專(zhuān)利名稱(chēng)：一種有效免除水垢危害的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能設(shè)備領(lǐng)域，更具體涉及一種熱交換器。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的熱交換器適用于蒸汽發(fā)生器、沸水器和熱水機(jī)中。水中雜質(zhì)進(jìn)入蒸汽器、沸水器、熱水機(jī)的熱交換器后，隨著水溫不斷升高或蒸發(fā)，會(huì)在火管的表面形成水垢。水垢是指自然界中的水在加熱過(guò)程中，因其中的鈣、鎂、鈉等離子形態(tài)的物質(zhì)在遇到因受加熱過(guò)程而釋放了二氧化碳和水而變得較在冷水中更顯得化學(xué)活性的離子形態(tài)的酸根相結(jié)合所產(chǎn)生結(jié)晶鹽的化學(xué)過(guò)程。水垢是許多鹽類(lèi)及雜質(zhì)混合物的俗稱(chēng)。
水垢的危害性很大如水垢會(huì)使金屬的傳熱性能變差，浪費(fèi)燃料，降低熱效率；水垢附著在金屬體上會(huì)導(dǎo)致金屬傳熱差，使得金屬溫度升高而產(chǎn)生蠕變，使金屬?gòu)?qiáng)度下降；水垢會(huì)導(dǎo)致垢下金屬腐蝕，使這些機(jī)器壽命大大縮短，很快報(bào)廢。傳統(tǒng)的除垢是著重于采用加藥過(guò)濾和減少上述物質(zhì)的存在、破壞或減弱上述化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，以達(dá)到消除或減少水垢的形成。其不足之處是用強(qiáng)制手段改變自然規(guī)律，使得投資增大，效率減小，危害未除且隨時(shí)間日益增大。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種有效免除水垢危害的熱交換器，包括熱交換器殼體以及設(shè)于熱交換器殼體中的火管，火管的截面形狀為正方形或者長(zhǎng)方形，火管下部為豎直的進(jìn)火口，火管中部呈彎曲狀，火管上部為豎直的出火口。在一些實(shí)施方式中，熱交換器殼體包括底釜、頂板和側(cè)板，底釜的截面形狀為倒扣水槽，底釜突出的兩邊與側(cè)板構(gòu)成兩條第一儲(chǔ)垢槽，第一儲(chǔ)垢槽的一端設(shè)有第一排垢口，第一儲(chǔ)垢槽的底部設(shè)有排污排垢口，底釜的另外兩邊與側(cè)板構(gòu)成兩條第二儲(chǔ)垢槽，第二除垢槽的一端設(shè)有第二排垢口。在一些實(shí)施方式中，頂板上設(shè)有多個(gè)第一通孔，火管的出火口卡設(shè)于第一通孔中。在一些實(shí)施方式中，底釜上設(shè)有多個(gè)第二通孔，火管的進(jìn)火口卡設(shè)于第二通孔中。在一些實(shí)施方式中，火管豎直排列。在一些實(shí)施方式中，熱交換器殼體和/或火管為不銹鋼材質(zhì)。本發(fā)明正視水垢存在的客觀必然，轉(zhuǎn)而著重研究水垢產(chǎn)生后對(duì)其采取實(shí)用有效管理措施，形成一條從水垢產(chǎn)生-剝落-運(yùn)動(dòng)-儲(chǔ)存-清除的運(yùn)行鏈條，使水垢的危害可預(yù)可控，終不成其危害。本發(fā)明針對(duì)自然界中的冷水在加熱過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生水垢這一特點(diǎn)，為盡可能消除水垢在熱交換過(guò)程中所產(chǎn)生的危害，擯棄采用傳統(tǒng)的用前期扼制水垢產(chǎn)生的高成本、低效率方式，采用與水垢共存并對(duì)其實(shí)施有效管理。本發(fā)明采用矩形階梯狀不銹鋼方管作火管，并將這些火管作錯(cuò)位布局，將熱交換器內(nèi)部大致均勻立體分割成一個(gè)個(gè)小塊水域，每根火管焊接在熱交換器的底釜和頂板之間，燃?xì)鉄崃客ㄟ^(guò)火排火焰加熱熱交換器的底釜并通過(guò)一個(gè)個(gè)進(jìn)火口進(jìn)入每根火管，火焰在火管內(nèi)穿行，將熱量傳遞給水。方形結(jié)構(gòu)的火管可使邊角處水垢層受熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力作用易裂開(kāi)，火管表面極大的冷熱不平衡溫差及因不銹鋼與水垢間熱脹冷縮造成的線脹差異可導(dǎo)致已形成的水垢層不斷裂開(kāi)，在水受熱對(duì)流和汽化沸騰時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能可以通過(guò)水流通道的設(shè)計(jì)對(duì)已積存水垢進(jìn)行沖刷，使水垢不易在方形火管上存積而下落。規(guī)范排列的火管使下落的水垢可以定向向四條儲(chǔ)垢槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)并積存。本發(fā)明在熱交換器的底釜設(shè)計(jì)有低于火管的兩條第一儲(chǔ)垢槽和兩條第二儲(chǔ)垢槽，其功能一是閉火，防止溢火，使得火排燃燒產(chǎn)生的火焰不外竄，二是儲(chǔ)存容納水垢。同時(shí)又在水箱的底釜設(shè)有四個(gè)排垢口和兩個(gè)排污排垢口，通過(guò)這些排垢口和排污排垢口易清除熱交換器內(nèi)壁上殘留水垢，又易將儲(chǔ)垢槽內(nèi)積存的水垢掏出。


圖I是本發(fā)明熱交換器一實(shí)施方式的火管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明熱交換器一實(shí)施方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明熱交換器一實(shí)施方式的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明熱交換器一實(shí)施方式的底釜底部結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明熱交換器一實(shí)施方式的火管的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可用于蒸汽發(fā)生器、熱水機(jī)和沸水器中，本實(shí)施例以蒸汽發(fā)生器為例。如圖1-4所示，熱交換器包括殼體I以及設(shè)于殼體I中的火管2，火管2的截面形狀為方形，火管2下部為豎直的進(jìn)火口 21，火管2中部呈彎曲狀的換熱部22，火管2上部為豎直的出火口 23。熱交換器I包括底釜11，頂板12和四個(gè)側(cè)板13。底釜11的截面形狀為倒扣水槽，底釜11突出的兩邊與側(cè)板13構(gòu)成兩條第一儲(chǔ)垢槽111，第一儲(chǔ)垢槽111的一端設(shè)有第一排垢口 1111，第一儲(chǔ)垢槽111的中部的底端設(shè)有排污排垢口 1112。排污排垢口1112的下方裝有球閥，每天作業(yè)完成后可打開(kāi)球閥，放掉濃縮的殘液和水渣、垢渣，以防結(jié)垢，同時(shí)還可以通過(guò)此口進(jìn)行人工清渣。底釜11的另外兩邊與側(cè)板13構(gòu)成兩條第二儲(chǔ)垢槽112，第二除垢槽112的一端設(shè)有第二排垢口 1121。頂板12上設(shè)有十個(gè)第一通孔121，火管2的出火口 23卡設(shè)于第一通孔121中。底釜11上設(shè)有十個(gè)第二通孔113，第一通孔121和第二通孔113為方形。火管2的進(jìn)火口 21卡設(shè)于第二通孔113中。熱交換器I采用不銹鋼材質(zhì)，火管2采用不銹鋼材質(zhì)。由于熱交換器中被加熱的水上下溫度不同，產(chǎn)生對(duì)流現(xiàn)象，溫度越高，對(duì)流越厲害。尤其是當(dāng)水汽化甚至沸騰時(shí)，運(yùn)動(dòng)更加激烈，另外由于采用方形火管，其四角近似直角，直角處應(yīng)力與四邊不同，直角處水垢層易裂開(kāi)，脫落，使水垢不易結(jié)塊附著在火管2上，而是會(huì)下落至儲(chǔ)垢槽內(nèi)積存起來(lái)。如圖5所示，火管2豎直排列，這樣的特殊設(shè)計(jì)可預(yù)防或大大減少水垢在火管上的積聚的同時(shí)，給水垢的掉落提供了充分的空間。這些掉落的水垢因在儲(chǔ)垢槽內(nèi)不會(huì)影響其正常工作。我們還規(guī)定了定期清除水垢周期，用人工方法清除水垢，通過(guò)兩個(gè)排污排垢口 1112和四個(gè)排垢口能將積聚在除垢槽內(nèi)及熱交換器壁上的水垢掏出，保證機(jī)器長(zhǎng)期安全高效運(yùn)行。
本發(fā)明采用方形階梯狀不銹鋼管作火管2，并將這些火管2作錯(cuò)位布局，將熱交換器內(nèi)部大致均勻立體分割成一個(gè)個(gè)小塊水域，每根火管2焊接在熱交換器的底釜11和頂板12之間，燃?xì)鉄崃客ㄟ^(guò)火排火焰加熱熱交換器的底釜11并通過(guò)一個(gè)個(gè)進(jìn)火口 21進(jìn)入每根火管2，火焰在火管2內(nèi)穿行，將熱量傳遞給水。方形結(jié)構(gòu)的火管2可使邊角處水垢層受應(yīng)力作用易裂開(kāi)，火管2表面極大的冷熱不平衡溫差及因不銹鋼與水垢間熱脹冷縮造成的線脹差異可導(dǎo)致已形成水垢層不斷裂開(kāi)，在水受熱對(duì)流和汽化沸騰時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能可以通過(guò)水流通道的設(shè)計(jì)對(duì)已積存水垢進(jìn)行沖刷，使水垢不易在方形火管2上存積而下落。規(guī)范排列的火管2使下落的水垢可以定向向兩條第一儲(chǔ)垢槽111和兩條第二除垢槽112內(nèi)運(yùn)動(dòng)并積存。本發(fā)明在熱交換器的底釜11設(shè)計(jì)有低于火管2的兩條第一儲(chǔ)垢槽111和兩條第二儲(chǔ)垢槽112，其功能一是閉火，防止溢火，使得位于熱交換器下端的火排燃燒產(chǎn)生的火焰不外竄，二是儲(chǔ)存容納水垢。同時(shí)又在熱交換器的底釜11上設(shè)有兩個(gè)第一排垢口 1111、兩個(gè)第二排垢孔1112和兩個(gè)排污排垢口 1112，通過(guò)這些排垢口易清除熱交換器內(nèi)壁和火管2 上殘留水垢，又易將儲(chǔ)垢槽內(nèi)積存的水垢掏出。本發(fā)明經(jīng)多年來(lái)的實(shí)踐，證實(shí)了其在使用未經(jīng)處理的自然界水的過(guò)程中，能有效控制和免除水垢帶來(lái)的危害，在日常運(yùn)行中設(shè)備壽命成倍延長(zhǎng)，熱轉(zhuǎn)換效率保持在90%以上且穩(wěn)定持久，在不使用任何化學(xué)除垢劑而只使用簡(jiǎn)單掏扒的物理機(jī)械方式除垢的條件下，清除水垢方便且高效。
權(quán)利要求
1.一種有效免除水垢危害的熱交換器，其特征在于，包括熱交換器殼體以及設(shè)于熱交換器殼體中的火管，所述火管的截面形狀為正方形或者長(zhǎng)方形，所述火管下部為豎直的進(jìn)火口，所述火管中部呈彎曲狀，所述火管上部為豎直的出火口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種有效免除水垢危害的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器殼體包括底釜、頂板和側(cè)板，所述底釜的截面形狀為倒扣水槽，所述底釜突出的兩邊與側(cè)板構(gòu)成兩條第一儲(chǔ)垢槽，所述第一儲(chǔ)垢槽的一端設(shè)有第一排垢口，所述第一儲(chǔ)垢槽的底部設(shè)有排污排垢口，所述底釜的另外兩邊與側(cè)板構(gòu)成兩條第二儲(chǔ)垢槽，所述第二除垢槽的一端設(shè)有第二排垢口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種有效免除水垢危害的熱交換器，其特征在于，所述頂板上設(shè)有多個(gè)第一通孔，所述火管的出火口卡設(shè)于第一通孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有效免除水垢危害的熱交換器，其特征在于，所述底釜上設(shè)有多個(gè)第二通孔，所述火管的進(jìn)火口卡設(shè)于第二通孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種有效免除水垢危害的熱交換器，其特征在于，所述火管豎直排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種有效免除水垢危害的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器殼體和/或火管為不銹鋼材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有效免除水垢危害的熱交換器，包括熱交換器殼體以及設(shè)于熱交換器殼體中的火管，火管的截面形狀為方形，火管下部為豎直的進(jìn)火口，火管中部呈彎曲狀，火管上部為豎直的出火口。方形結(jié)構(gòu)的火管可使邊角處水垢層受應(yīng)力作用易裂開(kāi)，火管表面極大的冷熱不平衡溫差及因不銹鋼與水垢間熱脹冷縮造成的線脹差異可導(dǎo)致已形成水垢層不斷裂開(kāi)，在水受熱對(duì)流和汽化沸騰時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能可以通過(guò)水流通道的設(shè)計(jì)對(duì)已積存水垢進(jìn)行沖刷，使水垢不易在方形火管上存積而下落，規(guī)范排列的火管使下落的水垢可以定向向儲(chǔ)垢槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)并積存。上述動(dòng)作不間斷地周而復(fù)始，使水垢產(chǎn)生后不致嚴(yán)重影響熱交換過(guò)程。最后可通過(guò)各排渣孔定期進(jìn)行人工清除。
文檔編號(hào)F28F7/00GK102889805SQ20121038737
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者吳鳴海 申請(qǐng)人:吳鳴海