CN202747842U - 一种污水换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于热能利用领域的一种污水换热器。本实用新型将多根水平放置的螺旋槽圆形钢管并排并纵向放置，在每两根螺旋槽圆形钢管中间加上钢板，形成一个由圆腔板状管排及其翼片共同形成的管排。本实用新型的传热元件的以热轧成型的螺旋槽圆形钢管和钢板为基础，钢管上的螺旋槽和翼片上的斜槽采用特定尺寸。本实用新型的有益效果为：换热器表面具有强化换热作用且具有抑垢作用，无需定期清理。经长时间运行后，即便在换热器污水侧表面形成污垢、在较低温差下仍实现强化换热。且与采用相同技术的管排相比，在相同换热量的前提下，金属用量大幅减少，对污水的水质要求低，取热效率高，提高设备经济性、可靠性和使用寿命。

Description

一种污水换热器

技术领域

本实用新型属于热能利用领域，特别涉及一种污水换热器。

背景技术

城市污水被公认为是回收和利用价值较高的清洁能源，排放污水热能约占城市总排热量的10%～16%左右，由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定，其制冷、制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的30%~55%，与锅炉供热相比（锅炉热效率按85%计，热泵用电动机，发电效率按30%计），利用热泵系统回收污水热能供热可节能34%，节能潜力巨大。以某厂污水处理站为例，一昼夜流量为1.5×10⁴m³（625m³/h），污水的冬天排放温度为12℃左右，利用该系统将污水温度降低1℃，就可获得1t/h蒸汽的热量；同时，在夏季还可以提供7℃的冷冻水。因此，将污水源热泵技术与城市污水相结合回收污水中的热能，不仅是城市污水资源化和拓展城市污水治理效益的新方法，更是改善城市能源消费结构现状的有效途径，同时也为可再生能源的应用和发展拓展了新的空间。

目前，制约污水源热泵系统广泛应用的突出障碍之一高效的取热用换热器的选用问题，常见的沉浸式或管壳式换热器，随着换热器的运行，污垢在其污水侧表面沉积，一是污垢使传热热阻增加，降低了换热器的传热效率，且垢层增厚使流通面积减小，在流量维持恒定的情况下，导致平均流速的上升；二是污垢增大流道表面摩擦系数和局部阻力系数，引起整个换热器的流动阻力压降增大，并造成机组消耗的功率增加。目前多数污水热能回收装置无抑垢功能，在换热表面结垢后，采用定期应用清扫、刮刷等去除污垢的物理法；或采用阻垢剂进行融垢的化学法(包括抑制腐蚀污垢的缓蚀剂和控制生物污垢的杀生剂)，但目前化学抑除垢尚无法解决在处理成本、腐蚀性、毒性、无公害性、易降解性和复合多功能性方面问题。

实用新型内容

本实用新型针对上述缺陷公开了一种污水换热器。本实用新型提出一种可同时具有强化换热效果和抗垢效果并节省管排金属用量的污水换热器。

一种污水换热器的结构如下：将多根水平放置的螺旋槽圆形钢管平行排列，并将它们两两相连起来形成管排，钢板焊接在每两根相邻的螺旋槽圆形钢管的表面上；

钢板的长度与所连接的螺旋槽圆形钢管的长度相同，宽度与所连接的螺旋槽圆形钢管的直径相同，钢板的厚度与螺旋槽圆形钢管的金属壁厚相同；

螺旋槽与钢管的轴向方向的夹角θ处于0-45°之间，螺旋槽宽为L1，螺旋槽螺距为P，螺旋槽深为e，(L1+e)/P=0.72；钢板上设置有多个斜槽，每个斜槽均与钢板的轴向方向所成的夹角为θ，钢板的轴向方向是指：测量钢板长度时的方向，每个斜槽的宽度均为L1，每个斜槽的深度均为e，两个相邻的斜槽的距离为P。

所述螺旋槽圆形钢管采用热轧成型工艺制成。

所述管排采用固定支架固定。

所述管排的外部设置有外壳，在外壳的上端安装着布水器，管排底部安装着集水盘。

本实用新型的有益效果为：换热器表面具有强化换热作用且具有抑垢作用，无需定期清理。经长时间运行后，即便在换热器污水侧表面形成污垢、在较低温差下仍实现强化换热。且与采用相同技术的管排相比，在相同换热量的前提下，金属用量大幅减少，对污水的水质要求低，取热效率高，提高设备经济性、可靠性和使用寿命。

附图说明

图1a是本实用新型的主视图；

图1b是本实用新型的侧视图；

图2是本实用新型的管排内外的流体流动方向示意图；

图3是本实用新型所采用的螺旋槽钢管的具体形式示意图；

图4是本实用新型所采用的钢板的具体形式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详细说明。

如图1a和图1b所示，一种污水换热器的结构如下：将多根水平放置的螺旋槽圆形钢管8平行排列，并将它们两两相连起来形成管排3，钢板9焊接在每两根相邻的螺旋槽圆形钢管8的表面上；

钢板9的长度与所连接的螺旋槽圆形钢管8的长度相同，宽度与所连接的螺旋槽圆形钢管8的直径相同，钢板9的厚度与螺旋槽圆形钢管8的金属壁厚相同；

如图3和图4所示，螺旋槽10与钢管的轴向方向的夹角θ处于0-45°之间，螺旋槽宽为L1，螺旋槽螺距为P，螺旋槽深为e，(L1+e)/P=0.72；钢板9上设置有多个斜槽11，每个斜槽11均与钢板9的轴向方向所成的夹角为θ，钢板9的轴向方向是指：测量钢板9长度时的方向，每个斜槽11的宽度均为L1，每个斜槽11的深度均为e，两个相邻的斜槽11的距离为P。螺旋槽10和斜槽11的特定尺寸采用以上特定尺寸设计，从而实现强化换热和抑垢的双重效果。

螺旋槽圆形钢管8采用热轧成型工艺制成。管排3采用固定支架4固定。管排3的外部设置有外壳6，在外壳6的上端安装着布水器5，管排底部安装着集水盘7。

本实用新型的工作过程如下：如图2所示，管排3纵向放置，污水由布水器5滴落或喷淋至管排3管顶，在重力的作用下，污水以液膜形态在螺旋槽圆形钢管8外表面和钢板9的外表面流动，到达管排3底部时，滴落至集水盘7中。污水在流过螺旋槽圆形钢管8及其钢板9的表面时，污水在螺旋槽圆形钢管8外受到螺旋槽10的扰动，在钢板9外表面受到斜槽11的扰动，强化了管外侧的传热，同时增大了传热面积。同时污水液膜在螺旋槽10流动时，以旋流状态前进，增加了污水旋转运动推进力，污水中挟带的污垢不易沉积下来，表面已形成的软垢也容易在剪切应力的作用下剥落，起到抗垢效果。且采用本实用新型设计可节省钢材，由于本实用新型的螺旋槽圆形钢管8传热能力强，且不限管径大小，故可采用较大直径管子制造，应用钢板9部分替代螺旋槽钢管的管排，实现在换热量不变的情况下，大幅减少污水换热器的重量和体积，从而节省钢材。

下面是本实用新型的两个具体实施例：

实施例1：管排3纵向放置，管排3采用固定支架4固定，制冷剂或中介水由下口2至上口1在螺旋槽圆形钢管8内流动，污水由布水器5滴落或喷淋至管排3管顶，在重力的作用下，污水以液膜形态在重力作用下沿螺旋槽钢管外表面和钢板9表面流动，到达管排3底部时，滴落至集水盘7中。为防止污水喷溅，设置外壳6。管排3所采用的螺旋槽圆形钢管8，外径为8mm，槽宽L1为1.15mm，槽深e为1mm，槽距P为3mm，螺旋槽宽L1、螺旋槽螺距P、螺旋槽深e三者之间的关系(L1+e)/P等于0.72。管排3中所采用的钢板9，宽度为8mm，槽宽L2为1.15mm，槽深e为1mm，槽距P为3mm；

实施例2：管排3纵向放置，管排3采用固定支架4固定，制冷剂或中介水由下口2至上口1在螺旋槽圆形钢管8内流动，污水由布水器5滴落或喷淋至管排3管顶，在重力的作用下，污水以液膜形态在重力作用下沿螺旋槽钢管外表面和钢板9表面流动，到达管排3底部时，滴落至集水盘7中。为防止污水喷溅，设置外壳6。管排3所采用的螺旋槽圆形钢管8，外径为8mm，槽宽L2为1.15mm，槽深e为0.5mm，槽距P为2.3mm，螺旋槽宽L1、螺旋槽螺距P、螺旋槽深e三者之间的关系(L2+e)/P等于0.72。管排中所采用的钢板9，宽度为8mm，槽宽L2为1.15mm，槽深e为0.5mm，槽距P为2.3mm。

Claims (4)

1.一种污水换热器，其特征在于，它的结构如下：将多根水平放置的螺旋槽圆形钢管（8）平行排列，并将它们两两相连起来形成管排（3），钢板（9）焊接在每两根相邻的螺旋槽圆形钢管（8）的表面上；

钢板（9）的长度与所连接的螺旋槽圆形钢管（8）的长度相同，宽度与所连接的螺旋槽圆形钢管（8）的直径相同，钢板（9）的厚度与螺旋槽圆形钢管（8）的金属壁厚相同；

螺旋槽（10）与钢管的轴向方向的夹角θ处于0-45°之间，螺旋槽宽为L1，螺旋槽螺距为P，螺旋槽深为e，(L1+e)/P=0.72；钢板（9）上设置有多个斜槽（11），每个斜槽（11）均与钢板（9）的轴向方向所成的夹角为θ，钢板（9）的轴向方向是指：测量钢板（9）长度时的方向，每个斜槽（11）的宽度均为L1，每个斜槽（11）的深度均为e，两个相邻的斜槽（11）的距离为P。

2.根据权利要求1所述的一种污水换热器，其特征在于，所述螺旋槽圆形钢管（8）采用热轧成型工艺制成。

3.根据权利要求1所述的一种污水换热器，其特征在于，所述管排（3）采用固定支架（4）固定。

4.根据权利要求1所述的一种污水换热器，其特征在于，所述管排（3）的外部设置有外壳（6），在外壳（6）的上端安装着布水器（5），管排底部安装着集水盘（7）。

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