專利名稱：流道管排式污水換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換設(shè)備，特別是涉及流道管排式污水換熱器。
背景技術(shù)：
污水源熱泵依靠熱泵機組內(nèi)部制冷劑的物態(tài)循環(huán)變化，冬季從污水中吸收熱量經(jīng)熱泵機組升溫后對建筑供熱，夏季通過熱泵機組把建筑物中的熱量傳遞給污水從而實現(xiàn)供冷。污水替代了冷卻塔，具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、安全可靠、一機多用等突出優(yōu)點。利用污水源熱泵實現(xiàn)城市廢熱的回收利用，變廢為寶，是新型的可再生清潔能源利用技術(shù)，符合可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求。在擴大城市污水利用范圍、拓展城市污水治理效益方面具有深遠意義。利用城市污水作為冷熱源對建筑進行采暖空調(diào)，可以直接減少其他短缺能源的消耗，同時還可以達到廢物利用的目的，是資源再生利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)節(jié)約型社會、友好環(huán)境的重要措施。解決包括污水在內(nèi)的惡劣水質(zhì)，對換熱設(shè)備及管路的堵塞與結(jié)垢，實現(xiàn)持續(xù)和穩(wěn)定地換熱，是一個世界性技術(shù)難題。利用污水作為污水源熱泵的冷熱源的技術(shù)關(guān)鍵在于:實現(xiàn)污水的高效連續(xù)換熱，給出不堵塞，不結(jié)垢，能長期穩(wěn)定工作的污水換熱器。在城市污水和熱泵之間，設(shè)置污水過濾裝置和污水換熱器，熱泵從污水中吸收熱量，或向污水中釋放熱量。交換能量后的污水，從回水管，返回到城市污水的排放系統(tǒng)中。在污水換熱器前設(shè)置的污水過濾裝置，其過濾孔不可能很小，否則污水過濾裝置很快就被堵塞。這樣的污水過濾裝置可以解決污水換熱器的堵塞問題，但污水中的細小粘性雜質(zhì)，可以通過污水過濾裝置，進入污水換熱器，不斷地在污水換熱器內(nèi)部沉降，在換熱板表面沉積，結(jié)垢，使換熱板表面熱阻增大，換熱器總體性能很快就變壞。在工農(nóng)業(yè)和人民生活中，排放各種各樣的污水。污水換熱器與普通換熱器工作條件有很大的區(qū)別，普通換熱器的設(shè)計方法，使用經(jīng)驗，不能完全用于污水換熱器。盡管普通換熱器的設(shè)計方法與制造工藝，都很成熟，但是，污水換熱器科學(xué)設(shè)計方法，至今，還沒有很好解決。尤其是，各種生產(chǎn)和生活排放的污水，不僅含有大量固態(tài)雜質(zhì)，會沉積下來，破壞換熱器流道底板傳熱性能；污水中還含有各種氣體，在換熱器內(nèi)流動時，污水中溶解或夾帶的氣體釋放出來，在污水和流道頂板之間積累，并形成一個氣墊，阻礙和破壞污水與流道頂板間的傳熱。上述有關(guān)污水換熱器的背景技術(shù)，在以下專著中有詳細描述:1、趙軍，戴傳山主編，地源熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能應(yīng)用，北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009。2、余建祖編著，換熱器原理設(shè)計，北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2010。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明給出一種流道管排式污水換熱器，它適用于污水換熱，污水流道暢通，污水中的雜物泥沙及所含氣體，大部分可以順利通過它，少部分沉積，既不大影響換熱，也不堵塞；它結(jié)構(gòu)合理，降低了制造勞動強度；它有較高的結(jié)構(gòu)強度，不易泄漏，可以長期穩(wěn)定工作。本發(fā)明給出一種流道管排式污水換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括:箱體、清水流道、污水流道、清污門和底座；清水流道為含有多個清水管的管排，相鄰兩個清水流道之間是污水流道，清水和污水分別在箱體內(nèi)的多層流道中流動，二者通過間壁換熱，其特征在于:所述污水管道，它的形狀特點是又窄又高。所述清水管道，它含有的多個并聯(lián)的具有腰鼓截面的清水管，形成的表層為波浪形面板，和其間多個縱向垂直的隔板，清水管道是用金屬合金材料，整體制造，一次成型的。所述清水流道,它包括:清水進口，進口瓦板，進水管，清水管道，連接瓦板，出水管，出口瓦板，清水出口 ；清水經(jīng)過換熱器的清水進口，分別從兩側(cè)，經(jīng)過進口瓦板，再通過進水管，進入清水管道，流過一個行程后，通過連接瓦板，進入另一個反方向流程的清水管道，如此往返，流過幾個行程后，經(jīng)過出水管，再通過出口瓦板和換熱器的清水出口，流出換熱器。所述污水流道,它包括:污水進口，流道擋板,污水管道,返水口和污水出口 ；污水經(jīng)過污水進口進入污水換熱器后，受流道擋板阻擋，轉(zhuǎn)向進入第一層污水管道，污水流過一個行程后，通過返水口，流入一個反方向流程的污水管道，如此往返，流過幾個行程后，最后從污水出口流出；污水流道位于上下兩個清水流道中間的空間。所述箱體，它是流道管排式污水換熱器的外殼，用碳纖維復(fù)合材料板做成，呈矩形；箱體內(nèi)部是污水流道和清水流道，箱體外表面上，有污水進口，污水出口，清水進口，清水出口，清污門和底座。所述清污門，它包括上下兩個清污門，分別擋在各層污水流道的上下端部，當(dāng)需要清污時，打開兩個清污門，各層污水流道全部通透暴露出來。


圖1是本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的基本原理圖；圖2是本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的清水流道結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的污水流道結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的總體結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步詳細描述。圖1給出了本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的基本原理圖。本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的基本原理如圖1，它表示了管排內(nèi)的清水流道106和兩管排間的污水流道108的橫切面，污水與清水通過兩流道之間的間壁107進行對流熱交換。清水流道106是由間壁104、107、幾個隔板105和端壁102，所形成的幾個并排的平行管道所構(gòu)成。波浪形的間壁的內(nèi)側(cè)由多個垂直的隔板105相連。多個隔板和端壁，將間壁之間的空間切割成多個平行的腰鼓形管道，正是這些腰鼓形管道構(gòu)成了清水流道106。間壁的波浪形的外側(cè)表面與污水接觸，污水與清水通過間壁換熱。由間壁、幾個隔板和端壁，構(gòu)成的管排為清水的一個流道單元，呈扁平的長片狀，它是整體制造，一次成型的。清水流道的端壁102，有一支座103，將兩個流道單元的支座，上下對齊疊落，圍起來一個空間，這個圍起來一個空間就是污水流道108。也就是說,污水流道是由相鄰兩個清水流道單元的間壁和端壁構(gòu)成。污水干渠的污水，經(jīng)過污水泵加壓后，進入污水換熱器的污水流道，污水流道的流通截面比較寬敞。構(gòu)成清水流道和污水流道共同側(cè)壁的端壁的外側(cè)，用膠粘劑粘接箱板101，箱板101的材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料。箱板的作用是，將若干個流道單元對齊疊落后，利用箱板加以粘接固定。按著這種結(jié)構(gòu)原理設(shè)置的換熱器，它有如下幾點好處:1，它適用于污水與清水的換熱，流道內(nèi)部通暢，無阻擋，無死角，不易積垢，不易諸塞；2，在清水流道內(nèi)部，清水對器壁的壓力，由整體成型的流道單元的上下間壁、隔板和左右端壁所承受。尤其是，每個清水流道的截面都是腰鼓形，清水流道的上下間壁，都是向外的弧形。這樣的結(jié)構(gòu)，可以很好的抵抗內(nèi)力或外力的作用，不變形，即，腰鼓形管排的流道單元有很好的強度；3，在由兩個流道單元圍成的污水流道內(nèi)部，污水對器壁的壓力，由污水流道的間壁和端壁來承擔(dān)。上下端壁受力方向相反，在單元流道內(nèi)部抵消；左右間壁受到的力，其趨勢是將兩個流道單元拉開，這個力被上下端壁外側(cè)粘接上下箱板所承擔(dān)。4，腰鼓形管排的清水流道單元的外表面，也就是污水流道內(nèi)表面，它呈波浪形，它有波峰和波谷109，相對于平面換熱器，它增大了換熱面積。5，污水流道截面形狀的特點是窄而高，污水中的泥沙或其他污垢沉積時，由于重力的原因，集中匯集到污水流道單元的底部；流道中殘存的或污水釋放的氣體，集中飄浮在污水流道單元的頂部，從而最大限度的降低了污水中的雜質(zhì)對傳熱面換熱的影響。圖2給出了本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的清水流道結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的清水流道，它包括:清水進口 209，進口瓦板208，進水管210，第一排清水管道106，連接瓦板205，末排清水管道206，出水管201，出口瓦板211，清水出口 212。清水經(jīng)過換熱器的清水進口 209，分別從兩側(cè)，經(jīng)過進口瓦板208，再通過側(cè)壁多孔的進水管210，進入第一排清水管道106。進水管210和第一排清水管道106是連續(xù)的管道，但是前者側(cè)壁上多孔，清水通過側(cè)壁上的水孔，由瓦板進入管道。每層清水流道中的直線流動換熱段為清水管道，清水管道位于空心板內(nèi)，空心板的橫切面內(nèi)，為多個腰鼓形的清水管。清水流過第一個行程后，通過連接瓦板205，進入下一個清水管道，即第二排清水管道。連接瓦板是連接上下鄰近兩層清水管道端部的連通水道，是層間清水的通道。當(dāng)清水流過末排清水管道206后，再經(jīng)過側(cè)壁多孔的出水管201流出。最終，通過出口瓦板211，和換熱器的清水出口 212，流出換熱器。由多排扁平的具有波浪形表面的傳熱管的構(gòu)成的清水流道，與污水流道相間設(shè)置。清水流道的一端通過瓦形板，引導(dǎo)清水從前一個管道，進入當(dāng)前管道；清水流道的另一端通過瓦形板，引導(dǎo)清水從當(dāng)前管道，進入后一個管道，兩個鄰近的清水管道水流方向相反。清水在多層清水管道里往返流動，通過傳熱管間壁，與污水進行熱交換。清水流道的突出特點是:1，清水流道是整體制造，一次成型的，沿換熱器縱向，清水流道沒有任何焊縫，不僅使加工制作過程簡化，也極大降低了使用過程中出現(xiàn)泄漏的可能性。2，清水流道不堵塞，清水流動性好，所以清水流道的高度較小，設(shè)有多個折返流道，清水流速較快，清水側(cè)的熱阻較小。3，清水流道為多個腰鼓形的傳熱管并排連接構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)具有很好的強度，無論是內(nèi)部清水壓力還是外部污水壓力，都很難使它變形或破壞。。圖3給出了本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的污水流道結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的污水流道，組成污水流道的部件包括兩部分；污水流道專有部件，以及污水流道和其他部分公用部件。污水流道包括:污水進口 301,流道擋板302，污水管道305，返水口 310和污水出口 320。其中，污水管道和返水口是由公用部件:箱板111，箱板121，箱板141，箱板131和全部清水管道的外壁面構(gòu)成的。箱板111，箱板121，箱板141和箱板131的材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料。污水經(jīng)過污水進口 301，進入換熱器后，受流道擋板302阻擋，轉(zhuǎn)向進入第一層污水管道305。污水管道305的一側(cè)是箱板111，污水管道305的另一側(cè)是清水管道206和它的進出水管表面。污水沿污水管道305流動，抵達箱板131，通過返水口 310，轉(zhuǎn)入反方向的第二流程的污水管道。第二流程的污水管道的一側(cè)是清水管道206表面，另一側(cè)是清水管道207表面。每一層污水流道底板的末端都是開口的，稱作返水口，它引導(dǎo)污水從上一層管道，進入下一層管道，它既是上一層污水流道的出水口，也是下一層污水流道的進水口。在污水換熱器內(nèi)，有若干層污水流道，上一層污水流道末端的開口，位于當(dāng)前污水流道的始端；而當(dāng)前污水流道末端的開口，位于下一個污水流道始端。亦即污水流道的返水口，是上下互相錯開的。當(dāng)污水沿著污水管道，流過幾個行程后，流經(jīng)最后的污水管道，它在清水管道106和箱板121之間，最后到達污水出口 320。污水流道的突出特點是:1，構(gòu)成污水流道基本部分的污水管道，它是夾在兩層清水管道之間。清水管道的破浪形的外表面，構(gòu)成污水流道，污水在其中流動，沒有任何干擾和阻礙，最大限度的避免了污水中的雜物，纏掛在污水管道中。2，污水沿著污水流道上下流動，污水流道空間的形狀的特點是又窄又高，污水中的泥沙或其他污垢沉積時，由于重力的原因，集中匯集到污水流道單元的底部；流道中殘存的氣體和污水釋放的氣體，集中飄浮在污水流道單元的頂部，基本都不遮蓋傳熱表面，從而最大限度的降低了污水中的雜質(zhì)對傳熱面換熱的影響。
3，污水流道基本上是利用了兩個清水流道之間的空間，并沒有額外增加很多部件。污水流道專有的部件只有三個:污水進口，污水出口和返水口。這種簡潔的設(shè)計有兩點好處，一是降低了換熱器的成本，二是污水流道暢通，不堵塞。由于污水的粘性較大，換熱器的熱阻主要是在污水側(cè)。因此，換熱器內(nèi)設(shè)有多個折返流道，適當(dāng)提高污水流速，以提高污水與間壁之間的對流換熱系數(shù)。圖4給出了本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的總體結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明流道管排式污水換熱器實施例的外形是一個矩形的箱體，箱體外層是用碳纖維復(fù)合材料板做成的。在箱體外側(cè)，有污水進口 301，污水出口 320，清水進口 209，清水出口 212，前清污門401，后清污門402，底座403。污水從換熱器的污水進口 301進入污水換熱器后，沿著截面為腰鼓形的污水管道，在換熱器內(nèi)流動，每流完一個行程，換一個流道，再反方向流動。往返流過多個行程后，到達最后的污水管道。最后，到達換熱器的污水出口 320，流出換熱器。清水由換熱器的清水進口 209進入，經(jīng)過進口瓦板，再進入腰鼓形傳熱管排構(gòu)成的清水流道，流完一個流程后，通過連接瓦板，進入另一層清水流道。就這樣，清水往返流過多個行程后，到達出口瓦板，再通過清水出口 212流出。用傳熱管排做成的清水管道，與污水流道相間設(shè)置，傳熱管內(nèi)的清水，通過管壁與管外的污水進行熱交換。污水與清水是逆流換熱，可以得到最大的換熱效果。清污門401和清污門402，擋在各層污水流道的兩端部。當(dāng)污水流道運行一段時間，需要清污時，打開清污門401和清污門402，各層污水流道內(nèi)部通透，全部暴露出來，方便于觀察和動手清理污水流道內(nèi)沉積的污垢。清污門401和清污門402，也是用碳纖維復(fù)合材料制作的。設(shè)置底座403，它既用于固定整個污水換熱器，也便于對外連接。底座403是用鋼板制作的。
權(quán)利要求
1.一種流道管排式污水換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括:箱體、清水流道、污水流道、清污門和底座；清水流道為含有多個清水管的管排，相鄰兩個清水流道之間是污水流道，清水和污水分別在箱體內(nèi)的多層流道中流動，二者通過間壁換熱，其特征在于: 所述污水管道，它的形狀特點是又窄又高。
2.按照權(quán)利要求1所述的流道管排式污水換熱器，其特征在于: 所述清水管道，它含有的多個并聯(lián)的具有腰鼓截面的清水管，形成的表層為波浪形面板，和其間多個縱向垂直的隔板，清水管道是用金屬合金材料，整體制造，一次成型的。
3.按照權(quán)利要求1所述的流道管排式污水換熱器，其特征在于: 所述清水流道，它包括:清水進口，進口瓦板，進水管，清水管道，連接瓦板，出水管，出口瓦板，清水出口 ； 清水經(jīng)過換熱器的清水進口，分別從兩側(cè)，經(jīng)過進口瓦板，再通過進水管，進入清水管道，流過一個行程后，通過連接瓦板，進入另一個反方向流程的清水管道，如此往返，流過幾個行程后，經(jīng)過出水管，再通過出口瓦板和換熱器的清水出口，流出換熱器。
4.按照權(quán)利要求1所述的流道管排式污水換熱器，其特征在于: 所述污水流道，它包括:污水進口，流道擋板，污水管道，返水口和污水出口 ； 污水經(jīng)過污水進口進入污水換熱器后，受流道擋板阻擋，轉(zhuǎn)向進入第一層污水管道，污水流過一個行程后，通過返水口，流入一個反方向流程的污水管道，如此往返，流過幾個行程后，最后從污水出口流出；污水流道位于上下兩個清水流道中間的空間。
5.按照權(quán)利要求1所述的流道管排式污水換熱器，其特征在于: 所述箱體，它是流道管排式污水換熱器的外殼，用碳纖維復(fù)合材料板做成，呈矩形；箱體內(nèi)部是污水流道和清水流道，箱體外表面上，有污水進口，污水出口，清水進口，清水出口，清污門和底座。
6.按照權(quán)利要求1或5所述的流道管排式污水換熱器，其特征在于: 所述清污門，它包括上下兩個清污門，分別擋在各層污水流道的上下端部，當(dāng)需要清污時，打開兩個清污門，各層污水流道全部通透暴露出來。
全文摘要
本發(fā)明給出流道管排式污水換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括箱體、清水流道、污水流道、清污門和底座。兩個清水流道之間是污水流道，污水和清水通過流道間壁換熱。清水流道包括清水進口，進口瓦板，進水管，清水管道，連接瓦板，出水管，出口瓦板，清水出口。清水管道的結(jié)構(gòu)為傳熱管排，是用金屬合金材料，整體一次成型的，單根傳熱管的橫切面是腰鼓形。清水管道外表面為波浪形，其內(nèi)部有多個縱向豎立的隔板，將波浪表面間的空間，分隔成多條縱向的流水通道。污水流道形狀的特點是窄而高，污水中的泥沙污垢和流道中殘存氣體，集中聚集在在污水流道的底部和頂部，基本不覆蓋傳熱表面，從而最大限度的降低了污水中的雜質(zhì)對傳熱面換熱的影響。
文檔編號F28D7/00GK103185472SQ20121010777
公開日2013年7月3日 申請日期2012年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月7日
發(fā)明者李偉, 李金峰, 尚德敏 申請人:哈爾濱工大金濤科技股份有限公司