CN218936649U - 换热结构和燃气具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种换热结构和燃气具。该换热结构包括：燃烧室内壁(1)，所述燃烧室内壁(1)围成燃烧室内腔；燃烧室外壁(2)，围设在所述燃烧室内壁(1)的外侧，并与所述燃烧室内壁(1)之间形成通风夹层(3)；换热器，设置在流经燃烧室的流体的下游，从燃烧室内腔流出的流体与换热器内的液体进行换热，夹层通道与换热器连通；所述通风夹层(3)的厚度δ与换热比值Q_x之间的关系满足无量纲公式：

其中k₁＝0.72～0.92；k₂＝‑0.016～‑0.013；k₃＝‑8.61～‑7.05。本实用新型的换热结构，可以保证整机热效率要求。

Description

换热结构和燃气具

技术领域

本实用新型涉及生活电器技术领域，具体而言，涉及一种换热结构和燃气具。

背景技术

低碳排放、绿色清洁和高效安全等是当前能源开发利用的主旋律。燃气是一种高效、环保、经济的能源，近年来燃气开发利用成果丰硕，城市气化率不断提高。

燃气热水器作为一种使用非常广泛的燃气具，对于燃气资源的高效利用具有举足轻重的作用。燃气热水器是一种利用燃气燃烧释放的热量通过换热器将生活用水加热到所需温度的小型热力设备，具有效率高、出水快、水温调节稳定、可连续使用等诸多优点。

燃气热水器的工作原理：燃气热水器主要由燃烧系统、换热系统、排烟系统及温控系统组成。燃气经过喷嘴进入到燃烧室内，在燃烧室与空气混合燃烧，会产生带有大量热量的烟气，烟气会与燃烧室换热使盘管内的水温上升，经过换热器的烟气与冷水进行热交换，将冷水加热到适合温度输出供人们使用；换热过后的烟气，温度降低，由排烟口排出。

为了降低燃烧室表面的温度，现有的燃气热水器一般采用的方案有2种：一是在燃烧室外表面缠绕设置盘管，通过盘管内的冷水与之换热。而盘管段换热占据整体换热系统换热的10％左右，换热占比较小，且采用铜质盘管成本较高，工艺复杂，容易产生冷凝水，随着运行时间增加而出现腐蚀问题；二是设置隔热棉，但是受密封性影响较大且成本较高。

目前现有燃气热水器采用取消盘管设计的方式，利用风冷作用对燃烧室外表面进行降温，起到很好的降温作用，同时减少盘管使用降低了生产成本也简化了工艺。

然而该种结构存在如下问题：

①没有燃气热水器风冷通道厚度的设计方法；②风冷通道夹层厚度设计的太大，进入到燃烧室参与换热空气较少或者整体需要的风机风量较大，不能保证充分燃烧，影响热水器热效率。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种换热结构和燃气具，可以保证整机热效率要求。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种换热结构，包括：

燃烧室内壁，燃烧室内壁围成燃烧室内腔；

燃烧室外壁，围设在燃烧室内壁的外侧，并与燃烧室内壁之间形成通风夹层，通风夹层具有夹层通道；

换热器，设置在流经燃烧室的流体的下游，从燃烧室内腔流出的流体与换热器内的液体进行换热，夹层通道与换热器连通；

通风夹层的厚度δ与换热比值Q_x之间的关系满足无量纲公式：

其中k₁＝0.72～0.92；k₂＝-0.016～-0.013；k₃＝-8.61～-7.05。

进一步地，

k₁＝0.82432±2.206*10^-4；

k₂＝-0.01476±1.884*10^-4；

k₃＝-7.83075±0.05731。

进一步地，

k₁＝0.82432；

k₂＝-0.01476；

k₃＝-7.83075。

进一步地，换热比值Q_x与夹层通道的夹层风量之间的关系满足无量纲公式：

其中j₁＝0.673～1.148；j₂＝-0.259～0.065；j₃＝-1.967～0.339；其中q_x为夹层风量占总风量的比值。

进一步地，

j₁＝0.89495±0.01488；

j₂＝-0.0886±0.0147；

j₃＝-0.7399±0.1048。

进一步地，

j₁＝0.89495；

j₂＝-0.0886；

j₃＝-0.7399。

进一步地，夹层风量占总风量的比值q_x与通风夹层的厚度δ之间的关系满足无量纲公式：

其中r₁＝-0.412～-0.059；r₂＝0.042～0.369；r₃＝-18.598～-4.924。

进一步地，

r₁＝-0.21988±0.01545；

r₂＝0.19118±0.01443；

r₃＝-11.18943±0.57182。

进一步地，

r₁＝-0.21988；

r₂＝0.19118；

r₃＝-11.18943。

进一步地，换热结构还包括连通管，连通管包括进液管和出液管，进液管与换热器的进口连通，出液管与换热器的出口连通。

进一步地，换热结构的热效率η与换热比值Q_x之间的关系满足无量纲公式：

η＝Q_x×α×β×100％；

其中

α为与t_g相关的系数，t_g为实验测量燃气流量计内的燃气温度，单位为℃；β为与p_g相关的系数，p_g为燃气压力，单位为KPa。

当η≥89.5％时，Q_x≥0.778；δ≤8.8mm；

当η≥92.5％时，Q_x≥0.795；δ≤5.4mm；

当η≥85％时，Qx≥0.75；δ≤12mm；

当η≥96％时，Qx≥0.804；δ≤2.4mm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种换热结构，包括：

燃烧室内壁，燃烧室内壁围成燃烧室内腔；

燃烧室外壁，围设在燃烧室内壁的外侧，并与燃烧室内壁之间形成通风夹层，通风夹层具有夹层通道；

换热器，设置在流经燃烧室的流体的下游，从燃烧室内流出的流体与换热器内的液体进行换热，夹层通道与换热器连通；

通风夹层的厚度δ、换热比值Q_x以及热效率η之间的关系满足：

当η≥89.5％时，Q_x≥0.778；δ≤8.8mm；

当η≥92.5％时，Q_x≥0.795；δ≤5.4mm；

当η≥85％时，Qx≥0.75；δ≤12mm；

当η≥96％时，Qx≥0.804；δ≤2.4mm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种燃气具，包括换热结构，该换热结构为上述的换热结构。

应用本实用新型的技术方案，换热结构包括：燃烧室内壁，燃烧室内壁围成燃烧室内腔；燃烧室外壁，围设在燃烧室内壁的外侧，并与燃烧室内壁之间形成通风夹层，通风夹层具有夹层通道；换热器，设置在流经燃烧室的流体的下游，从燃烧室内流出的流体与换热器内的液体进行换热，夹层通道与换热器连通；通风夹层的厚度δ与换热比值Q_x之间的关系满足无量纲公式：

该换热结构将换热比值与通风夹层的厚度进行关联，从而能够通过通风夹层的厚度设置来确定换热比值，而换热比值又能够对热效率产生较大影响，因此能够通过通风夹层的厚度设置来保证热效率满足需求，本实用新型通过上述的公式将通风夹层的厚度δ与换热比值Q_x、热效率关联起来，能够通过优化通风夹层的厚度δ保证整机热效率要求，结构更加合理，能够提供清晰准确且能满足设计要求的通风夹层设计方案，实现换热结构的优化设计。此外，通风夹层的厚度会对燃烧室的外表面温度产生较大影响，通风夹层的厚度增加会使得分配至通风夹层内的夹层风量增大，夹层风量的增大会提高通风夹层的冷却效果，进而降低燃烧室的外表面温度，但是同时会降低燃烧室内腔的燃烧效率，反之，通风夹层的厚度降低会使得分配至通风夹层内的夹层风量减小，夹层风量的减小会降低通风夹层的冷却效果，进而提高燃烧室的外表面温度，但是同时会提高燃烧室内腔的燃烧效率，因此，可以通过合理设置通风夹层的厚度，使得燃烧室外表面的温度达到温度限制要求，同时可以保证整机热效率要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的换热结构的立体分解结构图；

图2示出了本实用新型的实施例的换热结构的示意图；

图3示出了本实用新型的实施例的换热结构的传热过程分析图；

图4示出了本实用新型的实施例的换热结构的热阻网络图；

图5示出了本实用新型的实施例的换热结构的通风夹层结构图；

图6示出了本实用新型的实施例的换热结构的通风夹层的第二种结构图；

图7示出了本实用新型的实施例的换热结构的通风夹层的第三种结构图；

图8示出了本实用新型的实施例的换热结构的通风夹层的第四种结构图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、燃烧室内壁；2、燃烧室外壁；3、通风夹层；4、连通管；5、换热器；6、连接块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至4所示，本实用新型提供了一种换热结构，包括：燃烧室内壁1，燃烧室内壁1围成燃烧室内腔；燃烧室外壁2，围设在燃烧室内壁1的外侧，并与燃烧室内壁1之间形成通风夹层3，通风夹层3具有夹层通道；换热器5，设置在流经燃烧室的流体的下游，从燃烧室内腔流出的流体与换热器5内的液体进行换热，夹层通道与换热器5连通。本实用新型以具有该换热结构的燃气具为例进行说明。

在燃气具工作时，进入换热结构的空气分为两部分，一部分进入燃烧室内腔与燃气混合，另一部分进入通风夹层3。通过一定比例的燃气与空气混合，在燃烧器内燃烧产生高温烟气，高温烟气在风机的作用下首先进入到燃烧室内腔，高温烟气通过对流及辐射将热量传给燃烧室内壁1，燃烧室内壁1与燃烧室外壁2之间形成通风夹层3，通风夹层3内的空气由燃烧室底部进入，流通的空气可以有效避免燃烧室内腔的热量对外辐射，降低燃烧室外壁面的温度，之后流入到换热器中参与换热。

流体在燃烧室内发生热传导、对流换热和辐射传热，由于风机的作用，通风夹层3内的空气沿着空气流通方向上存在一定的速度，因此在通风夹层3内的对流换热属于混合对流换热，包括自然对流换热和强制对流换热。夹层风道可以看成是竖直平板形成，图3显示出燃烧室一侧换热情况，假设传热过程均匀，燃烧室外侧环境温度t_f1，燃烧室外侧的对流换热系数h₁，燃烧室外壁2导热系数λ₁，燃烧室外壁2的厚度δ₁，燃烧室外壁2靠近燃烧室外的一侧温度为t_w1，燃烧室外壁2靠近燃烧室内壁1的另一侧温度为t_w2；通风夹层3的厚度为δ，通风夹层3的对流换热系数为h，通风夹层3内的温度为t_f；燃烧室内腔温度t_f2；燃烧室内侧的对流换热系数h₂；燃烧室内壁1导热系数λ₂；燃烧室内壁1的厚度δ₂，燃烧室内壁1靠近通风夹层3的一侧温度为t_w3，燃烧室内壁1靠近燃烧室内腔的另一侧温度为t_w4。

经研究发现，复合传热系数k与通风夹层3的厚度δ之间的关系满足无量纲公式：

其中φ＝Ak(t_f2-t_f1)；

k为复合传热系数，单位为W/(m²·K)；Φ为传热过程中的热流量，单位为W；t_f1为燃烧室外侧环境温度，单位为℃；h₁为燃烧室外侧的对流换热系数，单位为W/(m²·K)；λ₁为燃烧室外壁2导热系数，单位为W/(m·K)；δ₁为燃烧室外壁2的厚度，单位为mm；t_f2为燃烧室内腔温度，单位为℃；h₂为燃烧室内侧的对流换热系数，单位为W/(m²·K)；λ₂为燃烧室内壁1导热系数，单位为W/(m·K)；δ₂为燃烧室内壁1的厚度，单位为mm；A为燃烧室内壁1的传热面表面积，单位为m³；m、n、m’为与对流换热系数、换热面积、流速等有关的系数。

高温烟气的热量由燃烧室内腔传递过程的换热方式为：燃烧室内腔的高温烟气与燃烧室内壁1靠近通风夹层3的一侧发生对流换热及辐射传热，燃烧室内壁1靠近通风夹层3的一侧与燃烧室内壁1靠近燃烧室内腔的另一侧发生热传导，燃烧室内壁1靠近燃烧室内腔的另一侧与通风夹层3内的流体发生对流换热与辐射传热，通风夹层3内的流体与燃烧室外壁2靠近燃烧室内壁1的另一侧发生对流换热及辐射传热，燃烧室外壁2靠近燃烧室内壁1的另一侧与燃烧室外壁2靠近燃烧室外的一侧发生热传导，燃烧室外壁2靠近燃烧室外的一侧与燃烧室外侧环境发生对流换热及辐射传热，均看作是一个稳态的热量传递过程，各个环节为一个串联的方式。假设燃烧室内壁1的传热面表面积为A，由于风机的作用，通风夹层内的和燃烧室内腔内的流体均存在一定的速度，属于混合对流换热，m、m’、n为与对流换热系数、换热面积、气流流速等有关的系数，经对传热过程热阻进行分析，整个传热过程与燃烧室壁厚、壁面组成材料(体现在导热系数上)、通风夹层厚度、对流换热系数等有关。传热过程越强烈，传热系数越大，反之越小，传热系数的大小与流体的种类、流体流速大小等有关。1/(Ak)为传热热阻，由公式可知，传热热阻与传热面积、对流换热系数、两平板之间距离(通风夹层厚度)，燃烧室壁面材料(导热系数)有关。复合传热系数k与对流换热系数、燃烧室腔体导热系数成正比，与通风夹层厚度成反比。由此说明通风夹层3厚度影响换热结构的燃烧室外壁2表面温度。

进入换热结构的空气分为两部分，一部分进入燃烧室内腔与燃气混合后燃烧形成高温烟气，另一部分进入通风夹层3。换热器5设置在流经燃烧室流体的下游，所以流经燃烧室内腔的高温烟气进入换热器5，高温烟气通过对流及辐射将热量传给翅片管换热器，热量通过导热方式传给铜管，再由铜管通过对流方式将热量传给流动的水，使水温快速达到使用要求。此外，夹层通道与换热器5连通，进入通风夹层3与燃烧室内壁1、外壁2、燃烧室内腔、燃烧室外侧环境发生对流换热及辐射传热，这部分气体从夹层通道流入到流出过程中温度升高，其温度相对换热器中的水的温度还是高的，所以流经夹层通道的空气也会进入换热器5进行换热。所以高温烟气与流经夹层通道的高温气体都进入换热器5，与换热器5中的液体进行热交换，换热过程中的换热比值Qx为流经换热器5的液体吸收热量与燃气输入热量的比值。本实用新型中换热器中的液体以水为例，换热比值Qx为流经换热器5的水吸收热量与燃气输入热量的比值。

由于燃气温度、压力等因素，导致输入到换热器5的热量不能全部被换热器5中的水吸收，所以换热结构的热效率η与换热比值Q_x之间的关系满足无量纲公式：

η＝Q_x×α×β×100％；

其中

α为与t_g相关的系数，t_g为实验测量燃气流量计内的燃气温度，单位为℃；P_a为实际大气压力，单位为KPa；β为与p_g相关的系数，p_g为燃气压力，单位为KPa；S为温度为t_g时的饱和压力，单位为KPa；V为实际测量燃气流量，单位为m³/min；Q₁为实际测量的燃气低热值，单位为MJ/m³；M为出热水量，单位为kg/min；C为水的比热，4.19×10^-3MJ/(kg·k)；t_s2为出热水水温，单位为℃；t_s1为进水温度，单位为℃。

由于水吸收热量与水流量、换热器5进口和出口处的水温有关、燃气输入热量与燃气流量有关，因此换热结构的热效率与燃气流量、水流量和换热器5进口和出口处的水温有关。空气在通道夹层3内的对流换热，通风夹层3的厚度太小时，通风夹层3的进口截面积占总进口截面积的比值较小，则进入到通风夹层3内的空气流量较少，在流动换热过程中换热较少即带走的热量较少，那么对燃烧室壁面的降温作用较小，不能满足温度要求；风冷通道3的夹层厚度太大，通风夹层3进口截面积占总进口截面积的比值较大，则进入到通风夹层3内的空气流量较多，燃烧室内腔参与换热的空气较少，不能保证燃气进行充分燃烧，会影响烟气排放，进入到换热器内腔的热量较少，水吸收的热量较少，最终会影响换热结构的热效率。因此，需要设计合理的通风夹层厚度来同时满足燃气具的燃烧室外表面温度限制要求以及热效率要求。Q_x作为调节热效率的重要参数，能够对热效率的调节起到重要作用。

基于上述的分析，本实用新型利用Q_x来进行通风夹层的厚度δ的设计，可以获得满意的换热比值Q_x，进而保证换热结构的热效率η。

如图1至图8所示，本实用新型提供了一种换热结构，包括：燃烧室内壁1，燃烧室内壁1围成燃烧室内腔；燃烧室外壁2，围设在燃烧室内壁1的外侧，并与燃烧室内壁1之间形成通风夹层3，通风夹层3具有夹层通道；通风夹层3的厚度δ与换热比值Q_x之间的关系满足无量纲公式S10：

其中k₁＝0.72～0.92；k₂＝-0.016～-0.013；k₃＝-8.61～-7.05。

在一个实施例中，

k₁＝0.82432±2.206*10^-4；k₂＝-0.01476±1.884*10^-4；k₃＝-7.83075±0.05731。

在一个实施例中，k₁＝0.82432；k₂＝-0.01476；k₃＝-7.83075，无量纲公式S11为：

在上述实施例中，进入燃烧室的流体主要包括空气和燃气，其中空气分为两部分，一部分空气与燃气混合后在燃烧器内燃烧后形成高温烟气，高温烟气流经燃烧室内腔后进入换热器5，与换热器5内的流体进行换热；另一部分空气进入通风夹层3，在通风夹层3的夹层通道内与燃烧室内壁1和燃烧室外壁2进行换热，经换热后的夹层通道内的空气进入换热器5，与换热器5内的流体进行换热。其中，进入燃烧室的空气为总风量；进入燃烧室内腔的空气为燃烧风量；进入通风夹层3的夹层通道的空气为夹层风量；总风量为燃烧风量与夹层风量之和。当总风量不变时，随着通风夹层3的厚度的增加，夹层风量逐渐增大，燃烧风量逐渐减小，可能导致燃烧不充分，换热效率不高，但是此时由于夹层风量较大，冷却效果明显，因此燃烧室的外表面温度能够显著降低；当总风量不变时，随着通风夹层3的厚度的减小，夹层风量逐渐减少，燃烧风量逐渐增大，能保证燃烧充分，提高热效率，此时夹层风量较小，冷却效果较弱，因此燃烧室的外表面温度会升高。在此基础上，同时考量夹层风量和燃烧风量的变化对热效率的影响，得出上述的通风夹层3的厚度δ与换热比值Q_x之间的关系。

该换热结构将换热比值Q_x与通风夹层3的厚度δ进行关联，从而能够通过通风夹层3的厚度δ设置来确定换热比值Q_x，而换热比值Q_x又能够对热效率产生较大影响，因此能够通过通风夹层3的厚度δ设置来保证热效率满足需求，本实用新型通过上述的公式将通风夹层3的厚度δ与换热比值Q_x、热效率η关联起来，能够通过优化通风夹层3的厚度δ，保证整机热效率要求，结构更加合理，能够提供清晰准确且能满足设计要求的通风夹层3设计方案，实现换热结构的优化设计。

此外，通风夹层3的厚度δ会对燃烧室的外表面温度产生较大影响，通风夹层3的厚度δ增加会使得分配至通风夹层3内的夹层风量增大，夹层风量的增大会提高通风夹层3的冷却效果，进而降低燃烧室的外表面温度，但是同时会降低燃烧室内腔的燃烧效率，反之，通风夹层3的厚度δ降低会使得分配至通风夹层3内的夹层风量减小，夹层风量的减小会降低通风夹层3的冷却效果，进而提高燃烧室的外表面温度，但是同时会提高燃烧室内腔的燃烧效率，因此，可以通过合理设置通风夹层3的厚度δ，使得燃烧室外表面的温度达到温度限制要求，同时保证整机热效率要求。

在一个实施例中，换热比值Q_x与夹层风量之间的关系满足无量纲公式S20：

其中j₁＝0.673～1.148；j₂＝-0.259～0.065；j₃＝-1.967～0.339；其中q_x为夹层风量占总风量的比值。

在一个实施例中，

j₁＝0.89495±0.01488；j₂＝-0.0886±0.0147；j₃＝-0.7399±0.1048。

在一个实施例中，j₁＝0.89495；j₂＝-0.0886；j₃＝-0.7399，此时，换热比值Q_x与夹层风量之间的关系满足无量纲公式S21为：

该公式限定了换热比值Q_x与夹层风量占总风量的比值q_x之间的关系，而Q_x影响到换热结构的热效率η，Q_x越大，热效率η越高，Q_x越小，热效率η越低；夹层风量占总风量的比值q_x影响到燃烧室外表面温度，夹层风量越大，对燃烧室外表面温度的降低效果越明显，夹层风量越小，对燃烧室外表面温度的降低效果越差。两个参数之间相互关联，并且通过参数限定两者之间的关系，能够在保证燃烧室外表面温度限制要求的同时，保证整机热效率要求。

夹层风量占总风量的比值q_x与通风夹层3的厚度δ之间的关系满足无量纲公式S30：

其中r₁＝-0.412～-0.059；r₂＝0.042～0.369；r₃＝-18.598～-4.924。

在一个实施例中，

r₁＝-0.21988±0.01545；r₂＝0.19118±0.01443；r₃＝-11.18943±0.57182。

在一个实施例中，r₁＝-0.21988；r₂＝0.19118；r₃＝-11.18943，此时，夹层风量占总风量的比值q_x与通风夹层3的厚度δ之间的关系满足无量纲公式S31为：

通过限定夹层风量占总风量的比值q_x与通风夹层3的厚度δ之间的关系，能够通过合理设计通风夹层3的厚度δ的方式来调节夹层风量占总风量的比值q_x，进而实现对燃烧室外表面温度的调节，使得通风夹层3的厚度δ的设计能够保证燃烧室外表面温度限制要求。

在本实施例中，换热比值Q_x与通风夹层3的厚度δ之间的关系由换热比值Q_x与夹层风量之间的关系以及夹层风量占总风量的比值q_x与通风夹层3的厚度δ之间的关系综合得出，因此该公式综合考量了燃烧室外表面温度以及热效率与通风夹层3的厚度δ之间的关系，可以通过优化通风夹层3的厚度δ，更加有效地保证换热结构既能够满足燃烧室外表面温度限制要求，又能够满足整机热效率要求。

在一个实施例中，当η≥85％时，Q_x≥0.75；δ≤12mm；

当η≥89.5％时，Q_x≥0.778；δ≤8.8mm；

当η≥92.5％时，Q_x≥0.795；δ≤5.4mm；

当η≥96％时，Q_x≥0.804；δ≤2.4mm。

例：热效率η≥89.5％，得出风冷通道通风夹层3的厚度设计范围为δ≤8.8mm，当冷却通道通风层厚度为6mm时，热效率为91％，满足热效率要求。

针对热效率η≥92.5％，需满足Q_x≥0.795，得出风冷通道通风层厚度设计范围为δ≤5.4mm，从而可以根据燃气热水器不同的设计需求，满足S10、S20、S30的函数关系式，以得出符合设计需求的通风夹层3的厚度。

在一个实施例中，换热结构还包括连通管4，连通管4包括进液管和出液管，进液管与换热器5的进口连通，出液管与换热器5的出口连通。在本实施例中，连通管4的进液管和出液管均位于燃烧室外侧，连通管4的进液管用于将换热液体输送至换热器5内，以方便换热器5与燃烧室流出的流体进行换热，连通管4的出液管用于将换热器5换热后的液体输送出去，以便实现换热液体的循环流动。在一个实施例中，换热液体为水。

如图5所示，为通风夹层3内流体的流动，其中燃烧室投影面为图2中沿着箭头B的方向的投影面，在一些实施例中通道夹层3内的流体是空气，当然通风夹层3内的流体也可以是制冷剂、水等流体，本实施例以空气为例进行说明。

燃烧室内腔的热量通过燃烧室内壁1传递给通风夹层3内的空气，使得通风夹层3内的空气被加热后，加热后的空气向着通风夹层3中空气流出方向继续运动，带走一部分热量，导致沿着空气流动方向空气燃烧室壁面温度会发生变化。

以燃烧室为矩形为例，其中燃烧室内壁1和燃烧室外壁2为“回”字型设置，燃烧室内壁1与燃烧室外壁2之间的形成通风夹层3，通风夹层3的厚度是均匀的。燃烧室内壁面长宽分别为a和b，通风夹层的厚度为δ。通风夹层3内的夹层风量占总风量的比值q_x为：

风量之比在此转化为空气进入通道的截面积之比：

进入燃烧室内腔的风量可以用燃烧室内壁1在图2中沿着箭头B的方向的投影面积S₁表征，其中S₁＝a*b；

进入燃烧室的总风量可以用燃烧室外壁2在图2中沿着箭头B的方向的投影面积S_总表征，其中

S_总＝(a+2δ)(b+2δ)；

由此可以看出，夹层风量占总风量的比值q_x与通风夹层3的厚度δ有关，通过调节通风夹层3的厚度δ，能够方便调节夹层风量占总风量的比值q_x。

在一个实施例中，燃烧室内壁1和燃烧室外壁2之间设置有连接块6，连接块6的一端与燃烧室内壁1固定连接，连接块6的另一端与燃烧室外壁2固定连接。燃烧室内壁1和燃烧室外壁2之间通过连接块6固定连接，能够实现燃烧室内壁1和燃烧室外壁2之间的稳定连接，保证燃烧室整体结构的稳定性和可靠性。

在一个实施例中，连接块6为圆台和/或圆柱，能够在空气的流动路径上形成弧形的导流面，降低对气流的流动阻力，提高气流在通风夹层3内的流动效率。

在一个实施例中，每一侧的燃烧室内壁1和燃烧室外壁2之间的连接块6为三个，三个连接块6呈品字形排布。在本实施例中，三个连接块6呈品字形排布，可以用较少数量的连接块6实现更加稳定的结构连接，由于连接块6的数量较少，因此对空气流动造成的阻力更小，对于气流流动所造成的影响更小。

如图6至图7所示，在一个实施例中，通风夹层3的横截面为图2的A-A处燃烧室通风夹层3的横截面，通风夹层3的截面呈直线形、曲线形或折线形。其中图6示出了本实用新型的实施例的换热结构的通风夹层的第二种结构图，即通风夹层3的横截面呈曲线形，图7示出了本实用新型的实施例的换热结构的通风夹层的第三种结构图，即通风夹层3的横截面呈矩形波形。

图5为燃烧室在图2中沿着B方向的投影图，优选地，如图5所示，本实用新型的实施例的换热结构的通风夹层的第一种结构图中，通风夹层3的横截面呈直线形，通风夹层3包括多个侧部，且在各个侧部的厚度相同。图5中的矩形燃烧室由燃烧室内壁1和燃烧室外壁2围设形成。其中燃烧室内壁1具有第一内侧壁、第二内侧壁、第三内侧壁、第四内侧壁，第一内侧壁、第二内侧壁、第三内侧壁、第四内侧壁依次连接围设成燃烧室内腔；燃烧室外壁2具有第一外侧壁、第二外侧壁、第三外侧壁、第四外侧壁，第一外侧壁、第二外侧壁、第三外侧壁、第四外侧壁依次连接围设在燃烧室内壁1外侧，与燃烧室内壁1之间形成通风夹层3。第一内侧壁与第一外侧壁之间形成通风夹层第一侧部；第二内侧壁与第二外侧壁之间形成通风夹层第二侧部；第三内侧壁与第三外侧壁之间形成通风夹层第三侧部；第四内侧壁与第四外侧壁之间形成通风夹层第四侧部。通风夹层第一侧部的厚度、通风夹层第二侧部的厚度、通风夹层第三侧部的厚度、通风夹层第四侧部的厚度都相同。

作为替换实施例，燃烧室还可为六边形、八边形等等，这里不一一列举。

作为替换实施例，燃烧室还可为圆形燃烧室，此时燃烧室内壁1具有一个内侧壁，燃烧室外壁2具有外侧壁，燃烧室内壁1与燃烧室外壁2形成的通风夹层3具有一个侧部，通风夹层3厚度相同。

作为替换实施例，如图8所示，本实用新型的实施例的换热结构的通风夹层的第四种结构图中，通风夹层3的横截面呈直线形，通风夹层3包括多个侧部，且通风夹层3在至少两个侧部的厚度不同。当通风夹层3的结构为第一至第三种结构中的任一种时，都有可能有至少两个侧部的厚度不同。

具体而言，在本实施例中，图8为燃烧室在图2中沿着箭头B的方向的投影图，矩形燃烧室由燃烧室内壁1和燃烧室外壁2围设形成。其中燃烧室内壁1具有第一内侧壁、第二内侧壁、第三内侧壁、第四内侧壁，第一内侧壁、第二内侧壁、第三内侧壁、第四内侧壁依次连接围设成燃烧室内腔；燃烧室外壁2具有第一外侧壁、第二外侧壁、第三外侧壁、第四外侧壁，第一外侧壁、第二外侧壁、第三外侧壁、第四外侧壁依次连接围设在燃烧室内壁1外侧，与燃烧室内壁1之间形成通风夹层3。第一内侧壁与第一外侧壁之间形成通风夹层第一侧部；第二内侧壁与第二外侧壁之间形成通风夹层第二侧部；第三内侧壁与第三外侧壁之间形成通风夹层第三侧部；第四内侧壁与第四外侧壁之间形成通风夹层第四侧部。通风夹层第一侧部的厚度与通风夹层第三侧部的厚度相同，通风夹层第一侧部的厚度、通风夹层第二侧部的厚度、通风夹层第四侧部的厚度都不同，即通风夹层3中有三个侧部的厚度不同。

当然作为替代实施例，通风夹层第一侧部的厚度与通风夹层第二侧部的厚度相同、通风夹层第三侧部的厚度与通风夹层第四侧部的厚度相同、通风夹层第一侧部的厚度与通风夹层第三侧部的厚度不相同。

作为替换实施例，通风夹层第一侧部的厚度与通风夹层第二侧部的厚度、通风夹层第三侧部的厚度相同，通风夹层第一侧部的厚度与通风夹层第四侧部的厚度不同。

作为替换实施例还有其他排列组合方式，只要满足通风夹层3至少两个侧部厚度不同即可，这里不一一列举。

根据本实用新型的实施例，换热结构包括：燃烧室内壁1，燃烧室内壁1围成燃烧室内腔；燃烧室外壁2，围设在燃烧室内壁1的外侧，并与燃烧室内壁1之间形成通风夹层3，通风夹层3具有夹层通道；换热器5，设置在流经燃烧室的流体的下游，从燃烧室内流出的流体与换热器5内的液体进行换热，夹层通道与换热器5连通；通风夹层3的厚度δ、换热比值Q_x以及热效率η之间的关系满足：

当η≥85％时，Qx≥0.75；δ≤12mm；

当η≥89.5％时，Qx≥0.778；δ≤8.8mm；

当η≥92.5％时，Qx≥0.795；δ≤5.4mm；

当η≥96％时，Qx≥0.804；δ≤2.4mm。

根据本实用新型的实施例，燃气具包括换热结构，该换热结构为上述的换热结构。

燃气具例如为燃气热水器或壁挂炉。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种换热结构，其特征在于，包括：

燃烧室内壁(1)，所述燃烧室内壁(1)围成燃烧室内腔；

燃烧室外壁(2)，围设在所述燃烧室内壁(1)的外侧，并与所述燃烧室内壁(1)之间形成通风夹层(3)，所述通风夹层(3)具有夹层通道；

换热器(5)，设置在流经所述燃烧室的流体的下游，从所述燃烧室内腔流出的流体与所述换热器(5)内的液体进行换热，所述夹层通道与所述换热器(5)连通；

所述通风夹层(3)的厚度δ与换热比值Q_x之间的关系满足无量纲公式：

其中k₁＝0.72～0.92；k₂＝-0.016～-0.013；k₃＝-8.61～-7.05。

2.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，

k₁＝0.82432±2.206*10^-4；

k₂＝-0.01476±1.884*10^-4；

k₃＝-7.83075±0.05731。

3.根据权利要求2所述的换热结构，其特征在于，

k₁＝0.82432；

k₂＝-0.01476；

k₃＝-7.83075。

4.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述换热比值Q_x与通风夹层(3)的夹层风量之间的关系满足无量纲公式：

其中j₁＝0.673～1.148；j₂＝-0.259～0.065；j₃＝-1.967～0.339；其中q_x为夹层风量占总风量的比值。

5.根据权利要求4所述的换热结构，其特征在于，

j₁＝0.89495±0.01488；

j₂＝-0.0886±0.0147；

j₃＝-0.7399±0.1048。

6.根据权利要求5所述的换热结构，其特征在于，

j₁＝0.89495；

j₂＝-0.0886；

j₃＝-0.7399。

7.根据权利要求4所述的换热结构，其特征在于，所述夹层风量占总风量的比值q_x与所述通风夹层(3)的厚度δ之间的关系满足无量纲公式：

其中r₁＝-0.412～-0.059；r₂＝0.042～0.369；r₃＝-18.598～-4.924。

8.根据权利要求7所述的换热结构，其特征在于，

r₁＝-0.21988±0.01545；

r₂＝0.19118±0.01443；

r₃＝-11.18943±0.57182。

9.根据权利要求8所述的换热结构，其特征在于，

r₁＝-0.21988；

r₂＝0.19118；

r₃＝-11.18943。

10.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述换热结构还包括连通管(4)，所述连通管(4)包括进液管和出液管，所述进液管与所述换热器(5)的进口连通，所述出液管与所述换热器(5)的出口连通。

11.根据权利要求10所述的换热结构，其特征在于，所述换热结构的热效率η与所述换热比值Q_x之间的关系满足无量纲公式：

η＝Q_x×α×β×100％；

其中

α为与t_g相关的系数，t_g为实验测量燃气流量计内的燃气温度，单位为℃；β为与p_g相关的系数，p_g为燃气压力，单位为KPa；

当η≥85％时，Qx≥0.75；δ≤12mm；

当η≥89.5％时，Q_x≥0.778；δ≤8.8mm；

当η≥92.5％时，Q_x≥0.795；δ≤5.4mm；

当η≥96％时，Qx≥0.804；δ≤2.4mm。

12.一种换热结构，其特征在于，包括：

燃烧室内壁(1)，所述燃烧室内壁(1)围成燃烧室内腔；

燃烧室外壁(2)，围设在所述燃烧室内壁(1)的外侧，并与所述燃烧室内壁(1)之间形成通风夹层(3)，所述通风夹层(3)具有夹层通道；

换热器(5)，设置在流经所述燃烧室的流体的下游，从所述燃烧室内腔流出的流体与所述换热器(5)内的液体进行换热，所述夹层通道与所述换热器(5)连通；

所述通风夹层(3)的厚度δ、换热比值Q_x以及热效率η之间的关系满足：

当η≥85％时，Qx≥0.75；δ≤12mm；

当η≥89.5％时，Q_x≥0.778；δ≤8.8mm；

当η≥92.5％时，Q_x≥0.795；δ≤5.4mm；

当η≥96％时，Qx≥0.804；δ≤2.4mm。

13.一种燃气具，包括换热结构，其特征在于，所述换热结构为权利要求1至12中任一项所述的换热结构。

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