專利名稱：腰鼓流道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，特別是涉及腰鼓流道式污水換熱器。
背景技術(shù)：
利用城市污水作為冷熱源對(duì)建筑進(jìn)行采暖空調(diào)，可以直接減少其他短缺能源的消耗，同時(shí)還可以達(dá)到廢物利用的目的，是資源再生利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、友好環(huán)境的重要措施。污水源熱泵依靠熱泵機(jī)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(jī)組升溫后對(duì)建筑供熱，夏季通過熱泵機(jī)組把建筑物中的熱量傳遞給污水從而實(shí)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(jī)多用等突出優(yōu)點(diǎn)。利用污水源熱泵實(shí)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(huì)的要求。在擴(kuò)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(yuǎn)意義。解決包括污水在內(nèi)的惡劣水質(zhì)，對(duì)換熱設(shè)備及管路的堵塞與結(jié)垢，實(shí)現(xiàn)持續(xù)和穩(wěn)定地?fù)Q熱，是一個(gè)世界性技術(shù)難題。利用污水作為熱泵冷熱源的技術(shù)關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)污水的高效連續(xù)換熱。通常的做法是在污水換熱器之前，設(shè)置污水過濾裝置。但是，如果污水過濾裝置的過濾網(wǎng)的網(wǎng)眼太小，污水過濾裝置也將很快被堵塞。所以，在污水換熱器前設(shè)置的污水過濾裝置，其過濾網(wǎng)不可能很細(xì)，這樣一來，如果污水換熱器的流道比較窄，污水換熱器又無法避免堵塞。現(xiàn)在的通行做法是，污水換熱器采用寬大的流道，用鋼板焊成。為了防止污水積垢和堵塞，污水流道的板面，不能通過加拉筋，或局部軋制變形的方法來增加強(qiáng)度，因此，污水換熱器的換熱板都采用厚重的鐵板制作。所說的污水換熱器，一般都是污水與清水進(jìn)行熱交換。盡管清水側(cè)不能堵塞，可以設(shè)加強(qiáng)筋，但考慮簡(jiǎn)化加工量，清水側(cè)也希望不設(shè)或少設(shè)加強(qiáng)筋。由于污水和清水的性質(zhì)有很大差異，污水側(cè)很容易堵塞，容易積垢，污水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)小，所以，在換熱器設(shè)計(jì)上應(yīng)該有所反映?；蛘哒f，污水側(cè)的流道，應(yīng)該和清水側(cè)不同。遺憾的是，目前的實(shí)際應(yīng)用的污水換熱器，大都沒能充分考慮污水性質(zhì)的影響。以至于，目前的污水換熱器，普遍存在三個(gè)問題I，污水流道堵塞；2，污水換熱器傳熱性能很快下降；3，污水流道腐蝕，穿孔，泄漏。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(xì)描述I、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(guó)建筑工業(yè)出版社，2009。2、(美)沙拉,塞庫(kù)利克著,程林譯，換熱器設(shè)計(jì)技術(shù),北京機(jī)械工業(yè)出版社，2010。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明給出腰鼓流道式污水換熱器。它的結(jié)構(gòu)包括箱體、污水流道和清水流道。污水和清水分別在流道內(nèi)多流程地水平流動(dòng)，污水流道和清水流道在箱體內(nèi)上下相間設(shè)置，其中間是共同的間壁，污水和清水通過間壁換熱，其特征在于(I)所述間壁是中心向上突起的凸間壁；(2)所述間壁是中心向下凹陷的凹間壁。所述箱體，它包括腰鼓流道式污水換熱器的外壁和底座，呈矩形，箱體用碳鋼板做成；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(jìn)口、污水連管、污水出口、清 水進(jìn)口、清水連管和清水出口。所述污水流道，它包括污水進(jìn)口、凸間壁、凹間壁、污水連管和污水出口 ；污水流道的左右為平板的外壁，污水流道的頂板為凸間壁，污水流道的底板為凹間壁，污水流道的橫切面為中間粗，兩端細(xì)的粗腰鼓形；污水從箱體上方的污水進(jìn)口進(jìn)入，沿著水平的污水流道流動(dòng)，通過流道末端開口，進(jìn)入污水連管，跨過一個(gè)清水流道，進(jìn)入下一個(gè)水平的反方向的污水流道，在換熱器內(nèi)多次往返流動(dòng)，到達(dá)最下部的污水流道，最后到達(dá)箱體下方的污水出口，污水流道用碳鋼板做成。所述清水流道，它包括清水進(jìn)口、凸間壁、凹間壁、清水連管和清水出口 ；清水流道的左右為平板的外壁，清水流道的頂板為凹間壁，清水流道的底板為凸間壁，清水流道的橫切面為中間細(xì)，兩端粗的細(xì)腰鼓形；清水從箱體下方的清水進(jìn)口進(jìn)入，沿著水平的清水流道流動(dòng)，通過流道末端側(cè)面開口，進(jìn)入清水連管，跨過一個(gè)污水流道，進(jìn)入下一個(gè)水平的反方向的清水流道，在換熱器內(nèi)多次往返流動(dòng)，到達(dá)最上部的清水流道，最后到達(dá)箱體上方的清水出口，清水流道用碳鋼板做成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1，它適用于污水換熱，污水流道內(nèi)部通暢，無阻擋，無死角，不易諸塞；2，當(dāng)污水中的雜質(zhì)在污水流道中沉淀，雜質(zhì)向弧形的凹間壁的中心線滑移，大部分雜質(zhì)集中在流道中心線附近，將雜質(zhì)對(duì)間壁傳熱的影響降到最低限度；3，相對(duì)于平板的間壁，腰鼓形間壁有較高的強(qiáng)度，不用很厚的間壁，可以節(jié)省材料，降低成本。4，清水流道采用細(xì)腰鼓，即中間低的流道，可以節(jié)省空間，降低成本。5，污水流道采用粗腰鼓，即中間高的流道，可以防堵塞，污垢又集中在流道中心線附近，這樣的污水換熱器的清洗比較方便，可以用高壓水沖，或用毛刷擦洗，都很容易去除污垢?？梢钥闯觯氖轿鬯畵Q熱器，它適用于污水換熱，它不易諸塞，雜質(zhì)沉淀積垢也不太影響換熱。腰鼓式污水換熱器可以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，始終可以保持較高的換熱效率。


圖I是本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的基本原理圖2是本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的污水流道結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的清水流道結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的外形具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖I給出了本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的基本原理圖。本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的基本原理如圖I所示。污水與清水進(jìn)行熱交換，污水與清水分別為不同的流通管道。污水管道115是由上方的凸間壁160、下方的凹間壁120及左右外壁130所圍成。清水管道215是由下方的凸間壁、上方的凹間壁120及左右外壁130所圍成。 污水管道115和下方的清水管道215是由凹間壁120構(gòu)成的兩個(gè)上下相鄰的流道，當(dāng)兩個(gè)流道的流體的溫度不同時(shí)，兩個(gè)流道的流體，即污水與清水，通過凹間壁120換熱。污水流程和清水流程是上下相間設(shè)置的，就是說，從上到下，一個(gè)污水流道，一個(gè)清水流道，再一個(gè)污水流道，再一個(gè)清水流道。污水管道115通過凹間壁120，和下邊的清水管道215進(jìn)行換熱，污水管道115還通過凸間壁160，和上邊的清水管道進(jìn)行換熱，這兩個(gè)換熱情況是不一樣的。由于污水在污水管道115中流動(dòng)過程中，有雜質(zhì)污垢沉淀，聚集在凹間壁120的上表面，因此，污水管道115通過凹間壁120，與下邊的清水管道215進(jìn)行換熱的效果，要打一個(gè)折扣。而污水管道115通過凸間壁160，和上邊的清水管道進(jìn)行換熱時(shí)，換熱效果就要好得多。流道的兩側(cè)外壁130是平板，這和一般的換熱器是一樣的；但流道的凹間壁120，是一個(gè)向下凹陷的弧形，凸間壁160，是一個(gè)向上鼓起的弧形。對(duì)于污水流道，上方是凸間壁，下方是凹間壁；對(duì)于清水流道，正相反，上方是凹間壁，下方是凸間壁?？梢哉f，一個(gè)污水流道，或全部污水流道，都是中間粗的腰鼓形，稱之粗腰鼓；而清水流道，或全部清水流道，是中間細(xì)的腰鼓形，稱之細(xì)腰鼓。按著這種結(jié)構(gòu)設(shè)置的換熱器，它有如下好處1，污水流道內(nèi)部空間大，不易諸塞；2，污水流道采用粗腰鼓，沉積雜質(zhì)集中在流道中心線附近，對(duì)間壁傳熱的影響小;3，清水流道采用細(xì)腰鼓，即中間低的流道，可以節(jié)省空間，降低成本。在腰鼓式流道污水換熱器中，對(duì)于污水和清水采用了不同形狀的流道，這是考慮了兩種流體的性質(zhì)和雜質(zhì)沉積對(duì)換熱的影響。它不易諸塞，雜質(zhì)沉淀積垢也不太影響換熱，也便于清除，它適用于污水換熱器。圖2給出了本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的污水流道結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的污水流道，它包括污水進(jìn)口 110、凹間壁120、凸間壁160、污水連管125和污水出口 140。污水從箱體上方的污水進(jìn)口 110進(jìn)入換熱器后，沿著污水管道115水平流動(dòng)，流道的末端是開口的，進(jìn)入污水連管125，引導(dǎo)污水從第一個(gè)流程，進(jìn)入到第二個(gè)流程。污水流道第一流程上間壁為箱體外壁，從第二個(gè)流程開始，污水流道的上間壁是凸間壁160，下間壁是凹間壁120。污水在換熱器內(nèi)的粗腰鼓形的污水流道內(nèi)，水平往返流動(dòng)，流過幾個(gè)流程后，到達(dá)最下部的污水流道，再到達(dá)污水出口 140。在污水換熱器內(nèi)，每一個(gè)水平污水流道的兩端的開口，或連接污水進(jìn)口，或連接污水連管，或連接污水出口。污水流道內(nèi)的污水，是在一個(gè)垂直立面內(nèi)，在不同的高度上，水平往返流動(dòng)。就是說，上一個(gè)污水流程如果是從左到右，下一個(gè)污水流程就是從右到左。兩個(gè)粗腰鼓形的污水流道之間，夾一個(gè)細(xì)腰鼓形的清水流道。同樣的，兩個(gè)細(xì)腰鼓形的清水流道中間，也夾一個(gè)粗腰鼓形的污水流道。粗腰鼓形的污水流道內(nèi)污垢雜質(zhì)，由于重力影響和流道底面凹間壁的 坡度作用，都沉積在污水流道底面的中心線附近，污水流道底面的其它部分污垢很少，所以粗腰鼓形的污水流道的底面與下邊的清水流道的換熱，受污垢的影響不是很大。粗腰鼓形的污水流道的頂面，與污水的上表面接觸，結(jié)構(gòu)很少，污水頂面與上邊的清水流道的換熱基本不受影響。因此，污水在污水流道內(nèi)，應(yīng)該是充滿流道的流動(dòng)，或說是，污水流道的四個(gè)表面，包括上表面，必須是濕潤(rùn)的。污水流道上表面與清水流道的換熱量，占全部污水換熱量的半數(shù)以上。污水的粘性較大，換熱器的熱阻主要是在污水側(cè)的污垢。換熱器污水流道采用鋼板做成，中間設(shè)有多個(gè)折返流道，是為了提高污水流速，以提高污水與間壁之間的對(duì)流換熱系數(shù)。為了防止污水對(duì)換熱器污水流道的腐蝕，對(duì)污水流道的四個(gè)內(nèi)表面，要做表面處理，可以電鍍耐蝕金屬，比如鉻、鎳。圖3給出了本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的清水流道結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的的清水流道，它包括清水進(jìn)口 210、凹間壁120、凸間壁160、清水連管225和清水出口 240。清水從箱體下方的清水進(jìn)口 210進(jìn)入換熱器后，沿著清水管道215水平流動(dòng)，流道的末端的側(cè)面有開口，進(jìn)入清水連管225，引導(dǎo)清水從上一個(gè)流程，進(jìn)入下一個(gè)反方向的流程。清水在換熱器內(nèi)水平多次往返流動(dòng)，流過幾個(gè)流程后，到達(dá)最上部的清水流道，再到達(dá)清水出口 240。由外壁130、頂板凹間壁120和底板凸間壁160，所圍成的清水流道，它的橫切面，中間細(xì)，兩端粗，稱為細(xì)腰鼓。細(xì)腰鼓形的流道作為清水流道，是考慮清水基本沒有污垢雜質(zhì)，流道的四個(gè)角，不能有明顯積垢。此外，清水流道也是直通形的，也是很好清洗的。在污水換熱器內(nèi)，每一個(gè)水平的清水流程的兩端的開口，或連接清水進(jìn)口，或連接清水連管，或連接清水出口。清水流道的清水，是在一個(gè)垂直立面內(nèi)，在不同的高度上，水平往返流動(dòng)。就是說，上一個(gè)清水流程如果是從左到右，下一個(gè)清水流程就是從右到左。兩個(gè)清水流道之間，夾一個(gè)污水流道。同樣的，兩個(gè)污水流道中間，也夾一個(gè)清水流道。清水流道內(nèi)，很少有污垢雜質(zhì)。由于凸間壁160的坡度影響，少許雜質(zhì)沉積在清水流道底面的凸間壁160的邊緣部分，對(duì)清水流道與污水流道的換熱，影響很小。清水流道的頂面，與清水的上表面接觸，沒有污垢。清水流道的頂面與上邊的污水流道的換熱，基本是取決污水側(cè)的熱阻。清水流道的下表面與污水流道的換熱情況最好，這是因?yàn)橄逻叺奈鬯鞯赖捻斆?，污垢很少，熱阻較小。為了保證充分換熱,清水在清水流道內(nèi)，應(yīng)該是充滿流道的流動(dòng),或說是,清水流道的四個(gè)表面，包括上表面，即頂面，必須是濕潤(rùn)的。清水流道下表面，即底面，與污水流道的換熱量，占全部清水換熱量的半數(shù)以上。換熱器清水流道采用鋼板做成，中間設(shè)有多個(gè)折返流道，是為了提高清水流速，以提高清水與間壁之間的對(duì)流換熱系數(shù)。為了防止水對(duì)換熱器清水流道的腐蝕，清水流道的四個(gè)內(nèi)表面，要做表面處理，可以采用烤漆防腐。圖4給出了本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的外形圖。本發(fā)明腰鼓流道式污水換熱器實(shí)施例的外形是一個(gè)矩形的箱體，箱體表面有夕卜壁130、污水進(jìn)口 110、污水連管125、污水出口 140、清水進(jìn)口 210、清水連管225、清水出口 240和底座150。污水從箱體上方的污水進(jìn)口 110進(jìn)入換熱器后，沿著水平的污水流道，在換熱器內(nèi)往返流動(dòng)，每流完一個(gè)污水行程，通過污水連管125，向下降一個(gè)流道，進(jìn)行下一個(gè)污水流程。往返流過幾個(gè)污水行程后，到達(dá)最下部的污水流程，再到達(dá)污水出口 140。清水由箱體下方的清水進(jìn)口 210水平進(jìn)入換熱器，沿著水平的清水流道流動(dòng)，在換熱器內(nèi)往返流動(dòng)，每流完一個(gè)行程，通過清水連管225，進(jìn)行下一個(gè)清水流程，往返流過幾個(gè)清水行程后，到達(dá)最上部的清水流程，再到達(dá)箱體上方的清水出口 240。清水與污水是逆流換熱。
權(quán)利要求
1.一種腰鼓流道式污水換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括箱體、污水流道和清水流道；污水和清水分別在流道內(nèi)多流程地水平流動(dòng)，污水流道和清水流道在箱體內(nèi)上下相間設(shè)置，其中間是共同的間壁，污水和清水通過間壁換熱，其特征在于 (1)所述間壁是中心向上突起的凸間壁； (2)所述間壁是中心向下凹陷的凹間壁。
2.按照權(quán)利要求I所述的腰鼓流道式污水換熱器，其特征在于 所述箱體，它包括腰鼓流道式污水換熱器的外壁和底座，呈矩形，箱體用碳鋼板做成；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(jìn)口、污水連管、污水出口、清水進(jìn)口、清水連管和清水出口。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的腰鼓流道式污水換熱器，其特征在于 所述污水流道，它包括污水進(jìn)口、凸間壁、凹間壁、污水連管和污水出口 ；污水流道的左右為平板的外壁，污水流道的頂板為凸間壁，污水流道的底板為凹間壁，污水流道的橫切面為中間粗，兩端細(xì)的腰鼓形；污水從箱體上方的污水進(jìn)口進(jìn)入，沿著水平的污水流道流動(dòng)，通過流道末端開口，進(jìn)入污水連管，跨過一個(gè)清水流道，進(jìn)入下一個(gè)水平的反方向的污水流道，在換熱器內(nèi)多次往返流動(dòng)，到達(dá)最下部的污水流道，最后到達(dá)箱體下方的污水出口，污水流道用碳鋼板做成。
4.按照權(quán)利要求I或2所述的腰鼓流道式污水換熱器，其特征在于 所述清水流道，它包括清水進(jìn)口、凸間壁、凹間壁、清水連管和清水出口 ；清水流道的左右為平板的外壁，清水流道的頂板為凹間壁，清水流道的底板為凸間壁，清水流道的橫切面為中間細(xì)，兩端粗的腰鼓形；清水從箱體下方的清水進(jìn)口進(jìn)入，沿著水平的清水流道流動(dòng)，通過流道末端側(cè)面開口，進(jìn)入清水連管，跨過一個(gè)污水流道，進(jìn)入下一個(gè)水平的反方向的清水流道，在換熱器內(nèi)多次往返流動(dòng)，到達(dá)最上部的清水流道，最后到達(dá)箱體上方的清水出口，清水流道用碳鋼板做成。
全文摘要
本發(fā)明給出一種腰鼓流道式污水換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括箱體、污水流道和清水流道。污水流道和清水流道在箱體內(nèi)上下相間設(shè)置，污水和清水通過間壁換熱，有兩種間壁凸間壁和凹間壁。污水流道包括污水進(jìn)口、凸間壁、凹間壁、污水連管和污水出口；污水流道的左右為平板的外壁，頂板為凸間壁，底板為凹間壁，污水流道的橫切面為中間粗，兩端細(xì)的粗腰鼓形；清水流道包括清水進(jìn)口、凸間壁、凹間壁、清水連管和清水出口；清水流道的左右為平板的外壁，頂板為凹間壁，底板為凸間壁，清水流道的橫切面為中間細(xì)，兩端粗的細(xì)腰鼓形。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是它適用于污水換熱，污水流道內(nèi)部通暢，流道強(qiáng)度高，換熱效果好，制造成本低。
文檔編號(hào)F28F1/10GK102798300SQ20111014487
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者李金峰, 李偉, 尚德敏, 張勇 申請(qǐng)人:哈爾濱工大金濤科技股份有限公司