一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离方法和装置 [ 技术领域 ]
本发明涉及一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离方法和装置。 [ 背景技术 ]
目前市场上冷凝式燃气热水器普遍采用以冷凝式热交换器为中心的冷凝水分离 和收集方式 ： 引风机一般设计在高温烟气端， 水与干烟气在通过冷凝式热交换器的过程中 逐步分离 ； 这一结构中存在如下缺点 ： 引风机工作介质为高温达 200℃的烟气 ； 冷凝水收集 罐、 冷凝式热交换器内相对大气为正压 ； 冷凝式热交换器与主热交换器空间上分离。因此， 传统冷凝热水器普遍存在 ： 引风机因高温损坏率较高、 冷凝式热交换器漏水、 产品体积大等 问题， 并长期得不到较好解决。 [ 发明内容 ]
本发明目的是提供了将引风机设置在冷凝式热交换器后端， 并且将冷凝器与风机 水平排列， 从而大大的降低了引风机的工作环境温度， 同时使得冷凝水收集罐、 冷凝式热交 换器能在相对大气为负压下工作， 较好的解决了冷凝水泄漏的难题的一种燃气热水器阻尼 式冷凝水分离的装置。
本发明另一目的是提供将引风机设置在冷凝式热交换器后端， 从而大大的改善了 引风机的工作环境， 同时使得冷凝水收集罐、 冷凝式热交换器能在相对大气为负压下工作 以解决冷凝水泄漏的难题的一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离的方法。
为了解决上述存在的问题， 本发明采用了下列技术方案 ：
一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离装置， 包括冷凝式热交换器 1、 冷凝水收集罐 2、 引风机 3、 高温湿烟气通道 5 和排烟管 6， 冷凝式热交换器 1 安装在高温湿烟气通道 5 出 口端， 冷凝式热交换器 1 一侧的出口 11 与引风机 3 进风口之间还设有气流减速器 4， 气流减 速器 4 上设有让冷却后气流流速衰减以实现水、 气分离的气流通道 41， 气流通道 41 内设有 压差发生孔板 42， 压差发生孔板 42 上有供气流通过的通孔 421， 冷凝水收集罐 2 位于冷凝 式热交换器 1 下方， 冷凝水收集罐 2 上设有与气流通道 41 进气端底部连通的冷凝水管 21 和与引风机 3 进风口连通的压差连通管 22， 使得冷凝后水在重力和冷凝水管 21 进口端的负 压抽吸力作用下滴落到冷凝水管 21 后导入冷凝水收集罐 2 内， 而干烟气在引风机 3 内被再 次加速后经排烟管 6 排放。
如上所述一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离装置， 其特征在于通孔 421 为垂直于 压差发生孔板 42 的任意形状和任意锥度的通孔或加长孔， 通孔 421 有多个， 多个通孔 421 均布在压差发生孔板 42 上。
如上所述一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离装置， 其特征在于冷凝式热交换器 1 的底部设有防止冷凝水回落入高温湿烟气通道 5 内的斜线， 斜线靠近气流通道 41 一端较 低， 使热交换片 12 上的水沿着这条线流向冷凝水管 21。
如上所述一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离装置， 其特征在于冷凝水收集罐 2 底部设有防漏风门 23 和冷凝水排泄管 24。
如上所述一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离装置， 其特征在于冷凝式热交换器 1、 气流减速器 4 和引风机 3 水平排列， 气流通道 41 一端与冷凝式热交换器 1 的出口 11 对接， 气流通道 41 另一端与引风机 3 进风口对接， 压差发生孔板 42 为垂直于气流通道 41 轴心设 置的竖直板， 冷凝水管 21 和压差连通管 22 分别位于压差发生孔板 42 下方前后两侧。
一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离方法， 包括如下步骤 ：
第一步， 冷凝含水蒸气的高温烟气 ： 用冷凝式热交换器 1 冷凝高温烟气 ；
第二步， 分离水气 ： 在冷凝式热交换器 1 一侧的出口 11 端设置引风机 3 和气流减 速器 4， 气流减速器 4 上设有让冷却后气流流速衰减以实现水、 气分离气流通道 41， 气流通 道 41 一端与冷凝式热交换器 1 的出口 11 对接， 气流通道 41 另一端与引风机 3 进风口对接， 引风机 3 用于向外抽吸气流通道 41 内气体， 使得干烟气被引风机 3 再次加速后通过排烟管 6 排放 ；
第三步， 收集水 ： 气流通道 41 内设有压差发生孔板 42， 压差发生孔板 42 上有供气 流通过的通孔 421 ； 冷凝水收集罐 2 上设有与气流通道 41 进气端连通的冷凝水管 21 和与 引风机 3 进风口连通的压差连通管 22， 使得冷凝后水在重力和冷凝水管 21 进口端的抽吸力 作用下滴落到冷凝水管 21 后导入冷凝水收集罐 2 内。 本发明的有益效果是 ：
1、 在结构上， 本发明将冷凝式热交换器置于引风机的进风口端， 并且将冷凝器与 风机沿水平方向排列设置结构， 冷凝水通过气流减速器和负压吸引方法等设计， 优化了整 体结构， 在现行同类产品的基础上使冷凝热水器产品体积减小， 引风机介质工作温度由 200℃左右降到 80℃以下， 大大的改善了引风机的工作环境， 同时使冷凝水与烟气分离在气 流减速器中进行， 水气分离度更好， 增加了产品的可靠性和安全性。
2、 将热交换片底部设计成一斜线， 以便于水滴沿斜线流向冷凝水管， 解决了冷凝 水通过热交换片回落到高温湿烟气通道难题。
3、 冷凝式热交换器、 冷凝水收集罐内相对大气承受的是负压， 其作用在于有效的 防止冷凝式热交换器、 冷凝水收集罐泄露水， 完全克服了现有技术中长期困扰本行业的冷 凝水收集罐、 冷凝式热交换器内相对大气为正压时造成的漏水难题。
4、 冷凝式热交换器一侧的出口与引风机进风口之间还设有气流减速器， 气流减速 器上设有气流通道， 在这一通道中气流速度将迅速下降冷凝水滴受到阻尼， 在冷凝式热交 换器与气流减速器交界面处， 由冷凝式热交换器、 气流减速器的连接共同组成一个气流速 度衰减界面， 冷凝式热交换器中的冷凝水滴在通过这个界面时突然减速其水平运动动能几 乎消失， 冷凝水在重力加速度作用下溅落到气流减速器底部冷凝水管处， 干烟气在引风机 内被再次加速后， 通过排烟管排放， 气流通道内设有压差发生孔板， 压差发生孔板上有供气 流通过的通孔， 当干烟气通过压差发生孔板时在其两面产生气压差， 干烟气在引风机作用 下首先在压差发生板两面形成一个 10Pa ～ 30Pa 的气压差用于冷凝水吸引和收集， 从而实 现了水气分离和冷凝水收集、 排放的目的。
5、 冷凝水收集罐在引风机和压差发生孔板的共同作用下产生的方向为冷凝水管 到压差连通管的一个气压差， 冷凝水管对冷凝水产生吸引力， 促使冷凝水流向冷凝水收集 罐中， 由于水的比重远大于气体， 冷凝水收集罐中的冷凝水不会通过压差连通管流向引风
机， 当冷凝水收集罐内为负压时阻风门阻止空气从冷凝水泄放管倒流到冷凝水收集罐中， 避免降低冷凝水收集罐内的负压， 利于冷凝水收集、 泄放正常进行。 [ 附图说明 ]
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图 1 为本发明的原理图 ；
图 2 为冷凝式热交换器横切面换热片和水管结构示意图 ；
图 3 为气流减速器上压差发生孔板结构示意图。 [ 具体实施方式 ]
如图 1、 2 和 3 所示， 一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离装置， 包括冷凝式热交换器 1、 冷凝水收集罐 2、 引风机 3、 高温湿烟气通道 5 和排烟管 6， 冷凝式热交换器 1 安装在高温 湿烟气通道 5 出口端， 冷凝式热交换器 1 一侧的出口 11 与引风机 3 进风口之间还设有气流 减速器 4， 气流减速器 4 上设有让冷却后气流流速衰减以实现水、 气分离的气流通道 41， 气 流通道 41 使冷凝后气流减速， 气流通道 41 内设有压差发生孔板 42， 压差发生孔板 42 上有 供气流通过的通孔 421， 气流通过通孔 421 时在其两边产生气压差 ； 冷凝水收集罐 2 位于冷 凝式热交换器 1 下方， 冷凝水收集罐 2 上设有与气流通道 41 进气端底部连通的冷凝水管 21 和与引风机 3 进风口连通的压差连通管 22， 使得冷凝后水在重力和冷凝水管 21 进口端的负 压抽吸力作用下滴落到冷凝水管 21 后导入冷凝水收集罐 2 内， 而干烟气在引风机 3 内被再 次加速后经排烟管 6 排放。
其中， 冷凝式热交换器 1、 气流减速器 4 和引风机 3 沿水平方向排列， 气流通道 41 一端与冷凝式热交换器 1 的出口 11 对接， 气流通道 41 另一端与引风机 3 进风口对接， 压差 发生孔板 42 为垂直于气流通道 41 轴心设置的竖直板， 冷凝水管 21 和压差连通管 22 分别位 于压差发生孔板 42 下方的前后两侧。通孔 421 为垂直于压差发生孔板 42 的任意形状和任 意锥度的通孔或加长孔， 通孔 421 有多个， 多个通孔 421 均布在压差发生孔板 42 上。本发 明优选实施方式中， 压差发生孔板 42 上通孔 421 阻力系数设置为 0.5， 在压差发生孔板 42 两面产生一个 10Pa ～ 30Pa 的气压差， 也包括能达到冷凝水分离和收集目的的所有参数。
冷凝式热交换器 1 包括 ： 水管 13 和热交换片 12， 热交换片 12 的优选方案为其底 部设计为能防止冷凝水回落入高温湿烟气通道 5 内的流线型滴水的斜线， 让从热交换片 12 上垂落的冷凝水流向冷凝水管 21。
冷凝水收集罐 2 是一个密闭的壳体， 冷凝水收集罐 2 负责冷凝水的收集和排放， 冷 凝水收集罐 2 底部还设有防漏风门 23 和冷凝水排泄管 24。
引风机 3 可以是交流引风机和直流引风机以及其它气体加速方法。本发明优选实 施方式中， 引风机 3 包括风轮叶片 31、 电机 32 ； 引风机 3 对空气产生离心力加速， 形成气体 对流 ；
本发明重点在于 ： 以伯努利气动方程为基础， 以冷凝热水器为对象， 通过气体通道 面积的变化以改变冷凝水滴与干烟气混合物流动的速度， 使冷凝水与干烟气有效的分离、 达到冷凝水收集排放和烟气排放的目的。
本发明工作过程为 ： 引风机 3 对空气产生离心力加速， 是气体流动的动力源 ； 烟气通过冷凝式热交换器 1 时， 热交换片 12 一方面将烟气中的热量传递给水管达到对水流加热 的目的 ； 另一方面使高温湿烟气冷却形成冷凝水和干烟气混合物 ； 由于气流通道 41 对气流 的阻尼作用对干烟气和水滴的运动速度产生影响， 在冷凝式热交换器 1 与气流减速器 4 交 界面处， 冷凝式热交换器 1、 气流减速器 4 的连接处共同组成一个气流速度衰减界面， 冷凝 式热交换器 1 中的冷凝水在通过界面时突然减速而水平运动动能几乎消失， 冷凝水在重力 加速度作用下溅落到冷凝水管 21， 而冷凝水管 21 到压差连通管 22 有气压差， 使得冷凝水管 21 对冷凝水产生吸引力， 促使冷凝水流向冷凝水收集罐 2 中， 由于水的比重远大于气体， 冷 凝水收集罐 2 中的冷凝水不会通过压差连通管 22 流向引风机 3。当冷凝水收集罐 2 内为负 压时阻风门 23 阻止空气从冷凝水泄放管 24 倒流到冷凝水收集罐 2 中， 避免降低冷凝水收 集罐 2 内的负压。脱水后的干烟气则通过气流减速器 4， 经引风机 3 被再次加速后， 通过排 烟管 6 排放， 从而实现了水气分离和冷凝水收集、 排放的目的。
一种燃气热水器阻尼式冷凝水分离方法， 包括如下步骤 ：
第一步， 冷凝含水蒸汽的高温湿烟气 ： 用冷凝式热交换器 1 冷凝含水蒸汽高温湿 烟气， 为防止冷凝水通过热交换片 12 落回到高温湿烟气通道 5， 冷凝式热交换器 1 的底部可 以设置为防止冷凝水回落入高温湿烟气通道 5 内的斜线， 斜线靠近气流通道 41 一端较低， 使热交换片 12 上的水沿着这条线流向冷凝水管 21 ； 第二步， 分离水气 ： 在冷凝式热交换器 1 一侧的出口 11 端设置引风机 3 和气流减 速器 4， 气流减速器 4 上设有让冷却后气流流速衰减以实现水、 气分离气流通道 41， 气流通 道 41 一端与冷凝式热交换器 1 的出口 11 对接， 气流通道 41 另一端与引风机 3 进风口对接， 引风机 3 用于向外抽吸气流通道 41 内气体， 气流减速器 4 上设有与出口 11 对接的气流通 道 41， 引风机 3 用于向外抽吸气流通道 41 内气体， 冷却后的烟气被分成冷凝水滴和干烟气 的混合物， 因为气流通道 41 的气体流通面积比冷凝式热交换器 1 的出口 11 的气体流通面 积要大得多， 根据伯努利方程， 冷凝后的冷凝水和干烟气的混合物在气流通道 41 内的速度 比在冷凝式热交换器 1 内要低得多 ； 从而在冷凝式热交换器 1、 气流减速器 4 的连接处共同 组成一个气流速度衰减界面， 冷凝式热交换器 1 中的冷凝水在通过这个界面时突然减速而 使水平运动动力几乎消失， 使得冷凝后水因自重在气流通道 41 内垂直滴落， 而干烟气被引 风机 3 再次加速后， 通过排烟管 6 排放 ；
第三步， 收集水 ： 冷凝水收集罐 2 上设有与气流通道 41 进气端连通的冷凝水管 21 和与引风机 3 进风口连通的压差连通管 22， 其中压差连通管 22 将干烟气在通过压差发生板 42 时， 压差发生孔板 42 上通孔 421 在压差发生孔板 42 前后两面产生一个气压差传导到冷 凝水收集罐 2 的冷凝水管 21 进口处， 水在自重力和冷凝水管 21 进口端抽吸力双重作用力 滴落到冷凝水管 21 后导入冷凝水收集罐 2 内。冷凝水收集罐 2 除了负责冷凝水的收集外， 还可在冷凝水收集罐 2 底部设有防漏风门 23 和冷凝水排泄管 24 来实现冷凝水的排放。