专利名称：矿用三防换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿井涌水用换热器，属于煤矿矿井涌水热能或冷能利用领域，特
别涉及一种可直接用于颗粒杂质多、矿化度高、腐蚀性高矿井涌水能量转换的矿用三防换 热器。
背景技术：
矿井涌水是一种在矿井开挖过程中从岩层中涌出的地下水，具有颗粒杂质多、矿 化度高、腐蚀性高等特点。在未将其作为热能或冷能利用系统能量来源的情况下，一般采用 设置水仓的方法将不同水平的矿井涌水收集起来，再通过泵站将其抽到地表，最初采取直 接作为废水排掉的方式，后来加以资源化利用，对其进行净化后，作为工农业用水，如消防、 除尘、井下钻孔、灌溉、制作矿泉水等。 矿井涌水作为水源热泵的热源或冷源时，均需经过水处理净化环节，即矿井涌水 均需要先经过较为复杂的物理和化学等处理过程，达到水源热泵对水源的水质要求后方可 进入，否则就会造成水源热泵机组的损坏，导致其不能正常工作。我国煤矿的矿井涌水往往 具有颗粒杂质多、矿化度高、腐蚀性高等特点，因此，以往在利用矿井涌水热能或冷能系统 中必定存在水处理净化环节，而且水处理净化工程由于其工艺方法的限制，其设备均较为 庞大，占地面积较大，高度较高，不能适应巷道、硐室等狭小的空间，导致整个热能或冷能利 用系统能量损失大、投资高、工艺复杂、施工难度高。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点和不足，本发明所述的矿用三防换热器允许具有颗粒杂
质多、矿化度高、腐蚀性高特点的矿井涌水不经过水处理净化环节即可直接进入该设备，省
去了整个热能或冷能利用系统中较为复杂、庞大的水处理净化工艺，简化了处理过程，提高
了矿井涌水热能或冷能利用率。 本发明是通过以下技术方案来实现的 矿用三防换热器，包括流线型壳体和位于壳体内的换热管束及多个折流板，多个 折流板沿壳体横截面方向顺序排列，折流板上设有水流通道，折流板间的水流通道保持一 定夹角，折流板四周固定在壳体内壁上，换热管束沿着壳体轴向贯穿于折流板的水流通道 之中。 矿用三防换热器上还包括定位杆，定位杆固定在壳体外侧，定位杆位置与折流板 位置相对应。 所述折流板为一个环状的折流环，折流环四周固定在壳体内壁上，折流环上水流 通道由方向相同并且间隔排列的折流杆组成，折流杆两端固定在折流环上，换热管束从折 流杆间的水流通道穿过。 所述相邻折流环间折流杆形成的水流通道保持90。夹角。 本发明所述的矿用三防换热器，利用换热管束中的矿井涌水与壳体内的工业用水进行能量交换，同时，利用壳体内横截面方向顺序排列的折流环对工业用水水流进行阻挡 和方向限制，不断产生扰流，减薄层流边界层，降低水流流过的速度，保证水流与换热管束 外壁充分、均匀接触，使能量交换均匀、可靠，换热效率高、换热速度快。省去了以往矿井涌 水利用前的净化处理过程，縮减了费用开支，简化了安装过程。
其结构优点具体包括 (1)具有防堵功能煤矿涌水中杂质很多，颗粒不大于10mm的杂质均可通过。
(2)具有防腐功能流体顺着管束流动时，遇到折流杆就产生扰流，遇到下一个折 流杆再次产生扰流，如此多次扰动减薄了层流边界层，对设备内部进行自动清洁和洗刷，使 腐蚀结垢现象大大降低，延长了清洗、维护周期。 (3)具有防蚀功能换热管束使含有腐蚀性离子(如Cl-离子)的矿井涌水不通 过水处理净化环节，就直接进入该设备，更充分利用了水中的能量，减少了能量损失，增强 了传热效果。
(4)整个设备体积小、重量轻，容易进入巷道、硐室等狭小的运输系统使用。
(5)具有防爆功能和可以下井的特点。 在井下换热处理过程中，大量涌水中含有的能量被不断回收、利用后，大大降低了 企业的生产成本，提高了企业的经济效益和社会效益。本发明特别适合在涌水中杂质含量 多、矿化度高、腐蚀性高的矿井下使用。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图1对本发明做进一步的描述 本发明所述的矿用三防换热器，包括圆柱形壳体3、定位杆5、换热管束1和三个折 流环2。折流环2为圆环形，折流环2上设有折流杆4，折流杆4两端固定在折流环2圆周 上，折流环2四周固定在壳体3内壁上，折流环2间保持平行，三个折流环2沿着壳体3横 截面方向顺序排列，折流环2将壳体3内换热通道分成两段，其中相邻折流环2上由折流杆 4形成的水流通道保持90°夹角，水流从折流杆4间的水流通道顺序流过时，遇到折流杆4 就产生扰流，遇到下一个折流杆4再次产生扰流，如此多次扰动减薄了层流边界层，水流在 两个折流环2之间流速较慢。换热管束1沿着壳体3轴向贯穿于壳体3之中，并从折流环 2上的折流杆4间形成的水流通道穿过，换热管束1与水流通道保持相对密闭状态，换热管 束1内矿井涌水含有的各种矿物杂质不会影响壳体3内的水流质量。定位杆5固定在壳体 3外侧，定位杆5的位置与壳体3内折流环2的固定位置相对应，其作用用于指示壳体3内 折流环2所处准确位置，以便于在矿井中安装和维护。 使用过程中，将矿用三防换热器壳体3的内腔与外接工业用水连通，换热管束1与 矿井涌水直接连通，无需对矿井涌水进行净化处理。矿井涌水流经换热管束1，与壳体3内 腔中相对流过的外接工业用水进行能量交换，工业用水吸收能量后被用于矿井其它系统或 设备的运行，如建筑供暖、井口防冻、洗浴供热等，大量的矿井涌水可以提供巨大的能量，直 接降低了其它系统的能量消耗，节省了开支，而完成能量交换后的矿井涌水则可直接排出井外。由于安装过程中相邻折流环2间折流杆4形成的水流通道保持90。夹角，流体顺着管 束流动时，遇到折流杆4就产生扰流，遇到下一个折流杆4再次产生扰流，如此多次扰动减 薄了层流边界层，使得工业用水在流过壳体3内腔时速度降低，流过壳体3内腔时间增长， 同时，折流杆4对水流方向的限制和改变，也对水流产生一个扰动作用，使水流能与换热管 束1外壁充分、均匀接触，提高了换热管束1的换热效率，保证了涌水中能量的充分回收和 利用。 当然，上述矿用三防换热器的结构只是其中一种，其上折流环2数量可依据换热 器壳体3的长短和换热量的需要进行设定，而相邻折流环2之间的安装夹角也可根据需要 设定不同的角度，如15。 、30° 、45°等，只要能降低水流速度，保证能量交换有充足时间即可。
权利要求
矿用三防换热器，其特征在于，包括流线型壳体和位于壳体内的换热管束及多个折流板，所述多个折流板沿壳体横截面方向顺序排列，折流板上设有水流通道，折流板间的水流通道保持一定夹角，折流板四周固定在壳体内壁上；所述换热管束沿着壳体轴向贯穿于折流板的水流通道之中。
2. 根据权利要求1所述的矿用三防换热器，其特征在于，还包括定位杆，所述定位杆固 定在壳体外侧，定位杆位置与折流板位置相对应。
3. 根据权利要求1或2所述的矿用三防换热器，其特征在于，所述折流板为一个环状的 折流环，折流环四周固定在壳体内壁上，折流环上水流通道由方向相同并且间隔排列的折 流杆组成，折流杆两端固定在折流环上，换热管束从折流杆间的水流通道穿过。
4. 根据权利要求3所述的矿用三防换热器，其特征在于，所述相邻折流环间折流杆形 成的水流通道保持90。夹角。
全文摘要
本发明公开了一种矿用三防换热器，包括流线型壳体和位于壳体内的换热管束及多个折流板，多个折流板沿壳体横截面方向顺序排列，折流板上设有水流通道，折流板间的水流通道保持一定夹角，折流板四周固定在壳体内壁上，换热管束沿着壳体轴向贯穿于折流板的水流通道之中。利用折流板上水流通道对工业用水的水流进行阻挡和方向限制，降低水流流过速度，保证水流与换热管束外壁充分、均匀接触，使能量交换大大提高，降低了生产成本，提高了企业的经济效益和社会效益，特别适合在矿井涌水中杂质含量多、矿化度高、腐蚀性高的各种矿井中使用。
文档编号F28F9/24GK101769691SQ20091021754
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者何满潮, 张毅 申请人:中国矿业大学(北京)