一种换热器

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，特别涉及一种换热器。

背景技术

换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位。在应用时，换热器的换热效果、换热效率，将直接影响到生产加工的产能和能耗。

然而，现有的换热器由于换热媒介的流通性过快，造成两者的换热效率低、能耗高，不能根据实际需要进行有效换热，极易造成不必要的能源浪费，同时造成换热效率低下。

发明内容

本发明旨在提出一种换热器，解决现有换热器换热无法有效换热，浪费能源的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种换热器，包括：箱体、换热管、加热器所述箱体分为上部空间和下部空间，所述上部空间分为运动层和固定层，运动层滑移配合在所述箱体上，沿上下方向相对箱体移动，所述下部空间上设有进水口和出水口，所述换热管有多个，多个换热管间隔分布在箱体内，所述换热管沿上下方向分布，所述换热管包括外壳和内管，所述外壳连接在所述箱体上并套在所述内管外，所述外壳与所述内管之间形成第一环形腔，所述外壳上设有开口，所述固定层通过所述开口连通所述第一环形腔，所述外壳的底端延伸至所述下部空间底端，所述内管包括第一管、第二管和第三管，所述第一管的顶端位于所述运动层内并与所述运动层连接，所述第二管与所述第一管同轴分布，所述第二管与所述第一管之间形成第二环形腔，所述第二管与所述第一管之间滑移配合，所述第三管与所述第二管同轴分布，所述第二管与所述第三管之间形成第三环形腔，所述第二管与所述第三管之间滑移配合，所述第三管的底端与所述外壳固定连接，所述第三管内形成圆形腔，所述第一管、所述第二管和所述第三管的底部均为截锥型，所述第二环形腔、第三环形腔和圆形腔底部形成热水出口，并与所述第一环形腔连通，所述加热器的输出端通过管路与所述第二环形腔、第三环形腔和圆形腔连通，其输入端通过管路与所述固定层连通。

在一些实施例中，所述外壳外壁上设有螺旋板，所述螺旋板的顶端与底端分别与所述固定层的顶面和底面止抵，所述开口与所述螺旋板连通，所述螺旋板内形成螺旋通道，所述开口通过所述螺旋通道连通所述固定层。

在一些实施例中，所述下部空间分为第一层、第二层和第三层，所述第二层位于所述第一层和所述第三层之间，所述第一层位于所述下部空间顶部且与所述第二层远离所述进水口的一端连通，所述第二层另一端与所述第三层连通，所述第一层、所述第二层和所述第三层形成“S”型通道。

在一些实施例中，所述进水口设在所述下部空间顶层，所述出水口设在所述下部空间底层。

在一些实施例中，多个所述换热管在所述箱体内分为两组，两组所述换热管在前后方向上平均间隔分布，每组所述换热管之间在左右方向上平均间隔分布。

在一些实施例中，所述外壳在每层所述下部空间上均设有散热翅片。

在一些实施例中，所述散热翅片相对水流流向倾斜分布，且所述散热翅片的倾斜角度与水流流向相反，用以对水流扰流。

在一些实施例中，所述外壳与所述箱体转动配合，所述外壳内壁上设有螺旋滑道，所述第一管外壁上设有滑块，所述滑块与所述螺旋滑道滑移配合，所述第一管在上下移动时所述滑块沿着所述螺旋滑道滑动，从而驱动所述外壳转动，带动所述散热翅片转动，所述散热翅片转动改变所述散热翅片相对水流方向的倾斜角度。

在一些实施例中，所述箱体外侧设有驱动组件，所述箱体外侧设有驱动组件，所述驱动组件驱动所述运动层上下移动，所述运动层与所述第一管固定连接。

在一些实施例中，所述散热翅片在所述第一层内有两个，分别设在所述外壳的左端和后端，两个所述散热翅片垂直分布，所述散热翅片在所述第二层内有两个，两个所述散热翅片分别设在所述外壳的前端和右端，两个所述散热翅片垂直分布，所述散热翅片在所述第三层内的分布与所述第一层的分布相同，所述外壳底端通过扭簧与所述箱体转动连接，所述下部空间内的水流推动所述散热翅片转动，带动所述外壳转动，并通过所述螺旋滑道推动所述滑块上下移动，实现驱动所述第一管上下移动，调整所述第二环形腔、第三环形腔的热水出口大小。

有益效果：

根据本发明的换热器，通过第一管的上下移动，带动第二管和第三管上下移动，从而可以改变热水出口的大小，从而调整热水在换热管内的停留时间，进而调节热水与冷水之间的热交换时间，从而调整换热器的热交换效率，实现有效换热。

附图说明

图1为本发明实施例1的换热器示意图。

图2为本发明实施例1的换热器主视剖视图。

图3为本发明实施例1的换热管内管收缩示意图。

图4为本发明实施例1的换热管内管舒张示意图。

图5为本发明实施例1的第一层俯视图。

图6为本发明实施例1的固定层俯视图。

图7为本发明实施例2的换热管外壳示意图。

图8为本发明实施例2的第一层水流流动示意图。

图9为本发明实施例2的第二层水流流动示意图。

附图标记：

1、箱体；111、运动层；112、固定层；121、第一层；122、第二层；123、第三层；

2、换热管；21、外壳；22、第一管；23、第二管；24、第三管；

3、第一环形腔；4、第二环形腔；5、第三环形腔；6、圆形腔；7、弹性件；8、螺旋滑道；9、进水口；10、出水口；11、加热器；12、散热翅片；13、螺旋板；14、扭簧；15、液压驱动件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

实施例1：

本发明实施例的换热器包括：箱体1、换热管2、加热器11。

具体地，如图1和图2所示，箱体1分为上部空间和下部空间，上部空间分为运动层111和固定层112，运动层111滑移配合在箱体1上，可以沿着上下方向移动。固定层112设在运动层111和下部空间之间。下部空间具有第一层121、第二层122和第三层123，第一层121位于下部空间顶端，第三层123位于下部空间底端。第一层121的左端与第二层122连通，第二层122的右端与第三层123连通，形成“S”型通道。下部空间上设有进水口9和出水口10，进水口9设在第一层121顶端，出水口10设在第三层123右端。冷水从进水口9处流入下部空间，换热后从出水口10流出，下部空间设置成“S”型可以延长冷水在下部空间内的停留时间，从而充分换热。箱体1外侧设有驱动组件，驱动组件是液压驱动件15，液压驱动件15通过推杆与运动层111固定连接，用以驱动运动层111上下移动。

如图3至图5所示，换热管2有六个，均沿着上下方向分布在箱体1内，每三个换热管2形成一组，两组换热管2沿着前后方向平均间隔分布，同一组的三个换热管2之间沿着左右方向平均间隔分布。设置多个换热管2并间隔分布在箱体1内可以增大冷水与换热管2的接触面积，提高换热效率。

换热管2包括外壳21和内管，外壳21顶部转动连接在固定层112底面上，外壳21底端向下延伸至第三层123。内管包括第一管22、第二管23和第三管24，第一管22套在外壳21内部并与外壳21同轴分布，且第一管22的顶端固定连接在运动层111底面上，第一管22与外壳21之间形成第一环形腔3，外壳21在固定层112处具有开口，第一环形腔3通过开口与固定层112连通。第二管23套设在第一管22内部并与第一管22同轴分布，第二管23与第一管22之间通过弹性件7滑移配合，弹性件7是弹簧连杆，第二管23与第一管22之间形成第二环形腔4，第三管24套设在第二管23内，第三管24的底端与外壳21固定连接，第二管23与第三管24之间也通过弹性件7滑移配合，第二管23与第三管24之间形成第三环形腔5，第三管24内形成圆形腔6。第二环形腔4、第三环形腔5和圆形腔6底部形成热水出口，并分别与第一环形腔3连通。第一管22、第二管23和第三管24底部均为截锥型，运动层111上下移动会带动第一管22上下移动，由于第二管23通过弹性件7分别与第一管22和第三管24滑移配合，第一管22上下移动时会带动第二管23上下移动，通过截锥型的底部配合从而改变第二环形腔4热水出口和第三环形腔5热水出口的大小，进而调整热水在换热管2内存留时间。第一管22和第二管23位于最高处时，内管舒张，第二环形腔4和第三环形腔5的热水出口闭合，第一管22和第二管23位于最低处时，内管收缩，第二环形腔4和第三环形腔5的热水出口完全打开。

如图2所示，加热器11设在箱体1外，其输出端通过管路穿过运动层111与第一管22连通，第二环形腔4、第三环形腔5和圆形腔6在第一管22顶部互相连通。输出端处还设有水泵，加热器11输入端通过管路与固定层112连通。加热器11加热过的热水通过水泵泵入第一管22内，顺着第二环形腔4、第三环形腔5和圆形腔6向下流动，然后通过热水出口流入第一环形腔3内，并在压差的作用下向上流动，通过外壳21上的开口流至固定层112，最后通过管路流至加热器11输入端，经加热器11加热后流向加热器11输出端，形成热水循环系统。热水在换热管2内时与下部空间中的冷水换热，实现热交换过程。

如图2和图6所示，外壳21在固定层112开口处还设有螺旋板13，螺旋板13的顶端与固定层112顶面止抵，其底端与固定层112底面止抵。螺旋板13形成螺旋通道，开口通过螺旋通道连通固定层112。从外壳21内流出的换热后的热水会先流入螺旋通道内，再从螺旋通道流向与加热管输入端连通的管路内。设置螺旋板13可以增加换热后的热水停留在固定层112的时间，由于冷水首先通入下部空间最顶层，可以通过固定层112对冷水进行预热，提高热水利用效率。

如图3至图5所示，外壳21与第一管22之间设有螺旋滑道8，第一管22外壁上设有滑块，滑块滑移配合在螺旋滑道8内，第一管22在上下移动时，滑块会在螺旋滑道8内滑动，由于滑块只会在上下方向移动，因此会推动外壳21转动。外壳21上设有散热翅片12，散热翅片12可以增大换热管2与冷水之间的接触面积，从而提高换热效率。外壳21在每层下部空间内均设有两个夹角成钝角分布的散热翅片12。当第一管22处于最低处时，散热翅片12倾斜角度与水流方向相反，从而对下部空间内的水流扰流，延长冷水在下部空间中的停留时间，当第一管22向上移动时，外壳21逆时针转动，带动散热翅片12转动，当第一管22位于最高处时，散热翅片12可以减少水流在下部空间内的停留时间。

本实施例中的换热器在冷水温度过高时，驱动第一管22向上移动，热水出口减小，从而减小热水在换热管2内的停留时间，散热翅片12逆时针转动从而减小冷水在下部空间内的停留时间，从而实现降低换热时间，控制冷水温度下降，当冷水温度过低时，驱动第一管22向下移动，热水出口增大，增大热水在换热管2内的停留时间，散热翅片12顺时针转动从而增大冷水在下部空间内的停留时间，从而实现增大换热时间，控制冷水温度上升。

实施例2：

如图7至图9所示，本实施例中的换热器结构与实施例1基本相同，不同点在于：箱体1外侧不设置液压驱动件15。散热翅片12在第一层121内有两个，分别设在外壳21的左端和后端，散热翅片12垂直分布，散热翅片12在第二层122内有两个，分别设在外壳21的前端和右端。散热翅片12在第三层123内的分布与第一层121内相同。外壳21底端通过扭簧14与第三层123底端转动连接。

初始状态下，第一层121内位于外壳21后端的散热翅片12与水流方向垂直，第二层122内位于外壳21前端的散热翅片12与水流方向垂直，初始状态下第二环形腔4和第三环形腔5的热水出口最大，当冷水温度过高时，通过增大冷水流速使得水流推动散热翅片12逆时针转动，散热翅片12转动带动外壳21转动，转动角度最高为45度，扭簧14受力产生扭矩，继而推动第一管22和第二管23向上移动，减小热水出口大小。当第一管22和第二管23位于最高处时，第二环形腔4和第三环形腔5的热水出口闭合，减小热水在换热管2内的停留时间。每层下部空间内的前后方向间隔分布的换热管2外壳21的散热翅片12之间形成喇叭状通道，用以减小冷水水流在下部空间内的停留时间，从而降低换热时间，降低冷水温度。当冷水温度过低时减小水流流速，此时外壳21在扭簧14的作用下顺时针移动，第一管22向下移动，当第一管22位于最低处时，散热翅片12与水流方向垂直。从而阻碍水流流动，增大冷水在下部空间内的停留时间，提高换热时间，提高冷水温度。

本发明实施例的换热器换热效率高，还可以根据需要调节冷流体温度，实现有效换热，节约能源。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顺时针”、“逆时针”、“中心”、“纵向”、“横向”、“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。