CN2876683Y - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型所公开的是一种特别适用于含有固体杂质的废热水的热交换器，包括一端设有废热水的进水口，另一端设有废热水出水口的带有壳盖的废热水贯流壳体，和设在壳体内部的热交换体，以其热交换体与由电机驱动的转轴联结且可随转轴旋转，转轴通过轴承座与壳体联结，热交换体的净冷水进口及其净热水出口，分别与转轴所设进出净冷、热水的内孔段相接通，转轴的与进水端内孔段相贯通的进水端，和与出水端内孔段相贯通的出水端，均分别设有可与水源和用热水设备相接通的旋转水接头为主要技术特征，具有热交换效率高，不易淤积、堵塞等特点，是染整和造纸等行业含固废热水余热利用的有效设备。

Description

热交换器

技术领域

本实用新型涉及一种热交换器，特别涉及一种适用于含有固体杂质的废热水的热交换器，属于热交换装置技术。

背景技术

印染厂和造纸厂等工业企业的工艺废水的日排放量，一般均有上千吨以上。而所说工艺废水的温度，一般都在60℃以上，具有相当可观的热量。

在染整行业，其湿加工的80％能耗是蒸汽。节省蒸汽消耗是经济染整的重中之重。连续水洗机溢流排出的废热污水量，与新输入水洗槽内的净冷水量大致相等。为了节省能耗，降低染整生产成本，人们注意到如果在排放的废热水与进槽的净冷水两者之间，装上一个热交换器，利用废热水预热净冷水，便可节省大量蒸汽能耗和成本性货币开支。以一台平幅连续水洗机为例，其废热污水的排放量约为3800L/h，水温为72℃。若经热交换后，废热污水的温度降至40℃，可提供热量508.6×10⁶J/h；而流入水洗槽的净冷水约为2100L/h，水温为14℃。若将净冷水通过热交换器加热至68℃，其吸热量为474.5×10⁶J/h，两者的热平衡率达到93.3％。以全年工作6000小时计，可节省表压为0.3Mpa饱和蒸汽约1040t。这对于一个中小型染整企业来说，将至少节省150万元(RMB)的成本性开支，是一笔可观的经济效益。

因而加装热交换器，显然是一个创建节能型企业的可行技术措施。但是，由于所说工艺废水中，含有很多的诸如纤维、纱线、棉绒、化学浆料和尘埃等不溶于水的固体杂质。由于所说固体杂质的存在，若采用已有的板式或列管式水/水热交换器，将随着使用时间的推移，所说固体杂质在热交换器表面的粘着堆积，而使热交换效率与日下降，甚至因堵塞而被迫停止工作。若将所说废热水经过过滤器后再进入热交换器，则因过大的压力损失，而需增设自动清洁式过滤器、输液泵和缓冲箱等设备。这样，不但增加了设备投资和设备运行成本，而且占用空间也明显加大。由于其经济不划算，一般染整企业都不予采纳，这是目前染整行业之所以极少应用水/水热交换器的主要原因。以上所说的问题，在造纸等其他行业同样存在。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题，是提供一种热交换效率高，且在使用过程中热交换效率始终保持基本一致的，不易发生堵塞的，特别适用于含有固体杂质的废热水的热交换器，以克服已有技术的不足，满足染整和造纸等行业，节省生产成本、创建节能型企业的需要。

本申请人研发本实用新型的总体构想是，根据热交换器传递热量的计算公式(简称热交换公式)：Q＝K·S·D_t(式中Q为热量，K为有效系数，S为热交换面积，D_t为两种流体的温差℃)，尽可能地扩大热交换的面积；采用热交换器旋转的技术结构，将固体杂质对热交换的不利影响，降低到最小程度；同时有效降低废热污水的热量损失和热交换体的壁厚，以求本实用新型热交换效率的最大化。

出于上述总体构想，本实用新型解决其所要解决技术问题的技术方案是，一种特别适用于含有固体杂质的废热水的热交换器，包括一端设有废热水的进水口，另一端设有废热水出水口的带有壳盖的废热水贯流壳体，和设在壳体内部的热交换体，其创新点在于：热交换体与由电机驱动的转轴联结且可随转轴旋转，转轴通过轴承座与壳体联结，热交换体的净冷水进口及其净热水出口，分别与转轴所设进出净冷、热水的内孔段相接通，转轴的与进水端内孔段相贯通的进水端，和与出水端内孔段相贯通的出水端，均分别设有可与水源和用热水设备相接通的旋转水接头。

由以上所给出的主体技术方案可以明了，本实用新型由于采用了内置热交换体旋转的技术结构，而令含固体杂质的废热水，在热交换体旋转的搅动下，有效消除所说固体杂质在热交换体上的粘着堆积，使热交换体的热交换有效系数K，不会由于所说固体杂质的粘着堆积而日趋减小，而使其热交换面积始终如一地最大化，同时也就不会产生堵塞的问题，从而解决了本实用新型所要解决的技术问题，实现了本实用新型的目的。

本实用新型的进一步创新点在于：

所说壳体呈长方形，在壳体内沿长度方向设有若干个按一定间距布置的隔板，壳体由若干个隔板分隔成若干个废热水室，若干个隔板各设有相互错开布置的可令废热水呈蛇形流动的溢水口；所说热交换体的数量与废热水室的数量相等，热交换体设在废热水室内；所说热交换体，由呈螺旋状的水道，和若干个沿螺旋状水道径向布置且与螺旋状水道联结的幅板所组成；所说幅板与转轴联结；位于净冷水进水端的首位热交换体的螺旋状水道的进水口，与转轴进水端内孔段相接通，而其出水口与转轴的内孔段相接通；相邻在后的所说水道的进水口，通过转轴的内孔段与所说首位水道的出水口相接通，其出水口通过转轴的内孔段与其相邻在后的所说水道的进水口相接通；以后的所说水道如此逐个装接，直至与位于净冷水出水端的尾位热交换体的所说水道的进水口相接通；而尾位所说水道的出水口，与转轴出水端内孔段相接通，从而令若干个所说水道构成串联结构。其目的显然在于，通过呈螺旋状布置的水道，有效扩大热交换面积，提高热交换效率；同时也在于在有效扩大热交换面积的同时，有效减少本实用新型在生产现场所占的空间，以适应生产现场实际应用的要求。

设在每1个废热水室内的热交换体，由2个热交换体组成一个单元；2个热交换体通过轴向所设的联结板联结成一体，其在前的热交换体的所说水道的进水口，与转轴的内孔段相接通，而其出水口与在后的热交换体的所说水道的进水口相接通，在后的热交换体的所说水道的出水口，与转轴所设的内孔段相接通，而令单元热交换体的2个螺旋状水道构成串联结构。所说的由2个热交换体组成一个单元热交换体，并把每个单元热交换体设在1个由隔板分隔废污热水贯流壳体所构成的废热水室内的技术结构，尽管其热交换效率与由1个热交换体设在1个所说水室内的技术结构的热交换效率，是基本一致的，但其整体结构将会更加合理紧凑，因而其制备成本相对较低，尤其是在两者具有等同的热交换面积的条件下，其所占空间将会更小，更加适应生产现场实际应用的要求。

所说热交换体的螺旋状水道，由金属薄板制成且其截面呈矩形。采用金属薄板例如不锈钢薄板或薄铝板或薄铜板作为热交换体的材料，可以进一步提高本实用新型的热交换效率；而所说水道的截面采用矩形结构，可以有效增强搅动废热水的强度，进一步防止所说固体杂质的沉积，提高热交换效率。

所说的用来驱动转轴的电机，具有定时调速换向装置。由于定时调整换向装置的存在，可形成类似洗衣机那样的搅动，其目的显然在于进一步防止所说固体杂质粘着堆积在热交换体上，而进一步提高本实用新型的热交换效率，防止堵塞问题的发生。

在所说带有壳盖的废热水贯流壳体的壳壁外表面设有保温层。其目的显然在于有效防止废热水经由壳体所造成的散热损失，以进一步提高热交换效率。

上述技术方案得以实施后，本实用新型所具有的结构合理，热交换效率高，且在使用过程中热交换效率始终保持基本一致；不易发生堵塞；占用空间小等特点，是不言而喻的。据本实用新型的初样工作测试，其热交换效率达到90％以上。

附图说明

图1是本实用新型一种具体实施方式的结构示意图；

图2是如图1所示的热交换体的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是如图1所示的本实用新型在热交换体的螺旋状水道内净冷水的流向示意图；

图5是如图1所示的本实用新型在废热水贯流壳体内废热水的流向前侧视示意图；

图6是如图1所示的本实用新型在废热水贯流壳体内废热水的流向俯视示意图。

具体实施方式

由以上所给出的附图，已经可以明了本实用新型解决其所要解决的技术问题，实现其目的的技术方案。以下对照附图通过具体实施方式的描述，对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式之一，请参读附图1

一种特别适用于含有固体杂质的废热水的热交换器，包括一端设有废热水的进水口1-1，另一端设有废热水出水口1-2的带有壳盖的废热水贯流壳体1，和设在壳体1内部的热交换体2，热交换体2与由电机3经变速器驱动的转轴4联结且可随转轴4旋转，转轴4通过轴承座5与壳体1联结，热交换体2的净冷水进口2-1及其净热水出口2-2，分别与转轴4所设进出净冷、热水的内孔段4-1、4-2通过连接管件相接通，转轴4的与进水端内孔段4-1相贯通的进水端，和与出水端内孔段4-2相贯通的出水端，均分别设有可与水源和用热水设备相接通的旋转水接头6。该实施方式所述的热交换体2的结构形式，可以是常见已有的管式或板式结构，也可以是其它结构形式。而热交换体的净冷、热水进出口2-1、2-2，与转轴4内孔段4-1、4-2连接的连接管件，可以是硬性水管或者是诸如橡胶管、波形管等柔性水管，或者其它连接件。

具体实施方式之二，参读附图1至6。

一种特别适用于含有固体杂质的废热水的热交换器，包括一端设有废热水的进水口1-1，另一端设有废热水出水口1-2的带有壳盖的废热水贯流壳体1，和设在壳体1内部的热交换体2，热交换体2与由电机3经变速器驱动的转轴4联结且可随转轴4旋转，转轴4通过轴承座5与壳体1联结，热交换体2的净冷水进口2-1及其净热水出口2-2，分别与转轴4所设进出净冷、热水的内孔段4-1、4-2相接通，转轴4的与进水端内孔段4-1相贯通的进水端，和与出水端内孔段4-2相贯通的出水端，均分别设有可与水源和用热水设备相接通的旋转水接头6。所说壳体1呈长方形，在壳体1内沿长度方向设有3个按一定间距布置的隔板1-3，壳体1由3个隔板1-3分隔成4个废热水室1-4，3个隔板1-3各设有相互错开布置的可令废热水呈蛇形流动的溢水口1-5；所说热交换体2的数量与废热水室1-4的数量相等，热交换体2设在废热水室1-4内；所说热交换体2，由呈螺旋状的水道2-1，和6个沿螺旋状水道2-1径向均匀布置且与螺旋状水道2-1联结的幅板2-2所组成；所说幅板2-2与转轴4联结；位于净冷水进水端的首位热交换体2的螺旋状水道2-1的进水口，与转轴4进水端内孔段4-1相接通，而其出水口与转轴4的内孔段4-3相接通；相邻在后的所说水道2-1的进水口，通过转轴4的内孔段4-3与所说首位水道2-1出水口相接通，其出水口通过转轴4的内孔段4-3与其相邻在后的所说水道的进水口2-1相接通；以后的第3个水道2-1也如此装接，且其出水口与位于净热水出水端的尾位热交换体2的所说水道2-1的进水口相接通；而尾位所说水道2-1的出水口，与转轴4出水端内孔段4-2相接通，从而令若干个所说水道2-1构成串联贯通结构。其它均如同具体实施方式之一。

具体实施方式之三，如附图1至6所示。

一种特别适用于含有固体杂质的废热水的热交换器，包括一端设有废热水的进水口1-1，另一端设有废热水出水口1-2的带有壳盖的废热水贯流壳体1，和设在壳体1内部的热交换体2，热交换体2与由电机3经变速器驱动的转轴4联结且可随转轴4旋转，转轴4通过轴承座5与壳体1联结，热交换体2的净冷水进口2-1及其净冷水出口2-2，分别与转轴4所设进出净冷水的内孔段4-1、4-2相接通，转轴4的与进水端内孔段4-1相贯通的进水端，和与出水端内孔段4-2相贯通的出水端，均分别设有可与水源和用热水设备相接通的旋转水接头6。所说壳体1呈长方形，在壳体1内沿长度方向设有3个按一定间距布置的隔板1-3，壳体1由3个隔板1-3分隔成4个废热水室1-4，3个隔板1-3各设有相互错开布置的可令废热水呈蛇形流动的溢水口1-5；所说热交换体2的数量与废热水室1-4的数量相等，热交换体2设在废热水室1-4内；所说热交换体2，由呈螺旋状的水道2-1，和6个沿螺旋状水道2-1径向均匀布置且与螺旋状水道2-1联结的幅板2-2所组成；所说幅板2-2与转轴4联结；设在每1个废热水室1-4内的热交换体2，由2个热交换体2组成一个单元；2个热交换体2通过轴向所设的联结板7联结成一体，其在前的热交换体2的所说水道2-1的进水口，与转轴4的内孔段4-1通过中空幅板2-2-1相接通，而其出水口与在后的热交换体2的所说水道2-1的进水口通过中空联结板7-1相接通，在后的热交换体2的所说水道2-1的出水口，与转轴4所设的内孔段4-3相接通，而令单元热交换体2的2个螺旋状水道2-1构成串联结构；位于第1个单元以后的第2和第3单元热交换体的所说水道2-1，与第1个单元热交换体的所说水道2-1同样装接，直至与位于净热水出水端的尾位热交换体2的所说水道2-1的进水口相接通；而尾位所说水道2-1的出水口，与转轴4出水端内孔段4-2相接通，从而令4个单元所说水道2-1构成串联贯通结构。所说热交换体2的螺旋状水道2-1，由不锈钢薄板制成且其截面呈矩形。在螺旋状水道2-1的外圆周壁上，沿轴向设有6个联结板7。在所说带有壳盖的壳体1的壳壁外表面设有微孔塑料保温层9。其它均如同具体实施方式之二。如该实施方式所描述的本实用新型，是本申请人所特别主张的。

由以上所描述的3例具体实施方式实施的本实用新型，均不需要配置废热水过滤器。若采用柔性管连接废热水的进出口和净冷水的进出口，则可方便地将本实用新型安置在现场生产设备的旁侧，例如染整企业的平幅水洗机的进布架处。

如具体实施方式之三所实施的本实用新型的结构特点，至少具有以下几个方面：

1、本实用新型可根据废热水排量，由多个废热水室(1-4)组合(见附图1)，每1水室内由两具用金属薄板制成的螺旋状水道2-1构成端视呈“蜘蛛网”状的“转鼓”(见附图2)，且由4个所说“转鼓”串联组成净冷水通道。从而有效利用了所说壳体内腔空间，扩大了热交换面积S，延长了热冷水交换时间，提高了热回收有效系数K值(见前述热交换公式)。

2、废热水经设在壳体1一侧端底部的进水口1-1进入壳体1内，继而在隔板1-3和在隔板1-3顶部错开设置的溢水口1-5的导向下，形成蛇形流动，然后由设在壳体1另一侧端上部的出水口1-2排出(见附图1)；净冷水由位于壳体1设有出水口1-2的一侧端的旋转水接头6，经由转轴4的内孔段4-1，进入所说“转鼓”水道，然后经由转轴4另一端的内孔段4-2排出(见附图4)。由于废热水与净冷水两者是逆向流动的，因而提高了热交换的温差D_t值(见前述热交换公式)。

3、多具所说“转鼓”同轴由1台电机驱动。且电机具有定时调速换向装置。当所说“转鼓”在废热水中转动时，便会产生类似于洗衣机一样的湍流，搅动混合废热水。这样一方面可使其内含固体杂质保持良好的悬浮状态，不会淤积和粘着在热交换体上；另一方面可以避免由于不同温度流体层的温度传导阻力，所造成的热交换效率下降，且可保持两种流体的理想温差D_t(见热交换公式)。

4、由于与所说“转鼓”联结的幅板2-2和联结板7的存在(见附图2)，可令废热水呈离心式抛射，从而有效地清洗壳体1的内壁及“转鼓”式热交换体自身。而且由于强烈搅拌废热水，进一步使存在于废热水中的固体杂质保持悬浮状态，防止淤积而更加提高本实用新型的热交换效率。

由以上所描述的特点可见，本实用新型是一种自洁式热交换器。

本实用新型的净冷水流动水路如附图4所示。净冷水由旋转水接头6进入转轴4头部的内孔段4-1，经中空幅板2-2-1进入在前的螺旋状水道2-1的内圈端进水口，继而经设在所说水道2-1外圈端的出水口，再经中空联结板7-1进入在后的螺旋状水道2-1外圈端的进水口，然后由其内圈端出水口，再经中空幅板2-2-1进入转轴4的内孔段4-3，然后再通过设在下一个废热水室1-4内的在前的螺旋状水道2-1的中空幅板2-2-1进入其内圈端部的进水口；如此逐个接通，直至设在转轴4另一端的内孔段4-2，再经由旋转水接头6流出。

本实用新型的废热水流动路线，如附图5、6所示。当废热水由设在壳体1底部的进水口1-1进入左侧第1室后，废热水上下蛇形流动直至充满第1室后，由溢水口1-5进入第二室，直至充满第4室，再由设在壳体1上部的出水口1-2排出，从而构成废热水上下蛇形流动；由于设在隔板1-3顶部的溢水口1-5是相互错开的，因而废热水轴向流动也是蛇形流动。这样的废热水上下和横向两种蛇形流动组合在一起的流动方式，非常有利于其内含固体杂质的悬浮，从而有效提高热交换效率和防止固体杂质的淤积。

本实用新型的初样，在中小型染整企业的平幅水洗机上试用，其效果是很好的。将经本实用新型所加热的净水，对平幅水洗机作末路逆流供水，以全年工作6000小时计，可回收热量节省蒸汽1000t，拆合人民币12万元，扣除驱动电机用电约1800KW·h，拆合人民币1170元，可获得约人民币11.8万元的回报，取得了明显的经济效益。

Claims (5)

1、一种特别适用于含有固体杂质的废热水的热交换器，包括一端设有废热水的进水口(1-1)另一端设有废热水出水口(1-2)的带有壳盖的废热水贯流壳体(1)，和设在壳体(1)内部的热交换体(2)，其特征在于：热交换体(2)与由电机(3)驱动的转轴(4)联结且可随转轴(4)旋转，转轴(4)通过轴承座(5)与壳体(1)联结，热交换体(2)的净冷水进口(2-1)及其净热水出口(2-2)，分别与转轴(4)所设进出净冷、热水的内孔段(4-1、4-2)相接通，转轴(4)的与进水端内孔段(4-1)相贯通的进水端，和与出水端内孔段(4-2)相贯通的出水端，均分别设有可与水源和用热水设备相接通的旋转水接头(6)。

2、根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于：所说壳体(1)呈长方形，在壳体(1)内沿长度方向设有若干个按一定间距布置的隔板(1-3)，壳体(1)由若干个隔板(1-3)分隔成若干个废热水室(1-4)，若干个隔板(1-3)各设有相互错开布置的可令废热水呈蛇形流动的溢水口(1-5)；所说热交换体(2)的数量与废热水室(1-4)的数量相等，热交换体(2)设在废热水室(1-4)内；所说热交换体(2)，由呈螺旋状的水道(2-1)，和若干个沿螺旋状水道(2-1)径向布置且与螺旋状水道(2-1)联结的幅板(2-2)所组成；所说幅板(2-2)与转轴(4)联结；位于净冷水进水端的首位热交换体(2)的螺旋状水道(2-1)的进水口，与转轴(4)进水端内孔段(4-1)相接通，而其出水口与转轴(4)的内孔段(4-3)相接通；相邻在后的所说水道(2-1)的进水口，通过转轴(4)的内孔段(4-3)与所说首位水道(2-1)的出水口相接通，其出水口通过转轴(4)的内孔段(4-3)与其相邻在后的所说水道(2-1)的进水口相接通；以后的所说水道(2-1)如此逐个装接，直至与位于净冷水出水端的尾位热交换体(2)的所说水道(2-1)的进水口相接通；而尾位所说水道(2-1)的出水口，与转轴(4)出水端内孔段(4-2)相接通，从而令若干个所说水道(2-1)构成串联结构。

3、根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于：设在每1个废热水室(1-4)内的热交换体(2)，由2个热交换体(2)组成一个单元；2个热交换体(2)通过轴向所设的联结板(7)联结成一体，其在前的热交换体(2)的所说水道(2-1)的进水口，与转轴(4)的内孔段相接通，而其出水口与在后的热交换体(2)的所说水道(2-1)的进水口相接通，在后的热交换体(2)的所说水道(2-1)的出水口，与转轴(4)所设的内孔段相接通，而令单元热交换体(2)的2个螺旋状水道(2-1)构成串联结构。

4、根据权利要求1或2或3所述热交换器，其特征在于：所说热交换体(2)的螺旋状水道(2-1)，由金属薄板制成且其截面呈矩形。

5、根据权利要求1或2所述的热交换体，其特征在于：在所说带有壳盖的废热水贯流壳体(1)的壳壁外表面设有保温层(9)。

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