CN107255423A - 一种高效易清洗污水换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水余热回收技术领域，尤其是指一种高效易清洗污水换热器，包括污水箱，所述污水箱包括箱体、箱体内间隔并列设置有至少两条隔流条，相邻隔流条之间围成有用于流通污水的间隔槽，所述隔流条的一端与箱体一侧的内壁密封连接，隔流条的另一端与箱体另一侧的内壁间隔有用于连通相邻间隔槽的导通缺口，若干间隔槽和导通缺口构成用于引导污水迂回流动的水流通道；所述水流通道内铺设有用于流通自来水的换热管道。本发明采用迂回设置的蛇形水流通道来引导污水流动，采用换热管道的自来水对水流通道中的污水进行一级余热回收，并采用窄流道设计，缩小流道截面积，提高污水流速v，提高换热系数，同时提高了污水带走污垢的能力。
Description
技术领域
本发明涉及污水余热回收技术领域，尤其是指一种高效易清洗污水换热器。
背景技术
对低品位废流体能量的回收再利用，一直是节能领域研究重点。低品位废流体能量回收，最大的问题是污垢堵塞、沉积及造成的换热系数的大幅度降低，特别是对于废流体能量回收的污水源热泵系统，换热器的清洗更是困难。对于大型高品位污流体系统，可通过过滤等处理手段解决该问题，对于水产养殖等中小型低品位污水系统，过滤等处理手段则显得不经济，体积大，且处理过程热损耗大。
ZL201120240147.X免拆洗离心污水换热器，比较好的解决了污垢堵塞、沉积及造成的换热系数大幅降低问题，但该专利一般适用于大型污水系统，中小型污水系统不合适，且换热器材料的防腐蚀是一大问题，用贵金属成本高，用防腐涂层会降低换热系数，换热器寿命会大受影响。同时能回收的热量取决于冷水侧温度，更低品位的热量无法回收。
其他种类的换热器，如壳管换热器、浸没式换热器等，也均存在堵塞、沉积、换热系数低，清洗不易等类问题，缺陷明显，亟需提供一种解决方案。
发明内容
针对上述的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种高效易清洗污水换热器。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高效易清洗污水换热器，包括污水箱，所述污水箱包括箱体、箱体内间隔并列设置有至少两条隔流条，相邻隔流条之间围成有用于流通污水的间隔槽，所述隔流条的一端与箱体一侧的内壁密封连接，隔流条的另一端与箱体另一侧的内壁间隔有用于连通相邻间隔槽的导通缺口，若干间隔槽和导通缺口构成用于引导污水迂回流动的水流通道；所述水流通道内铺设有用于流通自来水的换热管道，使用时，带有热量的污水流经水流通道，换热管道中流动的自来水吸收污水的热量。
其中，所述箱体包括底板及分别与底板连接的四块侧板。
其中，所述污水箱设有污水进水口和污水出水口，污水进水口和污水出水口均与水流通道连通。
其中，所述污水出水口的流速其中ζ为污水排水口阻力系数，g为重力加速度，h为污水的水流高度。
其中，所述水流通道内铺设有用于热泵系统用的制冷剂管道，热泵系统工作时，制冷剂管道中的制冷剂吸收污水的热量。
其中，污水箱设有进水端和出水端，所述换热管道设置于进水端的水流通道内，所述制冷剂管道设置于出水端的水流通道内。
其中，所述污水箱倾斜设置，所述污水箱与水平面的倾斜角α，其中：v为水流通道污水流速；ζi为污水阻力系数；g为重力加速度；L为污水箱长度。
其中，所述水流通道的深度为H，H＝h+δ，其中h为污水的水流高度，δ为安全余量。
其中，所述δ的取值为10至50mm。
一种高效易清洗污水换热器，包括污水箱，其特征在于：所述污水箱包括箱体、箱体内间隔并列设置有至少两条隔流条，相邻隔流条之间围成有用于流通污水的间隔槽，所述隔流条的一端与箱体一侧的内壁密封连接，隔流条的另一端与箱体另一侧的内壁间隔有用于连通相邻间隔槽的导通缺口，若干间隔槽和导通缺口构成用于引导污水迂回流动的水流通道；所述水流通道内铺设有用于热泵系统用的制冷剂管道，使用时，带有热量的污水流经水流通道，制冷剂管道中的制冷剂吸收污水的热量。
其中，所述污水箱倾斜设置，所述污水箱与水平面的倾斜角α，其中：v为水流通道污水流速；ζi为污水阻力系数；g为重力加速度；L为污水箱长度。
本发明的有益效果：
本发明采用若干间隔槽通过导通缺口连通后，形成迂回设置的蛇形水流通道，将换热管道铺设于水流通道内。洗头床、浴室等等产生的污水流进水流通道内，该污水具有低品位的余热能量，向换热管道通自来水，自来水在换热管道流动时，吸收水流通道污水的热量以加热自来水，从而对污水的热量进行回收。本发明采用迂回设置的蛇形水流通道来引导污水流动，采用换热管道的自来水对水流通道中的污水进行一级余热回收，并采用窄流道设计，缩小流道截面积，提高污水流速v，提高换热系数。通过提高污水流速，换热系数可提高到1000W/(M2.K)以上，同时提高了污水带走污垢的能力。
附图说明
图1为本发明实施例一的立体结构示意图。
图2为本发明实施例一的俯视图。
图3为本发明实施例一的截面结构示意图。
图4为本发明实施例二的立体结构示意图。
图5为本发明实施例二的俯视图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例一。
换热管道余热回收。
如图1至图3所示，本发明提供一种高效易清洗污水换热器，包括污水箱1，所述污水箱1包括箱体11、箱体11内间隔并列设置有至少两条隔流条12，相邻隔流条12之间围成有用于流通污水的间隔槽13，所述隔流条12的一端与箱体11一侧的内壁密封连接，隔流条12的另一端与箱体11另一侧的内壁间隔有用于连通相邻间隔槽13的导通缺口14，若干间隔槽13和导通缺口14构成用于引导污水迂回流动的水流通道2；所述水流通道2内铺设有用于流通自来水的换热管道3，使用时，带有热量的污水流经水流通道2，换热管道3中流动的自来水吸收污水的热量。所述换热管道3设有余热回收进水口31和余热回收出水口32。
本发明采用若干间隔槽13通过导通缺口14连通后，形成迂回设置的蛇形水流通道2，将换热管道3铺设于水流通道2内。洗头床、浴室等等产生的污水流进水流通道2内，该污水具有低品位的余热能量，向换热管道3通自来水，自来水在换热管道3流动时，吸收水流通道2中污水的热量以加热自来水，从而对污水的热量进行回收。本发明采用迂回设置的蛇形水流通道2来引导污水流动，采用换热管道3的自来水对水流通道2中的污水进行一级余热回收，并采用窄流道设计，缩小流道截面积，提高污水流速v，提高换热系数。通过提高污水流速，换热系数可提高到1000W/(M2.K)以上，同时提高了污水带走污垢的能力。
本实施例中，所述箱体11包括底板111及分别与底板111连接的四块侧板112。所述箱体11可以由底板111和四块侧板112焊接而成，隔流条12也焊接在箱体11内，箱体11和隔流条12整体结构也可以采用注塑、3D打印等一体形成。
本箱体11采用单层污水箱体蛇形流道非承压设计，换热管位于蛇形流道内，一目了然，清洗方便，不需要任何拆卸即可直接清洗；污水箱体为非承压设计，可采用便宜的塑料类材料制作，耐腐蚀性好，寿命长，造价低。
本实施例中，所述污水箱1设有污水进水口01和污水出水口02，污水进水口01和污水出水口02均与水流通道2连通。具体的，所述污水进水口01和污水出水口02分别装有污水进水接头和污水出水接头，带有余热的污水从污水进水口01流进水流通道2，污水经过水流通道2迂回流动后，再从污水出水口02流出。
本实施例中，进一步的，所述污水出水口02的流速其中ζ为污水排水口阻力系数，g为重力加速度，h为污水的水流高度，污水排水口阻力系数ζi本领域技术人员可以实测或者计算获得。通过对污水出水口02污水流速的控制，控制污水出水口02的阻力，通过水流通道2污水高度h提供克服污水出水口02阻力的动力，保证最后一个水流通道2内的污水高度满足高度h的要求，进而由流动阻力保证所有水流通道2内的污水高度满足设计高度h的要求，使在设计工况下换热管道3全部浸没于污水中。
本实施例中，所述污水箱1倾斜设置，所述污水箱1与水平面的倾斜角α，其中：v为水流通道2污水流速；ζi为污水阻力系数；g为重力加速度；L为污水箱长度。所述污水阻力系数ζi本领域技术人员可以实测或者计算获得。通过设置污水箱1的倾斜角α，由重力克服污水流动阻力，使污水能在设计流速下流动，实现无动力加压流动。同时倾斜角α使污垢更容易被冲走。
本实施例中，所述水流通道2的深度为H，H＝h+δ，其中h为污水的水流高度，δ为安全余量。所述δ的取值为10至50mm。可保证合适的流道深度，使流道不过深，使清洗更容易。
本发明在大、中、小型换热器系统均适用，成本低，清洗方便，不需要对污水进行前置处理。特别对于化工、海水渔业养殖等高腐蚀场所，能大幅度降低成本并提升产品寿命。
实施例二。
换热管道和制冷剂管道复合余热回收。
如图4至图5所示，本实施例二与实施例一的不同之处在于：所述水流通道2内铺设有用于热泵系统用的制冷剂管道4，热泵系统工作时，制冷剂管道4中的制冷剂吸收污水的热量。具体的，所述制冷剂管道4中循环制冷剂吸收污水的热量，制冷管道即为热泵系统的蒸发器，其吸收废水的热量后，将热量传至冷凝器处对自来水或者其他物质进行加热。所述制冷剂管道4的进料端和出料端均连接有热泵制冷剂接头41。本实施中，采用制冷剂管道4和换热管道3对污水进行二级余热回收，以实现多级复合余热回收。
具体的，所述污水箱1设有进水端03和出水端04，所述换热管道3设置于进水端03的水流通道2内，所述制冷剂管道4设置于出水端04的水流通道2内。采用换热管道3首先吸收污水的热量，再采用制冷剂管道4进一步吸收污水的热量，从而对污水进行连续多级复合余热回收。
实施例三。
制冷剂管道余热回收。
本实施例中，提供一种高效易清洗污水换热器，包括污水箱1，所述污水箱1包括箱体11、箱体11内间隔并列设置有至少两条隔流条12，相邻隔流条12之间围成有用于流通污水的间隔槽13，所述隔流条12的一端与箱体11一侧的内壁密封连接，隔流条12的另一端与箱体11另一侧的内壁间隔有用于连通相邻间隔槽13的导通缺口14，若干间隔槽13和导通缺口14构成用于引导污水迂回流动的水流通道2；所述水流通道2内铺设有用于热泵系统用的制冷剂管道4，使用时，带有热量的污水流经水流通道2，制冷剂管道4中的制冷剂吸收污水的热量。
本发明采用若干间隔槽13通过导通缺口14连通后，形成迂回设置的蛇形水流通道2，将制冷剂管道4铺设于水流通道2内。洗头床、浴室等等产生的污水流进水流通道2内，该污水具有低品位的余热能量，制冷剂在制冷剂管道4循环时，吸收水流通道2污水的热量，从而对污水的热量进行回收，本发明采用迂回设置的蛇形水流通道2来引导污水流动，采用制冷剂管道4的制冷剂对水流通道2中的污水进行一级余热回收，并采用窄流道设计，缩小流道截面积，提高污水流速v，提高换热系数。通过提高污水流速，换热系数可提高到1000W/M2.K以上，同时提高了污水带走污垢的能力。
本实施例中，所述污水箱1倾斜设置，所述污水箱1与水平面的倾斜角α，其中：v为水流通道2污水流速；ζi为污水阻力系数；g为重力加速度；L为污水箱长度。所述污水阻力系数本领域技术人员可以实测或者计算获得。通过设置污水箱1的倾斜角α，由重力克服污水流动阻力，使污水能在设计流速下流动，实现无动力加压流动。同时倾斜角α使污垢更容易被冲走。
本实施例中，所述水流通道2的深度为H，H＝h+δ，其中h为污水的水流高度，δ为安全余量。所述δ的取值为10至50mm。可保证合适的流道深度，使流道不过深，使清洗更容易。
本发明在大、中、小型换热器系统均适用，成本低，清洗方便，不需要对污水进行前置处理。特别对于化工、海水渔业养殖等高腐蚀场所，能大幅度降低成本并提升产品寿命。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效易清洗污水换热器，包括污水箱(1)，其特征在于：所述污水箱(1)包括箱体(11)、箱体(11)内间隔并列设置有至少两条隔流条(12)，相邻隔流条(12)之间围成有用于流通污水的间隔槽(13)，所述隔流条(12)的一端与箱体(11)一侧的内壁密封连接，隔流条(12)的另一端与箱体(11)另一侧的内壁间隔有用于连通相邻间隔槽(13)的导通缺口(14)，若干间隔槽(13)和导通缺口(14)构成用于引导污水迂回流动的水流通道(2)，所述水流通道(2)内铺设有用于流通自来水的换热管道(3)。
2.根据权利要求1所述的一种高效易清洗污水换热器，其特征在于：所述箱体(11)包括底板(111)及分别与底板(111)连接的四块侧板(112)。
3.根据权利要求1所述的一种高效易清洗污水换热器，其特征在于：所述污水箱(1)设有污水进水口(01)和污水出水口(02)，污水进水口(01)和污水出水口(02)均与水流通道(2)连通。
4.根据权利要求3所述的一种高效易清洗污水换热器，其特征在于：所述污水出水口(02)的流速其中ζ为污水排水口阻力系数，g为重力加速度，h为污水的水流高度。
5.根据权利要求1所述的一种高效易清洗污水换热器，其特征在于：所述水流通道(2)内铺设有制冷剂管道(4)，热泵系统工作时，制冷剂管道(4)中的制冷剂吸收污水的热量。
6.根据权利要求5所述的一种高效易清洗污水换热器，其特征在于：污水箱(1)设有进水端(03)和出水端(04)，所述换热管道(3)设置于进水端(03)的水流通道(2)内，所述制冷剂管道(4)设置于出水端(04)的水流通道(2)内。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种高效易清洗污水换热器，其特征在于：所述污水箱(1)倾斜设置，所述污水箱(1)与水平面的倾斜角α，其中：v为水流通道(2)污水流速；ζi为污水阻力系数；g为重力加速度；L为污水箱长度。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的一种高效易清洗污水换热器，其特征在于：所述水流通道(2)的深度为H，H＝h+δ，其中h为污水的水流高度，δ为安全余量。
9.一种高效易清洗污水换热器，包括污水箱(1)，其特征在于：所述污水箱(1)包括箱体(11)、箱体(11)内间隔并列设置有至少两条隔流条(12)，相邻隔流条(12)之间围成有用于流通污水的间隔槽(13)，所述隔流条(12)的一端与箱体(11)一侧的内壁密封连接，隔流条(12)的另一端与箱体(11)另一侧的内壁间隔有用于连通相邻间隔槽(13)的导通缺口(14)，若干间隔槽(13)和导通缺口(14)构成用于引导污水迂回流动的水流通道(2)；
所述水流通道(2)内铺设有用于热泵系统用的制冷剂管道(4)，使用时，带有热量的污水流经水流通道(2)，制冷剂管道(4)中的制冷剂吸收污水的热量。
10.根据权利要求9任意一项所述的一种高效易清洗污水换热器，其特征在于：所述污水箱(1)倾斜设置，所述污水箱(1)与水平面的倾斜角α，其中：v为水流通道(2)污水流速；ζi为污水阻力系数；g为重力加速度；L为污水箱长度。
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