CN103185470A - 流道式免焊污水换热器 - Google Patents

Abstract

本发明给出流道式免焊污水换热器，它的结构包括：箱体、清水流道、污水流道、清污门和底座。上下两个清水流道之间是污水流道，污水和清水通过流道间壁换热。清水流道包括：清水进口，进口瓦板，进水管，清水管道，连接瓦板，出水管，出口瓦板，清水出口。每层清水流道中的直线流动换热段为清水管道，清水管道呈条形空心板状，其上没有焊缝。清水管道有上下两层条形板，其间有多个纵向竖立的隔板，将两层条形板间的空间，分隔成多条纵向的流水通道，清水管道是用合金材料，整体制造，一次成型的。污水流道截面为矩形，其宽度大于高度。与现有的流道式污水换热器相比，本发明节约95％焊接工作量。

Description

流道式免焊污水换热器

技术领域

本发明涉及热交换设备，特别是涉及流道式免焊污水换热器。

背景技术

利用城市污水作为冷热源对建筑进行采暖空调，可以直接减少其他短缺能源的消耗，同时还可以达到废物利用的目的，是资源再生利用、发展循环经济、建设节约型社会、友好环境的重要措施。

污水源热泵依靠热泵机组内部制冷剂的物态循环变化，冬季从污水中吸收热量经热泵机组升温后对建筑供热，夏季通过热泵机组把建筑物中的热量传递给污水从而实现供冷。污水替代了冷却塔，具有高效节能、绿色环保、安全可靠、一机多用等突出优点。

利用污水源热泵实现城市废热的回收利用，变废为宝，是新型的可再生清洁能源利用技术，符合可持续发展、建设资源节约型、环境友好型社会的要求。在扩大城市污水利用范围、拓展城市污水治理效益方面具有深远意义。

解决包括污水在内的恶劣水质，对换热设备及管路的堵塞与结垢，实现持续和稳定地换热，是一个世界性技术难题。

利用污水作为污水源热泵的冷热源的技术关键在于：实现污水的高效连续换热，给出不堵塞，不结垢，能长期稳定工作的污水换热器。

在城市污水和热泵之间，设置污水过滤装置和污水换热器，热泵从污水中吸收热量，或向污水中释放热量。交换能量后的污水，从回水管，返回到城市污水的排放系统中。

在污水换热器前设置的污水过滤装置，其过滤孔不可能很小，否则污水过滤装置很快就被堵塞。这样的污水过滤装置可以解决污水换热器的堵塞问题，但污水中的细小粘性杂质，可以通过污水过滤装置，进入污水换热器，不断地在污水换热器内部沉降，在换热板表面沉积，结垢，使换热板表面热阻增大，换热器总体性能很快就变坏。

在工农业和人民生活中，排放各种各样的污水。污水换热器与普通换热器工作条件有很大的区别，普通换热器的设计方法，使用经验，不能用于污水换热器。尽管普通换热器的设计方法与制造工艺，都很成熟，但是，污水换热器科学设计方法，至今，还没有很好解决。

目前，在市场上，有一种管排式流道换热器，将多根扁管，并联平焊成管排，管排内为清水流道，管排上下为污水流道，污水流道畅通无阻，污水流速较快，不仅杂物，包括大部分泥沙都能顺利通过换热器，而不沉积下来，较好地解决了污水换热的问题。但这种结构的污水换热器，在制造过程中，焊接工作量巨大，一台换热器的焊缝总长度约为2500米，能源和材料消耗多，劳动强度大，成本高。

上述有关污水换热器的背景技术，在以下专著中有详细描述：

1、赵军，戴传山主编，地源热泵技术与建筑节能应用，北京：中国建筑工业出版社，2009。

2、(美)沙拉，塞库利克著，程林译，换热器设计技术，北京：机械工业出版社，2010。

发明内容

本发明给出一种流道式免焊污水换热器，它适用于污水换热，污水流道畅通，污水中的杂物及泥沙，可以顺利通过它，既不沉积，也不堵塞；它采用多项新结构新工艺，它的主体部分没有焊缝，与原来的流道式污水换热器相比，整体焊接工作量节约95％；它结构合理，制造成本较低；它不易泄漏，可以长期稳定工作。

本发明一种流道式免焊污水换热器，它的结构包括：箱体、清水流道、污水流道、清污门和底座；污水和清水分别在箱体内的多层流道中流动，二者通过间壁换热，上下两个清水流道之间是污水流道，每层清水流道中的直线流动换热段为清水管道，其特征在于：

所述清水管道，它呈条形空心板状，其上没有焊缝。

所述清水管道，它有上下两层条形板，其间有多个纵向竖立的隔板，两层条形板边缘有上下连接的端板，这些隔板和端板，将两层条形板间的空间，分隔成多条纵向的流水通道，清水管道是用合金材料，整体一次成型的。

所述清水流道，它包括：清水进口，进口瓦板，进水管，清水管道，连接瓦板，出水管，出口瓦板，清水出口；

清水经过换热器下方的清水进口，分别从左右两侧，经过进口瓦板，再通过进水管，进入最低层的清水管道，流过一个行程后，通过连接瓦板，向上进入另一个反方向流程的清水管道，清水沿着清水管道，如此往返，向上流过几个水平行程后，经过出水管，再通过左右出口瓦板和换热器的清水出口，流出换热器。

所述污水流道，它包括：污水进口，流道挡板，污水管道，返水口和污水出口；

污水经过污水进口，从上向下进入污水换热器后，受流道挡板阻挡，转向水平进入第一层污水管道，污水流动抵达箱体后板，通过返水口，向下流入一个反方向流程的污水管道，污水流动抵达箱体前板，再通过返水口，再向下流入一个反方向行程的污水管道，污水沿着污水管道，如此往返，向下流过几个水平行程后，最后从污水出口流出；

污水流道位于上下两个清水流道中间的空间，截面为矩形，其宽度大于高度，高度为4厘米。

所述箱体，它是流道式免焊污水换热器的外壳，用碳纤维复合材料板做成，呈矩形；箱体内部是污水流道和清水流道，箱体外表面上，有污水进口，污水出口，清水进口，清水出口，清污门和底座。

所述清污门，它包括前清污门和后清污门，前清污门和后清污门分别挡在各层污水流道的前后端部，当需要清污时，打开前清污门和后清污门，各层污水流道全部通透暴露出来。

附图说明

图1是本发明流道式免焊污水换热器实施例的基本原理图；

图2是本发明流道式免焊污水换热器实施例的清水流道结构图；

图3是本发明流道式免焊污水换热器实施例的污水流道结构图；

图4是本发明流道式免焊污水换热器实施例的总体结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。

图1给出了本发明流道式免焊污水换热器实施例的基本原理图。

本发明流道式免焊污水换热器实施例的基本原理如图1，它表示了清水流道106和污水流道108的横切面，污水与清水通过两流道之间的间壁107进行对流热交换。

清水流道106是由上间壁104、下间壁107、几个隔板105和左右端壁102所形成的几个并排的平行管道所构成。水平的上下间壁的内侧由多个垂直的隔板相连，多个隔板和左右端壁，将上下间壁之间的空间切割成多个平行的矩形管道，正是这些矩形管道构成了清水流道106。上下间壁的外侧表面与污水接触，污水与清水通过间壁换热。由一个上间壁、一个下间壁、几个隔板和左右两个端壁，构成了一个流道单元，呈扁平的长片状，它是一个整体，它是采用合金作原料，整体制造，一次成型的。

清水流道的端壁102，下端有一支座103，上端有相同的支座。将两个上下水平放置的流道单元的左右端壁的支座，上下对齐叠落，围起来一个空间，这个空间的四个壁面是：上流道单元的下间壁、下流道单元的上间壁、上下流道单元的左端壁和右端壁，这个围起来一个空间就是污水流道。也就是说，污水流道是由相邻两个流道单元的间壁和端壁构成。

污水干渠的污水，经过污水泵加压后，进入污水换热器的污水流道。污水流道的流通截面比较宽敞，一个扁平的污水流道，它的水平的宽度大于它的高度。

构成清水流道和污水流道共同侧壁的左右端壁的外侧，用胶粘剂粘接箱体侧板101，箱体侧板101的材质为碳纤维复合材料。左右箱体侧板的作用是，将若干个流道单元上下对齐叠落后，利用左右箱体侧板加以粘接固定。

两个流道中的流体的温度不同时，它们之间通过流道间壁107进行热交换。

按着这种结构原理设置的换热器，它有如下几点好处：

1，它适用于污水与清水的换热，流道内部通畅，无阻挡，无死角，不易积垢，不易诸塞：

2，在清水流道内部，清水对器壁的压力，由整体成型的流道单元的上下间壁、隔板和左右端壁所承受；

3，在由两个流道单元构成污水流道内部，污水对器壁的压力，由污水流道的上下间壁和左右端壁来承担。左右端壁受力方向相反，在单元流道内部抵消；上下间壁受到的力，其趋势是将上下两个流道单元，向上下拉开，这个力被左右端壁外侧粘接的左右箱体侧板所承担。

本图表示了本发明流道式免焊污水换热器实施例的主要原理和基本结构，从中可以看出，本发明流道式免焊污水换热器实施例的基本结构中，完全不需要焊接，不存在焊缝。这就使本发明制造加工容易，降低了成本，运行也安全。流道式免焊污水换热器可以长期稳定工作，始终可以保持较高的换热效率。

图2给出了本发明流道式免焊污水换热器实施例的清水流道结构图。

本发明流道式免焊污水换热器实施例的清水流道，它包括：清水进口209，进口瓦板208，进水管210，第一排清水管道106，连接瓦板205，末排清水管道206，出水管201，出口瓦板211，清水出口212。

清水经过换热器下方的清水进口209，分别从左右两侧，经过进口瓦板208，再通过进水管210，进入最低层的第一排清水管道106。每层清水流道中的直线流动换热段为清水管道，清水管道呈条形空心板状，其上没有焊缝。流过一个行程后，通过连接瓦板205，进入上一个清水管道，即第二排清水管道。连接瓦板是连接上下邻近两层清水管道端部的连通水道，是层间清水的通道。当清水流过最上层的清水管道，即末排清水管道206后，再经过出水管201流出。最终，通过左右出口瓦板211，和换热器的清水出口212，流出换热器。

由多排扁平形合金制传热管的构成的清水流道，与污水流道相间设置。清水流道的一端通过瓦形板，引导清水从前一个管道，进入当前管道；清水流道的另一端通过瓦形板，引导清水从当前管道，进入后一个管道，上下两个邻近的清水管道水流方向相反。在污水换热器内，清水在多层清水管道里往返流动，通过传热管间壁，与污水进行热交换。

清水流道的突出特点是：

1，清水流道是用合金材料，整体制造，一次成型的扁平传热管构成，沿换热器纵向，清水流道没有任何焊缝，不仅使加工制作过程简化，也极大降低了使用过程中出现泄漏的可能性。

2，清水流道不堵塞，清水流动性好，所以清水流道的高度较小，设有多个折返流道，清水流速较快，清水侧的热阻较小。

清水管道用合金材料做成，为了防止污水或清水对清水流道的腐蚀，清水管道的内外表面，要做钝化处理。

图3给出了本发明流道式免焊污水换热器实施例的污水流道结构图。

本发明流道式免焊污水换热器实施例的污水流道，组成污水流道的部件包括两部分；污水流道专有部件，以及污水流道和其他部分公用部件。污水流道包括：污水进口301，流道挡板302，污水管道305，返水口310和污水出口320。其中，污水管道和返水口是由公用部件：箱体顶板111，箱体底板121，箱体前板141，箱体后板131和全部清水管道的外壁面构成的。箱体顶板111，箱体底板121，箱体前板141和箱体后板131的材质为碳纤维复合材料。

污水经过污水进口301，从上向下进入换热器后，受流道挡板302阻挡，转向水平进入第一层污水管道305。污水管道305的顶板是箱体的顶板111，污水管道305的底板是清水管道206和它的进出水管的上表面。污水沿污水管道305流动，抵达箱体后板131，通过返水口310，向下转入反方向的第二流程的污水管道。第二流程的污水管道的顶板是清水管道206的下表面，底板是清水管道207的上表面。

每一层污水流道底板的末端都是开口的，称作返水口，它引导污水从上一层管道，进入下一层管道，它既是上一层污水流道的出水口，也是下一层污水流道的进水口。在污水换热器内，有若干层污水流道，上一层污水流道末端的开口，位于当前污水流道的始端上方；而当前污水流道末端的开口，位于下一个污水流道始端的上方。亦即污水流道的返水口，是上下互相错开的。

当污水沿着污水管道，向下往返流过几个水平行程后，流经最下部的污水管道，它在清水管道106和箱体底板121之间，最后到达污水出口320。

污水流道的突出特点是：

1，构成污水流道基本部分的污水管道，它是夹在两层清水管道之间。清水管道的平坦的外表面，构成污水流道的顶板或底板。污水在其中顺畅地流动，没有任何干扰和阻碍。这就最大限度的避免了污水中的杂物，缠挂在污水管道中；也避免了污水中的泥沙，在污水管道中沉积。

2，截面为矩形的污水流道的六个壁面中，污水流道的上下壁面是清水管道的外壁面，污水流道的左右壁面是流道单元的端壁，端壁的外边是箱体的侧板，污水流道的前后壁面是箱体的前板和后板，可见，污水流道的焊接量也很少。

3，污水流道基本上是利用了两个清水流道之间的空间，并没有额外增加很多部件。污水流道专有的部件只有三个：污水进口，污水出口和返水口。这种简洁的设计有两点好处，一是降低了换热器的成本，二是污水流道畅通，不堵塞。

由于污水的粘性较大，换热器的热阻主要是在污水侧。因此，换热器内设有多个折返流道，提高污水流速，以提高污水与间壁之间的对流换热系数。

为了防止污水对换热器污水流道的腐蚀，对污水流道的内表面，要做表面钝化处理。

图4给出了本发明流道式免焊污水换热器实施例的总体结构图。

本发明流道式免焊污水换热器实施例的外形是一个矩形的箱体，箱体外层是用碳纤维复合材料板做成的。在箱体外侧，有污水进口301，污水出口320，清水进口209，清水出口212，前清污门401，后清污门402，底座403。

污水从换热器左上方的污水进口301进入污水换热器后，沿着水平的截面为矩形的污水管道，在换热器内水平流动，每流完一个行程，向下降一个流道，再反方向流动。往返流过多个行程后，到达最下部的污水管道。最后，到达换热器左下方的污水出口320，向下流出换热器。

清水由换热器左下方的清水进口209进入，向上经过进口瓦板，再水平进入合金制多孔的扁平传热管构成的清水流道，流完一个流程后，通过连接瓦板，向上进入另一层清水流道。就这样，清水往返流过多个行程后，到达出口瓦板，再通过清水出口212流出。

用合金制的扁平传热管做成的清水管道，与污水流道相间设置，传热管内的清水，通过管壁与管外的污水进行热交换。污水与清水是逆流换热，可以得到最大的换热效果。

前清污门401和后清污门402，挡在各层污水流道的前后两端部。当污水流道运行一段时间，需要清污时，打开前清污门401和后清污门402，各层污水流道内部通透，全部暴露出来，方便于观察和动手清理污水流道内沉积的污垢。前清污门401和后清污门402，也是用碳纤维复合材料制作的。

设置底座403，它既用于固定整个污水换热器，也便于污水出口320和清水进口209的对外连接。底座403是用钢板制作的。

Claims (6)

1.一种流道式免焊污水换热器，它的结构包括：箱体、清水流道、污水流道、清污门和底座；污水和清水分别在箱体内的多层流道中流动，二者通过间壁换热，上下两个清水流道之间是污水流道，每层清水流道中的直线流动换热段为清水管道，其特征在于：

所述清水管道，它呈条形空心板状，其上没有焊缝。

2.按照权利要求1所述的流道式免焊污水换热器，其特征在于：

所述清水管道，它有上下两层条形板，其间有多个纵向竖立的隔板，两层条形板边缘有上下连接的端板，这些隔板和端板，将两层条形板间的空间，分隔成多条纵向的流水通道，清水管道是用合金材料，整体制造，一次成型的。

3.按照权利要求1所述的流道式免焊污水换热器，其特征在于：

所述清水流道，它包括：清水进口，进口瓦板，进水管，清水管道，连接瓦板，出水管，出口瓦板，清水出口；

清水经过换热器下方的清水进口，分别从左右两侧，经过进口瓦板，再通过进水管，进入最低层的清水管道，流过一个行程后，通过连接瓦板，向上进入另一个反方向流程的清水管道，清水沿着清水管道，如此往返，向上流过几个水平行程后，经过出水管，再通过左右出口瓦板和换热器的清水出口，流出换热器。

4.按照权利要求1所述的流道式免焊污水换热器，其特征在于：

所述污水流道，它包括：污水进口，流道挡板，污水管道，返水口和污水出口；

污水经过污水进口，从上向下进入污水换热器后，受流道挡板阻挡，转向水平进入第一层污水管道，污水流动抵达箱体后板，通过返水口，向下流入一个反方向流程的污水管道，污水流动抵达箱体前板，再通过返水口，再向下流入一个反方向行程的污水管道，污水沿着污水管道，如此往返，向下流过几个水平行程后，最后从污水出口流出；

污水流道位于上下两个清水流道中间的空间，截面为矩形，其宽度大于高度。

5.按照权利要求1所述的流道式免焊污水换热器，其特征在于：

所述箱体，它是流道式免焊污水换热器的外壳，用碳纤维复合材料板做成，呈矩形；箱体内部是污水流道和清水流道，箱体外表面上，有污水进口，污水出口，清水进口，清水出口，清污门和底座。

6.按照权利要求1或5所述的流道式免焊污水换热器，其特征在于：

所述清污门，它包括前清污门和后清污门，前清污门和后清污门分别挡在各层污水流道的前后端部，当需要清污时，打开前清污门和后清污门，各层污水流道全部通透暴露出来。

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