多孔介质燃气热水器制造技术

本发明专利技术多孔介质燃气热水器，涉及用绕成螺旋形的管子分开水和加热介质的连续流动的加热器，其构成特征是：在防回火通道和水冷套筒的凹槽内填充小孔隙多孔介质材料，在燃烧室内填充大孔隙多孔介质材料，该多孔介质材料是金属纤维或泡沫陶瓷，换热管直接与燃烧室内高温多孔介质进行辐射及导热形式的换热，且高温烟气在其外围的密集的换热管和多孔介质之间的螺旋通道中实现强烈换热，使烟气急冷而使水蒸汽直接在管壁凝结，达到强化燃烧室内的传热，使燃烧放热量迅速而高效地传递给水，使烟气中的水蒸汽凝结而回收水的凝结热，从而实现极限吸收燃烧放热的目的。该热水器的结构简单而热效率可达到９６％以上，达到家用燃气快速热水器能效等级Ｉ级标准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的技术方案涉及用绕成螺旋形的管子分开水和加热介质的连续流动的加热 器，具体地说是多孔介质燃气热水器。
技术介绍
随着能源与环境危机的加剧，世界各国对能源效率和环境污染物排放都提出了更高 的要求。节能减排更是我国"十一五"提出的一个重要任务。目前执行的燃气热水器热 效率标准要求最低为84%。为了提高燃气热水器的效率，现有技术几乎都采用增大换热 器面积的方法，即通过采用翅片管的形式，或者通过增加烟气冷凝换热面的方式使排烟 温度低于10(TC,以便回收烟气中水蒸气的潜热。采用传统的燃烧方式，翅片管需要远离 火焰而避免烧坏，这使得燃烧器体积较大。外加冷凝器的燃气热水器体积大且结构复杂。CN1570505公开了一种多孔陶瓷燃气热水器，它虽然采用了多孔介质燃烧技术和多孔 陶瓷换热技术强化燃烧和换热，但其换热管的布置仍按照一般燃气热水器换热管稀疏布 置，没有把烟气中的水蒸汽凝结，排烟温度依然较高，故燃烧室内换热强度尚不足，该 热水器热效率不够高，仅为85% 90%，与能效等级为I级的热水器尚有差距。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多孔介质燃气热水器，在燃烧室内填充多 孔介质，换热管直接与燃烧室内高温多孔介质进行辐射及导热形式的换热，且高温烟气 在其外围的密集的换热管和多孔介质之间的螺旋通道中实现强烈换热，使烟气急冷而使 水蒸汽直接在管壁凝结，从而克服了现有燃气热水器体积大且结构复杂，及燃烧室内燃 烧强度和换热强度不足的缺点。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是多孔介质燃气热水器，由风烟系统、 水系统、点火器、防回火结构、凝水排放结构、保温材料和外套筒构成，其中，风烟系 统由燃气喷嘴、引射器、预混室、防回火通道、由螺旋换热管和中间冷却管围成的燃烧 室、引风机和烟气排出管道构成，水系统由冷水引入管、水冷套筒、中间冷却管、耐高 温软管、螺旋换热管、热水引出管构成，防回火结构由设置有凹槽的水冷套筒和防回火 通道构成，凝水排放结构由凝水收集盘和凝水引出管构成，外套筒底端设有烟道插口， 在其对应燃烧室的上部开有透气孔，其下部开有螺纹孔；上述组成部件是这样连接的燃气喷嘴安装在引射器的入口，引射器连接在预混室上，水冷套筒与预混室焊接或螺栓 压紧连接，设有凹槽的水冷套筒中间留有上下相通的防回火通道，在防回火通道内填充有小孔隙多孔介质材料，在水冷套筒的凹槽内填充有小孔隙多孔介质材料，然后插入螺 旋换热管，水冷套筒的出水口与中间冷却管连接，螺旋换热管和中间冷却管围成的空间 即构成燃烧室，在燃烧室内填充有大孔隙多孔介质材料，在小孔隙多孔介质材料和大孔 隙多孔介质材料之间留有空隙，并在此设置点火器电极，冷水引入管和中间冷却管连接 在水冷套筒上，中间冷却管和双螺旋换热管之间由耐高温软管连接，螺旋换热管由其底 部的支撑环卡牢在外套筒上，支撑环与外套筒由螺钉通过螺纹孔连接，螺旋换热管的上 部l/3处留出有小缝隙，而在下部紧密安置，在螺旋换热管外装有外套筒，在螺旋换热 管和外套筒之间填充保温材料，但并不是全部填满，在上部1/3的高度留空，对应的外 套筒上开有透气孔，外套筒底端由螺钉通过螺纹孔连接烟道插口，引风机直接安置在烟 道插口上，引风机出口连接烟气排出管道，在螺旋换热管靠热水器底部位置的管间隙处 装置一个螺旋形的凝水收集盘，在凝水收集盘的最低处连接一根凝水引出管，螺旋换热 管还与热水引出管连接，除特别指明的以外，上述提及的部件之间的连接，均为通用的 连接方法，是公知的。上述多孔介质燃气热水器中，螺旋换热管围成的筒体内的宽度为40 250mm，长度 为50 400mm，高度为150 300mm;防回火通道的直径尺寸为10 20mm，布置为1 6 排，防回火通道的中心间距为20 40隱；热水器主体的宽度为100 300mtn，长度为100 460mm，高度为200 500mm。上述多孔介质燃气热水器中，螺旋换热管为单管、双管或三管盘绕形。 上述多孔介质燃气热水器中，燃气喷嘴为单进口、双进口或3 6进口形式。 上述多孔介质燃气热水器中，预混室、水冷套筒、螺旋换热管和外套筒的截面为长 圆形、圆形、方形或椭圆形。上述多孔介质燃气热水器中，外套筒上在其对应燃烧室的上部开有的透气孔是3 7 排、每排4 16条1 2mm宽的缝隙或是3 7排、每排5 40个1 2mm直径的小孔。上述多孔介质燃气热水器中，在小孔隙多孔介质材料和大孔隙多孔介质材料之间留 出的空隙的大小为4 6 mm。上述多孔介质燃气热水器中，水冷套筒中间留有上下相通的防回火通道为1 42个。 上述多孔介质燃气热水器中，螺旋换热管的上部l/3处留出的小缝隙的宽度为0.2 0. 5mm。上述多孔介质燃气热水器中，在防回火通道和水冷套筒的凹槽内填充的小孔隙多孔 介质材料是孔隙密度为40 65PPI的小孔隙多孔介质材料，在燃烧室内填充的大孔隙多 孔介质材料是孔隙密度为10 30PPI的每层厚度为5 25隱的总厚度为150 300mm的多 孔介质材料，所用多孔介质材料是金属纤维材料或泡沫陶瓷材料，其孔隙率达到80%以 上，耐受高温达IOO(TC以上。上述多孔介质燃气热水器中，所用耐高温软管是指能耐受20(TC以上的高温软管，5有玻璃纤维软管、铝复合高温软管及其他材质的耐高温软管，均可以通过市售得到；所 用保温材料是能耐受20(TC以上的阻燃保温材料，有硅酸铝纤维棉、玻璃棉、岩棉及其 他材质的阻燃保温材料，均可以通过市售得到；在本实施例的附图1中以给出的点火器 电极的位置即实际安装中的点火器。本专利技术的有益效果是本专利技术采用多孔介质燃烧方式，以减小燃烧空间并加强燃烧 强度和换热强度。本专利技术的特征之一是在燃烧室内强化燃烧室内的传热，使燃烧放热量 迅速而高效地传递给水，使烟气中的水蒸汽凝结而回收水的凝结热，从而实现极限吸收燃 烧放热的目的。其方法就是在燃烧室内填充多孔介质，换热管直接与燃烧室内高温多孔 介质进行辐射及导热形式的换热，且高温烟气在其外围的密集的换热管和多孔介质之间 的螺旋通道中实现强烈换热，使烟气急冷而使水蒸汽直接在管壁凝结。其次，在本专利技术 多孔介质燃气热水器中填充的由金属纤维制成的多孔介质材料，其导热性能和机械强度 较好，有利于热量的回传。该热水器结构加强了烟气与水的换热，使燃烧室排烟温度大 大降低，并能收集烟气中水蒸汽的潜热，提高热效率，在一个简单的结构中实现了增强 燃烧和回收水蒸汽潜热的目标。该热水器的结构简单而热效率可达到96%以上，达到家 用燃气快速热水器能效等级I级标准。与已有的CN1570505多孔陶瓷燃气热水器相比，本专利技术的多孔介质燃气热水器解决了以下几个问题第一，点火相对困难的问题。在己有的多孔介质中点火时，电火花四周壁面吸热很强，为此，本专利技术在点火位置布置多孔介质时留出4 6 ,的空隙，以减 少壁面对电火花的冷却作用；第二，容易发生回火的问题。山于多孔介质存在于燃烧空间，固体导热和辐射作用使大量热量向上游传递，容易导致回火。为此，本专利技术采用在 水冷套筒中间留有若干个上下相通的防回火通道，在防回火通道内填充小孔隙的多孔介质材料，并且采用减小上游孔隙和在通道外壁用水冷却的办法，有效地避免回火的发生； 第三，燃烧超温的问题。多孔介质固体导热和辐射作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
多孔介质燃气热水器，其特征在于：由风烟系统、水系统、点火器、防回火结构、凝水排放结构、保温材料和外套筒构成，其中，风烟系统由燃气喷嘴、引射器、预混室、防回火通道、由螺旋换热管和中间冷却管围成的燃烧室、引风机和烟气排出管道构成，水系统由冷水引入管、水冷套筒、中间冷却管、耐高温软管、螺旋换热管、热水引出管构成，防回火结构由设置有凹槽的水冷套筒和防回火通道构成，凝水排放结构由凝水收集盘和凝水引出管构成，外套筒底端设有烟道插口，在其对应燃烧室的上部开有透气孔，其下部开有螺纹孔；上述组成部件是这样连接的：燃气喷嘴安装在引射器的入口，引射器连接在预混室上，水冷套筒与预混室焊接或螺栓压紧连接，设有凹槽的水冷套筒中间留有上下相通的防回火通道，在防回火通道内填充有小孔隙多孔介质材料，在水冷套筒的凹槽内填充有小孔隙多孔介质材料，然后插入螺旋换热管，水冷套筒的出水口与中间冷却管连接，螺旋换热管和中间冷却管围成的空间即构成燃烧室，在燃烧室内填充有大孔隙多孔介质材料，在小孔隙多孔介质材料和大孔隙多孔介质材料之间留有空隙，并在此设置点火器电极，冷水引入管和中间冷却管连接在水冷套筒上，中间冷却管和双螺旋换热管之间由耐高温软管连接，螺旋换热管由其底部的支撑环卡牢在外套筒上，支撑环与外套筒由螺钉通过螺纹孔连接，螺旋换热管的上部１／３处留出有小缝隙，而在下部紧密安置，在螺旋换热管外装有外套筒，在螺旋换热管和外套筒之间填充保温材料，但并不是全部填满，在上部１／３的高度留空，对应的外套筒上开有透气孔，外套筒底端由螺钉通过螺纹孔连接烟道插口，引风机直接安置在烟道插口上，引风机出口连接烟气排出管道，在螺旋换热管靠热水器底部位置的管间隙处装置一个螺旋形的凝水收集盘，在凝水收集盘的最低处连接一根凝水引出管，螺旋换热管还与热水引出管连接，除特别指明的以外，上述提及的部件之间的连接，均为通用的连接方法，是公知的。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王恩宇，吴晋湘，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]