[發明專利]一種堆迭式管隙熱交換器

有效

• 申請號: 201610721847.8
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106152835B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 曾文洲
• 申請（專利權）人: 曾文洲
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F24H1/40;F24H9/18;F24H9/20
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司44214
• 代理人: 王賢義,何承鑫

技術領域

本發明涉及換熱器領域，尤其涉及一種堆迭式管隙熱交換器。

背景技術

隨著社會的發展，自然界中儲藏的能源被過度開采。這造成了嚴重的污染問題，給人類帶來了日益嚴重的生存危機。為了改善上述情況，其一是努力發展新能源，其二是對現有能源進行更加充分的利用。在對現有能源進行更加充分的利用這一點上，如何提高能源的熱能效率，仍然是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、換熱效率極高的堆迭式管隙熱交換器。

本發明所采用的技術方案是：本發明包括換熱器件，所述換熱器件由若干金屬管組成；若干所述金屬管堆迭成具有若干個層的陣列；任意相鄰的兩根所述金屬管之間相互平行設置；任意相鄰的所述金屬管在所述金屬管的兩端口外壁處密封連接； 在所述陣列中，任意一根所述金屬管的內腔均為中空狀態，位于任意層兩端最外側的兩根所述金屬管分別與位于其上層及下層兩端最外側的兩根金屬管在管身方向上密封連接，在所述陣列內部任意金屬管與金屬管之間的間隙構成上下相通的間隙通道；在所述陣列中，至少有一層內部的任意相鄰的兩根所述金屬管之間或至少有一對上下相鄰的兩個層之間的間距為0.5～10mm。

上述方案可見，本發明將金屬管堆迭成陣列結構，其以陣列內的金屬管之間的間隙作為通氣通道，且在橫向或縱向上的金屬管之間的間隙，至少有一層內部的任意相鄰的兩根所述金屬管之間或至少有一對上下相鄰的兩個層之間的間距為0.5～10mm，其可將送入的高溫氣體自然地“切成”片狀體，而片狀體在幾何學上具有一個特短的方向，使之整體更貼近熱交換的熱力受體，熱力受體的熱交換更加充分，作為若干層的結構，熱氣每通過一層都可進行熱交換，其熱交換效率極高，經過發明人試驗，熱效率可高達101％以上（該數值是基于低熱值算法計算所得），且本發明結構簡單。另外，通過簡單的增減堆迭金屬管層的數量和調節陣列中的金屬管之間的間隙，可以獲得針對不同功率的燃燒源達到最佳熱交換效率的熱交換器。

進一步地，在所述陣列中且沿著所述金屬管的管身方向上，位于下一層的任意兩根所述金屬管之間的管隙正好與位于上一層的對應的一根金屬管的中部位置正對。

上述方案可見，下層的兩個金屬管與上層的一個金屬管正好構成“品”字形，即上下層的金屬管的左右間隙被錯開，其可實現交叉熱交換，熱交換效率得到進一步提高。

進一步地，所述金屬管為方形管或圓形管。該方案可見，金屬管的選擇范圍較多，這根據具體的情況而定。而在發明人進行的試驗中，采用方形管的熱交換效率更高。采用方形管時，位于上下層的金屬管的左右側間隙被錯開，且每個間隙通道都形成90°彎角，而90°的彎角在熱氣進入后獲得最大的熱沖擊和最充分的熱交換，從而獲得更高的熱交換效率。

更進一步地，所述熱交換器還包括有抽風機及廢氣管，在所述陣列的上部設置有金屬帽蓋，所述金屬帽蓋的底部四周邊緣與所述陣列的上側面邊緣密封連接，所述金屬帽蓋形成尾氣集氣室，所述廢氣管設置在所述金屬帽蓋的上部并與所述尾氣集氣室相連通，所述抽風機設置在所述廢氣管的出口處，所述抽風機由壓力開關控制，所述壓力開關與外圍的控制系統連接。

上述方案可見，利用抽風機對整個陣列中的通道進行外力協助，在產生熱氣后，抽風機運行時對所述金屬帽蓋內以及所述陣列內的間隙通道形成負壓，而熱氣產生之處為正壓，通過所述陣列的間隙構成火焰高溫廢氣的單向運行通道，被吸進所述陣列的高溫氣體以片狀的形式與充滿水的金屬管進行熱交換，最后被冷卻的氣體經抽風機抽離出去，從而保證本發明的熱交換順利進行。

再進一步地，所述熱交換器還包括有水箱，所述換熱器件設置在所述水箱內且所述陣列的底面與所述水箱的底面密封連接，所述陣列的外壁與所述水箱的壁面之間存在間隔，所述金屬管的內腔與所述水箱的腔室連通，在所述水箱的上部設置有蒸汽管，所述廢氣管伸出到所述水箱的腔室之外，所述水箱內所產生的蒸汽和燃燒產生的廢氣可分別被引出水箱外。

上述方案可見，在換熱器件外圍設置水箱，能夠為通過極高的熱交換效率，高效地獲得充足的蒸汽，為后續的其它應用提供蒸汽存量保證。

再更進一步地，在所述水箱的下部邊緣處還設置有水夾層，所述水夾層的內室與所述水箱的腔室相連通，所述水夾層包圍的空間形成燃燒室。