RU2349854C2 - Method of low-temperature heat utilisation and device for its implementation - Google Patents
Method of low-temperature heat utilisation and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349854C2 RU2349854C2 RU2006120322/06A RU2006120322A RU2349854C2 RU 2349854 C2 RU2349854 C2 RU 2349854C2 RU 2006120322/06 A RU2006120322/06 A RU 2006120322/06A RU 2006120322 A RU2006120322 A RU 2006120322A RU 2349854 C2 RU2349854 C2 RU 2349854C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- heat
- heat transfer
- coolant
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет использовать низкопотенциальные источники тепла, в том числе хозяйственно-бытовые стоки и другие тепловые отходы, для предварительного подогрева воды до подачи в водонагревательные устройства и для нагрева других жидкостей, газов или их смесей.The invention relates to a power system and allows the use of low-grade heat sources, including domestic wastewater and other thermal waste, for preheating water before being supplied to water-heating devices and for heating other liquids, gases or mixtures thereof.
Известен способ горячего водоснабжения жилых зданий (заявка РФ №2003134987), по которому горячую воду нагревают в электроводонагревателе, использованную горячую воду сливают в канализацию, причем исходную холодную воду перед нагревом в электроводонагревателе подогревают с помощью теплового насоса, а в качестве низкопотенциального источника теплоты для теплового насоса применяют использованную горячую воду.A known method of hot water supply for residential buildings (RF application No. 2003134987), in which hot water is heated in an electric heater, used hot water is drained into the sewer, and the original cold water is heated using an heat pump before being heated in an electric heater, and as a low-grade heat source for heat pump use used hot water.
Другие способы использования низкопотенциального тепла известны из решений по патентам РФ №2155302, №2186309, №2264585.Other methods of using low-grade heat are known from the solutions of RF patents No. 2155302, No. 2186309, No. 2264585.
Однако эти решения предполагают использование дополнительного теплового насоса.However, these solutions involve the use of an additional heat pump.
Наиболее эффективными являются решения, предполагающие турбулизацию теплоносителя. Так, известно решение (заявка РФ №93037911 "Способ интенсификации конвективного теплообмена и устройство для его реализации"), в котором за счет кругового поперечного сечения трубы обеспечивают вращательное движение пристенных слоев.The most effective solutions are those involving turbulization of the coolant. So, the solution is known (RF application No. 93037911 "Method of convective heat exchange intensification and device for its implementation"), in which due to the circular cross section of the pipe provide rotational movement of the wall layers.
В "Способе работы пластинчатого теплообменника" по патенту РФ №2225581 турбулизацию потоков увеличивают конструктивным решением поверхности контакта теплоносителя.In the "Method of plate heat exchanger operation" according to the patent of the Russian Federation No. 2225581, turbulence of the flows is increased by a constructive solution of the contact surface of the coolant.
Однако эффективность этих решений низка в случае теплоносителя с механическими включениями.However, the effectiveness of these solutions is low in the case of a coolant with mechanical inclusions.
Эту проблему решает, например, фильтровально-теплообменный аппарат (патент РФ №2161763), включающий, в частности, фильтрующий материал, или теплоутилизатор (патент РФ №2042099), снабженный очистительным устройством. Однако они предполагают существенное дополнительное оборудование и периодическое обслуживание.This problem is solved, for example, by a filter-heat exchange apparatus (RF patent No. 2161763), including, in particular, filter material, or a heat exchanger (RF patent No. 2042099) equipped with a cleaning device. However, they do require substantial additional equipment and periodic maintenance.
Задачей настоящего изобретения является увеличение теплоотдачи теплоносителя путем увеличения скорости теплоносителя и площади его контакта с разделяющей стенкой.The objective of the present invention is to increase the heat transfer of the coolant by increasing the speed of the coolant and the area of its contact with the dividing wall.
Для этого способ утилизации тепла жидкости, в котором поток жидкого теплоносителя подают в канал теплоносителя теплоутилизатора и выводят из теплоутилизатора, а нагреваемую среду подают в канал нагреваемой среды, который отделен от канала теплоносителя теплопроводящей стенкой, и выводят из теплоутилизатора, характеризующийся тем, что увеличение скорости потока теплоносителя выполняют дополнительной струей.To this end, a method for recovering heat of a liquid, in which a flow of a liquid heat carrier is supplied to a heat carrier channel of a heat exchanger and removed from a heat exchanger, and a heated medium is supplied to a channel of a heated medium that is separated from a heat carrier channel by a heat-conducting wall and removed from a heat exchanger, characterized in that the increase in speed the coolant flow is performed by an additional stream.
В результате сообщения скорости теплоносителю дополнительной струей эффективность теплоутилизатора возрастает, и, кроме того, предотвращается заиливание стенок канала теплоносителя, что препятствует уменьшению теплоотдачи.As a result of communicating the speed of the coolant with an additional jet, the efficiency of the heat exchanger increases, and, in addition, silting of the walls of the coolant channel is prevented, which prevents a decrease in heat transfer.
В частном случае струю для турбулизации направляют тангенциально каналу теплоносителя, воздействуя на придонный слой теплоносителя.In a particular case, the jet for turbulization is directed tangentially to the coolant channel, acting on the bottom layer of the coolant.
В другом частном случае струю для турбулизации направляют под углом к плоскости сечения канала теплоносителя, благодаря чему, преодолевая гидравлическое сопротивление, жидкость теплоносителя движется по спиральной траектории, увеличивая отдачу тепла стенке канала.In another particular case, the jet for turbulization is directed at an angle to the plane of the cross section of the coolant channel, due to which, overcoming the hydraulic resistance, the coolant liquid moves along a spiral path, increasing the heat transfer to the channel wall.
В других частных случаях дополнительная струя представляет собой струю жидкости или газа.In other special cases, the additional stream is a stream of liquid or gas.
Теплоутилизатор для осуществления предложенного способа утилизации тепла содержит канал жидкого теплоносителя с входом и выходом и канал нагреваемой среды с входом и выходом. Канал теплоносителя и канал нагреваемой среды отделены друг от друга теплопроводящей стенкой, в канале теплоносителя для увеличения скорости потока теплоносителя выполнено входное сопло.The heat exchanger for implementing the proposed method of heat recovery contains a channel of a liquid coolant with input and output and a channel of a heated medium with input and output. The coolant channel and the channel of the heated medium are separated from each other by a heat-conducting wall; an inlet nozzle is made in the coolant channel to increase the flow rate of the coolant.
В частном случае канал теплоносителя представляет собой металлическую трубу, а канал нагреваемой среды в виде пространственной спирали образован пространством между трубами, расположенными одна внутри другой.In a particular case, the coolant channel is a metal pipe, and the channel of the heated medium in the form of a spatial spiral is formed by the space between the pipes located one inside the other.
Кроме того, канал теплоносителя может представлять собой металлическую трубу, а канал нагреваемой среды образован пространством между трубами, расположенными одна внутри другой и в виде пространственной спирали.In addition, the coolant channel may be a metal pipe, and the channel of the heated medium is formed by the space between the pipes located one inside the other and in the form of a spatial spiral.
В другом частном случае канал нагреваемой среды представляет собой металлическую трубу, свитую в пространственную спираль, а канал теплоносителя образован пространством внутри спирали, у которой витки прилегают друг к другу.In another particular case, the channel of the heated medium is a metal pipe twisted into a spatial spiral, and the coolant channel is formed by the space inside the spiral, in which the coils are adjacent to each other.
В другом частном случае сопло расположено тангенциально каналу теплоносителя и под углом к плоскости сечения канала теплоносителя.In another particular case, the nozzle is located tangentially to the coolant channel and at an angle to the plane of the cross section of the coolant channel.
Предлагаемый способ и утилизатор поясняются чертежами.The proposed method and the utilizer are illustrated by drawings.
Фиг.1 - первый вариант осуществления теплоутилизатора, в разрезе.Figure 1 is a first embodiment of a heat exchanger, in section.
Фиг.2 - второй вариант осуществления теплоутилизатора, с частичным разрезом.Figure 2 is a second embodiment of a heat exchanger, with a partial section.
В первом варианте теплоутилизатор изображен вертикально, хотя в рабочем положении предполагается размещенным горизонтально. Канал 1 теплоносителя представляет собой медную трубу 2, которая плотно закреплена внутри другой трубы 3, образуя между трубой 2 и трубой 3 канал 4 нагреваемой среды со входом 5 и выходом 6. Таким образом, канал 1 теплоносителя и канал 4 нагреваемой среды разделены металлической стенкой 7. В канале 4 нагреваемой среды установлена спираль 8. Входное сопло 9 выполнено сужающимся, расположено тангенциально к трубе 2 и под углом к ее плоскости сечения.In the first embodiment, the heat exchanger is depicted vertically, although in the working position it is assumed to be placed horizontally. The coolant channel 1 is a copper pipe 2, which is tightly fixed inside another pipe 3, forming between the pipe 2 and pipe 3 a channel 4 of the heated medium with input 5 and output 6. Thus, the channel 1 of the coolant and channel 4 of the heated medium are separated by a metal wall 7 A spiral 8 is installed in the channel 4 of the heated medium. The inlet nozzle 9 is made tapering, located tangentially to the pipe 2 and at an angle to its section plane.
Способ осуществляют, например, следующим образом. Поток теплоносителя в виде нагретой жидкости (например, канализационной воды) подают в канал 1 теплоносителя. Нагреваемую жидкость (например, воду горячего водоснабжения) подают на вход 5 канала 4, которая нагревается теплом теплоносителя через металлическую стенку 7 и выводится через выход 6 из теплоутилизатора для последующего использования, например для подачи в электрический водонагреватель (не показан). При этом спираль 8, выполняя роль направляющей, образует спиральный канал 4 вокруг трубы 2. Струей воды, которую подают через сопло 9, первоначально ламинарный поток теплоносителя в канале 1 турбулизируется и разгоняется настолько, что приобретает спиралевидную траекторию, увеличивая площадь контакта с разделяющей стенкой 7. Благодаря тому что сопло 9 установлено под углом к плоскости сечения трубы 2 канала 1, теплоносителю сообщается также осевая составляющая скорости, что компенсирует некоторое гидравлическое сопротивление, создаваемое теплоутилизатором.The method is carried out, for example, as follows. The coolant stream in the form of a heated liquid (for example, sewer water) is fed into the coolant channel 1. The heated liquid (for example, hot water) is fed to the input 5 of the channel 4, which is heated by the heat of the heat carrier through the metal wall 7 and is discharged through the outlet 6 from the heat exchanger for subsequent use, for example, for supply to an electric water heater (not shown). In this case, the spiral 8, acting as a guide, forms a spiral channel 4 around the pipe 2. With a stream of water that is supplied through the nozzle 9, the initial laminar flow of coolant in channel 1 is turbulized and accelerated so that it acquires a spiral path, increasing the contact area with the separating wall 7 Due to the fact that the nozzle 9 is installed at an angle to the sectional plane of the pipe 2 of channel 1, the coolant is also informed of the axial velocity component, which compensates for some hydraulic resistance created by by the exerciser.
Вместо струи воды через сопло 9 может быть подана струя сжатого газа.Instead of a jet of water, a jet of compressed gas may be supplied through a nozzle 9.
Второй вариант осуществления теплоутилизатора ориентирован на мелкосерийное производство. Канал 10 нагреваемой среды представляет собой медную трубу 11, свитую в пространственную спираль с прилегающими друг к другу витками, а канал 12 теплоносителя образован пространством внутри спирали соответствующего переменного сечения. Два сопла 13 для подачи струи выполнены в виде сужающихся трубок, размещенных под углом к плоскости сечения канала 12 теплоносителя. Теплоутилизатор встраивают в канализационную трубу 14.The second embodiment of the heat exchanger is focused on small-scale production. The
Предлагаемый способ осуществляют аналогичным первому варианту образом. При этом, используя предлагаемое решение, для горячего водоснабжения совместно с электрическим водонагревателем 6 кВт, подключаемого к однофазной сети, получен поток горячей воды, соответствующий трехфазным водонагревателям мощностью от 8 кВт.The proposed method is carried out in a similar manner to the first embodiment. At the same time, using the proposed solution, for hot water supply together with an electric water heater of 6 kW, connected to a single-phase network, a stream of hot water corresponding to three-phase water heaters with a capacity of 8 kW and above is obtained.
Следует учитывать, что расход воды через струю не должен превышать 42 процентов потока нагреваемой жидкости из-за снижения температуры сточных вод вследствие подмешивания. При использовании водопроводной воды возвращается треть тепла при расходе через струю не более трети потока воды через нагреватель. При увеличении скорости струи возможно достижение таких же результатов при расходе струей воды не более одной десятой части потока воды через нагреватель.It should be borne in mind that the flow rate of water through the stream should not exceed 42 percent of the flow of heated fluid due to a decrease in wastewater temperature due to mixing. When using tap water, a third of the heat is returned at a flow rate of no more than a third of the flow of water through the heater. With an increase in the speed of the jet, it is possible to achieve the same results when the flow rate of the water is not more than one tenth of the flow of water through the heater.
Очевидно, что направление вращения теплоносителя и нагреваемой среды может совпадать и быть противоположным, а также направление осевой составляющей скоростей теплоносителя и нагреваемой среды может совпадать и быть противоположным.Obviously, the direction of rotation of the coolant and the heated medium can coincide and be opposite, and the direction of the axial component of the velocities of the coolant and the heated medium can coincide and be opposite.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120322/06A RU2349854C2 (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Method of low-temperature heat utilisation and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120322/06A RU2349854C2 (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Method of low-temperature heat utilisation and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006120322A RU2006120322A (en) | 2007-12-27 |
| RU2349854C2 true RU2349854C2 (en) | 2009-03-20 |
Family
ID=39018479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006120322/06A RU2349854C2 (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Method of low-temperature heat utilisation and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2349854C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502022C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО ТЕРМЭК" | Wasteheat exchanger of grey drains |
| RU204896U1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-06-17 | Александр Владимирович Угольников | Thermal insulation device for high-temperature pipelines |
-
2006
- 2006-06-05 RU RU2006120322/06A patent/RU2349854C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502022C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО ТЕРМЭК" | Wasteheat exchanger of grey drains |
| RU204896U1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-06-17 | Александр Владимирович Угольников | Thermal insulation device for high-temperature pipelines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006120322A (en) | 2007-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2516041C2 (en) | Heat exchanger | |
| US9506659B2 (en) | Hyper-condensate recycler | |
| JP2012530891A (en) | Apparatus for recovering heat from waste water, thermal system including said apparatus, and method | |
| RU2373461C1 (en) | Heat supply system | |
| EP3090213B1 (en) | Heat exchanger, heating device, heating system and method for heating water | |
| RU2349854C2 (en) | Method of low-temperature heat utilisation and device for its implementation | |
| CN203249507U (en) | Low temperature flue gas waste heat reclamation device | |
| RU2701788C1 (en) | Heat exchanger | |
| RU2492332C1 (en) | Method to intensify condensation of steam in condenser of steam-turbine plant | |
| RU2461772C1 (en) | Method of producing pure steam with subsequent condensation thereof to obtain desalinated water | |
| CN103940246A (en) | Low-temperature flue gas waste heat recovery device | |
| JP2009097747A (en) | Heat exchanger | |
| RU2353861C1 (en) | Method of heating liquid heat carrier and device to this end | |
| RU2305820C1 (en) | Heat exchange plant | |
| EP4368783A1 (en) | Plumbing or ablutionary system with heat recovery | |
| RU2502022C1 (en) | Wasteheat exchanger of grey drains | |
| CN107014063A (en) | A kind of gas heater auxiliary energy-saving system | |
| CN202470521U (en) | High-temperature low-grade wastewater heat recovery system | |
| RU185391U1 (en) | SHELL-TUBE HEAT EXCHANGE UNIT | |
| RU2234355C1 (en) | Evaporative desalting plant | |
| CN208091265U (en) | A kind of Chemical Manufacture heat exchanger | |
| RU29104U1 (en) | Steam Boiler Continuous Blowdown | |
| RU2188336C1 (en) | Gravitational plant | |
| RU2094711C1 (en) | Liquid heat-transfer agent heater | |
| RU2413858C1 (en) | System of heat recovery of ice incorporated with self-contained power source |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120606 |