[0001] 本发明涉及传热学领域，尤其涉及一种高效热水锅炉。

[0002] 热水锅炉是工业生产和人民生活中广泛应用的一种热能设备，既可提供生产用热水，又可提供生活和洗浴热水，在工业生产和人民生活中占有重要低位。但目前广泛使用的热水锅炉存在有热效率普遍较低的问题，直接影响到热水锅炉的能耗和运行成本。热水锅炉的热效率是指燃料燃烧的发热值转移到工质水中的百分比，反映了燃料燃烧的完全程度和烟气与工质水之间传热的完善程度。影响热水锅炉热能利用效率的因素很多，其中除了燃料燃烧效率低外，热能转换效率低造成的排烟温度高是其中的主要原因。提高热水锅炉的热能转换效率，增加热能有效利用量是提高热能利用效率的重点。

[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种高效热水锅炉，包括：单相导热管(1)，相变导热管(2)，燃烧室炉壁(3)，燃烧室封头(4)，炉胆封头(5)，和通气口(6)；本发明采用单相导热机制和相变导热机制相结合的一体化设计，充分利用新型导热器件的高效传热性能和结构特点，增强热水锅炉的热能转换能力，大幅提高热水锅炉的热能利用效率，实现节能降耗的目的。

[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括：单相导热管(1)，相变导热管(2)，燃烧室炉壁(3)，燃烧室封头(4)，炉胆封头(5)和通气口(6)；所述单相导热管(1)为一组非相变循环回路导热管；单相导热管(1)围绕燃烧室炉壁(3)的周长依次排列分布，沿燃烧室炉壁(3)的高度方向垂直设置，单相导热管(1)两端的弧形弯曲段在燃烧室炉壁(3)上穿越固定，单相导热管(1)的两条轴线以燃烧室炉壁(3)为隔板分布在燃烧室炉壁(3)的内、外两侧。

[0005] 所述相变导热管(2)为一组相变重力热管，相变导热管(2)在燃烧室封头(4)上错排交叉分布，在燃烧室封头(4)上垂直设置。

[0006] 所述炉胆封头(5)上设置有通气口(6)。

[0007] 所述燃烧室封头(4)和炉胆封头(5)之间设置有与烟囱连接的烟气通道(7)。

[0008] 所述热水锅炉为立式的圆柱形结构，热水锅炉上还设置有添煤口(8)和出渣口(9)，燃烧室与储渣室之间设置有炉篦(10)，在出渣口(8)的一侧设置有鼓风机进风管(11)。

[0009] 本发明的结构配件均采用NS钢材质；单相导热管(1)和相变导热管(2)经过清洗、钝化处理后制作成形，对应导热器件在工作状态下的热流密度，在管腔内灌注合适的导热工质。

[0010] 本发明的技术效果在于：本发明的设计目的是通过大幅度提高热水锅炉的热能转换效率，合理控制排烟温度，解决现有热水锅炉热能利用效率较低的技术问题，实现节能降耗的目的。本发明采用单相导热机制和相变导热机制相结合的一体化设计，充分利用单相导热器件在高热流密度下的导热性能和结构特点，为实现热能的快速转换和有效利用建立快速导热通道，大大提高了导热器件在高温段的热传输能力和对炉膛温度的承载能力，突破了炉膛温度对相变传热的多种极限限制，解决了普通相变传热机制无法胜任的大密度传热工况；同时，采用相变导热器件与单相导热器件相辅助，增强热水锅炉的热能转换能力，使排烟温度控制在合理的运行区间，尽可能多的将燃料燃烧的发热量转移到水工质当中，提高热水锅炉的热能转换效率，使热水锅炉的排烟温度处于相对合理的区间运行，大幅提高热水锅炉的热能利用效率，实现热水锅炉节能减排目的。对提高热水锅炉的经济性能，降低运行成本，减少生产能耗，提高经济效益，具有重要的现实意义。附图说明

[0011] 图1是本发明提供的一种高效热水锅炉的结构示意图。

[0012] 图2高效浴暖热水锅炉上单相导热管结构示意图。

[0013] 图3是本发明提供的高效浴暖热水锅炉横截面示意图。

[0014] 以下结合附图对本发明做进一步说明。

[0015] 如图1所示，本发明包括：单相导热管(1)，相变导热管(2)，燃烧室炉壁(3)，燃烧室封头(4)，炉胆封头(5)和通气口(6)；所述单相导热管(1)为一组非相变循环回路导热管；单相导热管(1)围绕燃烧室炉壁(3)的周长依次排列分布，沿燃烧室炉壁(3)的高度方向垂直设置，单相导热管(1)两端的弧形弯曲段在燃烧室炉壁(3)上穿越固定，单相导热管(1)的两条轴线以燃烧室炉壁(3)为隔板分布在燃烧室炉壁(3)的内、外两侧。

[0016] 在燃烧室封头(4)的板面上有相变导热管(2)，相变导热管(2)为一组相变重力热管。相变导热管(2)在燃烧室封头(4)上垂直设置。

[0017] 所述炉胆封头(5)顶部的封头上设置有通气口(6)。

[0018] 所述燃烧室封头(4)和炉胆封头(5)之间设置有与烟囱连接的烟气通道(7)。

[0019] 热水锅炉上还设置有添煤口(8)和出渣口(9)，燃烧室与储渣室之间设置有炉篦(10)，出渣口(8)的一侧设置有鼓风机进风管(11)。

[0020] 如图2或图1所示，单相导热管(1)为一组非相变循环回路导热管，单相导热管(1)管腔内设置有导热工质。

[0021] 如图3或图1所示，热水锅炉为立式的圆柱形结构，单相导热管(1)围绕燃烧室炉壁(3)的周长依次排列分布，单相导热管(1)的两条轴线以燃烧室炉壁(3)为隔板分布在燃烧室炉壁(3)的内、外两侧。

[0022] 本发明中单相导热管(1)的技术原理：本发明在工作时，燃烧室内的燃料燃烧产生热量，单相导热管一侧的工质吸热膨胀密度发生变化，分子扩散产生压差，形成动力，工质向上运动，传递到另一侧的工质经散热冷却后密度增大，形成重力，工质向下运动。因为重力远远大于毛细力，因此传输热流的能力大大超过毛细力吸液芯热管，其内部流动的阻力远远小于吸液芯毛细力，因而具有更高的工作极限，能够传输很高的热流密度。在热能转换过程中，管腔内的工质依靠自身的密度差形成自然循环流动，将大量的热量从吸热一侧传向散热一侧，并很快快转移到水工质当中。工质在吸热和放热过程中的热涨与冷缩在，管腔中形成了一个对等关系，两侧管腔中的涨、缩对等形成了工质相变的抑制作用，封闭体系中的流体在有效工作状态下被控制在单相或接近单相的形态中，工质在温度、压力和体积相互转换过程中，管腔中只有一种相对统一的物质密度空间，物质在吸收和释放热能的膨、缩只在同相态下进行，工作状态下完全无相变发生。虽然相变无法出现，但管腔内却存在很大的温差应力，所以只要另一端的温度下降，应力就立即减弱，这样压力大的一侧工质就会发生舒展并释放热量，而这样的释放是在分子间和原子间进行的，所以热量也就在这样的过程中传导运动，如果分子间的距离与一定的热运动相吻合并出现步骤和幅度相一致的运动，那么其导热量和导热速度就会以趋向最大化的态势来完成热在封闭体系中的快速传导，实现导热工质的合理流动和热量传递过程，转移出来的热量被转换到炉胆内的水工质当中。

[0023] 相变导热管的技术原理：热水炉在工作时，燃烧室内的燃料燃烧产生的大密度高温热量首先被单相导热管转移，燃烧室上部中、低温区域的热量被相变导热管吸收，相变热管的蒸发段受热后，腔体内的工质产生沸腾发生相变，导热工质由液态转换为汽体并沿着热管轴线向上运动，在热管腔体内形成汽、液两相共存的导热密度空间，将热量转移到水工质当中，腔体内的汽体工质经散热后冷凝转化为液体，依靠重力回流至蒸发段继续受热蒸发，形成往复循环，实现导热工质的合理流动和热量传递过程，将热量传递到水工质当中。

[0024] 本发明在应用时，在热水锅炉上配置一个热水锅炉控制器，将所有的功能配置在一张智能芯片上，实现智能控制水温，可以从0-95摄氏度随意设置，把水温加热到额定温度，锅炉即自动停止工作，既可以供应工厂生产用热水，又能供应采暖和洗浴。在热水锅炉顶部设置有通大气口，热水处于无压状态，毫无超压盒盒炸危险，使热水锅炉处在安全可靠地条件下工作。

[0025] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进，以及不同的用途变换均应包含在本发明的保护范围之内。