CN101118129A - 二次逆流筒式换热器 - Google Patents
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Abstract
一种二次逆流筒式换热器，包括：外筒体，其上部分别连接有暖气进口、暖气出口、自来水进口和自来水出口。暖气出口与外筒体的内腔连通；外筒体内安装有内筒体，内筒体的上端连接自来水出口，自来水出口与内筒体的内腔连通；暖气进口与供热管连接，供热管插入内筒体内并从内筒体底部穿出与外筒体的内腔连通。内筒体的外围盘绕有螺旋形的自来水吸热管，自来水吸热管的首端与自来水进口连接，末端连接在内筒体的底部并与内筒体的内腔连通，本发明构成二次逆流式换热结构。本发明节省了原专利中的吸热铜管，制造成本低。体积小，空间小，好安装，酸清洗方便。出水温度可达38℃以上，持续不断。材料选用不锈钢及紫铜管，使用寿命长达10年。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装使用在供热管网上既可采暖又可换取热水洗浴的暖气换热器，尤其涉及一种供暖低温区用户可洗澡、供暖高温区用户可防垢的二次逆流筒式换热器。
背景技术
本申请人对于安装在供热管网上既可采暖又可换热洗浴的换热器，已申请了多个专利并获得了专利权，本专利申请是在原有专利的基础上进行的创造性改进，与原专利相比具有本质的区别，与本发明相关的原专利如下：
专利号为98220257.1、实用新型名称为“取暖淋浴热交换器”的专利，涉及一种用于取暖淋浴的热交换器，它由左水箱、右水箱，水箱的连通管，插入连通管内的吸热管连通吸热管的弯头，封住左右水箱下端口的盖、封住左右水箱上端口的带有吸热管始端管头和末端管头伸出孔的盖、左水箱上部的安装放气阀的螺孔，右水箱上部壁上的热水进水管接头和下部管壁上的热水回水管接头所构成，它安装在供暖管路上，平时取暖，洗澡时打开自来水便可提供热水。其主权项为“1、一种取暖淋浴热交换器，它包括与供热管路相连接的热水进水管管接头(10)、热水回水管管接头(12)、其特征在于：它还包括直立的左水箱(3)、右水箱(11)，连通左水箱(3)、右水箱(11)的横向连通管(7)，插入连通管(7)内的吸热管(14)，交错焊接在吸热管(14)管头上连通吸热管(14)的弯管接头(2)，封住左水箱(3)、右水箱(11)底口的盖(1、13)，左水箱(3)上端壁上的安装放气阀的螺孔，封住左水箱(3)上口的盖(5)、盖(5)上有向上弯折的吸热管始端段管头(6)的伸出孔，通过焊接与盖(6)成整体，封住右水箱(11)上口的盖(9)，盖(9)上有向上弯折的吸热管末段管头(8)的伸出孔，通过焊接与盖(9)成整体。”
专利号为200320106748.7、实用新型名称为“散热换热器”的专利，公开了一种散热换热器，安装使用在供热管路上。包括：两个联箱，和与联箱连通的多个连通管，联箱上设计有暖气进水口和暖气回水口，设计有排气阀口；在一部分连通管内设计有吸热盘管。吸热盘管的冷水进水口和热水出水口设计在联箱上。连通管可竖向设置或横向设置，连通管为单排或双排，吸热盘管在连通管内为一次盘绕或二次盘绕。吸热盘管为整体插入式或为分体插入密封连接式结构。在一部分连通管内插入吸热盘管，目的是为了进行热交换而获取自来水热水，而另一部分连通管作为暖气散热。该实用新型将暖气片和热交换器合二为一，占用空间小，连通管设计成双排时，既能增加暖气散热面积而所占空间又较小，又可延长吸热盘管的长度，增加自来水的温度。其主权项为“1、一种散热换热器，包括：联箱(3、8)，与联箱(3、8)连通的连通管(6)，联箱上设计有与供热管路相连接的暖气进水口(5)和暖气回水口(7)，联箱上设计有排气阀口(2)；其特征在于：在一部分连通管内设计有吸热盘管(4)，吸热盘管(4)的冷水进水口(1)和热水出水口(9)设计在联箱上。”
专利号为200420040492.9、实用新型名称为“取暖淋浴热交换器”的专利，公开了一种取暖淋浴热交换器，其主权项为：“1、取暖淋浴热交换器，它有连通管(3)，连通管(3)内插入吸热管(4)，其特征在于：两连通管之间安装连接件(8)，连通管(3)至少一端安装固定板(1)，吸热管(4)在连通管(3)内形成循环并与固定板(1)连接，连通管(3)至少一端开设凹槽(10)。”
专利号为200520082097.1、实用新型名称为“密排管逆流式换热器”的专利，公开了一种密排管逆流式换热器，既能取暖又能通过热交换获得洗浴热水。包括供热进口、供热出口、冷水进口、热水出口及二支以上的供热管；供热管为扁管、圆管或椭圆管。两相邻供热管的一端交错设计有开口，使相邻两供热管导通；供热管内插有吸热管；供热管的两端通过堵板密封。冷水进口和热水出口分别与吸热管的两端连通；供热进口与供热管、开口、供热出口构成供暖热水定向流动通道，冷水进口与吸热管、热水出口构成洗浴水定向流动通道，洗浴水定向流动通道与供暖热水定向流动通道方向总体上相反，构成逆流式换热结构。其主权项为“1、一种密排管逆流式换热器，包括供热进口(7)、供热出口(8)、冷水进口(1)和热水出口(4)，其特征在于：包括二支及二支以上的供热管(5)；两相邻供热管(5)的一端交错设计有开口(3)，使相邻两供热管(5)导通；供热管(5)内插入有吸热管(6)；供热管(5)的两端通过堵板(2)密封；冷水进口(1)和热水出口(4)分别与吸热管(6)的两端连通；供热进口(7)与供热管(5)、开口(3)、供热出口(8)构成供暖热水定向流动通道，冷水进口(1)与吸热管(6)、热水出口(4)构成洗浴水定向流动通道，洗浴水定向流动通道与供暖热水定向流动通道方向总体上相反，构成逆流式换热结构。”
专利号为200520084400.1、实用新型名称为“隔水式换热器”的专利，公开了一种隔水式换热器，安装使用在暖气供热管路上，通过热交换获取热水洗浴。包括：壳体，壳体上安装有热介质进口、热介质出口、冷水进口和热水出口。壳体内设计有隔水衬，隔水衬分为隔水衬套和隔水衬板两种结构。隔水衬将壳体内的空间分隔成热介质进口换热室和热介质出口换热室，两换热室为相通的。热介质进口换热室和热介质出口换热室内分别设计有吸热管，两换热室内的吸热管为连通的。吸热管的两端分别连接有冷水进口和热水出口。热介质进口与热介质进口换热室连接，热介质出口与热介质出口换热室连接。其主权项为：“1、一种隔水式换热器，包括：壳体(1)，壳体(1)上安装有热介质进口(9)、热介质出口(4)、冷水进口(6)和热水出口(8)；其特征在于：壳体(1)内设计有隔水衬，隔水衬将壳体(1)内的空间分隔成热介质进口换热室(7)和热介质出口换热室(5)；热介质进口换热室(7)和热介质出口换热室(5)相通；热介质进口换热室(7)和热介质出口换热室(5)内分别设计有吸热管(3)，两换热室内的吸热管(3)为连通的；吸热管(3)的两端分别连接有所述的冷水进口(6)和热水出口(8)；所述的热介质进口(9)与热介质进口换热室(7)连接，所述的热介质出口(4)与热介质出口换热室(5)连接。”
专利号为200520081141.7、实用新型名称为“逆流式换热器”的专利，公开了一种逆流式换热器，包括供热进口(4)、供热出口(6)、冷水进口(7)和热水出口(1)，其特征在于：包括二支及二支以上的供热管(2)，供热管(2)之间通过连通管(8)连通，供热管(2)内插入有吸热管(3)；供热进口(4)和供热出口(6)连接在供热管(2)上，冷水进口(7)和热水出口(1)连接在供热管(2)或连通管(8)上，冷水进口(7)和热水出口(1)分别与吸热管(3)的两端连通；供热进口(4)与供热管(2)、连通管(8)、供热出口(6)构成供暖热水定向流动通道，冷水进口(7)与吸热管(3)、热水出口(1)构成洗浴水定向流动通道，洗浴水定向流动通道与供暖热水定向流动通道方向总体上相反，构成逆流式换热结构。
本申请人发明的系列暖气换热器专利产品已上市多年，但系列暖气换热器专利产品在使用中也逐渐发现存在较大的缺陷和不足。
原专利产品中热介质均由壳体管腔通道循环，壳体管腔通道内设计有较细的吸热紫铜管，铜管内流着冷的自来水形成循环被加热成热水，供人们生活所需，洗澡、洗衣、洗刷方便，提高人们的生活质量。老式供暖方式为上供下回、串联安装、强制循环供暖，由于供暖热源不平衡，分为始端段和末端段采暖管网，出现了温度差，形成了高温区域和低温区域。管网的设计方案不同，按楼长设水平地埋管或架空管，逢楼梯单元开分支主管口，竖一直立供暖管供至高层(6层楼建筑)，按高层户型房间设水平分支管网由上供而下回与散热器形成串联取暖管网，造成3层以上供暖效果好(为高温区)，3层以下由于楼层以上散热器的散热热损失，取暖温度降低10～15℃。故3层以下及末端段采暖效果差(为低温区)。
目前安装的取暖管网采用的是一户一表制独户循环采暖方式，按楼长度设水平地埋或架空管，分为起始末端段，逢楼梯单元竖两直立供回水分支主管至楼高层，每层逢户开供回水分支管口，造成1～3层取暖效果好(为高温区)，3层以上由于流量和压差损失，造成取暖效果差10℃～20℃；故3层以上及末端段采暖效果差(为低温区)。
目前采用的地暖取暖供暖也是采用的一户一表制独户循环采暖方式，但供暖热源温度不超过60℃。由于管网流速阻力大，使用本申请人以前发明的换热器专利产品换热效果不理想，无法洗澡。因为以前的换热器专利产品针对的是供暖热源温度为75℃～95℃，无法在地暖取暖管网中使用。
换热器厂家为平衡换热并能够连续地提供热水，所设计的内吸热铜管由Φ10mm降至Φ6～8mm(考虑到铜材涨价因素，以及受热面的管子直径越小传热效果越好，流程越长换热效率越高)，长度在15～25m之间。采用逆流式换热器时，吸热铜管长度也在12～15m之间。由于吸热铜管过长过细，U型弯太多(制作工艺均是U型或螺旋型并插入暖气热水管腔中)导致处在供暖高温区的用户的自来水吸热管易结垢堵塞；而对于在供暖低温区和采用地暖供暖方式的用户不能提供充足的热水洗澡。家庭用户500～1000元购买一台换热器，使用2～5个采暖期，在供暖高温区内自来水吸热管易形成水垢(供热管内的循环水是软水，升温后不会形成水垢)，无法清洗或无法疏通；在供暖低温区和地暖采暖用户自来水吸热管内虽不易形成水垢，但产热水量小、热水温度低，不能洗澡。因此，现实生活中已有的换热器产品存在重大的缺陷。
水垢的形成物包括水中的悬浮物、胶体物、溶解物等。生活用水为硬水，水硬度(H)一般为7～10毫克当量/升，水加热到70℃以上，水中钙镁离子便形成水垢；水垢吸附在金属管内壁面上，吸附1mm水垢，管径缩小2mm，点状腐蚀金属表面，影响热传导，堵塞空腔，浪费能源。
就散热换热器200320106748.7专利，存在不足或重大缺陷，吸热铜管内易结水垢，吸热铜管易报废。
对于自来水吸热管结垢的一般解决办法：例如用200320106748.7专利散热换热器进行试验，该吸热铜管Φ8.5mm长17.48m(自来水的流程)，吸热表面0.4665412m2。
(1)酸洗试验法：该吸热铜管过长、空腔过细、弯折处又太多；进出口在一个水平端面上，无落差和反应空腔，而且空腔狭窄，人工灌入酸液后瞬间向外喷反应液沫，既而反应物把很小的通道给堵死，使酸液无法灌入，因此不能酸洗，吸热铜管报废。
(2)外壳解剖处理法：把换热器外壳(供热管)剖解抽出吸热铜管并整直切割成段，用氧气焊火烤并轻摔打，其部分水垢脱落，再用酸洗后与碱水中和，再逐段焊接成整体。整个处理过程费用太高，寿命减弱，因此解剖处理法不被接受。只能换吸热铜管，但是用户在使用2～5个采暖期后，又要掏出很大一笔费用，造成使用成本增加，材料浪费，产品寿命周期缩短。
发明内容
本发明的目的是提供一种使供暖高温区用户的自来水吸热管内不易形成水垢或者结垢也不易堵塞并能酸洗除水垢、在供暖低温区用户和采用地暖采暖用户也可以提供充足的热水洗澡的二次逆流筒式换热器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种二次逆流筒式换热器，包括：外筒体，外筒体上分别固定连接有暖气进口、暖气出口、自来水进口和自来水出口；其特征在于：所述的暖气出口与外筒体的内腔连通；外筒体内安装有内筒体，内筒体的上端连接有所述的自来水出口，自来水出口与内筒体的内腔连通；所述的暖气进口与供热管连接，供热管插入内筒体内并从内筒体底部穿出与外筒体的内腔连通；内筒体的外围盘绕有螺旋形的自来水吸热管，自来水吸热管的首端与所述的自来水进口连接，末端连接在内筒体的底部并与内筒体的内腔连通；由暖气进口、供热管、外筒体的内腔、暖气出口组成的供暖热水定向流动通道，与由自来水进口、自来水吸热管、内筒体的内腔、自来水出口组成的自来水定向流动通道方向相反，构成逆流式换热结构。
根据所述的二次逆流筒式换热器，其特征在于：所述的供热管为不锈钢管。
根据所述的二次逆流筒式换热器，其特征在于：所述的自来水吸热管为铜管。
根据所述的二次逆流筒式换热器，其特征在于：所述的外筒体和内筒体为不锈钢筒体。
本发明采取冷、热流体空腔交换并且是逆流式换热结构来解决自来水结垢问题，并且可提高自来水换热出水温度。本发明既可增加被加热自来水的储量，而提高被加热自来水出水温度。另外，由于内筒体空腔大，不易结垢堵塞，即便是形成了微量水垢，水垢也可吸附转移至供热管外壁面上，堵塞不了自来水冷流体通道。同时也便于人工灌酸清洗，或者直接放在酸池中浸泡除垢。本产品寿命周期长，换热量大，效率高，属于更新换代产品。
本申请人为了使供暖高温区自来水吸热管内不易形成水垢、结垢不堵塞或能清洗，以及在供暖低温区和采用地暖采暖用户能洗澡，经大胆创新，打破传统观点，在保证散热、换热效果的同时，经过反复多次试验，得出冷、热流体空腔管体交换这一新技术、新结构，在高温区使水垢吸附转移至供热管外壁上，冷流体通道畅通，便于灌酸清洗处理水垢。冷、热流体空腔管体交换后，冷流体管空腔增大，热水储存量增大，因此低温区和采用地暖采暖的用户拥有足够的热水可以洗澡。
本发明热交换的方式为逆流式换热方式，在洗浴用换(散)热器中采取流体逆流换热，梯阶利用，温度梯度减小快，逆流式换热方式比其他换热方式传热平均温度差大，换热效率高、换热效果好，洗浴热水出水温度高。此技术方案是洗浴用换热器领域的新突破。
本发明优点是：体积小，空间小，好安装(轴中线距墙尺寸符合散热器安装规范要求30～50mm)，制造成本低(比隔水式换热器每台成本降低30元左右)，二次逆流换热率高。出水温度可达到38℃以上持续不断，节约原材料，酸清洗方便，材料为不锈钢及紫铜管，使用寿命长达10年之久。
本发明供热管等采用不锈钢材料制作，节省了原专利中的吸热铜管，节约了原材料，制造成本低。
附图说明
图为本发明的结构示意图。
附图中：1、外筒体；2、内筒体；3、自来水吸热管；4、暖气出口；5、自来水进口；6、供热管；7、自来水出口；8、暖气进口。
具体实施方式
本发明如图所示，包括：外筒体1，外筒体1的上部分别固定连接有暖气进口8、暖气出口4、自来水进口5和自来水出口7。暖气出口4与外筒体1的内腔连通；外筒体1内安装有内筒体2，内筒体2的上端连接有所述的自来水出口7，自来水出口7与内筒体2的内腔连通；所述的暖气进口8与供热管6连接，供热管6插入内筒体2内并从内筒体2底部穿出与外筒体1的内腔连通。内筒体2的外围盘绕有螺旋形的自来水吸热管3，自来水吸热管3的首端与自来水进口5连接，末端连接在内筒体2的底部并与内筒体2的内腔连通。
由暖气进口8、供热管6、外筒体1的内腔、暖气出口4组成的供暖热水定向流动通道，与由自来水进口5、自来水吸热管3、内筒体2的内腔、自来水出口7组成的自来水定向流动通道方向相反，构成逆流式换热结构。
本发明的供热管6优选为不锈钢管，自来水吸热管3优选为铜管，筒体1和内筒体2优选为不锈钢筒体。
本发明由于暖气出口端供暖温度较低，暖气进口端供暖温度较高，使自来水换热从低温供暖区开始换热，逐步换热到高温区换取热的自来水，自来水温度越来越高，充分利用暖气热源进行纯逆流换热，并再次梯阶利用，提高换热效果。
本发明热交换的方式为逆流式换热方式，在洗浴用换(散)热器中采取流体逆流换热，梯阶利用，温度梯度减小快，逆流式换热方式比其他换热方式传热平均温度差大，换热效率高、换热效果好，洗浴热水出水温度高。此技术方案是洗浴用换热器领域的新突破。特别适用地暖供热用户和低温区用户。比原专利提高换热效率10％左右，产水量也增加了，是具有创造性的发明。
本发明可以根据需要设置、安装，可以与图所示的产品方向倒过来安装使用。在满足逆流式换热的条件下，本发明中的暖气进口、暖气出口、自来水进口、自来水出口可以根据需要固定安装在换热器的不同位置，并且可互换。
本发明具体制作方法：外壳体选用Φ102mm、长320mm的不锈钢管，内壳体选用Φ51mm、长328mm的不锈钢管。供热管用Φ25mm、长340mm的不锈钢管，制作时，将管的一端切割成45度角，两根管对角焊接成90度角，短角端与暖气进口的丝头连接，另一端插入Φ51mm、长328mm内壳体不锈钢管中，并伸出底部的堵板。Φ8mm、长8.5m的吸热管选用铜管，其一端与自来水进口连接，另一端与Φ51mm、长328mm的内壳体底部(供热管出口部)连接。使供热管插入冷流体(内壳体内腔)中，实现了水垢吸附转移在供热管外壁上。供热管内的供暖热水与内筒体内、供热管外的自来水形成一次逆流换热。水压试验合格后，冷流体吸热管与外壳体封头连接，供热管内的供暖热水从底部封头处向上逆向流出，与向下的螺旋形吸热管内的自来水形成二次逆流换热。
本发明与专利号为200520084400.1、实用新型名称为“隔水式换热器”的专利相比，可减少吸热管4.5m(把原热流体进口换热室内的4.5m长、Φ8mm的铜管用Φ51mm、长328mm不锈钢管取代)，原Φ76mm、长295mm的隔水套被Φ25mm、长340mm的不锈钢供热管取代。本发明冷的自来水进入Φ8mm的吸热铜管内，从低温区流至高温区，冷流体在短流程流动状态下，水温达不到形成水垢温度点70℃，所以不形成水垢，吸热铜管无堵塞。
流体在静态下与暖气循环水同温，很可能形成水垢，部分吸附在高温区供热管外壁面上。整个冷流体通道就不容易形成水垢，即使形成微量水垢也无影响，便于酸清洗。供热管内的循环水是软水，升温后不会形成水垢。
本发明能用酸清洗，从自来水进口灌入酸液，向下流入内筒体Φ51mm不锈钢大空腔中，洗去冷水系统中供热管外壁面上的水垢，酸液及反应物通过自来水出口倒出，清水冲刷，碱水中和(不锈钢耐酸碱)。
本发明缩短了冷流体流程，易酸洗。本发明筒体空腔大，增加了被加热的自来水热水储存，减缓了吸热管冷流体进水流速，提高了换热效率。比原专利提高换热效率10％左右，产水量也增加了，是具有创造性的发明。
本申请人经过反复多次试验，在原专利产品体积不变的情况下，大胆创新使原结构改变，再一次减少了吸热铜管，降低成本，并且采用冷热流体空腔通道逆流交换这一新技术，解决了高温区用户洗澡热水出水端水垢堵塞问题，使水垢吸附转移在暖气进口处的供热管外壁上，即使是使用时间较长、水流不畅的情况下也很容易灌酸冲洗。本发明自来水冷流体筒体体积大，采暖低温区的用户拥有足够的热水可以洗澡。
本发明调整了高层楼房和低层楼房供暖差距及换热效果，本发明中的筒体内可储存较多的自来水热水，洗浴时靠热水能量的储存，储存水的水温高达70℃，洗浴时可兑1/3的冷水，洗浴水温为42℃左右，可用冷热混合阀调整水温、流量，洗浴热水连续不断产出。
Claims (4)
1.一种二次逆流筒式换热器，包括：外筒体(1)，外筒体(1)上分别固定连接有暖气进口(8)、暖气出口(4)、自来水进口(5)和自来水出口(7)；其特征在于：所述的暖气出口(4)与外筒体(1)的内腔连通；外筒体(1)内安装有内筒体(2)，内筒体(2)的上端连接有所述的自来水出口(7)，自来水出口(7)与内筒体(2)的内腔连通；所述的暖气进口(8)与供热管(6)连接，供热管(6)插入内筒体(2)内并从内筒体(2)底部穿出与外筒体(1)的内腔连通；内筒体(2)的外围盘绕有螺旋形的自来水吸热管(3)，自来水吸热管(3)的首端与所述的自来水进口(5)连接，末端连接在内筒体(2)的底部并与内筒体(2)的内腔连通；由暖气进口(8)、供热管(6)、外筒体(1)的内腔、暖气出口(4)组成的供暖热水定向流动通道，与由自来水进口(5)、自来水吸热管(3)、内筒体(2)的内腔、自来水出口(7)组成的自来水定向流动通道方向相反，构成逆流式换热结构。
2.根据权利要求1所述的二次逆流筒式换热器，其特征在于：所述的供热管(6)为不锈钢管。
3.根据权利要求1所述的二次逆流筒式换热器，其特征在于：所述的自来水吸热管(3)为铜管。
4.根据权利要求1所述的二次逆流筒式换热器，其特征在于：所述的外筒体(1)和内筒体(2)为不锈钢筒体。
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