一种高效换热装置
阅读说明：本技术 一种高效换热装置 (High-efficient heat transfer device ) 是由 张兴雨 鲁志刚 王建新 肖向东 庄严 李成金 田敏 叶青 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效换热装置,包括：燃烧室、换热管、回流烟道、燃烧器连接装置、烟囱、换热翅片、隔热筒和网孔板；燃烧室为两端设有梯形筒的筒型结构,两端封闭；在燃烧室封闭的两端对称开设有用以安装换热管的装配孔；换热管为中空的柱体结构,由内管、外管和封环组成；回流烟道设置于燃烧室开有烟囱的一端；回流烟道由多个挡板组成；挡板上开设有用以让换热管穿过的圆孔,且挡板的一端留有用以让烟气通过的豁口；隔热筒为两端设有梯形筒的筒型中空结构；隔热筒套装于燃烧室以及燃烧室外部的换热翅片上。本发明通过控制流体换热时间、换热温差、换热面积及换热梯次,在充分燃烧的状况下,实现流体的高效换热,提升能源利用率。(The invention discloses a high-efficiency heat exchange device, which comprises: the device comprises a combustion chamber, a heat exchange tube, a return flue, a combustor connecting device, a chimney, a heat exchange fin, a heat insulation cylinder and a mesh plate; the combustion chamber is of a cylinder structure with trapezoidal cylinders at two ends, and the two ends are closed; assembling holes for installing heat exchange tubes are symmetrically formed at the two closed ends of the combustion chamber; the heat exchange tube is of a hollow cylinder structure and consists of an inner tube, an outer tube and a seal ring; the return flue is arranged at one end of the combustion chamber, which is provided with a chimney; the return flue consists of a plurality of baffles; the baffle is provided with a round hole for the heat exchange tube to pass through, and one end of the baffle is provided with a notch for the smoke to pass through; the heat insulation cylinder is a cylinder-shaped hollow structure with trapezoidal cylinders at two ends; the heat insulation cylinder is sleeved on the combustion chamber and the heat exchange fins outside the combustion chamber. According to the invention, by controlling the fluid heat exchange time, the heat exchange temperature difference, the heat exchange area and the heat exchange gradient, the high-efficiency heat exchange of the fluid is realized under the condition of sufficient combustion, and the energy utilization rate is improved.)
技术领域
本发明属于高温流体换热技术领域，具体涉及一种高效换热装置。
背景技术
当前，市场上利用燃油或燃气为供热源的换热装置主要存在两个方面的不足，一是换热装置结构简单，多采用单级换热，换热效率不高，大部分热量随着烟气直接排放到密封室外面，二是燃烧功率大时，换热装置结构尺寸较大，搬运不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效换热装置，通过延长换热时间、增大流体相对温度、增加换热梯度及加大换热面积的方式，实现换热效率的提升。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种高效换热装置，包括：燃烧室、换热管、回流烟道、燃烧器连接装置、烟囱、换热翅片、隔热筒和网孔板；其中，
所述燃烧室为两端设有梯形筒的筒型结构，两端封闭；在燃烧室封闭的两端对称开设有用以安装换热管的装配孔；燃烧室一端的底部开设有与燃烧器连接装置连通的连接口，另一端上部开设有与烟囱连通的连接口；燃烧室的外部安装有所述换热翅片；
所述换热管为中空的柱体结构，由内管、外管和封环组成；内管设置在外管内，且内管与外管的两端通过封环连接，使换热管的内管与外管之间形成密闭空间；在外管上开设有多个通气孔；换热管通过燃烧室两端的装配孔与燃烧室密封连接，并与燃烧室形成轴向配合；低温流体从隔热筒的一端流入，经由换热管中空的通道流至隔热筒的另一端，并通过网孔板流出；
所述回流烟道设置于燃烧室开有烟囱的一端；回流烟道由多个挡板组成；所述挡板为直径等于燃烧室内径的圆形板，挡板上开设有用以让换热管穿过的圆孔，且挡板的一端留有用以让烟气通过的豁口；挡板与燃烧室内壁以及换热管密封连接；回流烟道的末端连通至所述烟囱；
所述隔热筒为两端设有梯形筒的筒型中空结构；隔热筒套装于燃烧室以及燃烧室外部的换热翅片上；在隔热筒一端的底部开设有用以让燃烧器连接装置穿过的通口，另一端上部开设有用以让烟囱穿过的通口；
所述燃烧器连接装置安装于燃烧室底部，与燃烧室以及隔热筒密封连接；所述烟囱安装于燃烧室顶部，与燃烧室以及隔热筒密封连接；所述网孔板安装于隔热筒靠近烟囱的一端。
较佳地，回流烟道第一回程进烟口位置处于燃烧室上端，烟气下一回程进烟口位置处于燃烧室下端，再下一回程进烟口位置处于燃烧室上端，依次类推；最后一个回程出烟口与烟囱连接，连接处密封。
本发明至少具有以下有益效果：
1)通过燃烧室中回流烟道的设计，增大背压，降低高温烟气流速，增加可燃物在燃烧室中反应时间，保障充分燃烧与换热；
2)通过换热管与换热翅片在燃烧室上相对位置的设计，增大换热面积的同时，保证高低温流体相对温差最大化，强化换热；
3)通过隔热筒与燃烧室组成的空间结构设计，对低温流体进行分流，形成梯次换热，提升换热效率；
4)通过隔热筒、燃烧室与网孔板组成的混风室设计，增大吸热流体流道压力，降低低温流体流速，保证低温流体充分吸热时间，强化换热。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明高温燃烧流体和低温流体的流向示意图；
图3为本发明换热管的示意图；
图4和图5为本发明挡板的示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合图1-图5所示，本发明提供的一种高效换热装置，包括：燃烧室1、换热管2、回流烟道3、燃烧器连接装置4、烟囱5、换热翅片6、隔热筒7和网孔板8；
所述燃烧室1为两端设有梯形筒的筒型结构，两端封闭；在燃烧室1封闭的两端对称开设有用以安装换热管2的装配孔；燃烧室1一端的底部开设有与燃烧器连接装置4连通的连接口，另一端上部开设有与烟囱5连通的连接口；燃烧室1的外部安装有所述换热翅片6；
所述换热管2为中空的柱体结构，由内管21、外管22和封环23组成；内管21设置在外管22内，且内管21与外管22的两端通过封环23连接，使换热管2的内管与外管之间形成密闭空间；在外管22上开设有多个通气孔24；低温流体从隔热筒7的一端流入，经由换热管2中空的通道流至隔热筒7的另一端，并通过网孔板8流出；
所述回流烟道3设置于燃烧室1开有烟囱5的一端；回流烟道3由多个挡板31组成；所述挡板31为直径等于燃烧室1内径的圆形板，挡板31上开设有用以让换热管2穿过的圆孔32，且挡板31的一端留有用以让烟气通过的豁口33；挡板31上圆孔32的位置根据具体情况进行开设，如图4、图5所示；挡板31与燃烧室1内壁以及换热管2密封连接；回流烟道3的末端连通至所述烟囱5；所述隔热筒7为两端设有梯形筒的筒型中空结构；隔热筒7套装于燃烧室1以及燃烧室1外部的换热翅片6上。
再次参见图1，本发明的各部件间的相对装配关系如下：回流烟道3安装于燃烧室1右端内部，与燃烧室1壁面组合形成多回程密封烟道；换热管2穿过回流烟道3的挡板并搭接于燃烧室1两端装配孔内与燃烧室1形成轴向配合，衔接缝处密封设置；燃烧器连接装置4与烟囱5分别安装于燃烧室1底部和顶部，衔接口处密封设置；换热翅片6固定在燃烧室1两端面之间的外壁面；隔热筒7套装于燃烧室1外部换热翅片6上；隔热筒7上的烟囱5出口和燃烧器连接装置4出口分别与烟囱5和燃烧器连接装置4形成密封配合；网孔板8安装于隔热筒7开有烟囱5连接口的端面。本发明通过控制流体换热时间、换热温差、换热面积及换热梯次，在充分燃烧的状况下，实现流体的高效换热，提升能源利用率，降低污染物的排放；同时，通过结构的合理组合设计，实现小型化及模块化。
进一步优化方案，本发明回流烟道3第一回程进烟口位置(即为豁口33)处于燃烧室1上端，烟气下一回程进烟口位置处于燃烧室1下端，再下一回程进烟口位置处于燃烧室1上端，依次类推；最后一个回程出烟口与烟囱5连接，连接处密封。
下面对本发明的原理进行说明：高温燃烧流体和低温流体分别经燃烧器连接装置4和隔热筒7的左端进入本发明换热装置内部；进入燃烧室1的高温燃烧流体在回流烟道3的多回程阻力作用下，流速降低，保证高温燃烧流体二次充分反应发热；充分反应的烟气经回流烟道3和烟囱5排往大气中；低温流体流入隔热筒7，经燃烧室1端部的梯形结构进行比例分流，一部分低温流体流经换热管2内部，一部分低温流体流经隔热筒7与燃烧室1组成的环形流道；流经换热管2内部的低温流体，在换热管2内部充分吸收燃烧室1中热量后，从换热管2另一端流出；流经隔热筒7与燃烧室1组成的环形流道的低温流体，在环形流道内充分吸收燃烧室1外壁面及换热翅片6上的热量后，经环形流道另一端流出；由换热管2流出的加热低温流体与由环形流道流出的加热低温流体，在网孔板8与隔热筒7和燃烧室1组成的混合室混合均匀后，经网孔板8平速的流出；网孔板8与换热翅片6可起到降低低温流体速度的作用，保证充分的吸热时间；流经隔热筒7与燃烧室1组成的环形流道的低温流体不仅可充分吸收热量，而且可起到隔热作用，避免隔热筒7外壁形成高温灼伤人体。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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