CN103884210A - 余热回收换热器及全热回收热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可用于空气压缩机组系统的余热回收换热器，包括顺次排列并固定的多个第一换热单元和第二换热单元，第一换热单元和第二换热单元具有独立功能的，可各自通入不同温度的换热流体，可对管外流体实现不同梯度的换热；并通过调节第二换热单元的换热管内流体的温度、速度或改变换热翅片或换热管的数量，进而调节经过第二换热单元后空气的温度和湿度。本发明还提供了基于上述的余热回收换热器的全热回收热水系统，包括高温水箱、低温水箱、第一水泵、第二水泵，可以得到温度比较稳定的高温水以及可以作为备用水的低温水，进行不同的用途。

Description

余热回收换热器及全热回收热水系统

技术领域

本发明涉及热交换设备领域，尤其涉及一种余热回收用换热器。

背景技术

传统换热器一般都是采用铜管翅片式并联连接，水流体从进口管进入分液器，再从换热器顶部通过收集器出来。换热器内部没有设置供空气混合的空间。不能保证空气在其间均匀混合，没有实现温度的温和过渡。

换热管中的水也没有进行分级，没有办法进行多级的利用。同时，空气的出口温度也很难控制。

此外，传统的空气压缩机在使用过程中，为防止压缩空气过热必须配备冷却塔、循环水管等设备对压缩空气进行热交换来保证压缩机正常运行，产生的热量直接被排放到大气中去。这不仅浪费了大量的热能，影响了周围微气候环境，还因驱动冷却塔消耗掉大量的电能。随着对节能环保意识的加强，对空气压缩机进行热能回收改造也渐渐得到重视。

在目前余热加热水的设计中，只有一个水箱，由于空气压缩机产生的余热属于低温余热，当水箱内水温上升后，由于温差减小，导致传热动力大大缩小，因此，导致加热水的时间大大延长；另一方面，大量余热未经利用排入周围环境，恶化了微气候环境，同时受工况的稳定性影响，周围环境的温度，湿度不易调节，对于周围其他设备的寿命具有一定影响；消除上述影响，还要设立水冷却器，进一步加大了能源的浪费。

发明内容

本发明的目的提供一种余热回收换热器，解决上述现有技术问题中一个或者多个。

本发明提供了一种余热回收换热器，包括顺次排列的第一换热单元和第二换热单元，第一换热单元包括用于进水的第一分配管、用于出水的第一汇集管、多个第一换热管以及多个第一换热翅片，各第一换热管两端分别连通第一分配管与第一汇集管；第二换热单元包括用于进水的第二分配管、用于出水的第二汇集管、多个第二换热管以及多个第二换热翅片，各第二换热管两端分别连通第二分配管与第二汇集管。

本发明提供的余热回收换热器，具有独立功能的第一换热单元和第二换热单元，第一换热单元和第二换热单元各自通入不同温度的换热流体，可对管外流体实现不同梯度的换热；管外流体为空气时，第一换热单元可以对管外空气进行余热回收，第二换热单元可以调控经过第一换热单元余热回收后的空气的温度和湿度。

在一些实施方式中，在管外流体的流动方向上，第一换热单元位于第二换热单元的前方，第一换热单元的第一汇集管位于第一分配管的前方，第二换热单元的第二汇集管位于第二分配管的前方。上述流动方向的前方，是指在流体流动的上游，这种设置，可以使管外流体与管内流体形成逆流换热，提高换热的效果。

在一些实施方式中，第一换热单元的数目为多个，第二换热单元的数目为多个，第一换热单元和第二换热单元之间具有间隙，多个第一换热单元之间具有间隙，多个第二换热单元之间具有间隙。以促使一级换热单元的尾流在进入下一级换热单元之前得到有效地混合，从而能促进下一级换热单元的强化换热，均化下一级换热单元的换热效果。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一全热回收热水系统，包括高温水箱、低温水箱、第一水泵、第二水泵以及上述的余热回收换热器，余热回收换热器的第一换热单元与第一水泵、高温水箱顺次串连并形成回路，余热回收换热器的第二换热单元与第二水泵、低温水箱顺次串连并形成回路。

本发明提供的全热回收热水系统将第一换热单元与高温水箱连通，第二换热单元与低温水箱连接，可以得到温度比较稳定的高温水以及可以作为备用水的低温水。进行不同的用途。

在一些实施方式中，本发明还包括第三水泵，第三水泵的出水端连通高温水箱，第三水泵的进水端连通低温水箱。将低温水箱内水作为高温水箱的备用水，可加快制取高温水的速度，提高余热利用率。

在一些实施方式中，高温水箱内设有第一液位计，低温水箱内设有第二液位计，第三水泵设有电磁开关。本发明可通过嵌入式处理器，通过液位计得到低温水箱与高温水箱内的水位，并通过控制电磁开关控制低温水箱内水向高温水箱内流动。

在一些实施方式中，第三水泵与低温水箱之间的管路上设有过滤器。提高高温水体的质量。

附图说明

图1为本发明提供的一种实施方式的余热回收换热器的结构示意图；

图2为本发明提供的一种实施方式的全热回收热水系统的结构示意图；

图3为本发明提供的另一种实施方式的全热回收热水系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构做进一步描述。

如图1所示，本发明提供了一种余热回收换热器，包括用支架固定并在管外流体方向上顺次排列的第一换热单元1和第二换热单元2，第一换热单元1包括用于进水的第一分配管11、用于出水的第一汇集管12、多个第一换热管13以及多个第一换热翅片14，各第一换热管13两端分别焊接并连通第一分配管11与第一汇集管12，多个第一换热管13分别穿设于多个第一换热翅片14；第二换热单元2包括用于进水的第二分配管21、用于出水的第二汇集管22、多个第二换热管23以及多个第二换热翅片24，各第二换热管23两端分别焊接并连通第二分配管21与第二汇集管22，多个第二换热管23分别穿设于多个第二换热翅片24。第一换热单元1和第二换热单元2之间具有间隙。可在不影响本发明内部空间的利用率的基础上，促使管外流体在经过第一换热单元1后的尾流在进入第二换热单元2之前得到有效地混合，从而能促进第二换热单元2的强化换热，均化下一级换热单元的换热效果。

本发明提供的余热回收换热器在使用中，第一换热管13与第二换热管23内的流体为管内流体，第一换热管13与第二换热管23管外并在多个第一换热翅片14或第二换热翅片2的流体为管外流体。管内流体与管外流体在换热管以及换热翅片上进行热交换。

本发明提供的余热回收换热器，具有独立功能的第一换热单元1和第二换热单元2，第一换热单元1和第二换热单元2各自通入不同温度的换热流体，可对管外流体实现不同梯度的换热；管外流体为空气时，第一换热单元1可以对管外空气进行余热（或余冷）回收，调节第二换热单元2内流体的温度、速度或改变其换热翅片或换热管的材料，进而调节经过第二换热单元2后空气的温度和湿度。

应当指出，本发明的第一换热单元1的数目可以为多个，第二换热单元2的数目为也可以为多个，多个第一换热单元1之间和多个第二换热单元2之间也具有间隙。进一步促进强化换热，均化下一级换热单元的换热效果。

一般情况下，每个换热单元的各个换热翅片大小均相等设置，换热单元在平行于管外流体方向上的长度称为换热长度L；由于本发明可以具有不同换热长度L的多个换热单元，各个换热器单元之间的间隙一般优选为0.1Lmin～Lmax。Lmin为多个换热单元中最小换热长度，Lmax为多个换热单元中最大换热长度。

如图2所示，本发明的另一个方面，提供了设置于空气压缩机6旁的全热回收热水系统，其包括高温水箱3、低温水箱4、第一水泵31、第二水泵41以及上述的余热回收换热器，余热回收换热器的第一换热单元1与第一水泵31、高温水箱3顺次串连并形成回路，余热回收换热器的第二换热单元2与第二水泵41、低温水箱4顺次串连并形成回路。

第一换热单元1与第一水泵31、高温水箱3顺次串连并形成回路，是指高温水箱3、第一水泵31、第一换热单元1用于进水的第一分配管11和用于出水的第一汇集管12，顺次串连后形成第一换热单元1管内流体与高温水箱3内流体的循环路径。

上述全热回收热水系统将换热效果较好的第一换热单元1与高温水箱3连通，将换热效果较差的第二换热单元2与低温水箱4连接，可以得到温度比较稳定的高温水以及可以作为备用水的低温水。实现不同的用途。

作为本发明的进一步优化，本发明还包括第三水泵5，第三水泵5的出水端连通高温水箱3，第三水泵5的进水端连通低温水箱4。第三水泵5与低温水箱4之间的管路上设有过滤器51。高温水箱3内安装有第一液位计32，低温水箱4内安装有第二液位计42，第三水泵5设有电磁开关。

第三水泵5的设置将低温水箱4内水作为高温水箱3的备用水，可加快制取高温水的速度，提高余热利用率。本发明可通过嵌入式处理器引入自动化控制，嵌入式处理器接受液位计的信号，并发送电信号控制安装在第三水泵5上的电磁开关，本发明通过液位计得到低温水箱4与高温水箱3内的水位，并通过控制电磁开关控制低温水箱4内水向高温水箱3内流动。过滤器51的设置可提高高温水体的质量。

此外，在管外热流体的流动方向上，本发明的第一换热单元1位于第二换热单元2的前方，第一换热单元1的第一汇集管12位于第一分配管11的前方，第二换热单元2的第二汇集管22位于第二分配管21的前方。流动方向的前方，是指在流体流动的上游，这种设置，可以使管外流体与管内流体形成逆流换热，提高管外流体与管内流体温差的均值，进一步提高换热的效果。

如图3所示，设置于多个空气压缩机6旁的全热回收热水系统，也可具有多个余热回收换热器，多个余热回收换热器的第一换热单元1的管内流体均汇集到高温水箱3，多个余热回收换热器的第二换热单元2的管内流体均汇集到低温水箱4中，提供更加强大的热水能力。并可根据实际使用情况，合理布局多个余热回收换热器的位置关系，极大方便了组装；应用于多台空气压缩机的尤为合适。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.余热回收换热器，其特征在于，包括顺次排列的第一换热单元（1）和第二换热单元（2），所述第一换热单元（1）包括用于进水的第一分配管（11）、用于出水的第一汇集管（12）、多个第一换热管（13）以及多个第一换热翅片（14），各所述第一换热管（13）两端分别连通所述第一分配管（11）与所述第一汇集管（12）；所述第二换热单元（2）包括用于进水的第二分配管（21）、用于出水的第二汇集管（22）、多个第二换热管（23）以及多个第二换热翅片（24），各所述第二换热管（23）两端分别连通所述第二分配管（21）与所述第二汇集管（22）。

2.根据权利要求1所述的余热回收换热器，其特征在于，在管外流体的流动方向上，所述第一换热单元（1）位于所述第二换热单元（2）的前方，所述第一换热单元（1）的第一汇集管（12）位于所述第一分配管（11）的前方，所述第二换热单元（2）的第二汇集管（22）位于所述第二分配管（21）的前方。

3.根据权利要求1所述的余热回收换热器，其特征在于，所述第一换热单元（1）的数目为多个，所述第二换热单元（2）的数目为多个，所述第一换热单元（1）和第二换热单元（2）之间具有间隙，所述多个第一换热单元（1）之间具有间隙，所述多个第二换热单元（2）之间具有间隙。

4.全热回收热水系统，其特征在于，包括高温水箱（3）、低温水箱（4）、第一水泵（31）、第二水泵（41）以及如权利要求1～3任一项所述的余热回收换热器，所述余热回收换热器的第一换热单元（1）与所述第一水泵（31）、高温水箱（3）顺次串连并形成回路，所述余热回收换热器的第二换热单元（2）与所述第二水泵（41）、低温水箱（4）顺次串连并形成回路。

5.根据权利要求4所述的全热回收热水系统，其特征在于，还包括第三水泵（5），所述第三水泵（5）的出水端连通所述高温水箱（3），所述第三水泵（5）的进水端连通所述低温水箱（4）。

6.根据权利要求5所述的全热回收热水系统，其特征在于，所述高温水箱（3）内设有第一液位计（32），所述低温水箱（4）内设有第二液位计（42），所述第三水泵（5）设有电磁开关。

7.根据权利要求6所述的全热回收热水系统，其特征在于，所述第三水泵（5）与所述低温水箱（4）之间的管路上设有过滤器（51）。

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