CN102884389B - 从管道中流动的废液提取热量的设备及设备用的热交换器 - Google Patents

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Abstract

用于废液管道（2）、尤其污水收集管中热量提取的设备，所述设备在所述管道的内壁的位于废液上方的区域上，具有热交换管（3），所述热交换管暴露于在所述管道中存在的大气，由载热流体流经过，以回收来自所述废液的水蒸汽冷凝的显热及潜热的一部分；设置强制对流装置（9），用以产生扫掠废液（1）表面的空气运动和增大所述废液的汽化率。

Description

从管道中流动的废液提取热量的设备及设备用的热交换器
技术领域
本发明涉及一种设备，其用于从在管道中流动的废液提取热量，尤其用于从污水收集管提取热量。
背景技术
污水排放管道或收集管输送污水，污水是温热或温和的，这是因为污水来源于住宅或第三产业，或其来源于集体活动或工业活动：屠宰场、体育和休闲基础设施、游泳池、体育馆等。
这些水的显热是这样的能源：其可以有利地被回收，与热泵相配套，用以建筑物取暖、卫生热水生产或任何其它热力利用的需要。
DE 19719311C5公开一种允许采用从废液提取热量的方法的热交换器。热交换器的元件浸在废液中，可为与管道底部贴合的金属板的形式，或者可呈与载热流体输入和输出管路连接的U形金属型材的形式。热交换器基本用金属构件、尤其不锈钢构件实现。这种热交换器生产成本和使用成本比较高。这些接触热交换器具有其平行于在管道中流动的废液流布置的表面。废液通路上没有障碍，热交换器表面阻塞的危险性很小。但是，可能局部地产生残留沉积物。
由于废液的接触面积较小和温度较低，与在管道中流动的废液进行热交换的这种方式需要较大的展开的接触长度。
热交换器构成附接在管道内部和浸在废液中的设备；由于应强制性地密封的液压连接和由于应适应于管道的内部型廓的热交换器构件的形状，安装被复杂化，即便这些管道尺寸很大。
DE 3607207提出一种在污水管道中的具有热交换器的设备，其一部分位于在管道中流动的废液的上方。
发明内容
本发明尤其旨在提供一种允许从在管道、尤其污水收集管中流动的废液有效地提取热量的设备，其实施简单和经济。期望的是，设备维护容易。
根据本发明，用于废液管道、尤其污水收集管中热量提取的设备，所述设备在管道内壁的位于废液上方的区域上，具有至少一热交换管，所述热交换管暴露于在所述管道中存在的大气，由载热流体流经过，以回收来自废液的水蒸汽的冷凝的潜热及显热的一部分，所述设备的特征在于，该设备具有强制对流装置，用以产生扫掠废液表面的空气运动，和增大所述废液的汽化率。
一般布置多根热交换管。有利地，这些热交换管配有翅片。
强制对流装置通常平行于热交换管布置在管道的上部分中。有利地，强制对流装置由至少一导管构成，所述至少一导管通过风机被供给再循环湿空气、或外部空气，所述风机在污水管道以外安装于所述导管的一端部。
强制对流装置的导管可具有喷嘴或隙口或孔，用以产生朝向在所述管道中流动的所述废液的射流。
强制对流装置可受布置在管道中的温度传感器和测湿计控制，以便仅在温度和湿度条件有利时才起动所述风机。
此外，所述设备可在所述管道的底部中具有浸在废液中的热交换器。有利地，热交换器通过用足够传导热量的材料包覆管来形成，所述材料围绕所述管进行浇注和适于硬化，所述管用于载热流体的循环，与管道废液进行的热交换通过模制的包覆体而非附接的任何机械构件来进行，浇注材料的上表面与在管道中流动的废液直接接触。
热交换器可通过就地浇注包覆材料以将所述管埋置在该包覆材料中，而直接在所述管道的内部实施，包覆材料贴合管道下部分的型廓。
附图说明
除上述布置以外，本发明还包括一定数量的其它布置，后面将就参照附图描述的一些非限制性实施例对其进行更明确地说明。附图中：
图1是具有根据本发明的热量提取设备的污水管道的横向竖直剖面图。
图2、3和4是用于根据本发明的设备的不同形状的热交换管的较小比例的横剖面图。
图5是一管层和在开启位置的支架形支承件的更大比例的横剖面示意图。
图6是被保持在处于关闭位置的支架中的管层的类似于图5的横剖面示意图。
图7是污水管道的类似于图1的竖直剖面图，该污水管道具有根据本发明的带有强制对流装置的热量提取设备。
图8是沿图7的线VIII-VIII的较小比例的纵向竖直剖面图。
图9是用于强制对流装置的带有吹气喷嘴的管的侧视图。
图10是相对于图9的左视图。
图11是用于强制对流装置的带有吹气隙口的管的侧视图。
图12是相对于图11的左视图。
图13是用于强制对流装置的带有吹气孔的管的侧视图，以及
图14是相对于图13的左视图。
具体实施方式
参照图1，可看到用于从在管道2、特别是污水收集管中流动的废液1提取热量的设备A。该设备具有热交换管3，这些热交换管布置成层，安置在管道2的内部和上部分，在废液1的流通区域之外。管3固定在管道内壁的位于废液上方的区域上，暴露于在管道2中存在的大气。管3由载热流体流经过，以回收源自废液的水蒸汽冷凝的潜热及显热的一部分。
管3平行于管道的纵向方向定向，它们并联或串联地连接，以形成流体回路，流体回路一般具有热泵。
管3在外部可以是光滑的，或可具有附接的翅片以增大交换面积。翅片可以是螺旋状的、纵向的、横向的，尤其是在与管的轴线正交的平面中，或者呈环纹状。根据图1和2，管3具有圆形截面，和具有圆环状翅片4。根据图3，管3具有圆形截面，带有长圆形翅片4a。根据图4，管3b具有长圆形截面，带有长圆形翅片4b。
这些管3可预先被固定在分隔支架5上，所述支架包括在图5上可见的两个半壳体5a、5b，半壳体具有均匀地间隔开的半圆形座腔。如图6上所示，半壳体5a、5b可被组装在一起，尤其通过卡扣组装在一起，以保持管3之间的间距。
管3可以是金属的、或者是合成材料或塑料材料制的。所述管可为刚性的、半刚性的或柔性的。有利地，所述管适于被卷绕在卷盘上，使得能将其以单一整体且无需接头以很长的长度、尤其是数十米的长度安置。
可用卡箍、或快速固定夹实现管3在管道2的内壁上的固定。每层的管的串联或并联连接可由压缩式接套或其它快速接头加以确保，所述压缩式接套或其它快速接头还具有确保各层之间自由膨胀的作用。
管3的截面可以根据所用的材料和制造方式呈圆形、扁平形或椭圆形。
由于管道2中的大气或顶部中所含的水蒸汽的强冷凝，在管3的交换表面处冷凝的水会直接流到管道1内，掉落在废液中，如箭头6示意表示的。
有利地，配置沟槽7，沟槽7位于管3之下，用于收集这种冷凝水和将冷凝水引向废液中回流的区域。
作为对位于废液外的管3的补充，可配置热交换器E，热交换器E位于管道2的下部分，以便浸在废液中。该热交换器E具有管8，载热流体也在管8中循环，以从废液1提取热量。热交换器E可通过围绕管8浇注一种比较导热的、适于硬化的材料B，在管道2的底部就地实施，所述材料例如是含有利于导热率的添加剂的水泥、或合成树脂。
参照图7和8，可以看到根据本发明的设备A，其具有强制对流装置9，用以有利于废液1的水的汽化。装置9具有至少一导管10，每个导管由一螺旋形的或焊接的管构成，其尤其由塑料材料、或者由铝或电镀钢制成。
装置9还具有风机11（图8），其安装在管道2外。风机11的排出口通过连接管11a连接于导管10的入口端，所述连接管11a从外向内穿过管道2的壁。风机11的吸气口通过同样穿过壁的管11b连接到管道2的内部。在变型中，风机11可直接抽吸在管路2外部的空气。
因此，导管10被供给来自管路2的大气的再循环湿空气、或外部空气。
强制对流装置9具有喷嘴12（图9、10）、或隙口13（图11、12）、或孔14（图13、14），以产生朝向在管道中流动的废液1的空气射流。优选地，导管10安装在管道2的上部分，空气射流向下，如箭头15示意表示的。如箭头16示意表示的，管道2中这样产生的空气运动确保扫掠废液表面，和增大废液的汽化率。
通过喷嘴12或隙口13或孔14产生的空气射流具有锥形形状，朝废液的方向张开。
为限制空气配送导管10的截面和确保完全沿其的流量的平衡，优选地，导管中的空气压力大于500daPA。
有利地，强制对流装置9受布置在管道中的温度传感器17和测湿计18控制。特别是，温度传感器17的输出端和测湿计18的输出端连接到风机11的控制箱19，使得通过启动风机11使机械通风装置投入工作，仅在管路2中的温度和湿度条件有利时才产生。
在导管10长度大的情况下，该导管则再分成区段，例如为约50米长度的区段，安置多个风机，尤其是每个为50米的区段安置一个风机11。
带有附接在管道2内部、在废液1上方的热交换管3的根据本发明的设备A，具有许多优越性。
该设备适合于所有管道型廓：椭圆形、曲线形和矩形。用于设备的管3是成本较低的普通的管。所述设备不要求制造特殊的冷作（chaudronnées）机械部件。组成件由于其重量轻，因而可无需操作装置即可插入到管道2内。
由管3在数十米的很大长度上无需液压连接所构成的热交换器的连续性，减少了漏泄危险性。在管道内部堵塞（encombrement）小，废液通路上不产生任何障碍。
设备的安装比较容易且快速。现场修理需要很少的操作装置和工具和可在很短的时间内进行。
管层的连接可用标准压缩密封垫圈进行，和在发生偶然断裂的情况下，可用套筒和护板进行快速修复。
组成设备的管3具有低的热惯性，这些管由于布置在废液外，因而不会受到废液所导致的磨蚀的危险。
本发明可应用于从含料流体和/或腐蚀性流体、研磨流体回收热量，尤其是在城市清洁卫生网中，以及在排放热废液的各种住宅、第三产业、工业设施：游泳池、校舍、大学、行政建筑物、食品工业、化学工业、石油化学工业。

Claims (10)

1.用于废液管道(2)中热量提取的设备，所述设备在所述废液管道的内壁的位于废液上方的区域上，具有至少一热交换管(3，3b)，所述热交换管暴露于在所述废液管道中存在的大气，所述热交换管由载热流体流经过，以回收源自所述废液的水蒸汽冷凝的潜热及显热的一部分，
其特征在于，所述设备具有强制对流装置(9)，用以产生扫掠所述废液(1)的表面的空气运动，和增大所述废液的汽化率。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述热交换管(3，3b)配有翅片(4，4a，4b)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述强制对流装置(9)平行于所述热交换管布置在所述废液管道(2)的上部分中。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述强制对流装置(9)由至少一导管(10)构成，所述至少一导管通过风机(11)被供给再循环湿空气、或外部空气，所述风机在所述废液管道(2)以外安装于所述导管的一端部。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述强制对流装置的导管(10)具有喷嘴(12)或隙口(13)或孔(14)，以产生朝向在所述废液管道中流动的所述废液(1)的射流。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述强制对流装置(9)受布置在所述废液管道(2)中的温度传感器(17)和测湿计(18)控制，以便仅在温度和湿度条件有利时才使所述风机(11)投入工作。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备在所述废液管道(2)的底部中具有浸在所述废液(1)中的热交换器(E)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述热交换器(E)通过用足够传导热量的材料(B)包覆管(8)来形成，所述材料围绕所述管进行浇注和适于硬化，所述管用于载热流体的循环，与所述废液管道的废液进行的热交换通过模制的包覆体而非附接的任何机械构件来进行，浇注材料的上表面与在所述废液管道中流动的所述废液直接接触。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述热交换器(E)通过就地浇注包覆材料以将所述管埋置在该包覆材料中，而直接在所述废液管道(2)内实施，所述包覆材料贴合所述废液管道的下部分的型廓。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述废液管道是污水收集管。
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