SE504709C2

SE504709C2 - Heat exchanger device for recovering heat from waste water

Info

Publication number: SE504709C2
Application number: SE9601385A
Authority: SE
Inventors: Berth Gustafsson
Original assignee: Berth Gustafsson
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-04-07
Also published as: SE9601385L; SE9601385D0

Abstract

The device is located between two varying flows of liquid, one of which runs by gravity through a straight and partially filled pipe (A). The other flow travels in the opposite direction through a series of channels (1-7) coupled in parallel and in heat transfer contact with the bottom half of the pipe. The width distribution of the channels is the same as the width of the flowing liquid (B) across the pipe.

Description

504 709 stans. Ett periodiskt varierande ﬂöde med stundtals höga strömningshastigheter bidrar till att effektivisera fiberinnehållets rengöringseffekt genom nötning. Av ovan nämnda skäl är ett självfallsrör för orenat spillvatten en tekniskt mycket bra komponent i en värmeväxlare för värmeåtervinning ur orenat spillvatten. 504 709 stans. A periodically varying ﬂ fate with sometimes high flow rates contributes to streamlining the cleaning effect of the fiber content through abrasion. For the reasons mentioned above, a self-contained pipe for untreated wastewater is a technically very good component in a heat exchanger for heat recovery from untreated wastewater.

En normal spillvattentemperatur från ett ﬂerfamiljshus, hotell eller sjukhus är 27 - 29°C.A normal wastewater temperature from a family home, hotel or hospital is 27 - 29 ° C.

Det är lämpligt att använda ur spillvattnet återvunnet värme till förvärmning av kallt ren- vatten eftersom spillvatten- och renvattenﬂödena är ungefärligen samtidiga och proportio- nella mot varandra - speciellt gäller detta för större hyreshus och sjukhus, där många sam- manlagrade förbrukningsställen ger en utjämnande effekt.It is advisable to use heat recovered from the wastewater to preheat cold reindeer water as the wastewater and reindeer water ﬂ fates are approximately simultaneous and proportional to each other - this is especially true for larger apartment buildings and hospitals, where many aggregated consumption points provide a leveling effect. .

Eftersom ett självfallsrör har en varaktigt effektiv värmeöverförande kontakt med spillvat- tenﬂödet ligger det nära till hands att förse Spillvattenröret med ett yttre mantelrör och leda renvattnet i ringspalten utanför spillvattenröret. Detta förfarande är dock olämpligt av flera skäl: - Spillvattenröret måste dimensioneras för ett yttre tryck lika med renvattentrycket, vilket för stora spillvattenrör leder till kraftiga rörväggar med höga materialkostna- der och försämrad värmeöverföring.Since a self-contained pipe has a permanently efficient heat-transferring contact with the wastewater ﬂ fate, it is close at hand to provide the Wastewater Pipe with an outer jacket pipe and lead the clean water in the annular gap outside the wastewater pipe. However, this procedure is inappropriate for several reasons: - The wastewater pipe must be dimensioned for an external pressure equal to the clean water pressure, which for large wastewater pipes leads to heavy pipe walls with high material costs and impaired heat transfer.

- Spillvattenﬂödet i ett självfallsrör fyller i allmänhet endast den undre delen av röret.- Waste water ﬂ the fate of a self-contained pipe generally fills only the lower part of the pipe.

Vid värmeöverföring till renvattenﬂödet bör detta breddfördelas så att överens- stämmelse erhålles med spillvattenﬁödets momentana breddfördelning för att und- vika att spillvattnet passerar okylt alternativt att renvattnet passerar ouppvärmt.When transferring heat to clean water ﬂ desolate, this should be distributed in width so that conformity is obtained with waste water ﬁ the instantaneous width distribution of waste to avoid the waste water passing uncooled or the clean water passing unheated.

- Värmeväxling mellan orenat spillvatten och renvatten bör av hygieniska och estetis- ka skäl göras så att separationen mellan de båda ﬂödena utgörs av två rör-/kanal- väggar med en mellanliggande trycklös spalt. Om läckage uppstår i en flödesbe- gränsande vägg, sker läckaget till omgivningen och kan enkelt observeras Stor sä- kerhet uppnås mot inblandning av spillvattnet i renvattnet. 504 709 Ändamålet med uppfinningen är att på ett tekniskt enkelt sätt ge hög värmeväxlareffektivitet utan risk för snabb försämring av värmeöverföringen dels genom nedsmutsning av vär- meytorna, dels genom att renvatten- och spillvattenﬂödet har olika breddfördelning samt dessutom att förhindra att de två flödena blandas vid ett eventuellt läckage i respektive ka- nal.- Heat exchange between untreated wastewater and clean water should, for hygienic and aesthetic reasons, be made so that the separation between the two ﬂ desires consists of two pipe / duct walls with an intermediate pressureless gap. If leakage occurs in a flow-limiting wall, the leakage takes place to the surroundings and can be easily observed. Great safety is achieved against the mixing of the wastewater in the clean water. The object of the invention is to provide in a technically simple manner high heat exchanger efficiency without risk of rapid deterioration of the heat transfer partly by soiling the heat surfaces, partly by pure water and waste water ﬂ the fate has different width distribution and also to prevent the two flows from mixing a possible leak in each channel.

Uppftnningen fungerar enligt följande: Den varma förorenade vätskan leds med självfall ~ en lednings lutning vanligen 4 - 10 mm per meter rörledningslängd - genom ett rakt rör med vanligen cirkulärt tvärsnitt. Röret är i de ﬂesta fall dimensionerat så att endast den undre delen av rörsektionen utnyttjas för väts- keﬂödet. Bästa värmeutbyte erhålles om hela det kylande rena vätskeflödet är i värmeöver- förande kontakt med hela den röryta, som för tillfället är i värmeöverförande kontakt med det varma ﬂödet i röret. Den aktiva ﬂödesutbredningen tvärs ﬂödesriktningen skall vara li- ka för båda ﬂödena, så att det varma ﬂödet inte passerar okylt respektive det kalla ﬂödet inte passerar ouppvärmt. Arrangemanget visar i fig. 1 och 2.The invention works as follows: The hot contaminated liquid is of course led by a pipe slope usually 4 - 10 mm per meter of pipe length - through a straight pipe with a usually circular cross-section. In most cases, the pipe is dimensioned so that only the lower part of the pipe section is used for the liquid. The best heat exchange is obtained if the entire cooling pure liquid flow is in heat-transferring contact with the entire pipe surface, which is currently in heat-transferring contact with the hot ﬂ fate in the pipe. The active ﬂ fate distribution across the ﬂ fate direction must be the same for both ﬂ fates, so that the warm ﬂ fate does not pass uncooled and the cold ﬂ fate does not pass unheated. The arrangement shows in Figs. 1 and 2.

Figurerna l och 2 visar sektioner genom värmeväxlaren. Spillvattnet B rinner i ett spillvat tenrör A mor vars underdel ett antal renvattenkanaler - i det visade exemplet sju kanaler - är orienterade längs spillvattenröret och i värmeöverförande kontakt med detta.Figures 1 and 2 show sections through the heat exchanger. The wastewater B flows into a wastewater pipe A mother whose lower part a number of clean water channels - in the example shown seven channels - are oriented along the wastewater pipe and in heat transfer contact therewith.

Figur l visar breddfördelningen av aktivt genomströmmande renvattenkanaler 3,4 och 5.Figure 1 shows the width distribution of actively flowing clean water channels 3,4 and 5.

Vid lâgﬂöde i spillvattenröret A.At low i in the waste water pipe A.

Figur 2 visar breddfördelningen av aktivt genomströmmande renvattenkanaler 1 ~ vid maximalt spillvattenﬂöde B i spillvattenröret A.Figure 2 shows the width distribution of actively flowing clean water channels 1 ~ at maximum waste water ﬂ fate B in the waste water pipe A.

Uppñnningen består i att arrangera fördelnings - respektive samlingsrören för det kalla ﬂö- det på sådant sätt att med flödet transporterade lösta gaser som frigörs vid uppvärmningen och gasblåsor samlas i de övre delarna av satnlings- och fördelningsrören och därigenom vid lågt vätskeflöde blockerar passagen av sidoordnade kanaler, varvid det kalla ﬂödet hu- vudsakligen passerar genom de undre centralt belägna kanalerna, vilket då ungefärligen svarar mot det varma flödets utbredning tvärs strömningsriktningen. Det kalla och det var 504 709 ma flödet förutsätts i varje ögonblick vara proportionella. Då kalla ﬂödet ökar, ökar även det varma ﬂödet och dess utbredning tvärs strömningsriktningen. Figur 3 visar arrange- manget av fördelnings- och samlingsrör för renvattenkanalerna l - 7. Vid lågﬂöde för spill- vatten/renvatten enligt fi g. 3:1 blir genom fördelnings- och samlingsrören renvattenkana- lerna upp till höjden H| genomströtnmande med lågt tryckfall från fördelnings till sam- lingsröret. Vi ökande spillvatten-/renvattenﬂöde enligt ﬁg.3:2 ökar tryckfallet över de tidi- gare aktiva renvattenkanalerna 3/4/5 med beloppet Hg - H1 , varvid övriga kanaler 1/2/6/7 genomströmmas av renvattenﬂödet. l samlingsrörens skänklar ackumuleras i renvattnet medföljande gaser som bildar gasfickor med samma statiska tryck som renvattnet. Det kalla flödet fördelas således vid ﬂödesökning genom allt ﬂer sidoordnade kanaler allt eftersom tryckfallet genom de centrala kanalerna stiger genom att det ökande tryckfallet tvingar un- dan blockerande gaskuddar.The invention consists in arranging the distribution and collecting pipes for the cold island in such a way that dissolved gases transported with the flow which are released during the heating and gas bubbles collect in the upper parts of the distribution and distribution pipes and thereby block the passage of lateral channels at low liquid flow. , where the cold ﬂ fate mainly passes through the lower centrally located channels, which then approximately corresponds to the distribution of the hot flow across the flow direction. The cold and it was 504 709 ma the flow is assumed at each moment to be proportional. As the cold ökar fate increases, so does the warm ﬂ fate and its spread across the flow direction. Figure 3 shows the arrangement of distribution and collection pipes for the clean water channels 1 - 7. At low ﬂ fate for waste water / clean water according to fig. 3: 1, the distribution and collection pipes through the distribution and collection pipes up to the height H | flow-through with low pressure drop from the manifold to the manifold. With increasing wastewater / reindeer water ﬂ fate according to ﬁ g.3: 2, the pressure drop increases over the previously active reindeer water channels 3/4/5 by the amount Hg - H1, with other channels 1/2/6/7 flowing through the reindeer water ﬂ fate. The legs of the manifolds accumulate in the clean water the accompanying gases that form gas pockets with the same static pressure as the clean water. The cold flow is thus distributed during ökning fate search through all ﬂ your lateral channels as the pressure drop through the central channels increases as the increasing pressure drop forces blocking gas cushions.

Kallﬂödeskanalerna är klämda mot varmﬂödesröret på sådant sätt att god värmeöverföring säkras mellan rör och kanaler. Fast förband » svetsning e.d. - förekommer inte mellan rör ock kanaler, varigenom värmespänningar undviks vid temperaturvariationer och tempera- turdiffernsen mellan varmt och kallt flöde.The cold fate channels are clamped against the hot fate pipe in such a way that good heat transfer between pipes and channels is ensured. Fixed joints »welding e.d. - does not occur between pipes and ducts, whereby thermal stresses are avoided during temperature variations and the temperature difference between hot and cold flow.

Claims

1,504,709 Patent claims:

1. Device for heat exchange between two varying, mutually proportional liquid ﬂ fates where one ﬂ flow flows naturally through a straight partially filled pipeline (A), characterized in that the other ﬂ pass passes in countercurrent through a number of parallel connected channels (1 -7) in heat transfer contact with the lower half of said pipeline (A) so that the width distribution of flowing channels (1-7) is approximately equal to the width across the flow direction of the liquid (B) flowing in the self-supporting pipe (A). Device according to claim 1, characterized in that flow distribution and manifolds for the parallel-connected channels (1-7) at low ﬂ desolation control ﬂ fate towards the lowest lying channel and at increasing ﬂ desolation successively ﬂ control the fate of all sid side-oriented channels. Device according to claim 2, characterized in that the distribution and collecting pipes are provided with upper legs, which separate and collect gases transported with the liquid so that these constitute a limitation of the width distribution of the fate proportional to the liquid pressure drop. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the channels (1-7) abutting the self-tapping pipe (A) have a square or rectangular cross-section and are clamped to the pipe with intermediate heat-transferring plastic medium.