CN109916214A - 一种蒸汽冷凝水余能利用装置 - Google Patents

Abstract

一种蒸汽冷凝水余能利用装置，属于换热装置技术领域。本发明包括气水热交换器、水水热交换器，气水热交换器包括第一换热腔、贯穿第一换热腔的第一换热管组，第一换热腔的两端分别设有进气口和出水口；水水热交换器包括第二换热腔、贯穿第二换热腔的第二换热管组；第一换热管组的出水端和进水端分别连通第二换热腔的进水端和出水端，出水口连通第二换热腔的进水端；第二换热腔的出水端设有排水口。本发明能够有效利用蒸汽冷凝水的余热及余压，从而提高换热设备的能源利用率。

Description

一种蒸汽冷凝水余能利用装置

技术领域

本发明涉及换热装置技术领域，尤其涉及一种蒸汽冷凝水余能利用装置。

背景技术

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。

但是，换热器或者换热设备对于能源的利用率在一些情况下仍然有待提高。比如目前，一些大型的空调系统会利用市政蒸汽的热量来进行供暖。当然，由于状态、压力等因素的不同，市政蒸汽需要通过换热器将热量传递给空调系统的热液后，其热量才能被利用。其中，市政蒸汽经过换热器后，放热液化所形成的水一般就会被当作废水直接排放掉，而这部分水依旧具有较高的温度，并且具有较大的压强，直接排放势必会造成能源的浪费。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种蒸汽冷凝水余能利用装置，其能够有效利用蒸汽冷凝水的余热及余压，从而提高换热设备的能源利用率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种蒸汽冷凝水余能利用装置，包括气水热交换器、水水热交换器，所述气水热交换器包括第一换热腔、贯穿所述第一换热腔的第一换热管组，所述第一换热腔的两端分别设有进气口和出水口；所述水水热交换器包括第二换热腔、贯穿所述第二换热腔的第二换热管组；

所述第一换热管组的出水端和进水端分别连通所述第二换热腔的进水端和出水端，所述出水口连通所述第二换热腔的进水端；所述第二换热腔的出水端设有排水口。

本发明的工作原理：蒸汽从进气口进入第一换热腔，并将热量传递给第一换热管组内的水，第一换热管组内的被加热的水流至第二换热腔内，同时蒸汽的冷凝水也被蒸汽自带的压强从第一换热腔经过出水口压入第二换热腔内。随后第二换热腔内的热水将热量传递给第二换热管组内的水，而第二换热管组内的水为直接供给空调系统或者其他设备的热源，第二换热腔内的热水放热后流至第一换热管组内进行下一轮换热。要说明的是，蒸汽的冷凝水被压入第二换热腔的过程，一方面有效利用了其部分余热，另一方面其内部压强提供了水体在第一换热管组和第二换热腔内循环流动的动力，以上两方面体现了本发明对于蒸汽冷凝水余能的有效利用，大大降低了能源的浪费。当然，由于蒸汽冷凝水在不断补充进入由第一换热管组和第二换热腔组成的循环管路内，所以在第二换热腔的出水端设置排水口，该端排出的是将热量传递给第二换热管组后的水，其温度较低，热能利用价值较低。

作为本发明优选，所述第一换热管组的出水端与所述第二换热腔的进水端之间设有水水引射器，所述出水口连通至所述水水引射器。通过水水引射器先将两种温度不同，流速不同的水体混合成为一体，再通入第二换热腔，能够有效保证水体循环及换热效果的稳定性。

作为本发明优选，所述水水引射器沿其内部水体流动方向依次包括收缩管、混合管、扩散管，所述收缩管内设有喷嘴，所述喷嘴的进水端连通所述出水口。所述水水引射器通过收缩管来逐渐缩小被引射流体的直径，并在直径最小的混合管处通过参混作用与高速的引射流体混为均匀的一体，最后经过扩散管适当降低流速，提高静压，以提高后续的换热效果。

作为本发明优选，所述喷嘴的出水端口径逐渐缩小。所述结构用以提高引射流的流速，从而确保引射器的参混效果。

作为本发明优选，所述第二换热腔的出水端与第一换热管组的进水端之间设有循环泵。所述循环泵用以补充提供水体在第二换热腔及第一换热管组之间循环的动力，以确保整体换热效率。

作为本发明优选，所述气水热交换器竖直放置，所述进气口设于所述第一换热腔的上端，所述出水口设于所述第一换热腔的下端；所述第一换热管组的进水端设于下端，出水端设于上端。由于温度相对较低的蒸汽冷凝水（由于密度）处于第一换热腔的下部，而温度相对较高的蒸汽处于第一换热腔的上部，所以设计水体自下往上流经第一换热管组内，即水体先吸收温度较低的冷凝水的部分热量，然后再吸收温度较高的蒸汽的部分热量，以达到水体逐步吸热有序升温的目的；而不是先与温度较高的蒸汽换热，然后与温度较低的冷凝水换热。

作为本发明优选，所述第二换热腔的进水端设于上端，出水端设于下端。所述结构主要为了配合气水热交换器，以提高换热液循环效率，从而提高换热效率。

本发明的优点是：

1、有效地利用了蒸汽冷凝水的余热和余压，大大提高了换热设备对于蒸汽能量的利用率。

2、水水引射器的设置使得对于蒸汽冷凝水余能的利用更为稳定高效。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的结构示意图；

图2为图1的俯视图。

1-气水热交换器；2-水水热交换器；11-第一换热腔；12-第一换热管组；21-第二换热腔；22-第二换热管组；进气口-111；出水口-112；3-排水口；4-水水引射器；41-收缩管；42-混合管；43-扩散管；44-喷嘴；211-隔板；5-循环泵。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

一种蒸汽冷凝水余能利用装置，包括气水热交换器1、水水热交换器2，所述气水热交换器1包括第一换热腔11、贯穿所述第一换热腔11的第一换热管组12，所述第一换热腔11的两端分别设有进气口111和出水口112；所述水水热交换器2包括第二换热腔21、贯穿所述第二换热腔21的第二换热管组22；所述第一换热管组12的出水端和进水端分别连通所述第二换热腔21的进水端和出水端，所述出水口112连通所述第二换热腔21的进水端；所述第二换热腔21的出水端设有排水口3。

工作原理：蒸汽从进气口111进入第一换热腔11，并将热量传递给第一换热管组12内的水，第一换热管组12内的被加热的水流至第二换热腔21内，同时蒸汽的冷凝水也被蒸汽自带的压强从第一换热腔11经过出水口112压入第二换热腔21内。随后第二换热腔21内的热水将热量传递给第二换热管组22内的水，而第二换热管组22内的水为直接供给空调系统或者其他设备的热源，第二换热腔21内的热水放热后流至第一换热管组12内进行下一轮换热。要说明的是，蒸汽的冷凝水被压入第二换热腔21的过程，一方面有效利用了其部分余热，另一方面其内部压强提供了水体在第一换热管组12和第二换热腔21内循环流动的动力，以上两方面体现了本发明对于蒸汽冷凝水余能的有效利用，大大降低了能源的浪费。当然，由于蒸汽冷凝水在不断补充进入由第一换热管组12和第二换热腔21组成的循环管路内，所以在第二换热腔21的出水端设置排水口3，该端排出的是将热量传递给第二换热管组22后的水，其温度较低，热能利用价值较低。

以一种具体实施方式中的实际数据进行说明：从进气口111进入第一换热腔11内的蒸汽的温度为150℃，压强为0.5MPa，而自第二换热腔21流出并流入第一换热管组12内的水体的温度为25℃；该水体吸收了蒸汽的部分热量后，温度升至69℃，而蒸汽放热后的冷凝水温度为55℃；而上述两者同时进入第二换热腔21后，混合水的温度为68℃，当该混合水在第二换热腔21内经过换热后流出时的温度为上面提到的25℃，然后排放掉过量的25℃的水，继续进行下一轮的换热循环。

实施例2

在实施例1的基础上，所述第一换热管组12的出水端与所述第二换热腔21的进水端之间设有水水引射器4，所述出水口112连通至所述水水引射器4。通过水水引射器4先将两种温度不同，流速不同的水体混合成为一体，再通入第二换热腔21，能够有效保证水体循环及换热效果的稳定性。具体的，所述水水引射器4沿其内部水体流动方向依次包括收缩管41、混合管42、扩散管43，所述收缩管41内设有喷嘴44，所述喷嘴44的进水端连通所述出水口112。所述水水引射器4通过收缩管41来逐渐缩小被引射流体的直径，并在直径最小的混合管42处通过参混作用与高速的引射流体混为均匀的一体，最后经过扩散管43适当降低流速，提高静压，以提高后续的换热效果。另外，所述喷嘴44的出水端口径逐渐缩小，用以提高引射流的流速，从而确保引射器的参混效果。

作为气水热交换器1和水水热交换器2的设置方式及连接方式的一种较佳的实施方式，所述气水热交换器1竖直放置，所述进气口111设于所述第一换热腔11的上端，所述出水口112设于所述第一换热腔11的下端；所述第一换热管组12的进水端设于下端，出水端设于上端。所述第二换热腔21的进水端设于上端，出水端设于下端。其中，由于温度相对较低的蒸汽冷凝水（由于密度）处于第一换热腔11的下部，而温度相对较高的蒸汽处于第一换热腔11的上部，所以设计水体自下往上流经第一换热管组12内，即水体先吸收温度较低的冷凝水的部分热量，然后再吸收温度较高的蒸汽的部分热量，以达到水体逐步吸热有序升温的目的；而不是先与温度较高的蒸汽换热，然后与温度较低的冷凝水换热。水水热交换器2的结构主要为了配合气水热交换器1，以提高水体的循环效率，从而提高换热效率。

实施例1中已经列举了一组具体实施过程中的数据，此处再补充设置了水水引射器4之后的一些流速数据：从第一换热管组流入水水引射器4内收缩管41时的水体的流速为1.6m/s，而自喷嘴44射出的蒸汽冷凝水的流速为7.5m/s，两者在混合管42处混合后的流速为2.0m/s，随后混合液经过扩散管43后的流速为1.0m/s。

与普通的蒸汽冷凝水由疏水器直接排放的方式相比，本案用蒸汽冷凝水参与热交换，利用的能量可通过以下公式进行计算：。

而具体到本案中：。

与普通的蒸汽冷凝水由疏水器直接排放的方式相比，本案用蒸汽冷凝水的压力势能也得到利用，引射器喷嘴口具有的动能：

,单位时间的功率P= 24.2w。

另外，所述第二换热腔21内交错设有多块隔板211。所述结构保证了第二换热腔21内的水体与第二换热管组22中每根换热管之间的充分接触，从而确保换热效率。

最后，所述第二换热腔21的出水端与第一换热管组12的进水端之间设有循环泵5。所述循环泵5用以补充提供水体在第二换热腔21及第一换热管组12之间循环的动力，以确保整体换热效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种蒸汽冷凝水余能利用装置，其特征在于，包括气水热交换器、水水热交换器，所述气水热交换器包括第一换热腔、贯穿所述第一换热腔的第一换热管组，所述第一换热腔的两端分别设有进气口和出水口；所述水水热交换器包括第二换热腔、贯穿所述第二换热腔的第二换热管组；

所述第一换热管组的出水端和进水端分别连通所述第二换热腔的进水端和出水端，所述出水口连通所述第二换热腔的进水端；所述第二换热腔的出水端设有排水口。

2.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝水余能利用装置，其特征在于，所述第一换热管组的出水端与所述第二换热腔的进水端之间设有水水引射器，所述出水口连通至所述水水引射器。

3.根据权利要求2所述的蒸汽冷凝水余能利用装置，其特征在于，所述水水引射器沿其内部水体流动方向依次包括收缩管、混合管、扩散管，所述收缩管内设有喷嘴，所述喷嘴的进水端连通所述出水口。

4.根据权利要求3所述的蒸汽冷凝水余能利用装置，其特征在于，所述喷嘴的出水端口径逐渐缩小。

5.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝水余能利用装置，其特征在于，所述第二换热腔的出水端与第一换热管组的进水端之间设有循环泵。

6.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝水余能利用装置，其特征在于，所述气水热交换器竖直放置，所述进气口设于所述第一换热腔的上端，所述出水口设于所述第一换热腔的下端；所述第一换热管组的进水端设于下端，出水端设于上端。

7.根据权利要求6所述的蒸汽冷凝水余能利用装置，其特征在于，所述第二换热腔的进水端设于上端，出水端设于下端。