CN102141349B - 一种污水水源热交换器 - Google Patents

Abstract

一种污水水源热交换器，包括壳体和换热管，换热管设在壳体内，并紧贴壳体内壁。相对于壳体的中轴线，换热管呈螺旋缠绕状分布或平行分布。此污水水源热交换器的污水流道(即壳程)没有换热管阻拦，空间较宽大，便于污水中的固体杂质(如塑料包装物、厨余垃圾、毛发等)通过，避免堵塞，缠绕等弊病。同时，紧贴壳体内部可以设置更多换热管，保证了最大的换交热面积，交换效率高。

Description

一种污水水源热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，主要用于污水水源的热交换。

背景技术

污水水源换热器可利用污水的低品位热能，变为较高品位热能，为建筑物供暖或者为其他系统加热，亦可用于制冷。与其它能源相比，是一种绿色的可再生能源利用形式。在能源日益紧缺，节能环保产品受到广泛重视的大背景下，因地制宜地发展水源热泵特别是污水源热泵的应用，将有良好的经济效益和社会环境效益。因此，污水源热泵系统在国内外都有很好的发展势头。

未经处理的污水、经过简单处理的污水以及一些地表水中都可能混有固体的漂浮物、悬浮物、水生物、砂粒等等，经常会造成换热器的堵塞、缠绕，影响正常工作。专利文献1(CN2522803Y)涉及一种污水水源热泵用换热器，由金属壳体和换热管组成，换热管位于壳体内部；专利文献2(CN201069339Y)涉及一种开式循环集成式污水取水换热器组，包括杂质分离腔、排污腔、清洗腔和换热腔等，用以分离杂质并进行热交换；专利文献3(CN101413764A)涉及一种污水源热交换器，包括套管和换热管，并设有节距式链轴除垢器以除垢除污。专利文献1的换热器的壳程流道较小，易引起杂物堵塞、缠绕，专利文献2、3的换热器结构复杂，维修保养困难，实用性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种热交换效率高、不易堵塞和缠绕、维修保养方便的污水水源用热交换器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种污水水源热交换器，包括壳体和换热管，所述换热管设在壳体内，并紧贴壳体内壁。

壳体是一个或者一组金属(钢管)或者非金属(玻璃钢或者其他塑料如PVC、PE等材料)的管子。紧贴壳体内壁的换热管是一组金属管(材料可以是铜及铜合金、不锈钢等材料等)。污水原水通过水泵流经壳程，与附着在壳内壁的换热管进行热交换，换热金属管内为循环流动的中间介质(例如软化水、乙二醇水溶液等换热介质)。由于污水流道(即壳程)没有换热管阻拦，因而空间较宽大，可以避免污水中的杂物如头发、塑料袋等堵塞换热管的弊病。同时，紧贴壳体内部设置换热管，可免于缠绕，换热管既可采用紧密式排列，也可采用有一定间隙的排列方式，从而增加换热面积，提高换热效率，克服了现有技术中污水流道中换热管的量、换热效率与污水流动顺畅与否的矛盾之处。

进一步改进为，相对于壳体的中轴线，所述换热管紧贴壳体呈螺旋状分布。换热管呈螺旋状紧密排布，增加了换热面积，中间介质流动顺畅；制造时，也较容易布设换热管。

再者，所述换热管与壳体的中轴线平行。换热管为多根，两端各设1封头，其与各根换热管连接。平行紧密排布的换热管增加了换热面积。

再者，所述壳体两端分设污水出入口，所述壳体两端分设换热管的中间介质出入口。在壳体两端分设粗大的污水出入口，并贯通整个壳体，污水自污水入口流入壳程，经过热交换后流出污水出口，整个污水流道没有任何阻拦物，确保污水流通顺畅。

此污水水源热交换器的污水流道(即壳程)没有换热管阻拦，空间较宽大，便于塑料包装物、厨余垃圾、毛发等穿过，避免堵塞。同时，换热管紧贴壳体内部可以避免缠绕。使用时，可以采用污水流向和中间介质流向相反的热交换模式，即逆流，可以进一步增加热交换效率。本设备也易于制造，操作、维修保养方便，实用性强。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1的污水水源热交换器的结构示意图；

图2是本发明实施例2的污水水源热交换器的结构示意图；

图3是本发明图2所示的污水水源热交换器的截面结构示意图；

图4是本发明的污水水源热交换器的组装应用方式示意图；

图1-4中标记示意为，1壳体，2换热管，3中间介质入口，4中间介质出口，5污水入口，6污水出口，7封头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种污水水源热交换器，包括壳体1和换热管2，相对于壳体中轴线，换热管2呈螺旋形缠绕分布并紧贴壳体1内壁。壳体1一端设污水入口5和中间介质出口4，壳体2另一端设污水出口6和中间介质入口3，污水出入口贯通整个壳体1；换热管2穿过壳体壁，其中间介质出入口位于壳体两端。

壳体1是一个或者一组金属(钢管)或者非金属(玻璃钢或者其他塑料如PVC、PE等材料)的管子。紧贴壳体1内壁的螺旋形换热管2是一组金属管(材料可以是铜及铜合金、不锈钢等材料等)。污水原水通过水泵流经壳程，与附着在壳内壁的换热管2进行热交换，换热金属管内为循环流动的中间介质(例如软化水、乙二醇水溶液等换热介质)，污水流向和中间介质流向相反，即逆向热交换。

根据换热器两种介质(污水和中间介质)的流量、温差、和热泵系统的制热(冷)量设计、计算宽流道壳管式污水水源热交换器的直径、单体长度、内部螺旋金属管(换热管2)的直径、每一整套换热器所需换热器单元的数量、组合的排列形式等参数。

实施例2

如图2、图3所示，一种污水水源热交换器，包括壳体1和换热管2，相对于壳体中轴线，多根换热管2呈平行分布并紧贴壳体1内壁，壳体两端分设1个封头7，其与各换热管连接。壳体1一端设污水入口5和中间介质出口4(设在一个封头7上)，壳体2另一端设污水出口6和中间介质入口3(设在另一个封头7上)，污水出入口贯通整个壳体1；封头7的中间介质出入口位于壳体壁同侧，且垂直于壳体1中轴线。

壳体1是一个或者一组金属(钢管)或者非金属(玻璃钢或者其他塑料如PVC、PE等材料)的管子。紧贴壳体1内壁的螺旋形换热管2是一组金属管(材料可以是铜及铜合金、不锈钢等材料等)。污水原水通过水泵流经封头、壳程，与附着在壳内壁的换热管2进行热交换，多条换热金属管内均匀分布循环流动的中间介质(例如软化水、乙二醇水溶液等换热介质)，污水流向和中间介质流向相反，即逆向热交换。

根据换热器两种介质(污水和中间介质)的流量、温差、和热泵系统的制热(冷)量设计、计算宽流道壳管式污水水源热交换器的直径、单体长度、内部封头7、螺旋金属管(换热管2)的直径、排列形式等参数。

实施例3

如图4所示，上述实施例1和2的热交换器可以采用如下方式使用。根据污水换热需要设计热交换器的数量和串并联方式，图4表示4个换热器串联为一组，其中污水流道为串联，中间介质(软化水)流道为并联。当然，串联的换热器数量根据实际水质和水处理量设置，而不是局限于图4所示的组合。

在北京高碑店污水处理厂一组小型污水热泵机组运行实验中，为8个图1所示的换热器串联为一组，其中污水流道为串联，中间介质(软化水)流道为并联，设计抽升中水流量为20T/h，水质为二级处理污水，水中含有少量垃圾、泥沙、水生动植物，经实际运行证明，换热效果较佳，污水流道未出现堵塞、缠绕及污物附着等情况。

Claims (3)

1.一种污水水源热交换器，包括壳体和换热管，其特征在于，所述换热管设在壳体内，并紧贴壳体内壁；根据污水换热需要设计热交换器的数量和串并联方式；四个换热器串联为一组，其中污水流道为串联，中间介质流道为并联，串联的换热器数量根据实际水质和水处理量设置；所述壳体两端分设污水出入口，所述壳体两端分设换热管的中间介质出入口，污水流向和中间介质流向相反。

2.根据权利要求1所述的一种污水水源热交换器，其特征在于，相对于壳体的中轴线，所述换热管呈螺旋缠绕状分布。

3.根据权利要求1所述的一种污水水源热交换器，其特征在于，所述换热管与壳体的中轴线平行。

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