双介质换热器及包含其的换热设备 |
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| 申请号 | CN202410373811.X | 申请日 | 2024-03-29 | 公开(公告)号 | CN117989910A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 高志男; | 发明人 | 高志男; 高品佳; 傅耀宇; 程健康; 程汉收; 刘立东; 魏了; 乌永波; 成世悦; 王星辰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种双介质换热器，属于换热器技术领域。本发明包括壳体，其具有未加热气体进口、热源进口、已加热气体出口和余热出口；液体腔内套，其后端与热源进口相连通，用于承接热源进口输送的热源，并与其进行换热；液体腔外套，其与液体腔内套的外壁相连通形成液体腔，其具有进液口和出液口，液体自进液口进入液体腔，换热后自出液口流出；换热单元，其围设于液体腔外套外侧；鼓 风 装置，其设置于壳体内，用于将自未加热气体进口流入的气体流过换热单元，换热后自已加热气体出口流出。本发明能够同时加热两种介质（液体和气体），并且液体与气体换热结构分层布置，大大增加了换热面积，结构布置合理，换热效率高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种双介质换热器，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 双介质换热器及包含其的换热设备技术领域[0001] 本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种双介质换热器及包含该双介质换热器的换热设备。 背景技术[0002] 换热器作为日常生活中经常遇见和使用的产品，市场普及相当广泛。据了解市面上常用的热交换器所加热的介质均是单一介质，随着使用场景不断增加，目前想要对两种介质（液体和气体）同时换热必须采用两种换热器才能实现，这样不仅增加了两个换热器在有限空间内布置应用的难度，还增加了用户的采购使用的成本。 发明内容[0003] 有鉴于此，为解决现有技术中无法同时对液体和气体同时进行换热的技术问题，一方面，本发明提供了一种双介质换热器，其能够同时加热两种介质（液体和气体），并且液体与气体换热结构分层布置，大大增加了换热面积，结构布置合理，换热效率高。 [0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：一种双介质换热器，包括： 壳体，其具有未加热气体进口、热源进口、已加热气体出口和余热出口； 液体腔内套，其后端与所述热源进口相连通，用于承接所述热源进口输送的热源，并与其进行换热； 液体腔外套，其与所述液体腔内套的外壁相连通形成液体腔，其具有进液口和出 液口，液体自所述进液口进入所述液体腔，换热后自所述出液口流出； 换热单元，其围设于所述液体腔外套外侧； 鼓风装置，其设置于所述壳体内，用于将自所述未加热气体进口流入的气体流过 所述换热单元，换热后自所述已加热气体出口流出。 [0005] 优选地，所述液体腔内套外侧壁上设置有用于增加液体流通路径的导流装置。 [0006] 优选地，所述导流装置包括：第一导流条，其设置于所述液体腔内套的外侧壁两侧，且沿所述液体腔内套的轴 线方向延伸； 第二导流条，其所述交错设置于所述液体腔内套的外侧壁上，其一端与其中一侧 的所述第一导流条连接，另一端与另一侧的所述第一导流条之间具有开口； 液体自所述进液口进入沿所述第一导流条与所述第二导流条之间形成的路径自 所述出液口流出，所述路径大于所述液体腔的轴向距离。 [0007] 优选地，所述换热单元为具有多个供气体通过的通道，用于增加气体的换热面积。 [0008] 优选地，所述换热单元上围设有若干凸起，相邻若干凸起间形成供气体通过的通道。 [0009] 优选地，所述液体腔内套的内腔内设置有换热装置。 [0010] 优选地，所述换热装置为换热翅片。 [0011] 优选地，所述液体腔外套套设于所述液体腔内套外，所述液体腔外套的内壁与所述液体腔内套的外侧壁之间形成所述液体腔；优选地，所述液体腔外套的两端均设置有挡板，所述换热单元通过所述挡板设置 于所述液体腔外套外侧。 [0012] 优选地，所述鼓风装置为换热风机。 [0013] 另一方面，本发明还提供了一种换热设备，包括上述的的一种双介质换热器。 [0014] 本发明相对于现有技术，具有如下的有益效果：本发明提供的双介质换热器，能够同时加热两种介质（液体和气体），并且液体与气体换热结构分层布置，液体再液体腔外套与液体腔内套间形成的液体腔内进行换热，气体在换热单元与壳体间形成的气体腔内换热，大大增加了换热面积，结构布置合理，换热效率高。 [0015] 本发明通过导流装置的设置，大大增加了液体在液体腔内的循环路径，提高其与液体腔内套间的换热效率，第一导流条和第二导流条的设置，使液体在液体腔内沿曲线运动，大大提高循环路径。 [0016] 本发明通过在液体腔内套的内腔内设置换热翅片，提高了热源与液体腔内套的内腔间的换热效果。 [0018] 图1为本发明的右视图；图2为图1中A‑A方向的剖视图； 图3为图1中B‑B方向的剖视图； 图4为液体腔外套与液体腔内套装配的结构示意图； 图5为液体腔内套的外侧壁设置的导流装置的结构示意图； 图6为换热单元和挡板结构图。 [0019] 图中，1、换热翅片；2、液体腔内套；3、液体腔外套；4、第一导流条；5、第二导流片；6、进液口；7、出液口；8、换热单元；9、挡板；10、换热风机；11、未加热气体进口；12、已加热气体出口；13、热源进口；14、余热出口；15、壳体。 具体实施方式[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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和简化描述，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。 [0022] 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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0023] 如图1‑4所示，本发明提供了一种双介质换热器，包括：壳体15，其具有未加热气体进口11、热源进口13、已加热气体出口12和余热出口 14，其中，未加热的气体通过未加热气体进口11进入，热源通过热源进口13进入对下述的液体腔内套2进行加热，经过加热的气体经由已加热气体出口12输出，换热器换热后的余热经由余热出口14，余热可以回收利用，重新输入液体腔内套2； 液体腔内套2，其后端与所述热源进口13相连通，用于承接所述热源进口13输送的热源，并与其进行换热； 液体腔外套3，其与所述液体腔内套2的外壁相连通形成液体腔，其具有进液口6和出液口7，液体自所述进液口6进入所述液体腔，换热后自所述出液口7流出； 热源经过热源进口13通入液体腔内套2的内腔后对液体腔内套2底部进行加热后， 热源由液体腔内套2闭口端流向液体腔内套2的开口端，对液体腔内套2的内腔壁面及换热翅片1加热，其后，热源自换热单元8与液体腔内套2相连通处流通至液体腔外套3与换热单元8之间对对液体腔外套3和换热单元8加热； 液体自进液口6进入液体腔后与经过加热的液体腔内套2进行换热，未加热气体自 未加热气体进口11进入换热单元8与壳体15间的气体腔进行换热； 其中，换热单元8，其围设于所述液体腔外套3外侧，液体腔外套3的内壁与液体腔内套2的外侧壁之间形成液体腔，换热单元8与壳体15间形成气体腔，液体在液体腔内完成换热，气体在气体腔内完成换热，如此以来，该换热器形成液体与气体换热的分层结构，实现了同时对液体和气体的换热； 鼓风装置，其设置于所述壳体15内，用于将自所述未加热气体进口11流入的气体 流过所述换热单元8，换热后自所述已加热气体出口12流出。 [0024] 在本发明中，所述液体腔内套2外侧壁上设置有用于增加液体流通路径的导流装置。 [0025] 如图5所示，在本发明中，提供了一种导流装置的事实方式，其包括：第一导流条4，其设置于所述液体腔内套2的外侧壁两侧，且沿所述液体腔内套2的轴线方向延伸，优选在液体腔内套2的外侧壁沿轴向竖直居中的两侧设置第一导流条4； 第二导流条5，其所述交错设置于所述液体腔内套2的外侧壁上，其一端与其中一 侧的所述第一导流条4连接，另一端与另一侧的所述第一导流条4之间具有开口； 液体自所述进液口6进入沿所述第一导流条4与所述第二导流条5之间形成的路径 自所述出液口7流出，所述路径大于所述液体腔的轴向距离。 [0026] 本发明中的上述导流装置促使液体自进液口6进入沿第二导流条5与第一导流条4形成的曲线（优选为S形）路径流通，具体可为：液体在液体腔内套2的外侧壁的一侧上下沿S形路径流通，再流通至另一侧上下沿S形路径流通，依次大大增大了液体的流通路径，增加液体换热时间，提高换热效率。 [0027] 在本发明中，所述换热单元8为具有多个供气体通过的通道，用于增加气体的换热面积，本领域技术人员也可以选择其他能够增加气体换热面积的结构。 [0028] 本发明提供了一种能够增加气体换热面积的换热单元8，所述换热单元8上围设有若干凸起，相邻若干凸起间形成供气体通过的通道，若干通道大大增加了气体与换热单元8的接触面积，大大提高了换热效率。图6示出了其中的结构，其中凸起的截面可以是矩形、齿形、梯形等形状，也可以是其它形状，只要相邻的两个凸起能够形成供气体流通的通道，且形成的通道能够增加气体的换热面积即可，对于凸起的具体截面形状没有特殊的要求。 [0029] 在本发明中，所述液体腔内套2的内腔内设置有换热装置，换热装置优选为换热翅片1。 [0030] 在本发明中，液体腔的形成可采用如下优选的方式：所述液体腔外套3套设于所述液体腔内套2外，所述液体腔外套3的内壁与所述液 体腔内套2的外侧壁之间形成所述液体腔； 优选所述液体腔外套3的两端均设置有挡板9，所述换热单元8通过所述挡板9设置 于所述液体腔外套3外侧。 [0031] 在本发明中，所述鼓风装置为换热风机10。 [0033] 本发明还提供了上述双介质换热器的换热方法和原理，其热源流向为S型，遵循由前到后，由里到外原则，具体步骤如下：步骤1：热源由热源进口13进入液体腔内套2的内腔，由液体腔内套2的开口端流向液体腔内套2的闭口端，对液体腔内套2的底部加热。 [0034] 步骤2：热源由液体腔内套2闭口端流向液体腔内套2的开口端，对液体腔内套2的内腔壁面及换热翅片1加热，其后，热源自换热单元8与液体腔内套2相连通处流通至液体腔外套3与换热单元8之间。其中，换热翅片1优选促使热源以S形的路径流通的结构设计换热翅片1在液体腔内的安装位置。 [0035] 步骤3：热源在液体腔外套3与换热单元8之间流动，方向由前端流向后端，再由余热出口14排出，对液体腔外套3和换热单元8加热。 [0036] 步骤4：换热风机10工作，将空气由未加热空气进口引入换热器，空气从换热单元8与壳体15中间通过，同时通过换热单元8与换热单元8内部热源进行换热，加热后从已加热空气出口排出，通过管路连接到需要加热的部位。 [0037] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚详细的说明。 [0038] 实施例1 [0039] 所述换热器的具体某型产品的外形尺寸为：Ø200X420mm,应用热源为某型柴油燃烧器，功率为22kw。 [0040] 在该产品换热器进液口6、出液口7端布置温度传感器，测量温升；所用液体为水，循环水路中串联水泵、水流量计和散热水箱，用水流量计测量循环水路流量；在该产品换热器的加热气体进口和已加热空气出口处布置温度传感器；用风速仪测量已加热气体出口12处风速；根据所测数据计算出液体及气体实际吸收功率，该型换热器水实际吸收功率可达到12kw，气体吸收功率可达到8kw,效率为90.9%。 [0041] 将该型换热器和某型柴油机燃烧器组合一起，应用在某柴油机厂6缸柴油机的一次极寒冷起动试验中。此6缸柴油机的排量为5.7L,功率为130kW。实验环境温度在‑40到‑50之间。该型换热器所加热的双介质分别是防冻液和已经过滤的新鲜气体，已加热防冻液对发动机机体缸盖进行加热，已加热的新鲜其他对发动机进气和曲轴箱进行加热。 [0042] 在‑50±2℃的极寒低温下，发动机利用该型换热器加热发动机防冻液、曲轴箱、发动机进气系统7分钟56秒，发动机防冻液温度接近0℃，开始起动发动机，发动机拖动时间5.2秒，发动机起动成功，并稳定运转10分钟。 [0043] 现有换热器一般为单介质换热器，以水为换热介质为例，在换热器体积与与应用热源功率相同情况下，现有换热器换热功率一般能到达15‑17kW左右，换热效率一般为75%左右，余热温度一般为400‑500℃，而本发明余热温度一般为200‑300℃，由此可见本发明换热器换热效率明显高于现有换热器。 [0044] 在柴油机冷起动应用中，现有燃烧器只能对发动机防冻液加热，加热位置单一，进气需要增加进气电加热，增加成本的同时消耗电瓶的电量，由于电加热效果不理想，在发动起动时，发动机水温需要加热到30℃，而本发明只需要加热到0℃即可起动成功，大大缩短加热时间。 [0045] 以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。 |
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