回流式污水换热器的制造方法
【专利摘要】本发明给出一种适用于生活污水、江河海湖水和各种工业废水进行换热的回流式污水换热器，它的结构包括：壳体、污水流道、清水流道、污水门、清水门和底座。污水从壳体顶部的污水进口进入换热器，从上到下，依次水平流过多层污水流道后，从换热器底部的污水出口流出。清水从壳体底部的清水进口进入换热器，从下到上，依次水平流过多层清水流道后，从换热器顶部的清水出口流出。污水与清水逆流换热，污水门和清水门分别位于污水换热器内部流道的两端，其特征在于：(1)所述污水流道，每层都是呈U字型的往返流道，它的进出口，都位于污水门一侧；(2)所述清水流道，每层都是呈U字形的往返流道，它的进出口，都位于清水门一侧。
【专利说明】回流式污水换热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及热交换设备，特别是涉及回流式污水换热器。
【背景技术】
[0002]污水换热器是污水源热泵系统中的前端产品，主要用来冬季提取分散在城市原生污水中和化工冷却水、高炉冲渣水、印染废水等工业废水中的热量,通过中介水交换传递给热泵机组，经热泵机组提升给建筑物供暖；夏季把建筑里面的热量传递给污水中，给建筑物制冷。
[0003]污水换热器在绿色节能建筑，建筑节能减排中起到有非常的作用，在地土壤源热泵、地下水源热泵发展遇到不可解决的问题时，污水换热器的出现，使的污水源热泵系统得到发展，污水换热器有效解决了污水利用的难度，如污水利用中，城市原生污水的结垢、堵塞、腐蚀等问题，这样使得热泵对城市原生污水的利用，推动了热泵的进一步发展。
[0004]污水源热泵依靠热泵机组内部制冷剂的物态循环变化，冬季从污水中吸收热量经热泵机组升温后对建筑供热，夏季通过热泵机组把建筑物中的热量传递给污水从而实现供冷。污水替代了冷却塔，具有高效节能、绿色环保、安全可靠、一机多用等突出优点。
[0005]利用污水源热泵实现城市废热的回收利用，变废为宝，是新型的可再生清洁能源利用技术，符合可持续发展、建设资源节约型、环境友好型社会的要求。在扩大城市污水利用范围、拓展城市污水治理效益方面具有深远意义。
[0006]利用城市污水作为冷热源对建筑进行采暖空调，可以直接减少其他短缺能源的消耗，同时还可以达到废物利用的目的，是资源再生利用、发展循环经济、建设节约型社会、友好环境的重要措施。
[0007]解决包括污水在内的恶劣水质，对换热设备及管路的堵塞与结垢，实现持续和稳定地换热，是一个世界性技术难题。
[0008]利用污水作为污水源热泵的冷热源的技术关键在于:实现污水的高效连续换热，给出不堵塞，不结垢，能长期稳定工作的污水换热器。
[0009]在城市污水、工业废水和热泵之间，设置污水换热器，热泵从污水中吸收热量，或向污水中释放热量。交换能量后的污水，从回水管，返回到城市污水的排放系统中。
[0010]污水换热器很快就被堵塞。污水中的细小粘性杂质，进入污水换热器，不断地在污水换热器内部沉降，在换热板表面沉积，结垢，使换热板表面热阻增大，换热器总体性能很快就变坏。
[0011]在工农业和人民生活中，排放各种各样的污水。污水换热器与普通换热器工作条件有很大的区别，普通换热器的结构设计和使用经验，不能用于污水换热器。尽管普通换热器的设计方法与制造工艺，都很成熟，但是，污水换热器结构和科学设计方法，至今，还没有很好解决。
[0012]上述有关污水换热器的【背景技术】，在以下专著中有详细描述:
[0013]1、赵军，戴传山主编，地源热泵技术与建筑节能应用，北京:中国建筑工业出版社，2009。
[0014]2、(美)沙拉，塞库利克著，程林译，换热器设计技术，北京:机械工业出版社，
2010。
【发明内容】
[0015]本发明给出一种适用于生活污水、江河海湖水和各种工业废水进行换热的回流式污水换热器。
[0016]本发明给出的回流式污水换热器，它的结构包括:壳体、污水流道、清水流道、污水门、清水门和底座。
[0017]污水从壳体顶部的污水进口进入换热器，从上到下，依次水平流过多层污水流道后，从换热器底部的污水出口流出。清水从壳体底部的清水进口进入换热器，从下到上，依次水平流过多层清水流道后，从换热器顶部的清水出口流出。
[0018]污水与清水逆流换热,污水门和清水门分别位于污水换热器内部流道的两端,其特征在于:
[0019](I)所述污水流道，每层都是呈U字形的往返流道，它的进出口，都位于污水门一侧；
[0020](2)所述清水流道，每层都是呈U字形的往返流道，它的进出口，都位于清水门一侧。
[0021]所述壳体，它是回流式污水换热器的外壳；壳体内部是污水流道和清水流道，壳体外表面上，有污水进口、污水出口、清水进口和清水出口，壳体前后有污水门和清水门，壳体底部由底座固定。
[0022]所述污水流道，它的结构包括:污水进口、流道进口、隔板、进水流道、返流口、退水流道、流道出口和污水出口 ；污水通过污水进口进入污水换热器，从流道进口进入水平的第一层进水流道，直行到尽头，在返流口污水掉头反向流淌，经过退水流道从流道出口流出，转入下一层污水流道，依次向下流过全部污水流道后，从换热器的污水出口流出。
[0023]所述清水流道，它的结构包括:清水进口、隔板、流道进口、进水流道、翅片、返流口、退水流道、流道出口和清水出口 ；清水通过清水进口进入换热器，从下到上，水平地流过多层清水流道后，到达顶层清水流道，从流道进口，进入水平的顶层进水流道，直行到尽头，在返流口清水掉头反向流淌，经过退水流道和流道出口，最后从换热器的清水出口流出。
[0024]所述污水门，它在换热器壳体上，位于污水流道的每层流道的进出口一侧，它的内壁构成污水流道的一部分，污水门定期打开，各层污水流道全部暴露出来，方便清理污水流道。
[0025]所述清水门，它在换热器壳体上，位于清水流道的每层流道的进出口一侧，它的内壁构成清水流道的一部分，清水门定期打开，各层清水流道全部暴露出来，方便清理清水流道。
[0026]本发明给出的回流式污水换热器，污水流道畅通，污水中的杂物及泥沙，可以顺利通过它，结构合理，降低了制造劳动强度，它不易泄漏，传热系数高，可以长期稳定工作
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明回流式污水换热器实施例的基本原理图；
[0028]图2是本发明回流式污水换热器实施例的污水流道结构图；
[0029]图3是本发明回流式污水换热器实施例的清水流道结构图；
[0030]图4是本发明回流式污水换热器实施例的总体结构图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。
[0032]图1给出了本发明回流式污水换热器实施例的基本原理图。
[0033]本发明回流式污水换热器实施例，它的结构包括:壳体、污水流道、清水流道、污水门、清水门和底座。污水流道的基本原理如图1，它表示了在污水换热器内，污水流道的一个基本单元的结构。清水流道的基本原理，与污水流道相同。
[0034]污水流道的一个基本单元的结构是由左侧壁115、右侧壁145、隔板125、端壁135、顶板160和底板170，所形成的一个在水平面内呈U字形的往返流道。
[0035]污水由流道进口 110进入，沿着左侧壁115和隔板125间的进水流道120流淌，直行到尽头，在隔板125和端壁135间，为返流口 130，污水流经返流口 130后，掉头反向流淌，经过右侧壁145和隔板125间的退水流道140，最后，从流道出口 150流出。
[0036]由左侧壁115、右侧壁145、隔板125、端壁135、顶板160和底板170，所形成的往返流道，它由进水流道120、返流口 130和退水流道140等三段构成，在水平面内形成一个U字形的往返流道。
[0037]污水流道的一个基本单元的结构特点为它是一个往返流道，而不是笔直的一直流下去，这样结构的流道有如下的优点:
[0038](I)污水进出口位于换热器的一侧，同样的，清水的进出口位于换热器的另一侧，这种布置方法避免了污水和清水管路的交叉，使换热器内部结构更合理。
[0039](2)污水在进水口 110处流动截面和方向变化引起的流动混乱，提高了在进水流道120中的换热系数；接着在返流口 130处转向引起的流动混乱,提闻了在退水流道140中的换热系数。
[0040](3)污水流道呈扁平结构，它依靠顶板160和底板170，与上下清水流道中的清水换热，隔板125的高度很小，尽管它不参与换热，对整个换热器换热的影响很小。
[0041](4)它适用于污水换热，流道内部通畅，无阻挡，无死角，不易积垢，不易诸塞。
[0042](5)在污水流道内部，污水对上下器壁的压力，由整体成型的上下清水流道所承受，可以很好的抵抗内力或外力的作用，不变形，即，污水流道单元有很好的强度。
[0043]图2给出了本发明回流式污水换热器实施例的污水流道结构图。
[0044]本发明回流式污水换热器实施例，它的结构包括:壳体300、污水流道、清水流道、污水门115、清水门和底座。污水流道的结构包括:污水进口 105,流道进口 110,进水流道，隔板125，返流口 130，退水流道140，流道出口 150和污水出口 155。
[0045]污水通过污水进口 105进入污水换热器，从流道进口 110，进入水平的第一层污水流道的进水流道流淌，直行到尽头，在返流口 130，污水掉头反向流淌，经过退水流道140，从流道出口 150流出，转入下一层的污水流道的流道进口，依次向下流过全部多层污水流道后，最后从换热器的污水出口 155流出。
[0046]可以看出污水流道的几个特点:
[0047](I)每一层水平的污水流道都是U字形往返流道，都由进水流道，返流口和退水流道组成，进水流道和退水流道中间是隔板125 ；
[0048](2)每一层污水流道的流道进口和流道出口，都在换热器的同一侧，包括污水换热器的污水进口 105和污水出口 155，也在换热器的同一侧，这就给污水换热器的设计带来很大方便；
[0049](3)上下两层污水流道之间的导流流道，未在图中详细画出，它是在污水门115和上下污水流道进出口之间，具体走向可看左视图的弧形箭头指示；
[0050](4)污水是从换热器上方的污水进口 105进入换热器，最后从换热器底部的污水出口 155流出换热器；
[0051](5)返流口 130的流通面积与进水流道或退水流道的流通面积相同；
[0052](6)由于污水的粘性较大，杂质较多，换热器的热阻主要是在污水侧。因此，污水流道设计原则是宽敞，简洁。污水流道的高度明显高于清水流道，通常为3-4厘米。流道内没有任何多余物。即降低了换热器的成本，又保障了污水流道畅通，不堵塞；
[0053](7)换热器内设有多层往返污水流道，适当提高污水流速，以提高污水与间壁之间的对流换热系数。
[0054]图3给出了本发明回流式污水换热器实施例的清水流道结构图。
[0055]本发明回流式污水换热器实施例，它的结构包括:壳体300、污水流道、清水流道、污水门、清水门215和底座。
[0056]清水流道的结构包括:清水进口 205，隔板225，流道进口 210，进水流道，翅片235，返流口 230，退水流道240，流道出口 250和清水出口 255。
[0057]清水通过清水进口 205进入换热器，从下到上，水平地流过多层清水流道后，到达顶层清水流道，从流道进口 210，进入水平的顶层清水流道的进水流道流淌，直行到尽头，在返流口 230，清水掉头反向流淌，经过退水流道240，从流道出口 250流出，最后从换热器的清水出口 255流出。
[0058]可以看出清水流道的几个特点:
[0059](I)每一层水平的清水流道都是U字形的往返流道，都由进水流道，返流口和退水流道组成，进水流道和退水流道中间是隔板225 ；
[0060](2)每一层清水流道的流道进口和流道出口，都在换热器的同一侧，包括清水换热器的清水进口 205和清水出口 255，也在换热器的同一侧，这就给换热器的设计带来很大方便；
[0061](3)上下两层清水流道之间的导流流道，未在图中详细画出，它是在清水门215和上下清水流道进出口之间，具体走向可看左视图的弧形箭头指示；
[0062](4)清水是从换热器下方的清水进口 205进入换热器，最后从换热器顶部的清水出口 255流出换热器，清水与污水是逆流换热；
[0063](5)返流口 230的流通面积与进水流道或退水流道的流通面积相同；
[0064](6)由于清水的粘性小，可以提闻流速，为了提闻设备的紧凑性，清水流道的闻度明显低于污水流道，通常清水流道的高度为I厘米。清水流道内设有翅片235，主要是为了提高流道的强度，同时也扩大了传热面积。
[0065](7)换热器内设有多层往返清水流道，适当提高清水流速，以提高清水与间壁之间的对流换热系数。
[0066]图4给出了本发明回流式污水换热器实施例的总体结构图。
[0067]本发明回流式污水换热器实施例的总体结构，它包括:壳体300、污水流道、清水流道、污水门115、清水门215和底座400。
[0068]在换热器壳体300上的污水门115的一侧的上方，有污水进口 105，污水通过污水进口 105进入污水换热器，从流道进口，进入水平的第一层污水流道的进水流道流淌，直行到尽头，在返流口污水掉头反向流淌，经过退水流道，从流道出口流出，转入下一层的污水流道的流道进口，依次向下流过全部多层污水流道后，最后从换热器的污水出口 155流出。
[0069]在换热器壳体300上的清水门215的一侧的下方，清水通过清水进口 205进入换热器，从下到上，水平地流过多层清水流道后，到达顶层清水流道，从流道进口进入水平的顶层清水流道的进水流道流淌，直行到尽头，在返流口清水掉头反向流淌，经过退水流道，从流道出口流出，最后从换热器的清水出口 255流出。
[0070]污水门115或清水门215，分别挡在污水或清水各层流道的进出口处。当换热器运行一段时间，需要清污时，打开污水门115或清水门215，各层污水流道或清水流道，全部暴露出来，方便于观察和动手清理污水流道或清水流道内沉积的污垢。
[0071]设置底座400，它既用于固定整个污水换热器，也便于污水出口 155和清水进口205的对外连接。
[0072]本发明回流式污水换热器实施例全部构造用钢材或铝材制造。
【权利要求】
1.一种回流式污水换热器，它的结构包括:壳体、污水流道、清水流道、污水门、清水门和底座；污水从壳体顶部的污水进口进入换热器，从上到下，依次水平流过多层污水流道后，从换热器底部的污水出口流出；清水从壳体底部的清水进口进入换热器，从下到上，依次水平流过多层清水流道后，从换热器顶部的清水出口流出；污水与清水逆流换热；污水门和清水门分别位于污水换热器内部流道的两端，其特征在于: (1)所述污水流道，每层都是呈U字形的往返流道，它的进出口，都位于污水门一侧； (2)所述清水流道，每层都是呈U字形的往返流道，它的进出口，都位于清水门一侧。
2.按照权利要求1所述的回流式污水换热器，其特征在于: 所述壳体，它是回流式污水换热器的外壳；壳体内部是污水流道和清水流道，壳体外表面上，有污水进口、污水出口、清水进口和清水出口，壳体前后有污水门和清水门，壳体底部由底座固定。
3.按照权利要求1或2所述的回流式污水换热器，其特征在于: 所述污水流道，它的结构包括:污水进口、流道进口、隔板、进水流道、返流口、退水流道、流道出口和污水出口 ；污水通过污水进口进入污水换热器，从流道进口进入水平的第一层进水流道，直行到尽头，在返流口污水掉头反向流淌，经过退水流道从流道出口流出，转入下一层污水流道，依次向下流过全部污水流道后，从换热器的污水出口流出。
4.按照权利要求1或2所述的回流式污水换热器，其特征在于: 所述清水流道，它的结构包括:清水进口、隔板、流道进口、进水流道、翅片、返流口、退水流道、流道出口和清水出口 ；清水通过清水进口进入换热器，从下到上，水平地流过多层清水流道后，到达顶层清水流道，从流道进口，进入水平的顶层进水流道，直行到尽头，在返流口清水掉头反向流淌，经过退水流道和流道出口，最后从换热器的清水出口流出。
5.按照权利要求1或2所述的回流式污水换热器，其特征在于: 所述污水门，它在换热器壳体上，位于污水流道的每层流道的进出口一侧，它的内壁构成污水流道的一部分，污水门定期打开，各层污水流道全部暴露出来，方便清理污水流道。
6.按照权利要求1或2所述的回流式污水换热器，其特征在于: 所述清水门，它在换热器壳体上，位于清水流道的每层流道的进出口一侧，它的内壁构成清水流道的一部分，清水门定期打开，各层清水流道全部暴露出来，方便清理清水流道。
【文档编号】F25B30/06GK104422312SQ201310407562
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月31日 优先权日:2013年8月31日
【发明者】尚德敏, 李金峰, 李伟 申请人:黑龙江省金永科技开发有限公司