱柱分布在換熱片主體上與煙氣接觸的兩側的結構，換熱柱可增大鑄鋁換熱片與高溫煙氣的換熱面積，故它能有效地提升燃氣熱水換熱器的換熱效率，有利于縮小換熱片體積，減輕重量，節省材料，降低成本。
[0017]【專利附圖】
【附圖說明】:圖1為本發明的結構示意圖。
[0018]圖2為圖1中兩塊換熱片主體I組合使用的局部結構示意圖。[0019]圖3為圖1中換熱片主體I中相鄰上下兩排換熱柱之間交錯設置的局部示意圖。
[0020]圖4為圖1的主視圖。
[0021]圖5為圖4上部的局部I放大圖。
[0022]圖6為圖4下部的局部II放大圖。
[0023]圖7為圖1中換熱片主體I垂直于進水方向的剖面圖。
[0024]圖8為圖7上部的局部III放大圖。
[0025]圖9為圖5中下部的局部IV放大圖。
[0026]圖10為圖1中換熱片主體I內部水流通道的剖視圖。
[0027]圖11為圖10中增設擾流片6的結構示意圖。
[0028]【具體實施方式】:參看附圖1、附圖2、附圖3、附圖4、附圖5、附圖6、附圖7、附圖8、附圖9、附圖10、附圖11所示,本實施例包括換熱片主體I,換熱片主體I上設有進水口 2、出水口 3、水流通道4，進水口 2與出水口 3通過水流通道4連通，換熱片主體I上設有換熱柱5，多排換熱柱5分布在換熱片主體I上與煙氣接觸的兩側。
[0029]進水口 2設置在換熱片主體I的上部，出水口 3設置在換熱片主體I的下部。此種換熱片組成的鑄鋁換熱器為冷凝倒燒式換熱器，換熱片主體I上部接近燃氣熱水裝置的燃燒室，煙氣溫較度高，換熱片主體I上部稱為“高溫區”，換熱片主體I下部溫度較低，稱成“低溫區”。
[0030]參看附圖7，由于上部的換熱柱5的長度以I?3_的公差等差遞增，本發明中公差為2.5mm,中下部(本發明中的中下部指中部及下部)換熱柱5的長度總體一致，使得換熱片主體I垂直于進水方向的截面上部為倒梯形，中下部為矩形。當兩塊鑄鋁換熱器組合在一起使用時，參看附圖2所示，在上部高溫區呈“V”字型空腔，有利于煙氣導流。
[0031]參看附圖3，相鄰上下兩排換熱柱5之間交錯設置，第N排與第N+1排相互交錯排列間距為At，根據熱力學中流體橫掠管束的實驗結果，叉排管束流體在管間交替收縮和擴張的彎曲通道中流動擾動劇烈，對流換熱系數高，能提高鑄鋁換熱片的換熱效率。
[0032]參看附圖4、附圖5、附圖6所示，換熱片主體I上部的換熱柱5間距比中下部的換熱柱5間的間距寬I?5mm。高溫區中，換熱柱5之間的間距大，最窄處流速小，對流傳熱系數低，能夠很好地防止換熱片主體I在高溫區吸收熱量過多引起局部過熱，進而引發不必要的氧化反應，從而增加鑄鋁換熱片的使用壽命。
[0033]參看附圖7、附圖8、附圖9所示，所述的換熱片主體I上部的換熱柱5的長度短于中下部換熱柱5的長度，上部最長的換熱柱5比中下部最長的換熱柱5短1.5?3.5mm。換熱器高溫區換熱柱縱向長度隨著溫度增高而逐漸減少，換熱面積減少，根據牛頓冷卻公式在相同的結構和材料情況下，減少換熱接觸面積能夠降低流體與固體之間在單位時間內的換熱量，從而能夠很好地防止換熱片在高溫區中吸收熱量過多引起局部過熱，從而增加鑄鋁換熱片的使用壽命。
[0034]換熱片主體I上中下部的換熱柱5的長度為縱向高低錯落設置，高與低的落差為
0.5?3mm，使煙氣在縱向流動呈“S”型，加強煙氣在換熱區域的停留時間，增加換熱效率。
[0035]參看附圖10所示，水流通道4的截面積從上至下逐漸增大，即從高溫區到低溫區逐漸增大。在相同條件下，增大流速和縮小管徑有利于增大傳熱系數，高溫區增大傳熱系數增加流速可以降低水流停留時間，在短時間內帶走熱量，防止換熱片表面出現局部過熱現象，增加鑄鋁換熱片的使用壽命；同時，低溫區降低流速，增加水的停留時間，充分回收尾氣中的余熱和汽化潛熱，也可以達到提高熱效率的效果。
[0036]參看附圖11所示，水流通道4內設置有多組擾流片6，擾流片6優選設置在水流通道4的下部，即設置在水流通道4位于低溫區的區域內。由于低溫區流速降低，水流通道4的截面積增大，此時水流紊流效果不足，增加擾流片6以增強換熱效果。流體在擾流片6外流過時，發生繞流脫體，從而產生回流、漩渦和渦速，脫體區的擾動有利于強化了換熱效果。
[0037]用本發明中的鑄鋁換熱片組成燃氣熱水換熱器，并將換熱器安裝在燃氣熱水裝置上，譬如燃氣采暖熱水爐上。當燃氣采暖熱水爐工作時，燃氣產生的高溫煙氣從上向下流動，流經鑄鋁換熱片時，與水流通道4內的水充分換熱后，變成低溫煙氣排出。
[0038]在現有技術中，普通鑄鋁換熱片在設計時對換熱片流體中層流對換熱效率的影響缺乏充分考慮。層流和紊流的傳熱機理有本質的區別。當流體呈層流時，流體沿壁面分層流動，即流體在熱流方向上沒有混雜運動，傳熱基本上依靠分子擴散作用的熱傳導來進行。當流體呈紊流時，紊流主體的傳熱為渦流作用引起的熱對流，在壁面附近的滯流內層中仍為熱傳導。渦流致使管子中心溫度分布均勻，層流內層的溫度梯度增大。由此可見，紊流時的對流傳熱系數遠比層流時大，因而紊流時的換熱效率遠遠大于層流時的換熱效率。
[0039]用本發明中的鑄鋁換熱片的結構通過設置換熱柱的方式，使通過換熱片主體I的換熱流體呈紊流狀態，更是通過其他結構充分利用紊流和流體橫掠單管、叉排管束增加對流傳熱系數的熱傳學原理，最大限度地增加其換熱效率，與普通換熱器設計相比具有體積小，輕便，節約材料，同時具有水道長度短，水阻力小等優點。
[0040]鑄鋁換熱片的結構同時又考慮到煙氣溫度梯度的變化，在高溫區利用減少換熱面積、降低對流傳熱系數以及增加水道流速，防止表面金屬在高溫區中引溫度過高而氧化減薄水道金屬厚度，從而增加換熱片的使用壽命。
【權利要求】
1.一種用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于包括換熱片主體(1)，換熱片主體(I)上設有進水口(2)、出水口(3)、水流通道(4)，進水口(2)與出水口(3)通過水流通道(4)連通，其特征在于還包括換熱柱(5 )，多排換熱柱(5 )分布在換熱片主體(I)上與煙氣接觸的兩側。
2.根據權利要求1所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的進水口(2)設置在換熱片主體的上部，出水口(3)設置在換熱片主體的下部。
3.根據權利要求1所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的換熱片主體(I)垂直于進水方向的截面上部為梯形，中下部為矩形。
4.根據權利要求1所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的相鄰上下兩排換熱柱(5)之間交錯設置。
5.根據權利要求1所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的換熱片主體(I)上部的換熱柱(5)的間距比中下部的換熱柱(5)的間距寬I?5mm。
6.根據權利要求1所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的換熱片主體(I)上部的換熱柱(5)的長度短于中下部換熱柱(5)的長度，上部最長的換熱柱(5)比中下部最長的換熱柱(5)短1.5?3.5mm。
7.根據權利要求1所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的換熱片主體(I)中下部的換熱柱(5)的長度為縱向高低錯落設置。
8.根據權利要求1所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的水流通道(4)的截面積從上至下逐漸增大。
9.根據權利要求1所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的水流通道(4)內設置有多組擾流片(6)。
10.根據權利要求9所述的用于燃氣熱水換熱器的鑄鋁換熱片，其特征在于所述的擾流片(6 )設置在水流通道(4 )的下部。
【文檔編號】F24H9/00GK103776171SQ201410004496
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月6日 優先權日:2014年1月6日
【發明者】葉遠璋, 喬中利, 廖永章, 謝華 申請人:廣東萬和新電氣股份有限公司