專利名稱：一種熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，特別涉及一種防污染的、高效的熱交換器。
背景技術(shù)：
目前，加熱飲用水、地暖水、或游泳池、飯店、工業(yè)上使用的熱水時(shí)，通常有以下幾種方式，可以直接用化石燃料鍋爐來(lái)加熱，但該加熱方式效率較低；也可以通過(guò)換熱器使熱介質(zhì)與水之間進(jìn)行熱交換，從而加熱所需的水，提高了加熱效率，目前，主要使用的是如圖1所示的板殼式換熱器等傳統(tǒng)換熱器，但是該類換熱器存在以下缺點(diǎn)，即在熱介質(zhì)與水之間只有一層管壁，一但管壁破裂或有泄漏，就會(huì)造成水的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中熱介質(zhì)與水之間只有一層管壁、易造成水污染的技術(shù)問題，提供了一種可有效防止水污染的熱交換器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種熱交換器，設(shè)置有外殼，在外殼內(nèi)設(shè)置內(nèi)缸，在內(nèi)缸外部設(shè)置導(dǎo)熱外缸，在內(nèi)缸與導(dǎo)熱外缸之間形成環(huán)形的流經(jīng)第一介質(zhì)的腔體，在導(dǎo)熱外缸上開有第一介質(zhì)進(jìn)口與第一介質(zhì)出口，在導(dǎo)熱外缸外側(cè)壁上緊密纏繞導(dǎo)熱管，該導(dǎo)熱管設(shè)置有第二介質(zhì)進(jìn)口與第二介質(zhì)出口，在外殼與導(dǎo)熱外缸、導(dǎo)熱管之間設(shè)置保溫材料。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述內(nèi)缸可以是圓柱形的內(nèi)圓缸，所述導(dǎo)熱外缸可以是與所述內(nèi)圓缸同軸的圓柱形的導(dǎo)熱外圓缸。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述第一介質(zhì)進(jìn)口與第一介質(zhì)出口可以是水進(jìn)口與水出口，第二介質(zhì)進(jìn)口與第二介質(zhì)出口可以是熱介質(zhì)進(jìn)口與熱介質(zhì)出口。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案，可以在內(nèi)缸內(nèi)填塞保溫材料。為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述腔體的底面優(yōu)選為上小下大、向內(nèi)突出的錐形面。所述錐形面與垂直面的夾角優(yōu)選為35°到55°。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案，第一介質(zhì)進(jìn)口可以設(shè)置在所述錐形面上方，并沿外圓缸側(cè)壁切線方向設(shè)置。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案，腔體的頂部可以為上小下大、向外突出的錐形環(huán)腔體，在所述錐形環(huán)腔體的頂端開有第一介質(zhì)出口。所述錐形環(huán)腔體的側(cè)面與垂直面之間的夾角優(yōu)選為35°到55°。
作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選方案，導(dǎo)熱外缸及導(dǎo)熱管的材料是熱膨脹系數(shù)相同的導(dǎo)熱金屬。
本發(fā)明的熱交換器，兩種傳熱介質(zhì)之間有兩層管壁，所以兩種介質(zhì)不會(huì)因?yàn)閱螌庸鼙谄屏讯嗷ノ廴荆貏e適用于在利用熱介質(zhì)加熱飲用水或其他用水方面，可以有效防止水源被熱介質(zhì)污染。
本發(fā)明的熱交換器，結(jié)構(gòu)合理，傳熱效率高。


圖1表示現(xiàn)有技術(shù)中板殼式換熱器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(a)(b)示出本發(fā)明實(shí)施例的熱交換器的側(cè)視及俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(a)示出圖2(b)中的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(b)示出圖2(a)中的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出圖3(b)中的C部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出發(fā)明本實(shí)施例的熱交換器的流體流動(dòng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖2到圖5，將詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
圖2(a)(b)示出本實(shí)施例的熱交換器的側(cè)視及俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3(a)示出圖2(b)中的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3(b)示出圖2(a)中的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4示出圖3(b)中的C部的放大結(jié)構(gòu)示意圖，圖5示出本實(shí)施例的熱交換器的流體流動(dòng)的示意圖。
由圖2及圖3可知，本實(shí)施例的熱交換器設(shè)置有圓柱形的外殼1，在外殼1內(nèi)沿軸向設(shè)置圓柱形的內(nèi)圓缸2，在內(nèi)圓缸2外部同軸設(shè)置圓柱形的導(dǎo)熱外圓缸3，在內(nèi)圓缸2與導(dǎo)熱外圓缸3之間形成環(huán)形的腔體4，在導(dǎo)熱外圓缸的頂部和底部分別設(shè)置水出口管31及水入口管32，兩管道均端部設(shè)置于熱交換器的外殼的頂部；導(dǎo)熱的熱介質(zhì)管道5纏繞在導(dǎo)熱外圓缸3的整個(gè)外側(cè)壁上，從底部一直纏繞到頂部，之間緊密接觸，本實(shí)施例中熱介質(zhì)管道5的熱介質(zhì)入口管51與熱介質(zhì)出口管52均可開口在熱交換器的頂部；在所述外殼1與導(dǎo)熱外圓缸3、熱介質(zhì)管道5之間設(shè)置保溫材料7，同時(shí)，也可以在內(nèi)圓缸2內(nèi)填塞保溫材料7。
本實(shí)施例的上述熱交換器，工作時(shí)的狀態(tài)可以如圖5所示，熱介質(zhì)從下端的熱介質(zhì)入口管51流入，在熱介質(zhì)管道5中向上盤繞從上端的熱介質(zhì)出口管52流出，而要加熱的水從導(dǎo)熱外圓缸底部的水入口管32流入，經(jīng)腔體4，從頂部的水出口管31流出，在流動(dòng)中，經(jīng)兩層管壁與熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而被加熱。利用以上熱交換器，在水與熱介質(zhì)之間有兩層管壁，可以有效防止由于單層管壁破裂就會(huì)造成兩種介質(zhì)相混合的情況發(fā)生。
上例中，內(nèi)圓缸的設(shè)置，主要是為了防止水偏流及氣穴的形成，從而達(dá)到最佳的傳熱效果，同時(shí)，為了使腔體4內(nèi)流動(dòng)的水達(dá)到最好的螺旋流動(dòng)方式，腔體4的底面可以設(shè)計(jì)為上小下大、向內(nèi)突出的錐形面，該錐形面與垂直面的夾角優(yōu)選為35°到55°，水入口管32設(shè)置在該錐形面上方，沿導(dǎo)熱外圓缸3側(cè)壁切線方向插入腔體4，所以水流入后可以以螺旋方式向上流動(dòng)，從而加大了湍動(dòng)，從而提高了傳熱效率。
為了使水在充分混合之后再排出到熱交換器外，所以可以將腔體4的頂部設(shè)計(jì)為上小下大、向外突出的錐形環(huán)腔體41，即內(nèi)圓缸2的頂部設(shè)置為上小下大的錐形面，且導(dǎo)熱外圓缸3的頂部也設(shè)置為上小下大錐形面，兩平行錐形面之間形成所述的錐形環(huán)腔體41，以上錐形環(huán)腔體的側(cè)面與垂直面之間的夾角優(yōu)選為35°到55°，而水出口管31設(shè)置在導(dǎo)熱外圓缸3的頂部錐形面中央。
該導(dǎo)熱外圓缸3及熱介質(zhì)管道5的材料可以是導(dǎo)熱金屬，比如銅。熱介質(zhì)管道5與導(dǎo)熱外圓缸3的材料的熱膨脹系數(shù)相同，這樣可以解決它們之間產(chǎn)生的應(yīng)力。
本實(shí)施例的用于加熱水的熱交換器(R134A)，與利用化石燃料及電氣來(lái)加熱水的鍋爐相比，效率可以提高300％到500％，可以節(jié)約能源，降低能耗至少25％。所以是一種安全且高效的熱交換器，可以把水加熱到75℃，最佳效率一般工作在55℃到60℃之間。
以上實(shí)施例中的例子，只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中可有若干變化，均落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。其中，熱交換器的外殼的形狀根據(jù)使用需要，可以是其他各種形狀；本發(fā)明的熱交換器也可以達(dá)到其他加熱或冷卻的目的，因此，內(nèi)、外介質(zhì)可以變化，比如所述熱介質(zhì)也可以是冷介質(zhì)，水也可以是其他被加熱或被冷卻的介質(zhì)，它們的流動(dòng)通道也可以互換，且各介質(zhì)的進(jìn)、出口的相對(duì)位置也可以變化，可以是本實(shí)例中圖5中示出的兩種介質(zhì)順流流動(dòng)，也可以是兩種介質(zhì)流動(dòng)方向相反的逆流流動(dòng)。并且，根據(jù)需要，各開口也可以設(shè)置在外殼的其他位置。內(nèi)圓缸2及導(dǎo)熱外圓缸3的形狀也可以變化，只要導(dǎo)熱外圓缸3外緊密纏繞導(dǎo)熱管即可，此處使用圓柱形內(nèi)圓缸2及導(dǎo)熱外圓缸3是優(yōu)選方案，流動(dòng)阻力小，且易加工。根據(jù)在腔體4內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)的性質(zhì)，如果其中含有固體，該導(dǎo)熱外圓缸3的直徑可以增加一些，以防止固體堵塞流道。
本說(shuō)明書中，所述上、下等方向以附圖中的位置為準(zhǔn)，目的是為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，對(duì)發(fā)明沒有限定作用。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，其特征在于，設(shè)置有外殼，在外殼內(nèi)設(shè)置內(nèi)缸，在內(nèi)缸外部設(shè)置導(dǎo)熱外缸，在內(nèi)缸與導(dǎo)熱外缸之間形成環(huán)形的流經(jīng)第一介質(zhì)的腔體，在導(dǎo)熱外缸上開有第一介質(zhì)進(jìn)口與第一介質(zhì)出口，在導(dǎo)熱外缸外側(cè)壁上緊密纏繞導(dǎo)熱管，該導(dǎo)熱管設(shè)置有第二介質(zhì)進(jìn)口與第二介質(zhì)出口，在外殼與導(dǎo)熱外缸、導(dǎo)熱管之間設(shè)置保溫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述內(nèi)缸是圓柱形的內(nèi)圓缸(2)，所述導(dǎo)熱外缸是與所述內(nèi)圓缸同軸的圓柱形的導(dǎo)熱外圓缸(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述第一介質(zhì)進(jìn)口與第一介質(zhì)出口是水進(jìn)口與水出口，第二介質(zhì)進(jìn)口與第二介質(zhì)出口是熱介質(zhì)進(jìn)口與熱介質(zhì)出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，在內(nèi)缸內(nèi)填塞保溫材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器，其特征在于，所述腔體的底面為向內(nèi)突出的錐形面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其特征在于，所述錐形面與垂直面的夾角為35°到55°。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其特征在于，第一介質(zhì)進(jìn)口設(shè)置在所述錐形面上方，并沿外圓缸側(cè)壁切線方向設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7任一所述的熱交換器，其特征在于，腔體的頂部為向外突出的錐形環(huán)腔體，在所述錐形環(huán)腔體的頂端開有第一介質(zhì)出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其特征在于，所述錐形環(huán)腔體的側(cè)面與垂直面之間的夾角為35°到55°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的熱交換器，其特征在于，導(dǎo)熱外缸及導(dǎo)熱管的材料是熱膨脹系數(shù)相同的導(dǎo)熱金屬。
全文摘要
一種熱交換器，設(shè)置有外殼，在外殼內(nèi)設(shè)置內(nèi)缸，在內(nèi)缸外部設(shè)置導(dǎo)熱外缸，在內(nèi)缸與導(dǎo)熱外缸之間形成環(huán)形的流經(jīng)第一介質(zhì)的腔體，在導(dǎo)熱外缸上開有第一介質(zhì)進(jìn)口與第一介質(zhì)出口，在導(dǎo)熱外缸外側(cè)壁上緊密纏繞導(dǎo)熱管，該導(dǎo)熱管設(shè)置有第二介質(zhì)進(jìn)口與第二介質(zhì)出口，在外殼與導(dǎo)熱外缸、導(dǎo)熱管之間設(shè)置保溫材料。兩種傳熱介質(zhì)之間有兩層管壁，所以兩種介質(zhì)不會(huì)因?yàn)閱螌庸鼙谄屏讯嗷ノ廴?，特別適用于在利用熱介質(zhì)加熱飲用水或其他用水方面，可以有效防止水源被熱介質(zhì)污染。
文檔編號(hào)F28D7/00GK1811319SQ200610058009
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者尼爾·普利 申請(qǐng)人:毅新集團(tuán)有限公司