[发明专利]一种堆迭式管隙热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种堆迭式管隙热交换器。

背景技术

随着社会的发展，自然界中储藏的能源被过度开采。这造成了严重的污染问题，给人类带来了日益严重的生存危机。为了改善上述情况，其一是努力发展新能源，其二是对现有能源进行更加充分的利用。在对现有能源进行更加充分的利用这一点上，如何提高能源的热能效率，仍然是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、换热效率极高的堆迭式管隙热交换器。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括换热器件，所述换热器件由若干金属管组成；若干所述金属管堆迭成具有若干个层的阵列；任意相邻的两根所述金属管之间相互平行设置；任意相邻的所述金属管在所述金属管的两端口外壁处密封连接； 在所述阵列中，任意一根所述金属管的内腔均为中空状态，位于任意层两端最外侧的两根所述金属管分别与位于其上层及下层两端最外侧的两根金属管在管身方向上密封连接，在所述阵列内部任意金属管与金属管之间的间隙构成上下相通的间隙通道；在所述阵列中，至少有一层内部的任意相邻的两根所述金属管之间或至少有一对上下相邻的两个层之间的间距为0.5～10mm。

上述方案可见，本发明将金属管堆迭成阵列结构，其以阵列内的金属管之间的间隙作为通气通道，且在横向或纵向上的金属管之间的间隙，至少有一层内部的任意相邻的两根所述金属管之间或至少有一对上下相邻的两个层之间的间距为0.5～10mm，其可将送入的高温气体自然地“切成”片状体，而片状体在几何学上具有一个特短的方向，使之整体更贴近热交换的热力受体，热力受体的热交换更加充分，作为若干层的结构，热气每通过一层都可进行热交换，其热交换效率极高，经过发明人试验，热效率可高达101％以上（该数值是基于低热值算法计算所得），且本发明结构简单。另外，通过简单的增减堆迭金属管层的数量和调节阵列中的金属管之间的间隙，可以获得针对不同功率的燃烧源达到最佳热交换效率的热交换器。

进一步地，在所述阵列中且沿着所述金属管的管身方向上，位于下一层的任意两根所述金属管之间的管隙正好与位于上一层的对应的一根金属管的中部位置正对。

上述方案可见，下层的两个金属管与上层的一个金属管正好构成“品”字形，即上下层的金属管的左右间隙被错开，其可实现交叉热交换，热交换效率得到进一步提高。

进一步地，所述金属管为方形管或圆形管。该方案可见，金属管的选择范围较多，这根据具体的情况而定。而在发明人进行的试验中，采用方形管的热交换效率更高。采用方形管时，位于上下层的金属管的左右侧间隙被错开，且每个间隙通道都形成90°弯角，而90°的弯角在热气进入后获得最大的热冲击和最充分的热交换，从而获得更高的热交换效率。

更进一步地，所述热交换器还包括有抽风机及废气管，在所述阵列的上部设置有金属帽盖，所述金属帽盖的底部四周边缘与所述阵列的上侧面边缘密封连接，所述金属帽盖形成尾气集气室，所述废气管设置在所述金属帽盖的上部并与所述尾气集气室相连通，所述抽风机设置在所述废气管的出口处，所述抽风机由压力开关控制，所述压力开关与外围的控制系统连接。

上述方案可见，利用抽风机对整个阵列中的通道进行外力协助，在产生热气后，抽风机运行时对所述金属帽盖内以及所述阵列内的间隙通道形成负压，而热气产生之处为正压，通过所述阵列的间隙构成火焰高温废气的单向运行通道，被吸进所述阵列的高温气体以片状的形式与充满水的金属管进行热交换，最后被冷却的气体经抽风机抽离出去，从而保证本发明的热交换顺利进行。

再进一步地，所述热交换器还包括有水箱，所述换热器件设置在所述水箱内且所述阵列的底面与所述水箱的底面密封连接，所述阵列的外壁与所述水箱的壁面之间存在间隔，所述金属管的内腔与所述水箱的腔室连通，在所述水箱的上部设置有蒸汽管，所述废气管伸出到所述水箱的腔室之外，所述水箱内所产生的蒸汽和燃烧产生的废气可分别被引出水箱外。

上述方案可见，在换热器件外围设置水箱，能够为通过极高的热交换效率，高效地获得充足的蒸汽，为后续的其它应用提供蒸汽存量保证。

再更进一步地，在所述水箱的下部边缘处还设置有水夹层，所述水夹层的内室与所述水箱的腔室相连通，所述水夹层包围的空间形成燃烧室。