专利名称：一种冷凝式燃气热水器的冷凝器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷凝式燃气热水器所使用的冷凝器，属于冷凝器强化传热技术领域。
技术背景随着人们生活水平的不断提高，燃气热水器的应用越来越普及。普通的燃气热水器只 利用了烟气的显热，而烟气中水蒸汽的潜热未能利用，随烟气排放到大气中，故其热效率 在80 — 85%之间，且烟气中有害气体如COx、 NOx、 SOx等对环境有一定污染。为进一歩 提高燃气热水器的热效率，节约能源和保护环境，近年来一种冷凝式的燃气热水器得到快 速发展，并成为未来燃气热水器的发展方向。冷凝式燃气热水器与普通的燃气热水器在结构上有很大的改变，主要在于换热系统的 结构不同。为了充分回收烟气中的显热和水蒸气潜热，冷凝式燃气热水器采用两次换热方 式，即两个换热器。除居于普通燃气热水器的显热换热器外，还有一个冷凝器。根据整机 的结构特点， 一般是在普通燃气热水器显热换热器上方设置冷凝器，两者之间还设置有冷 凝水收集器。工作时高温烟器依次由下向上进入显热换热器和冷凝器。而水流方向正好相 反，先经过冷凝器，冷水在冷凝器中吸收高温烟器余热后，再进入主换热器吸收烟气显热。 由于冷凝式燃气热水器烟气中的显热和水蒸气潜热得到有效回收利用，因此烟气的排烟温 度比普通燃气热水器低得多，热效率可提高15%以上。此外，水蒸气冷凝液还会溶解吸收 排烟中部分COx、 NOx、 SOx有害气体，对烟气有一定净化作用。由于铜材具有良好的导热性和延展性，因此，目甜冷凝式燃气热水器的冷凝器广泛采 用金属铜管作为传热管，并在铜管外套装平板结构的铜翅片来增加冷凝传热面积，采用胀 接方式使翅片与铜管结合紧密，形成管套翅片的冷凝器结构。此外，为防止酸性冷凝液的 腐蚀影响，冷凝器中的铜管和铜翅片表面均需添加防腐涂层。这种铜管套铜翅片结构的冷凝器存在如下缺点(l)铜材价格较高且不断上升，冷凝器的成本也不断增加；(2)当铜管及翅片表面防腐涂层脱离时，水蒸气冷凝液导致铜管表 面和翅片间铜锈的生成，从而堵塞烟气流道，导致烟气流动压降升高，燃烧变得不充分， 有害气体的浓度增加；(3)铜管与铜翅片采用胀接方式连接，长期在高温200'C以上和常 温之间循环使用，铜管与铜翅片因热应力的作用导致胀接处产生松动，从而增大了接触热
组，降低了冷凝器的传热效率。 发明内容本发明的目的是提供一种冷凝式燃气热水器的冷凝器，以克服现有技术存在的铜管与 铜翅片因热应力的作用而导致胀接处产生松动、铜管表面和翅片间易生成铜锈而堵塞烟气 流道以及成本较高的不足。本发明的冷凝器在结构上主要由传热管、管板和箱体所组成，两块箱体分别焊接在两 块管板上，多根传热管位于箱体与管板组成空腔内(图l)。所述传热管为工业换热器上通用的不锈钢管，传热管为整体翅片结构，所述翅片结构 为二维或三维翅片结构；多根传热管按三角形或正方形方式布管排列；传热管贯穿管板， 传热管与管板之间采用胀接或焊接方式密封。所述多根传热管单根串联，处于两管板外侧的部分采用弯头连接，并在其中一管板的 外侧留有一个进水口和一个出水口。所述多根传热管分为若干组，每组传热管串联，处于两管板外侧的部分采用封头结构， 在封头内设置有分隔板，分隔板将多根传热管分隔为若千组，封头结构采用封盖进行密封， 并留有一个进水口和一个出水口。所述传热管为工业换热器上通用的不锈钢管，其表面为非光滑面，它是通过机械方法 在光滑管外表面加工出整体翅片结构，即采用挤压成型的方法将上述不锈钢光滑管外表面 加工成二维^I片结构或采用犁切成型的方法将不锈钢光滑管外表面加工成三维翅片结构。本发明的优点体现在(1)利用普通不锈钢在价格上比铜低得多的优势，降低冷凝器 成本；(2)水蒸气冷凝液很难在不锈钢表面生成水锈，不存在因生锈而引起流道的堵塞问 题；(3)将不锈钢管加工成整体翅片结构的强化管，无需在管外胀接或焊接翅片，不存在 热应力影响传热管的传热效率问题。
图1为本发明的冷凝器结构示意图。图2为本发明冷凝器中的二维翅片传热管的轴向剖面图。图3a为本发明冷凝器中的三维翅片传热管的结构示意图。图3b为本发明冷凝器中的三维翅片传热管的轴向剖面图。图4a为本发明冷凝器中左侧管板的传热管间的弯头连接方式示意图。图4b为为本发明冷凝器中右侧管板的传热管间的弯头连接方式示意图。
图5为本发明冷凝器中传热管间用隔板分隔的封头结构连接方式示意图。 图6为多排传热管的横截面按三角形进行排列形成管束结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限如此。 该冷凝器在结构上主要由传热管、管板和箱体所组成(图1)。冷却水在管内流动， 烟气在管外流动。所用的传热管为工业换热器上通用的不锈钢管，并经机械方法在传热管 外表面加工成整体型的二维或三维翅片结构，以增加冷凝传热面积和发挥冷凝液表面张力 作用，促进冷凝液从翅片管表面排出，从而提高冷凝传热性能。在制造工艺上，多根传热 管按三角形或正方形方式排列，传热管与管板采用胀接或焊接方式密封，防止烟气或冷却 水在传热管与管板间的泄漏。在管板外侧，传热管之间可采用弯头连接，形成每根传热管 串联的水流路，或者在传热管间设置分隔板，将多根换热管分隔成若干组，形成每组传热 管串联的水流路，再用水盖密封。该冷凝器能解决目前冷凝式燃气热水器普遍采用的铜管 套铜翅片结构的冷凝器存在铜锈、热应力及成本高等问题。热水器的热效率达100%以上， 排烟温度低于80'C。实施例图1示出了本发明的具体结构，由图l所见，本冷凝器主要由不锈钢传热管1、箱体 2和管板3所组成。其中，传热管1为多排管束结构，按三角形或正方形方式进行布管排 列，箱体2分为前后两块，管板3分为左右两块，两块管板3外侧的传热管间采用弯头连 接或封头结构，构成管内水流路。两块箱体分别焊接在两块管板上，并将传热管束约束在 箱体与管板形成的长方体或正方体结构内。冷却水在传热管l内流动，烟气在传热管l外 自下向上流动，烟气中的水蒸气在传热管1外表面冷凝，冷凝液从传热管1表面排出。冷 却水吸收烟气中的显热和水蒸气的潜热后温度升高。传热管1的结构如图2或图3所示。其中，采用挤压成型的方法将不锈钢光滑管外表 面加工成二维翅片结构，图2为二维翅片管的轴向剖面图；采用犁切成型的方法将不锈钢 光滑管外表面加工成三维翅片结构，图3a为三维翅片管的翅片结构示意图，三维翅片参数 分别为翅片高h、翅片距pl和翅片间隙P2;图3b为三维翅片管的径向横截面图。传热管 贯穿管板，传热管1与管板3之间采用胀接或燥接方式进行密封。如图4，在两侧管板处传热管之间可用弯头进行连接，形成每根传热管串联的水流路。 图4a为左侧管板3传热管间的弯头连接方式，图4b为右侧管板3 (进出水侧)传热管间
的弯头连接方式。
如图5，在管板3外侧的传热管间设置带分隔板的封头结构，再用封盖焊接密封，隔 板将多根换热管分隔成若干组，形成每组传热管串联的水流路。图5包括，传热管1;箱 体2;管板3;右侧封头4，其中4a为封头内的隔板、4b封头封盖；左侧封头5，其中5a 为封头内的隔板、5b封头封盖。
如图6，多排传热管按三角形进行排列形成管束结构。多排传热管的横截面也可按方 形排列(如图4a、图4b)。
权利要求
1、一种冷凝式燃气热水器的冷凝器，包括传热管、管板和箱体，其中，两块箱体分别焊接在两块管板上，多根传热管组成的管束位于箱体与管板组成的空腔内，其特征在于传热管为工业换热器上通用的不锈钢管，传热管为整体翅片结构，所述翅片结构为二维或三维翅片结构；多根传热管按三角形或正方形方式布管排列；传热管贯穿管板，传热管与管板之间采用胀接或焊接方式密封。
2、 根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于所述多根传热管单根串联，处于两管 板外侧的部分采用弯头连接，并在其中一管板的外侧留有一个进水口和一个出水口。
3、 根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于所述多根传热管分为若干组，每组传 热管串联，处于两管板外侧的部分采用封头结构，在封头内设置有分隔板，分隔板将多根 传热管分隔为若干组，封头结构采用封盖进行密封，并留有一个进水口和一个出水口。
4、根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于传热管为二维或三维整体翅片结构， 所述的二维翅片结构采用挤压成型的方法加工而成;所述的三维翅片结构采用犁切成型的 方法加工而成。
全文摘要
本发明涉及一种冷凝式燃气热水器的冷凝器。该冷凝器在结构上主要由传热管、管板和箱体组成，其中，两块箱体分别焊接在两块管板上，多根传热管组成的管束位于箱体与管板组成的空腔内，所述传热管为工业换热器上通用的不锈钢管，传热管为整体翅片结构，所述翅片结构为二维或三维翅片结构；多根传热管按三角形或正方形方式布管排列；传热管贯穿管板，传热管与管板之间采用胀接或焊接方式密封。本发明的特点在于水蒸气冷凝液很难在不锈钢表面生成水锈，不存在因生锈而引起流道的堵塞问题；将不锈钢管加工成整体翅片结构的强化管，无需在管外胀接或焊接翅片，不存在热应力影响传热管的传热效率问题；所用不锈钢材料成本较铜低。
文档编号F24H8/00GK101126565SQ20071003065
公开日2008年2月20日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者张正国, 潘传武, 陆应生, 高学农 申请人:华南理工大学