專利名稱：U形列管式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種列管式換熱器，尤其涉及全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)置u形管
束換熱器的結(jié)構(gòu)，屬于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景現(xiàn)有的U形管式是在集熱管內(nèi)置單一 U形銅管換熱，這種單一 U形銅管，由于管徑 較小，直接參與流體對(duì)流傳熱管壁面積即傳熱面積小，根據(jù)傳熱原理，同等陽光輻照下，傳 熱面積小，熱效能就低。 現(xiàn)有U形管式是多個(gè)串聯(lián)組合成單元集熱塊使用的，相鄰的U形管之間連接需在
制造廠整體焊接成單元集熱塊。如以1800X058X20支集熱管組成的單元集熱塊為例，
其長(zhǎng)度為1.8m，橫向?qū)挾葹?.597m，如此大的面積，剛性又差，需整體捆綁起來運(yùn)輸，此狀 況給運(yùn)輸、安裝與維修都帶來十分困難。顯然現(xiàn)有的U形管式并不能真正滿足市場(chǎng)的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有U形管式存在的上述不足，提供一種高效能，并 且密封可靠、承壓高，運(yùn)輸、安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單方便的U形列管式換熱器。 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，U形列管式換熱器，包括集熱管，其特征是設(shè)有U形管 束和流道室，U形管束和流道室合為一體，設(shè)置在集熱管內(nèi)，流道室與集熱管口之間采用耐 高溫的硅膠圈密封；所述的U形管束是在鋁合金體上縱向設(shè)有多個(gè)平行通孔，通孔內(nèi)襯銅 管或鋁管，每?jī)筛艿囊欢瞬捎肬形管彎頭焊接構(gòu)成的多組U形管；所述的流道室由帶通孔 的花板和端蓋構(gòu)成，花板和端蓋之間構(gòu)成空腔，設(shè)有0形圈密封，空腔中部設(shè)有隔板將其分 為兩室，U形管束的進(jìn)、出口焊接在花板通孔內(nèi)與兩室連通，端板上設(shè)有進(jìn)出口管。 所述的U形管束由鋁合金材料整體加工而成，U形管束外周邊設(shè)有傳熱翅片。 所述的U形管束橫向截面管孔排列成對(duì)稱的多邊形，多邊形為正六邊形或平行六 邊形或矩形。 所述的進(jìn)出口管上設(shè)有用于連接的球面管接頭。 所述的球面管接頭設(shè)有球面管接頭體、其兩端設(shè)有錐形套管和壓緊螺帽，壓緊螺 帽與球面管接頭體采用螺紋連接，錐形套管被壓緊固定在球面管接頭體兩端的球面上形成 線接觸密封。 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊合理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造容易。在集熱管內(nèi)設(shè)置U形管束，在有限 的空間內(nèi)安置較大的傳熱面積，可加快集熱管內(nèi)的高溫傳熱介質(zhì)的熱能傳遞出來，傳熱效 能提高。U形列管式換熱器是由至少兩組或多組U形管組成的U形管束進(jìn)行傳熱的，其傳熱 面積是現(xiàn)有單一 U形管式傳熱面積的兩倍以上。本換熱器U形管束的管徑相對(duì)較小，而增 加U形管束的U形管數(shù)量，可達(dá)到增加傳熱面積的目的。而就同量流體而言，管徑愈小，流 體流速愈高，則流體的給熱系數(shù)愈大，換熱效率愈高。且管徑較小，承壓能力更高。
流道室的花板與端蓋采用o形圈端面密封，將集熱管內(nèi)高溫傳熱介質(zhì)和u形管束內(nèi)的傳熱介質(zhì)隔開；流道室的外圓面與集熱管開口端的內(nèi)管之間隙采用耐高溫的硅膠圈密 封，使集熱管內(nèi)高溫傳熱介質(zhì)的熱能不外泄，進(jìn)一步提高傳熱效能。 U形列管式換熱器的進(jìn)出口連接管上設(shè)有球面管接頭，球面管接頭體兩端與錐形 套管形成線接觸密封，錐形套管與球面管接頭體采用螺紋連接，將錐形套管與球面管接頭 體壓緊固定。可以方便現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝維修，密封可靠，連接方便、快捷。克服了現(xiàn)有的U形 管式連接需要焊接，給運(yùn)輸、安裝維修帶來許多不便和困難的問題。 本U形列管式換熱器與現(xiàn)有的U形管式相比，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱快，換熱效率高；密封 可靠，承壓高，使用壽命長(zhǎng)。既適合單戶家庭熱水系統(tǒng)使用，更適合系統(tǒng)要求壓力高的大面 積太陽能熱水系統(tǒng)使用。 說明書附圖


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2A為本實(shí)用新型的U形管束的管孔排列成正六邊形的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2B為本實(shí)用新型的U形管束的管孔排列成平行六邊形的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2C為本實(shí)用新型的U形管束的管孔排列成矩形的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3A為本實(shí)用新型的流道室結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3B為圖3A中A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型的球面管接頭結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實(shí)用新型用于太陽能熱水系統(tǒng)工作運(yùn)行示意圖。 圖中1集熱管、2U形管束、3流道室、4硅膠圈、5球面管接頭、6傳熱翅片、7壓緊 螺帽、8花板、9隔板、10端蓋、11 0形圈、12壓緊螺帽、13球面管接頭體、14錐形套管、15熱 水泵、16熱水箱。
具體實(shí)施方式如圖中所示，流道室3由帶通孔的花板8和端蓋10構(gòu)成，花板和端蓋中間構(gòu)成空 腔，花板和端蓋之間設(shè)置O形圈11密封，空腔中部設(shè)有隔板9將其分為左、右兩室。花板8 與壓緊螺帽7采用螺紋連接，并將端蓋10與花板8壓緊密封固定。端蓋上設(shè)進(jìn)出口連接 管。流道室3設(shè)置在集熱管口，流道室與集熱管口之間采用耐高溫的硅膠圈4密封。每?jī)?根平行管子一端采用U形管彎頭焊接構(gòu)成U形管，采用三組U形管構(gòu)成的U形管束2，管孔 排列成正六邊形，U形管束外周邊設(shè)置傳熱翅片6。 U形管束2采用鋁合金材料整體加工， 內(nèi)襯銅管。U形管束設(shè)置在集熱管l內(nèi)，U形管束2的進(jìn)出口 (所有U形管的進(jìn)出口)焊接 在流道室3的花板上的通孔內(nèi)與兩室相通。端蓋10進(jìn)出口連接管上設(shè)有連接的球面管接 頭5。所述的球面管接頭是由球面管接頭體兩端設(shè)置錐形套管和壓緊螺帽構(gòu)成，壓緊螺帽 12與球面管接頭體13采用螺紋連接，錐形套管14被壓緊固定在球面管接頭體兩端。球面 管接頭體與錐形套管成線接觸密封。 本實(shí)用新型用于太陽能集熱器的熱交換工作原理參見圖5。太陽輻射產(chǎn)生的熱能 使集熱管內(nèi)的傳熱介質(zhì)(氣體)升溫至200-30(TC，高溫介質(zhì)(氣體)含有的熱能經(jīng)換熱器 的U形管束的管壁傳至給流動(dòng)的冷流體水。冷流體水從太陽熱水系統(tǒng)的熱水箱16內(nèi)經(jīng)熱 水泵15輸送至流道室端蓋上的進(jìn)口連接管進(jìn)入流道室的左室(冷室)換熱管內(nèi)，然后經(jīng)U 形彎管回流至流道室的右室(熱室)匯合后，從端蓋上的出口連接管流出到熱水箱內(nèi)。如此強(qiáng)制循環(huán)換熱，使集熱管內(nèi)由太陽產(chǎn)生的輻射光熱能源源不斷地傳遞出來，從而實(shí)現(xiàn)熱水箱內(nèi)的水溫逐漸升高。
權(quán)利要求一種U形列管式換熱器，包括集熱管，其特征是設(shè)有U形管束和流道室，U形管束和流道室合為一體，設(shè)置在集熱管內(nèi)，流道室與集熱管口之間采用耐高溫的硅膠圈密封；所述的U形管束是在鋁合金體上縱向設(shè)有多個(gè)平行通孔，通孔內(nèi)襯銅管或鋁管，每?jī)筛艿囊欢瞬捎肬形管彎頭焊接構(gòu)成的多組U形管；所述的流道室由帶通孔的花板和端蓋構(gòu)成，花板和端蓋之間構(gòu)成空腔，設(shè)有O形圈密封，空腔中部設(shè)有隔板將其分為兩室，U形管束的進(jìn)、出口焊接在花板通孔內(nèi)與兩室連通，端板上設(shè)有進(jìn)出口管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形列管式換熱器，其特征是所述的U形管束由鋁合金材料 整體加工而成，U形管束外周邊設(shè)有傳熱翅片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形列管式換熱器，其特征是所述的U形管束橫向截面管孔 排列成對(duì)稱的多邊形，多邊形為正六邊形或平行六邊形或矩形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形列管式換熱器，其特征是所述的進(jìn)出口管上設(shè)有用于連 接的球面管接頭。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的U形列管式換熱器，其特征是所述的球面管接頭設(shè)有球面管 接頭體、其兩端設(shè)有錐形套管和壓緊螺帽，壓緊螺帽與球面管接頭體采用螺紋連接，錐形套 管被壓緊固定在球面管接頭體兩端的球面上形成線接觸密封。
專利摘要U形列管式換熱器，屬于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。包括集熱管，其特征是設(shè)有U形管束和流道室，U形管束和流道室合為一體，設(shè)置在集熱管內(nèi)，流道室與集熱管口之間采用耐高溫的硅膠圈密封；所述的U形管束是在鋁合金體上縱向設(shè)有多個(gè)平行通孔，每?jī)筛艿囊欢瞬捎肬形管彎頭焊接構(gòu)成的多組U形管；所述的流道室由帶通孔的花板和端蓋構(gòu)成，花板和端蓋之間構(gòu)成空腔，空腔中部設(shè)有隔板將其分為兩室，U形管束的進(jìn)、出口焊接在花板通孔內(nèi)與兩室連通。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊合理，換熱效率高，密封可靠，承壓高，使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)制造容易。既適合單戶家庭熱水系統(tǒng)使用，更適合系統(tǒng)要求壓力高的大面積太陽能熱水系統(tǒng)的使用。
文檔編號(hào)F24J2/46GK201476379SQ20092023055
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者蔣立本 申請(qǐng)人:蔣立本