FI20175984A1 - Menetelmä ja säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI20175984A1
FI20175984A1 FI20175984A FI20175984A FI20175984A1 FI 20175984 A1 FI20175984 A1 FI 20175984A1 FI 20175984 A FI20175984 A FI 20175984A FI 20175984 A FI20175984 A FI 20175984A FI 20175984 A1 FI20175984 A1 FI 20175984A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
heat transfer
transfer fluid
spiral tube
spiral
container
Prior art date
Application number
FI20175984A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Inventor
Jouni Helppolainen
Aarni Tervonen
Original Assignee
Wasenco Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wasenco Oy filed Critical Wasenco Oy
Priority to FI20175984A priority Critical patent/FI20175984A1/fi
Priority to PCT/FI2018/050811 priority patent/WO2019086767A1/en
Priority to US16/761,828 priority patent/US20210199390A1/en
Publication of FI20175984A1 publication Critical patent/FI20175984A1/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0012—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from waste water or from condensates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/022—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/02—Fluid flow conditions
    • C02F2301/026—Spiral, helicoidal, radial
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Abstract

Keksintö koskee menetelmää ja vastaavaa säätöjärjestelmää säiliön jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi. Menetelmään kuuluvat seuraavat vaiheet: - lämmönsiirtonesteen (L) tulokanavassa (9; 91) olevalle ohituskytkennälle saapuvan lämmönsiirtonesteen (Vtot) ohjaaminen, jolloin lämmönsiirtonesteen (L) ensimmäiseen lämmönsiirtotilaan (4) saapuvan tilavuusvirtauksen (V3) ja säiliön ohittavan tilavuusvirtauksen (V5) suhdetta (V3/V5) säädetään: A) säätämällä lämmönsiirtotehoa jätevesiputken (2) spiraalimaisen seinämän läpi, B) mittaamalla (2200) lämmönsiirtonesteen (L) lämpötilaa ja mahdollisesti myös mainitun saapuvan lämmönsiirtonesteen virtausmäärää, ja/tai mittaamalla (2200) spiraaliputken (2) sisäpuolelle saapuvan jäteveden (J) tilavuusvirtauksen lämpötilaa ja mahdollisesti myös mainitun saapuvan jäteveden tilavuusvirtauksen (V6) virtausmäärää, sekä C) ohjaamalla kohtien A ja B perusteella säätöyksiköllä mainittua ensimmäiseen lämmönsiirtotilaan (4) saapuvan tilavuusvirtaukseen (V3) virtausmäärää (V4) tulokanavassa (9; 91) siten, että sen lämpötila pysyy joko koko ajan alempana kuin spiraaliputkessa (2) virtaavan jäteveden (J) lämpötila tai korkeampana kuin spiraaliputkessa virtaavan jäteveden (J) lämpötila.

Description

Menetelmä ja säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliput kessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi
Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian tal5 teenoton ohjaamiseksi.
Keksintö koskee myös säätöjärjestelmää säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi.
Yhdyskuntajätevesien ja erityisesti asuinjätevesien lämpöenergian talteen ottamiseksi tunnetaan talteenottojärjestelmiä, joissa talteenottojärjestelmä käsittää 10 putkilämmönsiirtimen, joka muodostuu putkipuolesta (ensiöpuolesta) ja sitä ympäröivästä vaippapuolesta (toisiopuolesta), jossa vaippapuolella kuljetetaan lämmönsiirtonestettä. Putkilämmönsiirtimen putkipuoli on eräissä putkilämmönsiirtimen malleissa muodostettu spiraalimaiseksi, hyvän lämmönsiirtopinta-alan ja siten lämmönsiirtotehon varmistamiseksi. Näissä jäteveden energian talteenottojärjes15 telmissä on kuitenkin useita ongelmia.
20175984 prh 06 -11- 2017
Eräs ongelma ylipäätään putkilämmönsiirtimellä varustetuissa yhdyskuntajätevesien ja asuinjätevesien energian talteen ottamiseen suunnitelluissa lämmönvaihtolaitteistoissa on se, että jäteveden virtaus talteenottojärjestelmään ja siten myös putkilämmönsiirtimen ensiöpuolelle saattaa olla hyvin sykäyksittä!n, koska jäteve20 det tulevat lämmönsiirtolaitteistolle suoraan käytöstä. Tämän vuoksi on jäteveden energian talteen ottamiseen tarkoitetuissa lämmönvaihtolaitteistoissa lämmönsiirtimien yhteyteen jouduttu tekemään teknisesti monimutkaisia virtaus- tai pumppausjärjestelyitä, joilla pyritään tasoittamaan, estämään tai muuten katkomaan jäteveden virtausta lämmönsiirtimen ensiöpuolella, erityisesti talvella. Nämä jäteve25 den kulun estäminen osittain tai kokonaan aiheuttavat lämmönsiirtolaitteiston virtausjärjestelyn monimutkaistumista.
Tyypillisesti tällaisissa jäteveden lämpöenergian talteenottojärjestelmissä, jossa jäteveden lämpöenergia otetaan talteen lämmönsiirtonesteeseen edellä kuvatun tyyppisellä putkilämmönsiirtimellä, on lisäksi jouduttu rajoituttumaan vain yhden 30 tyyppisen jäteveden eli useimmiten asuntojen harmaan veden sisältämän lämpöenergian talteenottoon ja toisaalta talteen otettua lämpöenergiaa on useimmiten käytetty vain käyttöveden lämmitykseen. Markkinoilla ei ole tarjolla tällä hetkellä lämmönvaihtolaitteistoja, joissa spiraalimaisen putkipuolen (spiraaliputken) omaavaa putkilämmönsiirrintä pystyttäisiin käyttämään tavanomaisten asuinjätevesien
20175984 prh 06 -11- 2017 (harmaa vesi, hulevesi) lisäksi myös nk. mustalle vedelle ja edelleen myös likaisille yhdyskuntajätevesille niiden lämpöenergian talteen ottamiseen siten, että myös jäteveden lämmitys- tai viilennysenergia voitaisiin johtaa valinnanvaraiselle paineettomalle tai paineenalaiselle lämmönsiirtonesteelle, joka virtaa tällaisen putkiläm5 mönsiirtimen vaippapuolella.
Tämä johtuu ensinnäkin siitä, että energian talteenotto putkilämmönsiirtimen spiraaliputken sisäpuolella kulkevasta likaisesta mustasta vedestä saattaa aiheuttaa ongelmia lämmönsiirtimen putkien tukkeutumisen vuoksi. Mikäli spiraaliputken tukkeutuminen pyritään estämään tekemällä putkilämmönsiirtimen putkipuolesta 10 spiraaliputken sijasta esimerkiksi suhteellisen suora putki, heikkenee puolestaan putkilämmönsiirtimen lämmönsiirtoteho merkittävästi, koska lämmönsiirtopinta-ala alenee ja viipymäaika lämmönsiirtimessä lyhenee.
Niinpä keksinnön tavoitteena olikin saada aikaa menetelmä ja säätöjärjestelmä jäteveden lämpöenergian talteen ottamiseksi säiliössä, joka käsittää spiraaliputki15 lämmönsiirtimen, jossa spiraaliputkelle tulevaa jätevesivirtausta ei tarvitsisi katkoa vaan se voisi tulla suoraan veden käyttöpaikalta lämmönsiirtimen ensiöpuolelle.
Keksinnön tavoitteena oli edelleen saada aikaa menetelmä ja säätöjärjestelmä, jossa erilaisia likaisia yhdyskuntajätevesiä ja asuinjätevesiä voitaisiin kuljettaa putkilämmönsiirtimen spiraaliputkesta muodostuvalla putkipuolella jäteveden lämpö20 energian ottamiseksi talteen spiraaliputkea ympäröivään lämmönsiirtonesteeseen putkilämmönsiirtimen vaippapuolelle.
Niinpä tavoitteena oli käsillä olevassa keksinnössä saada aikaan tehokas menetelmä jäteveden lämpöenergian talteen ottamiseksi, jossa säiliössä olevan spiraaliputken sisäpuolella jatkuvasti virtaavan jäteveden lämmitys- tai viilennysenergia 25 pystytään siirtämään tehokkaasti lämmönsiirtimen vaippapuolella virtaavaan mahdollisesti paineistettuun lämmönsiirtonesteeseen, joka lämmönsiirtoneste voidaan valita erilaisista lämmitettävistä tai jäähdytettävistä lämmönsiirtonesteistä kuten maalämmön primaaripuolen lämmönsiirtonesteestä, ilmanvaihdon lämmönsiirtonesteestä.
Edelleen keksinnöllä oli tarkoitus pitää keksinnön mukaisen putkilämmönsiirtimen putkipuolen ja vaippapuolen rakenne mahdollisimman yksinkertaisena. Erityisesti tarkoituksena oli pitää lämmönsiirtimen rakenne sellaisena, ettei siinä olisi sähköisiä virtaus- tai pumppausjärjestelyitä, joilla säädetään virtausta nimenomaan lämmönsiirtimen putkipuolella.
20175984 prh 06 -11- 2017
Tässä hakemuksessa putkilämmönsiirtimen vaippapuolella (eli toisiopuolella) tarkoitetaan ensimmäistä lämmönsiirtotilaa, joka rajoittuu säiliön vaipan ja spiraaliputken ulkovaipan väliin ja jossa lämmönsiirtoneste virtaa. Putkilämmönsiirtimen putkipuolella eli ensiöpuolella olevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden ener5 gia otetaan talteen vaippapuolella virtaavaan lämmönsiirtonesteeseen.
Jäteveden lämpöenergian talteen ottamisella tarkoitetaan tässä yhteydessä sekä jäteveden lämmitysenergian että viilennysenergian talteen ottoa riippuen siitä, onko lämmönsiirtimen putkipuolella virtaava jätevesi korkeammassa vai matalammassa lämpötilassa kuin vaippapuolen lämmönsiirtoneste.
Jätevedellä tarkoitetaan tässä hakemuksessa käytöstä poistettavaa yhdyskunta tai asumistarkoitukseen käytettyä, vesipohjaista nestettä. Jätevesi on asuinrakennuksien yhteydessä hulevettä, harmaata vettä tai mustaa vettä.
Vaatimuksessa 1 määritellyllä menetelmällä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi mukai15 sella säiliöllä ja vaatimuksessa 14 esitetyllä säätöjärjestelmällä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi, saavutetaan edellä esitetyt tavoitteet.
Keksintö koskee tarkemmin sanottuna menetelmää säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaa20 miseksi. Säiliö käsittää mainittua säiliötä ulospäin rajaavan vaipan ja jatkuvan spiraaliputken, jäteveden kuljettamiseksi säiliön läpi pystysuunnassa. Spiraaliputki on yhteydessä säiliön ulkopuoliseen jäteveden tuloputkeen säiliön vaippaan liittyvän tuloyhteen välityksellä ja säiliön ulkopuoliseen jäteveden poistoputkeen säiliön vaippaan liittyvän lähtöyhteen välityksellä ja spiraaliputken vaippaa ympäröi en25 simmäinen lämmönsiirtotila, jota mainitun spiraaliputken ulkovaippa ja säiliön vaippa rajoittavat, ja joka ensimmäinen lämmönsiirtotila on yhteydessä lämmönsiirtonesteen tulokanavaan ainakin yhden säiliön vaippaan liittyvän lämmönsiirtonesteen tuloyhteen välityksellä ja lämmönsiirtonesteen poistokanavaan vähintään yhden säiliön vaippaan liittyvän lämmönsiirtonesteen lähtöyhteen välityksellä. Spi30 raaliputken sisäpuolelle jää toinen lämmönsiirtotila, jota mainitun spiraaliputken ulkovaippa rajoittaa, jolloin menetelmässä ohjataan lämpöenergian talteenottoa spiraaliputkessa virtaavasta jätevedestä spiraaliputkea ympäröivässä lämmönsiirtotilassa virtaavaan lämmönsiirtonesteeseen jäteveden ja lämmönsiirtotilassa virtaavan lämmönsiirtonesteen lämpötilaerolla. Menetelmä käsittää lämmönsiirtonesteen 35 tuloputkessa olevalle ohituskytkennälle saapuvan lämmönsiirtonesteen) ohjaami
20175984 prh 06 -11- 2017 nen yhtäältä lämmönsiirtonesteen tuloputkeen ja edelleen säiliön ensimmäiseen lämmönsiirtotilaan saapuvaan tilavuusvirtaukseen sekä toisaalta säiliön ohittavaan lämmönsiirtonesteen tilavuusvirtaukseen, jolloin lämmönsiirtonesteen saapuvan tilavuusvirtauksen ja säiliön ohittavan tilavuusvirtauksen suhdetta säädetään:
A) säätämällä lämmönsiirtotehoa jätevesiputken spiraalimaisen seinämän läpi, spiraaliputken spiraalien muototekijöiden välityksellä, ja
B) mittaamalla lämmönsiirtonesteen lämpötilaa säiliön lämmönsiirtotilassa ja mahdollisesti myös mainitun saapuvan lämmönsiirtonesteen tilavuusvirtauksen virtausmäärää, ja/tai mittaamalla spiraaliputken sisäpuolelle saapuvan jäteveden tila- vuusvirtauksen lämpötilaa ja mahdollisesti myös mainitun saapuvan jäteveden tilavuusvirtauksen virtausmäärää sekä
C) ohjaamalla kohtien A ja B perusteella säätöyksiköllä virtausmäärää tuloputkessa sellaisena, että sen lämpötila pysyy joko koko ajan alempana kuin spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpötila tai korkeampana kuin spiraaliputkessa virtaa- van jäteveden lämpötila.
Keksinnön mukainen säätöjärjestelmä käsittää puolestaan säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamisen. Säiliö käsittää mainittua säiliötä ulospäin rajaavan vaipan, jatkuvan spiraaliputken, jäteveden kuljettamiseksi säiliön läpi pystysuunnassa, joka spiraali20 putki on yhteydessä säiliön ulkopuoliseen jäteveden tuloputkeen säiliön vaippaan liittyvän tuloyhteen välityksellä ja säiliön ulkopuoliseen jäteveden poistoputkeen säiliön vaippaan liittyvän lähtöyhteen välityksellä. Säiliö käsittää edelleen spiraaliputken vaippaa ympäröivän ensimmäisen lämmönsiirtotilan, jota mainitun spiraaliputken ulkovaippa ja säiliön vaippa rajoittavat, ja joka ensimmäinen lämmönsiirtoti25 la on yhteydessä lämmönsiirtonesteen tulokanavaan ainakin yhden säiliön vaippaan liittyvän lämmönsiirtonesteen tuloyhteen välityksellä ja lämmönsiirtonesteen poistokanavaan vähintään yhden säiliön vaippaan liittyvän lämmönsiirtonesteen lähtöyhteen välityksellä, sekä spiraaliputken sisäpuolelle jäävän toisen lämmönsiirtotilan, jota mainitun spiraaliputken ulkovaippa rajoittaa. Säätöjärjestelmä käsittää 30 lämpötilan mittausvälineet, sekä välineet energian talteen ottamisen ohjaamiseksi, spiraaliputkessa virtaavasta jätevedestä mainittua spiraaliputkea ympäröivässä lämmönsiirtotilassa olevaan lämmönsiirtonesteeseen, jolloin mainittu lämpöenergian talteenoton ohjaus suoritetaan spiraaliputkessa virtaavan jäteveden ja lämmönsiirtotilassa virtaavan lämmönsiirtonesteen lämpötilaeron perusteella. Säätö35 järjestelmä käsittää edelleen
20175984 prh 06 -11- 2017
- lämpötilan mittausvälineet, jotka käsittävät välineet säiliön sisäpuolella virtaavan lämmönsiirtonesteen) lämpötilan mittaamiseksi edullisesti säiliön vaipan alaosassa, keskiosassa ja yläosassa olevilla lämpötilan mittausvälineillä, sekä mahdollisesti myös välineet spiraaliputken sisäpuolella virtaavan jäteveden lämpötilan mit- taamiseksi spiraaliputken tulo- ja lähtöyhteessä sijaitsevien lämpötilan mittausvälineiden avulla,
- lämmönsiirtonesteen tuloputken, jonka välityksellä säiliön (1) ensimmäiseen lämmönsiirtotilaan on johdettavissa lämmönsiirtonesteen (L) tilavuusvirtaus (V3) sekä toisaalta ohituskanava, jonka välityksellä lämmönsiirtonesteen tilavuusvirtaus pystytään ohjaamaan säiliön ohitse ja
- ohjausvälineet, joiden välityksellä säädetään lämmönsiirtonesteen saapuvan tilavuusvirtauksen ja säiliön ohittavan tilavuusvirtauksen suhdetta, lämpötilan mittausvälineiltä saatujen lämpötilamittaustietojen välityksellä sekä spiraaliputken spiraalien muototekijöiden välityksellä siten, että lämmönsiirtonesteen tuloputkeen ohjatun lämmönsiirtonesteen lämpötila pysyy koko ajan alempana tai korkeampana kuin spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpötila ja jotka muototekijät on valittu joukosta, johon kuuluvat spiraalien staattiset muototekijät.
Käsillä oleva keksintö perustuu siihen, että jätevesi pystytään ohjaamaan putkilämmönsiirtimen spiraaliputkesta muodostuvalle ensiöpuolelle jatkuvasti käyttö20 kohteesta kun säiliön vaippapuolelle johdettavan lämmönsiirtonesteen virtausta säädetään ohituskytkennällä.
Toisekseen keksintö perustuu siihen, että ohituskytkennän toimintaa säädetään spiraaliputken spiraalien staattisilla muototekijöillä sekä mittaamalla jatkuvasti lämmönsiirtonesteen lämpötilaa säiliön sisäpuolella.
Kun ohituskytkennän toiminnassa otetaan huomioon staattiset muototekijät, saavutetaan se merkittävä etu, että pystytään ensinnäkin käyttämään halutusta lähteestä johdettuja jätevesiä modifioimalla halulla tavalla spiraalin toimintaa ja lämmönsiirtotehoa. Tämän jälkeen pystytään ottamaan huomioon jäteveden laadun vaikutus spiraaliputken staattisiin muototekijöihin ja edelleen lämmönsiirtotehoon 30 jätevedestä spiraaliputkea ympäröivään lämmönsiirtonesteeseen. Näiden tekijöiden perusteella säädetään ohituskytkentää.
20175984 prh 06 -11- 2017
Erässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa lämmönsiirtotehoa säädetään muuttamalla spiraalien nousukulmaa, joka nousukulma on 0-10 astetta spiraalia kohti.
Tässä spiraalin nousukulma tarkoittaa jätevesiputken yhden spiraalin eli spiraali5 putken ylöspäin suuntautuvan kierteen keskilinjan kohtaamiskulmaa vaakatasoon nähden.
Eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa lämmönsiirtotehoa säädetään muuttamalla spiraaliputken lämmönsiirtopinta-alan suhdetta spiraaliputken spiraalien määrittelemän pystytilan korkeuteen.
Spiraalien määrittelemän pystytilan korkeudella tarkoitetaan spiraaliputken ylimmän ja alimman kierteen I. spiraalin keskilinjojen välistä suurinta etäisyyttä. Spiraaliputken lämmönsiirtopinta-alalla taas tarkoitetaan spiraaliputken spiraalien yhteenlaskettua pinta-alaa.
Vielä eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa lämmönsiirtote15 hoa säädetään spiraaliputken spiraaleissa olevien vaakasuuntaisten kulmien määrällä ja kulmien suuruudella.
Spiraalien eli kierteiden vaakasuuntaisilla kulmilla tarkoitetaan spiraaleissa olevia taivutuksia eli kulmia, jossa kulman yhteydessä olevien putken keskilinjan kohtien kautta kulkeva spiraalin säde poikkeaa saman spiraalin keskimääräisestä sätees20 tä, mitattuna spiraaliputken pituussuuntaiselta eli pystysuuntaiselta keskilinjalta.
Eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa lämmönsiirtotehoa säädetään spiraaliputken spiraalien säteellä spiraaliputken pystysuuntaiseen keskilinjaan nähden.
Eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa ensimmäiseen läm25 mönsiirtotilaan saapuvan lämmönsiirtonesteen lämpötilaa mitataan ja mahdollisesti myös mainitusta lämmönsiirtotilasta lähtevän lämmönsiirtonesteen lämpötilaa mitataan, säiliön vaipan alaosassa, keskiosassa ja yläosassa sijaitsevilla lämpötilan mittausvälineillä.
Edullisesti menetelmään kuuluu lisäksi vaihe, jossa jatkuvaksi järjestetyn spiraali30 putken sisäpintaa pitkin kuljetetaan jätevettä painovoimaisesti, jolloin nesteen virtausnopeus spiraaliputken sisäpuolella riippuu spiraalin staattisista muototekijöistä.
20175984 prh 06 -11- 2017
Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa spiraaliputken sisäpuolella jäteveden virtaus on järjestetty tapahtumaan jatkuvaksi muodostamalla spiraaliputken sisäpinta ja spiraaliputken pituussuuntainen aukeama jatkuvaksi, jolloin virtausnopeus putken sisäpuolella riippuu spiraaliputken spiraalien muototekijöistä.
Seuraavassa kuvataan vielä yksityiskohtaisemmin keksintöä ja sillä saavutettavissa olevia etuja viittaamalla oheisiin kuvioihin.
Kuviossa 1A esitetään pystyleikkauskuviota jätevesien lämpöenergian talteenottoon sopivasta säiliöstä.
Kuviossa 1B esitetään kuvion 1A säiliötä ilman ulkovaippaa.
Kuviossa 2A ja 2B esitetään hieman eri kuvakulmista kuvion 1 säiliötä ulkoapäin katsottuna.
Kuviossa 3 esitetään säiliötä ulkoapäin katsottuna ja varustettuna kaaviomaisesti esitetyllä ohituskytkennällä.
Kuvioissa 4 esitetään spiraalien muototekijöitä.
Kuviossa 5 esitetään spiraaliputken poikkileikkausta suoraan ylhäältäpäin katsottuna.
Kuviossa 1A esitetään pituusleikkauskuvannolla keksinnön mukaisen ensimmäisen suoritusmuodon mukaista säiliötä, joka toimii putkilämmönsiirtimenä esimerkiksi kerrostalon harmaiden tai mustien vesien lämpöenergian talteen ottamiseksi.
Kuvassa 1B näkyy kuvion 1A säiliö ilman vaippaa.
Kuvioilla 2A, 2B ja 3 esitetään, kuinka jätevesiä ja lämmönsiirtonesteitä tuodaan säiliöön 1 tai viedään pois säiliöstä.
Kuten näkyy kuvioiden 1A ja 1B säiliön 1 pituusleikkauskuviosta, putkilämmönsiirtimenä toimivassa säiliössä on ulkovaippa 10 sekä jatkuva spiraaliputki 2, jäteve25 den kuljettamiseksi säiliön läpi säiliön 1 pystysuuntaisesti. Yleensä jätevesi J kulkee painovoimaisesti ylhäältä alas säiliön 1 läpi. Säiliö on varustettu jalustalla 12.
Spiraaliputken 2 vaippaa eli spiraaliputken ulkoseinämää ympäröi välittömästi ensimmäinen lämmönsiirtotila 4, joka muodostaa samalla putkilämmönsiirtimen vaippaosan. Ensimmäistä lämmönsiirtotilaa 4 rajoittavat spiraaliputken 2 ulkoseinämä 30 ja säiliön 1 ulkovaippa (kaksoisvaippa). Säiliössä on myös säiliön vaakasuuntaiset
20175984 prh 06 -11- 2017 välipohjat 11; 11a ja 11; 11b, jotka rajoittavat lämmönsiirtotilaa 4 vastaavasti ylhäältä ja alhaalta.
Tämä ensimmäinen lämmönsiirtotila 4 on yhteydessä lämmönsiirtonesteen L tulokanavaan 9; 91 ainakin yhden säiliön 1 vaippaan 10 liittyvän lämmönsiirtonesteen 5 tuloyhteen 4; 41 välityksellä ja lämmönsiirtonesteen poistokanavaan 9; 92, erityisesti lämmönsiirtonesteen poistoputkeen vähintään yhden, säiliön 1 vaippaan 10 liittyvän lämmönsiirtonesteen lähtöyhteen 4; 42 välityksellä. Spiraaliputken 2 sisäpuolelle jää toinen pystysuuntainen lämmönsiirtotila 5, joka sijaitsee siten spiraaliputken 2 spiraalien 2; 21..28 rajoittamassa pystytilassa h. Ainakin osa säiliöstä 1 on 10 järjestetty paineastiaksi.
Kuviosta 1B näkyvät spiraaliputken kierteet hieman yksityiskohtaisemmin. Kunkin spiraalin 21... 28 nousukulma N; N1..N8 voidaan valita väliltä 0-10 astetta. Spiraalin nousukulma vaikuttaa suoraan mainitun spiraalin 21... 28 sisäpuolella kulkevan jäteveden J virtausnopeuteen ja siten jäteveden J virtauksen turbulenttisuuteen ja 15 edelleen lämmönsiirtotehoon jätevedestä spiraaliputkea 2 ympäröivään lämmönsiirtonesteeseen L.
Kuvioista 2A ja 2B näkyy yksityiskohtaisemmin, muun muassa säiliön 1 vaipan 10 ja säiliön yläosan tarkistusluukkuun 6 (miesluukkuun) kytketyn jakotukin 7 rakennetta. Kuvioissa 2 ja 3 näkyvä säiliön 1 vaipan 10 yläosa on varustettu avattavissa 20 olevalla tarkistusluukulla 6. Tarkistusluukun 6 päälle on integroitu tai kiinnitetty kiinteästi jakotukki 7. Jakotukissa 7 on ensimmäinen venttiilijärjestely tai vastaava, jolla voidaan avata jätevedelle tuloreitti jakotukille 7 kahdesta eri suunnasta säiliön ulkopuolelta. Lisäksi jakotukissa 7 on välineet, kuten toinen venttiilijärjestely nesteyhteyden avaamiseksi ja sulkemiseksi mainitulta jakotukilta 7 säiliön 1 toisessa 25 lämmönsiirtotilassa 5 sijaitsevalle spiraalimaiselle putkilämmönsiirtimeen 3. Putkilämmönsiirtimen 3 tulo- ja menopäät 31, 32 on kytketty mainittuun jakotukkiin 7. Näin jakotukki 7, putkilämmönsiirrin 3 ja tarkistusluukku muodostavat yhden kokonaisuuden, joka voidaan ottaa pois säiliöstä yhdellä kertaa.
Kuviosta 3 näkyy, kuinka säiliön jakotukille 7 ja edelleen säiliön sisäpuolelle saa30 puu lämmönsiirtonesteen L, kuten veden, virtaus V1. Lämmönsiirtoneste L kulkee spiraaliputken 2 sisäpuolella olevan spiraalimaisen putkilämmönsiirtimen kautta ja luovuttaa samalla lämpöenergiaansa lämmönsiirtotilaan 5. Tämän jälkeen jäähtynyt tai lämmennyt vesivirtaus V2 poistuu lämmön jakotukilta säiliön ulkopuolelle.
20175984 prh 06 -11- 2017
Jäteveden J virtaus saapuu puolestaan säiliön yläosasta tuloyhteen 2; 21 kautta säiliön 1 sisäpuolelle (vrt. kuvio 1). Säiliön 1 sisäpuolella se kulkee spiraaliputkea 2 pitkin alas painovoimaisesti ja luovuttaen samalla lämpöenergiaa vaippaosassa 4 olevalle lämmönsiirtonesteelle L. Sen jälkeen jätevesi poistuu säiliöstä tuloyh5 teen 2; 22 kautta.
Kuviossa 1 näkyvän spiraaliputken 2 seinämän materiaalipaksuus suhteessa spiraaliputken poikkileikkauksen keskimääräiseen halkaisijaan valitaan siten, että spiraaliputken 2 on suurin paineenkestotaso 10-16 bar. Säiliön 1 kaksoisvaipan 10 materiaalipaksuus suhteessa säiliön sisähalkaisijaan on puolestaan valittu siten, 10 että säiliön suurin paineenkestotaso on 6-10 bar. Näin säiliön 1 putkiosan spiraaliputken suurin paineenkestotaso on hieman suurempi kuin säiliön vaippaosan suurin mahdollinen paineenkestotaso.
Kuviossa 1 näkyvän spiraalikierukan 3 seinämän materiaalipaksuus suhteessa spiraaliputken poikkileikkauksen keskimääräiseen halkaisijaan valitaan puolestaan 15 siten, että spiraalikierukan 3 suurin paineenkestotaso on 10-16 bar.
Kuviossa 1 näkyvä jätevedelle tarkoitettu spiraaliputki 2 on materiaaliltaan haponkestävää terästä ja sen sisäpinta käsitelty, edullisesti elektrolyyttisellä kiillotuksella, alle pinnankarheuteen Ra = 120. Spiraaliputken 2 sisäpinnan käsittely on lisäksi valittu siten, että mainitun käsittelyn avulla spiraaliputken 2 seinämän sisäpinnan 20 keskimääräinen kromipitoisuus on järjestetty korkeammaksi kuin spiraaliputken 2 seinämän muiden osien keskimääräinen kromipitoisuus. Elektrolyyttinen kiillotus tasoittaa kemiallisesti spiraaliputken 2 seinämän sisäpinnan mikroskooppisen pieniä epätasaisuuksia, jolloin lika ei tartu spiraaliputken sisäpintaan kun lämpöenergia otetaan talteen esimerkiksi mustasta vedestä. Kromipitoisuuden lisääminen 25 spiraaliputken 2 sisäpinnalla puolestaan parantaa sisäpinnan korroosion kestoa.
Kuvioissa 3 ja 4 on havainnollistettu keksinnön mukaista säätöjärjestelmää.
Säätöjärjestelmä käsittää lämpötilan mittausvälineet sekä välineet energian talteen ottamisen ohjaamiseksi, spiraaliputkessa 2 virtaavasta jätevedestä J mainittua spiraaliputkea 2 ympäröivässä lämmönsiirtotilassa 4 olevaan lämmönsiirtonestee30 seen L. Lämpöenergian talteenoton ohjaus suoritetaan spiraaliputkessa 2 virtaavan jäteveden J ja lämmönsiirtotilassa 4 virtaavan lämmönsiirtonesteen L lämpötilaeron perusteella.
20175984 prh 06 -11- 2017
Kuviossa 3 näkyvässä keksinnön toteutusmuodossa pystytään mittaamaan säiliön 1 sisäpuolella lämmönsiirtotilassa 4 (vaippatilassa) virtaavan lämmönsiirtonesteen L lämpötilaa vastaavasti säiliön vaipan alaosassa, keskiosassa ja yläosassa olevilla lämpötilan mittausvälineillä M3, M2 ja M1. Lisäksi on mahdollista mitata spiraa5 liputken 2 sisäpuolella virtaavan jäteveden J lämpötilaa vastaavasti spiraaliputken tulo- ja lähtöyhteessä 2; 21, 2; 22 sijaitsevien lämpötilan mittausvälineiden avulla (ei esitetty kuvioissa).
Säiliön 1 ensimmäiseen lämmönsiirtotilaan 4 on johdettavissa lämmönsiirtonesteen L tilavuusvirtaus V3 lämmönsiirtonesteen tulokanavan 9;, 91 kuten tuloputken 10 avulla. Osa V5 venttiilille 4000 tulevasta lämmönsiirtonesteen L kokonaisvirtauksesta Vtot voidaan suunnata lämmönsiirtonesteen ohituskanavaan 9; 95 kuten ohitusputkeen, jonka välityksellä tietty osa V5 (ohitusvirtaus) lämmönsiirtonesteen L kokonaistilavuusvirtauksesta Vtot pystytään edelleen ohjaamaan säiliön 1 ohitse. Säätöjärjestelmän ohjaus 2000 suoritetaan ohjausvälineillä, joiden välityksellä 15 säädetään säiliöön saapuvan lämmönsiirtonesteen L tilavuusvirtauksen V3 ja säiliön ohittavan tilavuusvirtauksen V5 suhdetta V3/V5. Ohjaus 2000 tapahtuu lämpötilan ja virtausmittauksen 2200 perusteella. Tätä varten mitataan jäteveden J lämpösisältöä ja mahdollisesti myös tilavuusvirtausta vaiheessa 2205 sekä lämmönsiirtonesteen lämpötilaa ja mahdollisesti myös tilavuusvirtausta vaiheessa 2210. 20 Lisäksi ohjauksessa 2200 otetaan huomioon spiraaliputken 2 spiraalien staattiset muototekijät 3000. Muototekijöihin kuuluvat spiraalien 21... 28 nousukulmat N; N1N8 (3015), jotka valitaan väliltä 0-10 astetta kullekin spiraalille 21..28, spiraaliputken 2 lämmönsiirtopinta-alan suhdetta spiraalin 21... 28 määrittelemän pystytilan korkeuteen h (3020), spiraaliputken spiraalien 21... 28 vaakasuuntaisten kulmien t 25 määrä ja kulmien t suuruus (3005) sekä kunkin spiraaliputken spiraalin 21... 28 säde spiraaliputken pystykeskilinjasta H (3010).
Ohjauksen 2000 tavoitteena on pitää lämmönsiirtonesteen L tulokanavaan 9; 91, erityisesti lämmönsiirtonesteen tuloputkeen 9;91 ohjatun lämmönsiirtonesteen L lämpötila koko ajan alempana tai korkeampana kuin spiraaliputkessa 2 virtaavan 30 jäteveden J lämpötila tai korkeampana kuin spiraaliputkessa virtaavan jäteveden J lämpötila.
Kuvion 5 leikkauskuviolla havainnollistetaan spiraaliputken 2 spiraalien vaakasuuntaisia kulmia. Kuvassa näkyvässä spiraaliputken 2 spiraalissa 21 eli spiraaliputken kierteessä, on spiraalin säde R1 taivutusten t ulkopuolella. Säde mitataan 35 etäisyytenä spiraaliputken pystysuuntaiselta keskilinjalta H spiraalin keskilinjalle.
Sen sijaan kunkin vaakakulman eli taivutuksen t kohdalla etäisyys eli kaarevuussäde on R1 mitattuna jälleen etäisyytenä spiraaliputken 2 pystysuuntaiselta keskilinjalta H spiraalin keskilinjalle. Spiraalien kulmat t vaikuttavat jäteveden J kulkunopeuteen ja turbulenssiin spiraaleissa 21... 28 ja siten lämmönsiirtoon spiraaliput5 ken 2 sisällä virtaavasta nesteestä spiraalia 2 ympäröivään lämmönsiirtonesteeseen L.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö on mahdollista toteuttaa monella muullakin tavalla patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.
20175984 prh 06 -11- 2017
Viitenumeroluettelo
Säiliö
2 Jätevesi putki, spiraaliputki
5 21— 28 spiraalit
21,22 (spiraaliputken) tulo- ja lähtöyhteet
3 Putkilämmönsiirrin
31,32 (putkilämmönsiirtimen) tulo- ja menopäät
4 Ensimmäinen lämmönsiirtotila
lämmönsiirtonesteen tuloyhde
4; 41
4; 42 lämmönsiirtonesteen lähtöyhde
Toinen lämmönsiirtotila
Tarkistusluukku
20175984 prh 06 -11- 2017
7
9; 91
9; 92
9;95
10
11a
11b
2000
3000
Ohjaus ylätarkistusluukku (kansi)
Jakotukki
Laippayhde
Lämmönsiirtonesteen tulokanava, tuloputki
Lämmönsiirtonesteen poistokanava
Lämmönsiirtonesteen ohituskanava
Säiliön vaippa
Välipohja ylempi välipohja alempi välipohja (säiliön) jalusta
Lämmönsiirtoteho, spiraaliputken staattiset tekijät
20175984 prh 06 -11- 2017
3005 kulmat
3010 spiraalien säteet
3015 spiraalien nousukulmat
3020 pinta-ala, suhde korkeuteen
2200 Mittaus
2205 jätevesi
2210 lämmönsiirtoneste
4000 Venttiili
h Pystytilan korkeus
H Spiraaliputken pystysuuntainen keskilinja
L Lämmönsiirtoneste
J Jätevesi
M1, M2, M3 Mittausvälineet (lämpötila)
N Nousukulma
R1 Spiraalin säde
t Spiraalin kulma
V3 Lämmönsiirtoneste, saapuva tilavuusvirtaus
V4 Lämmönsiirtoneste poistuva tilavuusvirtaus
V5 Lämmönsiirtonesteen ohitusvirtaus, tilavuusvirtaus
V6 Jätevesi, saapuva tilavuusvirtaus
V7 Jätevesi poistuva tilavuusvirtaus
Vtot Lämmönsiirtoneste kokonaisvirtaus
20175984 prh 06 -11- 2017
Patenttivaatimukset

Claims (16)

1. Menetelmä säiliön (1) sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa (2) virtaavan jäteveden (J) lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi, joka säiliö (1) käsittää säiliötä ulospäin rajaavan vaipan (10), jatkuvan spiraaliputken (2), jäteveden kuljet5 tamiseksi säiliön läpi pystysuunnassa, joka spiraaliputki (2) on yhteydessä säiliön ulkopuoliseen jäteveden tuloputkeen säiliön vaippaan liittyvän tuloyhteen (2; 21) välityksellä ja säiliön ulkopuoliseen jäteveden poistoputkeen säiliön vaippaan liittyvän lähtöyhteen (2; 22) välityksellä, spiraaliputken (2) vaippaa ympäröivän ensimmäisen lämmönsiirtotilan (4), jota mainitun spiraaliputken (2) ulkovaippa ja säiliön 10 (1) vaippa (10) rajoittavat, ja joka ensimmäinen lämmönsiirtotila (4) on yhteydessä lämmönsiirtonesteen tulokanavaan (9; 91) ainakin yhden säiliön (1) vaippaan (10) liittyvän lämmönsiirtonesteen tuloyhteen (2; 21) välityksellä ja lämmönsiirtonesteen poistokanavaan (9; 92) vähintään yhden säiliön (1) vaippaan (10) liittyvän lämmönsiirtonesteen lähtöyhteen (4; 42) välityksellä, sekä spiraaliputken (2) sisäpuo15 lelle jäävän toisen lämmönsiirtotilan (5), jota mainitun spiraaliputken (2) ulkovaippa rajoittaa, jolloin menetelmässä ohjataan lämpöenergian talteenottoa spiraaliputkessa (2) virtaavasta jätevedestä (J) spiraaliputkea (2) ympäröivässä lämmönsiirtotilassa (4) virtaavaan lämmönsiirtonesteeseen (L) jäteveden (J) ja lämmönsiirtotilassa virtaavan lämmönsiirtonesteen (L) lämpötilaerolla, tunnettu siitä, että mene20 telmä käsittää seuraavat vaiheet:
lämmönsiirtonesteen (L) tulokanavassa (9; 91) olevalle ohituskytkennälle saapuvan lämmönsiirtonesteen (Vtot) ohjaaminen yhtäältä lämmönsiirtonesteen tulokanavaan (9; 91) ja edelleen säiliön (1) ensimmäiseen lämmönsiirtotilaan (4) saapuvaan tilavuusvirtaukseen (V3) sekä toisaalta säiliön ohittavaan lämmönsiir25 tonesteen (V5) tilavuusvirtaukseen, jolloin lämmönsiirtonesteen (L) saapuvan tilavuusvirtauksen (V3) ja säiliön ohittavan tilavuusvirtauksen (V5) suhdetta (V3/V5) säädetään:
A) säätämällä lämmönsiirtotehoa jätevesiputken (2) spiraalimaisen seinämän läpi, spiraaliputken (2) spiraalien (21-28) muototekijöiden (3000) välityksellä, joiden
30 muototekijöiden valinta riippuu jäteveden laadusta ja
B) mittaamalla (2200) lämmönsiirtonesteen (L) lämpötilaa säiliön lämmönsiirtotilassa (4) ja mahdollisesti myös mainitun saapuvan lämmönsiirtonesteen (L) tilavuusvirtauksen (V3) virtausmäärää, ja/tai mittaamalla (2200) spiraaliputken (2) sisäpuolelle saapuvan jäteveden (J) tilavuusvirtauksen (V6) lämpötilaa ja mahdolli
20175984 prh 06 -11- 2017 sesti myös mainitun saapuvan jäteveden tilavuusvirtauksen (V6) virtausmäärää, sekä
C) ohjaamalla kohtien A ja B perusteella säätöyksiköllä virtausmäärää (V4) tulokanavassa (9; 91) sellaisena, että sen lämpötila pysyy joko koko ajan alempana 5 kuin spiraaliputkessa (2) virtaavan jäteveden (J) lämpötila tai korkeampana kuin spiraaliputkessa virtaavan jäteveden (J) lämpötila.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtonesteen (L) ensimmäiseen lämmönsiirtotilaan (4) saapuvaan tilavuusvirtauksen (V3) lämpötila on alempi kuin jäteveden (J) säiliöön saapuvan tilavuusvirtauksen
10 lämpötila ja lämmönsiirtoneste (L) on valittu joukosta, joka käsittää lämpöpumpun primaaripuolen keruunesteen, ilmanvaihdon lauhdutusnesteen.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että spiraaliputken (2) materiaalipaksuus suhteessa spiraaliputken poikkileikkauksen keskimääräiseen halkaisijaan on valittu yhtäältä siten, että spiraaliputkella (2) on en-
15 simmäinen paineenkestotaso, ja säiliön (1) vaipan (10) materiaalipaksuus suhteessa säiliön sisähalkaisijaan on toisaalta valittu siten, että säiliöllä (1) on toinen paineenkestotaso, jolloin spiraaliputken paineenkestotaso on erilainen kuin säiliön paineenkestotaso.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiir20 totehoa säädetään valitsemalla spiraaliputken (2) spiraalien (21... 28) nousukulma (N), joka nousukulma (N; N1... N8) on 0-10 astetta kussakin spiraalissa (21... 28).
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtotehoa säädetään muuttamalla spiraaliputken (2) lämmönsiirtopinta-alan suhdetta spiraaliputken spiraalien (21... 28) määrittelemän pystytilan korkeuteen (h).
25
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtotehoa säädetään spiraaliputken (2) spiraaleissa (21... 28) olevien vaakasuuntaisten kulmien (t) määrällä ja kulmien (t) suuruudella.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtotehoa säädetään muuttamalla spiraaliputken spiraalien (21... 28) pituussuuntai-
30 selle keskilinjalle mitattua sädettä (R1) spiraaliputken pystykeskilinjasta (H).
8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmönsiirtonesteen (L) ensimmäiseen lämmönsiirtotilaan (4) saapuvan ti16
20175984 prh 06 -11- 2017 lavuusvirtauksen (V3) lämpötilaa ja mahdollisesti myös lähtevän lämmönsiirtonesteen lämpötilaa mitataan, säiliön (1) vaipan alaosassa, keskiosassa ja yläosassa sijaitsevilla lämpötilan mittausvälineillä (M1, M2, M3).
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikäli säili-
5 ön (1) vaipan (1) alaosasta mitattu lämmönsiirtonesteen (L) lämpötila T < 0, lämmönsiirtotilassa (4), on mainittuun lämmönsiirtotilaan (4) saapuva tilavuusvirtaus (V3) 0 m3/min.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmään kuuluu lisäksi vaihe, jossa spiraaliputken (2) sisäpuolelle jäävään toiseen
10 lämmönsiirtotilaan (5) järjestetyllä yhdellä tai useammalla putkilämmönsiirtimellä (3), joissa kiertää erillinen toinen lämmönsiirtoneste, lämmitetään/jäähdytetään spiraaliputkea (2) ympäröivässä lämmönsiirtotilassa (4) olevaa lämmönsiirtonestettä (L).
11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu sii15 tä, että menetelmään kuuluu lisäksi vaihe, jossa säiliön vaipassa ja/tai kannessa olevissa lisäyhteissä olevilla lämmönsiirtimillä lämmitetään/jäähdytetään spiraaliputkea (2) ympäröivässä lämmönsiirtotilassa (4) olevaa lämmönsiirtonestettä (L).
12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säiliön vaipassa on laippaliitoksia, joiden läpi on viety yksi tai useampia lämmönsiirtimiä, ku-
20 ten aurinkolämmön keräimiä, jotka ulottuvat säiliön ensimmäisessä lämmönsiirtotilassa olevaan lämmönsiirtonesteeseen ja joilla lämmönsiirtimillä siirretään energiaa spiraaliputkea (2) ympäröivässä lämmönsiirtotilassa (4) olevaan lämmönsiirtonesteeseen (L) tai siitä pois.
13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu sii25 tä, että menetelmään kuuluu lisäksi vaihe, jossa jatkuvaksi järjestetyn spiraaliput- ken (2) sisäpintaa pitkin kuljetetaan jätevettä painovoimaisesti, jolloin nesteen virtausnopeus spiraaliputken (2) sisäpuolella riippuu spiraaliputken (2) staattisista muototekijöistä (3000).
14. Säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa (2) virtaa30 van jäteveden (J) lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi, joka säiliö (1) käsittää säiliötä ulospäin rajaavan vaipan (10), jatkuvan spiraaliputken (2) jäteveden kuljettamiseksi säiliön läpi pystysuunnassa, joka spiraaliputki (2) on yhteydessä säiliön ulkopuoliseen jäteveden tuloputkeen säiliön vaippaan liittyvän tuloyhteen (2; 21)
20175984 prh 06 -11- 2017 välityksellä ja säiliön ulkopuoliseen jäteveden poistoputkeen säiliön vaippaan liittyvän lähtöyhteen (2; 22) välityksellä, spiraaliputken (2) vaippaa ympäröivän ensimmäisen lämmönsiirtotilan (4), jota mainitun spiraaliputken (2) ulkovaippa ja säiliön (I) vaippa (10) rajoittavat, ja joka ensimmäinen lämmönsiirtotila (4) on yhteydessä 5 lämmönsiirtonesteen tulokanavaan (9; 91) ainakin yhden säiliön (1) vaippaan (10) liittyvän lämmönsiirtonesteen tuloyhteen (2; 21) välityksellä ja lämmönsiirtonesteen poistokanavaan (9; 92) vähintään yhden säiliön (1) vaippaan (10) liittyvän lämmönsiirtonesteen lähtöyhteen (4; 42) välityksellä, sekä spiraaliputken (2) sisäpuolelle jäävän toisen lämmönsiirtotilan (5), jota mainitun spiraaliputken (2) ulkovaippa 10 rajoittaa, joka säätöjärjestelmä käsittää lämpötilan mittausvälineet, sekä välineet energian talteen ottamisen ohjaamiseksi, spiraaliputkessa (2) virtaavasta jätevedestä (J) mainittua spiraaliputkea (2) ympäröivässä lämmönsiirtotilassa (4) olevaan lämmönsiirtonesteeseen (L), jolloin mainittu lämpöenergian talteenoton ohjaus suorite15 taan spiraaliputkessa (2) virtaavan jäteveden (J) ja lämmönsiirtotilassa (4) virtaavan lämmönsiirtonesteen (L) lämpötilaeron perusteella, tunnettu siitä, että säätöjärjestelmä käsittää edelleen lämpötilan mittausvälineet, jotka käsittävät välineet säiliön sisäpuolella virtaavan lämmönsiirtonesteen (L) lämpötilan mittaamiseksi edullisesti säiliön vaipan 20 alaosassa, keskiosassa ja yläosassa olevilla lämpötilan mittausvälineillä, sekä mahdollisesti myös välineet spiraaliputken (J) sisäpuolella virtaavan jäteveden (J) lämpötilan mittaamiseksi spiraaliputken tulo- ja lähtöyhteessä (2; 21,2;22) sijaitsevien lämpötilan mittausvälineiden avulla, lämmönsiirtonesteen tuloputken (9; 91), jonka välityksellä säiliön (1) ensim25 mäiseen lämmönsiirtotilaan (4) on johdettavissa lämmönsiirtonesteen (L) tilavuusvirtaus (V3) sekä toisaalta ohituskanava (9; 95), jonka välityksellä lämmönsiirtonesteen tilavuusvirtaus (V5) pystytään ohjaamaan säiliön ohitse, ohjausvälineet (2000), joiden välityksellä säädetään lämmönsiirtonesteen (L) saapuvan tilavuusvirtauksen (V3) ja säiliön ohittavan tilavuusvirtauksen (V5) suh30 detta (V3/V5), lämpötilan mittausvälineiltä saatujen lämpötilamittaustietojen välityksellä sekä spiraaliputken (2) spiraalien muototekijöiden (3000) välityksellä, siten, että lämmönsiirtonesteen (L) tuloputkeen (9;)1) ohjatun lämmönsiirtonesteen (J) lämpötila pysyy koko ajan alempana tai korkeampana kuin spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpötila ja jotka muototekijät on valittu joukosta, johon kuuluvat
35 spiraalien (21... 28) staattiset muototekijät.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että spiraaliputken (2) sisäpuolella jäteveden (J) virtaus on järjestetty tapahtumaan jatkuvaksi muodostamalla spiraaliputken (2) sisäpinta jatkuvaksi ja spiraaliputken (2) pituussuuntainen aukeama jatkuvaksi, jolloin virtausnopeus putken sisäpuolella riip-
5 puu spiraaliputken (2) spiraalien (21-28) muototekijöistä.
16. Jonkin edellä patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tai säätöjärjestelmä, jossa spiraaliputki (2) on materiaaliltaan haponkestävää terästä ja sen sisäpinta on käsitelty, edullisesti elektrolyyttisellä kiillotuksella, alle pinnankarheuteen Ra = 120, jolloin spiraaliputken (2) sisäpinnan käsittelyolosuhteet on lisäksi valittu siten, että
10 mainitulla käsittelyllä aikaansaadaan spiraaliputken (2) sisäpinnan keskimääräinen kromipitoisuus korkeammaksi kuin spiraaliputken (2) seinämän muissa osissa.
FI20175984A 2017-11-06 2017-11-06 Menetelmä ja säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi FI20175984A1 (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175984A FI20175984A1 (fi) 2017-11-06 2017-11-06 Menetelmä ja säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi
PCT/FI2018/050811 WO2019086767A1 (en) 2017-11-06 2018-11-06 Method and adjustment system for controlling the recovery of heat energy from wastewater flowing in a spiral pipe present inside a container
US16/761,828 US20210199390A1 (en) 2017-11-06 2018-11-06 Method and Adjustment System for Controlling the Recovery of Heat Energy from Wastewater Flowing in a Spiral Pipe Present Inside a Container

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175984A FI20175984A1 (fi) 2017-11-06 2017-11-06 Menetelmä ja säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI20175984A1 true FI20175984A1 (fi) 2019-05-07

Family

ID=66332476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20175984A FI20175984A1 (fi) 2017-11-06 2017-11-06 Menetelmä ja säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210199390A1 (fi)
FI (1) FI20175984A1 (fi)
WO (1) WO2019086767A1 (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3131773A1 (fr) 2022-01-11 2023-07-14 Wallace Technologies Echangeur de chaleur monocorps

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0008633B1 (de) * 1978-07-10 1981-12-09 Linde Aktiengesellschaft Wärmetauscher für Hochdruck- und Hochtemperatureinsatz und Verfahren zu seiner Herstellung sowie Verwendung als Reaktor
US8201619B2 (en) * 2005-12-21 2012-06-19 Exxonmobil Research & Engineering Company Corrosion resistant material for reduced fouling, a heat transfer component having reduced fouling and a method for reducing fouling in a refinery
US9127897B2 (en) * 2010-12-30 2015-09-08 Kellogg Brown & Root Llc Submersed heat exchanger
FI20145942L (fi) * 2014-03-13 2015-09-14 Jouni Helppolainen Säiliö jäteveden energian talteen ottamiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
US20210199390A1 (en) 2021-07-01
WO2019086767A1 (en) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0610897B1 (en) Heat exchanging apparatus
CN102884390B (zh) 从管道中流动的废液提取热量的方法、使用该方法的热交换器及设备
EP2082174A1 (en) Water heating apparatus and system
CN103774747B (zh) 套管式文丘里虹吸排污管及设计方法
FI127909B (fi) Säiliö jäteveden lämpöenergian talteen ottamiseksi
FI20175984A1 (fi) Menetelmä ja säätöjärjestelmä säiliön sisäpuolella sijaitsevassa spiraaliputkessa virtaavan jäteveden lämpöenergian talteenoton ohjaamiseksi
EP2693146B1 (en) Heat exchanger for sewer riser
US10101056B2 (en) Facility for producing a hot liquid, in particular hot water
CN109425235A (zh) 换热器和闭式冷却塔
US11193721B2 (en) Heat recovery unit for gray water
EP3571456B1 (en) Waste-liquid heat recovery
KR20210091539A (ko) 재순환 밸브용 포집장치 및 이를 이용한 재순환 밸브
KR20170075637A (ko) 무동력 온수순환 촉진 장치
WO2012099476A1 (en) A horizontal gyrating heat exchanger
CN213446300U (zh) 一种合并式除盐水箱
CN211178048U (zh) 容积式换热器
JP2019066084A (ja) 熱交換器
EP4113048A1 (en) Grey water heat recovery apparatus
CN209597891U (zh) 一种用于挤压型材的冷却系统
JP2000161778A (ja) 太陽熱集熱装置用貯湯タンク
DE10110527A1 (de) Heizeinrichtung zur kombinierten Heiz- und Brauchwassererwärmung
ITTV20090197A1 (it) Equilibratore idraulico con dispositivi interni di separazione e sfogo aria, filtro in linea defangatore per decantazione ispezionabile, compatto per circuiti idraulici e di scambio termico.
CN114321727A (zh) 采用长距离管道输送化学流体的输送工艺
NL8000704A (nl) Meertraps ontspanverdamper.
CN106705017A (zh) 一种高效连续排污膨胀器

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ECOPAL OY