專利名稱：氟里昂-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，特別是涉及氟里昂-污水換熱器。
背景技術(shù)：
利用城市污水作為冷熱源，通過污水源熱泵對(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。污水源熱泵實(shí)現(xiàn)了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)約型社會(huì)的要求。將水源熱泵系統(tǒng)技術(shù)與城市污水結(jié)合，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。污水源熱泵是依靠熱泵機(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)。目前，污水源熱泵系統(tǒng)在我國的大部分城市得到了推廣與應(yīng)用，例如北京、天津、山西、山東、石家莊、新疆、廣西等地。隨著整個(gè)社會(huì)節(jié)約能源、環(huán)保意識(shí)的提高，污水源熱泵的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)展。除了在城市供暖制冷、制取生活熱水應(yīng)用外，還在食品、生化、制藥エ業(yè)、種植養(yǎng)殖及農(nóng)副產(chǎn)品加工儲(chǔ)藏領(lǐng)域均得到應(yīng)用。應(yīng)該進(jìn)一步挖掘利用各類可再生的低溫?zé)嵩椿驈U熱熱源，完善和推廣污水源熱泵技術(shù)，向著建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)展。污水源熱泵可分為直接式污水源熱泵與間接式污水源熱泵兩類。直接式系統(tǒng)中，與污水換熱的介質(zhì)為制冷劑，間接式系統(tǒng)中，與污水換熱的介質(zhì)為中介水或防凍液。前者污水與制冷劑之間經(jīng)換熱器壁面直接換熱；后者則存在中介媒質(zhì)，從而傳熱熱阻增加，導(dǎo)致熱泵系統(tǒng)效率隨之下降。直接式系統(tǒng)是目前污水源熱泵研究的前沿領(lǐng)域和發(fā)展方向。直接式系統(tǒng)與間接式系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)點(diǎn)，主要是1，在同樣的水源條件下供出同樣多的熱量，蒸發(fā)溫度可提高5°C左右，熱泵機(jī)組效率得以很大提高，系統(tǒng)總的耗電量可降低15%以上。2，省去了污水換熱器及相應(yīng)的中介水循環(huán)水泵，機(jī)房占地面積減少，不僅大大降低了土建和設(shè)備初投資，而且也減少水泵能耗。3，獲取同樣多的熱量，所需的污水量可減小一半左右。間接式系統(tǒng)需要考慮中間換熱的溫差損失，這就限制了污水的降溫幅度。當(dāng)采用原生污水為熱源時(shí)，一般都采用濾網(wǎng)、格柵、自動(dòng)篩濾器等過濾裝置，對(duì)污水進(jìn)行處理。盡管在熱泵機(jī)組前，對(duì)污水進(jìn)行充分的過濾，氟里昂-污水換熱器一般都不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，所以，當(dāng)前我國以原生污水作冷熱源的氟里昂-污水換熱器還不多見，文獻(xiàn)所報(bào)道的污水源熱泵，幾乎均為間接式污水源熱泵。間接式污水源熱泵由于污水換熱器等中間系統(tǒng)的影響，污水資源利用成本大，初投資及運(yùn)行費(fèi)用也較大。
雖然利用氟里昂-污水換熱器優(yōu)越性明顯，節(jié)省了污水換熱器，制熱系數(shù)與運(yùn)行費(fèi)用均優(yōu)于間接式污水源熱泵，但是，當(dāng)前氟里昂-污水換熱器的發(fā)展并不充分，原因在于I，直接污水源熱泵系統(tǒng)，要求熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器/冷凝器能夠“ー器兩用”，對(duì)蒸發(fā)器/冷凝器提出了特殊要求。2，使用氟里昂-污水換熱器的熱泵機(jī)組，需經(jīng)過特殊處理，技術(shù)難度較大。雖然人們有很多設(shè)想和試驗(yàn)，但都存在不足。3，直接式系統(tǒng)要求對(duì)熱泵 機(jī)組的蒸發(fā)器/冷凝器做較大的改造，而相應(yīng)的廠家較少。間接式污水源熱泵，污水不直接進(jìn)機(jī)組，所需機(jī)組前的污水-水換熱器已研制成功。到目前為止，還沒有廣泛地普及氟里昂-污水換熱器系統(tǒng)；污水源熱泵技術(shù)誕生以來，基本采用間接式系統(tǒng)，這是從可靠性角度考慮而采取的保守措施。實(shí)現(xiàn)無堵塞連續(xù)換熱，是利用污水作為熱泵冷熱源的技術(shù)關(guān)鍵，尤其是對(duì)于氟里昂-污水換熱器。解決惡劣水質(zhì)對(duì)換熱設(shè)備及管路的堵塞與污染，實(shí)現(xiàn)防腐與無污染換熱，是ー個(gè)世界性技術(shù)難題。城市污水水質(zhì)對(duì)換熱器的影響主要有腐蝕、結(jié)垢及堵塞。通常的做法是在城市污水和熱泵之間，設(shè)置污水過濾裝置和污水-水換熱器，熱泵的中介水從污水中吸收熱量，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。由于污水粘度大、換熱系數(shù)低，污水換熱器必須做得很龐大；當(dāng)用污水作為熱泵的冷熱源，污水必須凈化，并經(jīng)過一個(gè)在機(jī)組前的額外增設(shè)的污水-水換熱器，將污水的熱量或冷量傳遞到熱泵中介水，這ー過程將導(dǎo)致能量損失，降低熱泵的能效比。如果污水不經(jīng)過嚴(yán)格凈化，不經(jīng)過污水-水換熱器，直接進(jìn)入熱泵，污水與制冷劑直接進(jìn)行熱交換，熱泵中的污水流通管路，通常很快就被堵塞，以至于熱泵完全不能工作。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(xì)小粘性雜質(zhì)，可以通過污水過濾裝置，進(jìn)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，使換熱板表面熱阻増大，換熱器總體性能很快就變壞。在エ農(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(jì)方法，使用經(jīng)驗(yàn)，不能簡(jiǎn)單用于污水換熱器。盡管普通換熱器的設(shè)計(jì)方法與制造エ藝，都很成熟，但是，污水換熱器科學(xué)設(shè)計(jì)方法，至今，還沒有很好解決。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，北京中國建筑エ業(yè)出版社，
2009。2、(美)沙拉,塞庫利克著,程林譯，換熱器設(shè)計(jì)技術(shù),北京機(jī)械エ業(yè)出版社，
2010。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出ー種氟里昂-污水換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括箱體、污水流道、傳熱管、氟里昂調(diào)節(jié)管路和底座；污水在箱體內(nèi)的污水流道中流動(dòng)，氟里昂在傳熱管中流動(dòng)，傳熱管沉浸在污水流道中，污水和氟里昂之間通過傳熱管壁換熱，其特征在于(I)污水流動(dòng)路徑與傳熱管路平行；(2)通過傳熱管端部的氟里昂調(diào)節(jié)管路，實(shí)現(xiàn)氟里昂流通面積的改變。所述箱體，它包括箱形的氟里昂-污水換熱器的外殼和外売上的多個(gè)清洗ロ ；箱體內(nèi)部是污水流道和氟里昂傳熱管，箱體外表面上，有污水進(jìn)出口和氟里昂調(diào)節(jié)管路；箱體用碳鋼板做成，箱體厚度不能小于4厘米，箱體內(nèi)外表面進(jìn)行防腐蝕處理。所述污水流道，它包括污水進(jìn)ロ、污水管道、折流板、折流ロ、回流板、回流口和污水出ロ ；污水從污水進(jìn)ロ，進(jìn)入換熱器的污水管道，最后，從污水出口流出換熱器；在換熱器箱體內(nèi)，設(shè)有許多水平的一端開ロ的隔板，使污水流動(dòng)路徑呈現(xiàn)弓字形，這些隔板，分為兩種一種叫做折流板，它被橫U形的傳熱管所包圍，它的開ロ端搭在ー個(gè)角鋼上，其端部與箱體間的流道叫做折流ロ，另ー種隔板叫做回流板，它不被傳熱管所包圍，它的一端與箱體固定，另一端與箱體間有ー個(gè)流道，叫做回流ロ ；折流口和回流ロ的凈寬度均不能小于6 厘米，折流ロ的寬度要考慮留出傳熱管所占用空間，折流板、回流板均用碳鋼板做成，厚度不能小于3厘米；折流板、回流板的上下兩面，都要進(jìn)行防腐蝕處理。所述傳熱管是碳鋼管，沉浸在水平的污水流道中，水平設(shè)置的傳熱管的兩端結(jié)構(gòu)不同，一端為開ロ端，開ロ端的管ロ接到氟里昂調(diào)節(jié)管路，另一端為閉ロ端，上下兩個(gè)傳熱管的閉ロ端的管ロ相連接，每?jī)蓚€(gè)傳熱管，形成一個(gè)的橫U形回路；傳熱管的開ロ端通常置于換熱器箱體外，通過氟里昂調(diào)節(jié)管路，經(jīng)開ロ端，從傳熱管接受或向傳熱管注入氟里昂；傳熱管設(shè)置方向與污水流向平行，污水不能橫向沖刷傳熱管。所述氟里昂調(diào)節(jié)管路，它由氟里昂進(jìn)ロ、進(jìn)ロ管、幾個(gè)母管、幾個(gè)變流管、出口管和氟里昂出口構(gòu)成；氟里昂通過氟里昂進(jìn)口和進(jìn)ロ管，到達(dá)第一個(gè)母管，從母管出來進(jìn)入第一排傳熱管，再經(jīng)過第二個(gè)母管，再通過變流管，到達(dá)另外的ー個(gè)或幾個(gè)母管，進(jìn)入另外的一排或幾排傳熱管；可以經(jīng)過幾個(gè)變流管，幾次改變傳熱管排數(shù)；最后，經(jīng)過出口管和氟里昂出ロ流出換熱器；氟里昂調(diào)節(jié)管路與每個(gè)傳熱管的開ロ端相通，吸納或供給每個(gè)傳熱管的氟里昂，當(dāng)氟里昂在傳熱管內(nèi)受熱蒸發(fā)，體積增大，或凝結(jié)放熱，體積變小，氟里昂調(diào)節(jié)管路通過改變傳熱管根數(shù)，改變流通面積，達(dá)到調(diào)節(jié)流速的目的，防止流速過高，増大流動(dòng)阻カ，也防止流速過低，影響傳熱。所述清洗ロ，它位于箱形的換熱器殼體，與折流ロ相鄰的立面?zhèn)劝迳?，?duì)應(yīng)每ー個(gè)流道，有一個(gè)清洗ロ，清洗ロ上有ー個(gè)可以拆卸的清洗蓋，通過清洗ロ，可以探入攝像頭觀察換熱器內(nèi)部情況，又可以利用高壓噴水管，對(duì)換熱器內(nèi)部流道進(jìn)行清洗。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1，本發(fā)明的氟里昂-污水換熱器，不需要對(duì)污水進(jìn)行嚴(yán)格浄化。污水直接進(jìn)入氟里昂-污水換熱器，換熱器中的污水流通管路不會(huì)被堵塞，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。2，在氟里昂-污水換熱器中，污水直接與制冷劑氟里昂進(jìn)行熱量交換，無論制冷劑是得到熱量，還是失去熱量，相對(duì)于有中介水換熱的情況，制冷劑氟里昂在其中都可以實(shí)現(xiàn)較大的溫差，從污水得到或向污水放出較多的熱量，熱泵機(jī)組效率得以很大提高。3，省去通常污水源熱泵所設(shè)置的污水-中介水換熱器、中介水循環(huán)水泵及相應(yīng)的管路，機(jī)房占地面積減少，降低了土建和設(shè)備初投資，減少能耗。4，盡管傳熱管置于污水流道中，但由于傳熱管是懸空設(shè)置，同時(shí)，傳熱管與污水不相交，實(shí)踐證明，傳熱管表面很少積垢。流道隔板上少量積垢，對(duì)換熱器性能沒有影響。當(dāng)流道隔板上積垢過多時(shí)，可以通過清洗孔噴水清洗。


圖I是本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的基本原理圖；圖2是本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的污水流道圖；圖3是本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的氟里昂管路圖；圖4是本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的外形圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。圖I給出了本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的基本原理圖。本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例是ー個(gè)管殼式換熱器，箱體115是換熱器的殼體，它包括箱形的換熱器上下左右前后的六個(gè)面板。作為蒸發(fā)器，污水從上方的污水進(jìn)ロ110，進(jìn)入換熱器的污水管道125，氟里昂在傳熱管275內(nèi)，從下向上流動(dòng)，污水在傳熱管275外，箱體115內(nèi)，從上向下流動(dòng)。傳熱管275設(shè)在污水流道中，傳熱管軸線與污水流向平行。傳熱管275在換熱器的污水流道內(nèi)，水平放置，呈橫放的U形，其兩端部伸出換熱器箱體115，是氟里昂的進(jìn)ロ 210和出口 290。在折返的U形傳熱管275中間，夾著折流板140，它是污水流道的ー個(gè)隔板，它的一端與箱體115的側(cè)面固定，另一端搭在角鋼145上，角鋼145的另ー個(gè)功能是固定傳熱管275的一端。折流板140搭角鋼的一端，與箱體275側(cè)面間，有一段距離，形成ー個(gè)開ロ，稱作折流ロ 150，污水流到這里，由前一個(gè)流程轉(zhuǎn)到下一流程。最后，污水從污水出ロ 190流出換熱器。在水平的污水管道125中設(shè)置傳熱管排，被傳熱管排分成上下兩層流道在傳熱管275和折流板140之間叫做內(nèi)層流道130，它的高度等于傳熱管275與折流板140的距離，這個(gè)距離不能小于I厘米；在傳熱管外的流動(dòng)空間，叫做外層流道120，這是污水的主流道，其高度不能小于3厘米。內(nèi)層流道130和外層流道120是相通的，通過傳熱管排的間隙，兩層流道的污水可以交換，傳熱管排的間隙不能小于I厘米。內(nèi)層流道位于折流板140的上下表面，其余是外層流道。在折流ロ 150，傳熱管275與折流板140的端部距離不能小于I厘米，傳熱管與箱體間距離不能小于5厘米，即折流ロ 150的凈寬度不能小于6厘米。。圖2給出了本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的污水流道圖。本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的污水流道，污水在換熱器內(nèi)部的流動(dòng)，是從上到下，多個(gè)水平流程，曲折往返，呈現(xiàn)弓字形。污水從污水進(jìn)ロ 110，進(jìn)入換熱器的污水管道125，最后，從污水出ロ 190流出換熱器。在換熱器箱體內(nèi)，設(shè)有許多水平的一端開ロ的流道的隔板，使污水在換熱器箱體內(nèi)的流動(dòng)過程是拐來拐去的。這些一端開ロ的隔板，按著是否被傳熱管包圍，可分為兩種ー種叫做折流板140，它被U形的傳熱管所包圍，它的開ロ端搭在ー個(gè)角鋼上，其端部與箱體間的流道叫做折流ロ 150。另ー種流道板叫做回流板160，它不被傳熱管所包圍，它的一端與箱體固定，另一端與箱體間有ー個(gè)流道，叫做回流ロ 170。在回流ロ 170，回流板160的端部與箱體的距離不能小于6厘米。折流板140和回流板160的工作原理是ー樣的，都是為了形成曲折的流道，增加污水流速，提高污水與傳熱管的換熱系數(shù)。折流ロ 150與回流ロ 170的功能相似，但有一點(diǎn)不同，在折流口內(nèi)，有傳熱管折返，由上一個(gè)流道到下ー個(gè)流道，而在回流ロ 170內(nèi)沒有傳熱管。在箱形的換熱器殼體，與折流ロ相鄰的立面?zhèn)劝迳?，?duì)應(yīng)每ー個(gè)流道，有一個(gè)清洗ロ 152。清洗口上有一個(gè)可以拆卸的清洗蓋，通過清洗ロ，既可以通過探入的攝像頭觀察換熱器內(nèi)部情況，又可以利用高壓噴水管，對(duì)換熱器內(nèi)部流 道進(jìn)行清洗。整個(gè)換熱器坐落在底座180上，污水出ロ 190在換熱器底板下引出，位于換熱器底座180內(nèi)。作為污水換熱器，既要考慮強(qiáng)度，還要考慮抗腐蝕。箱體和折流板、回流板的內(nèi)外兩面，都要進(jìn)行防腐處理，比如電鍍，或烤漆。箱體115厚度不能小于4厘米，折流板140、回流板160的厚度不能小于3厘米。圖3給出了本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的氟里昂管路圖。本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的氟里昂管路，它包括兩部分傳熱管和氟里昂調(diào)節(jié)管路，傳熱管包括傳熱管220、傳熱管225、傳熱管245、傳熱管250、傳熱管270和傳熱管275 ;氟里昂調(diào)節(jié)管路包括氟里昂進(jìn)ロ 210、進(jìn)ロ管212、母管215、母管230、母管240、母管255、母管265、母管280、變流管235、出口管260和氟里昂出口 290。傳熱管上下兩根成一対，成對(duì)的上下兩根傳熱管的一端上下連接，這個(gè)端ロ稱之閉ロ端，而另一端，與母管相接的傳熱管端ロ稱之開ロ端。氟里昂管路內(nèi)，氟里昂流通過程如下1，作為氟里昂蒸發(fā)器，氟里昂進(jìn)ロ 210在下方，氟里昂出口 290在上方；2，氟里昂從進(jìn)ロ 210和進(jìn)ロ管212進(jìn)入換熱器，流入母管215。母管215的出口連接傳熱管220，但這不是ー根管，而是ー個(gè)傳熱管排，通常由幾根或幾十根傳熱管構(gòu)成。3，由傳熱管220流入下一個(gè)流程的傳熱管225，然后進(jìn)入母管230。4，從母管230出來，進(jìn)入變流管235。變流管235的作用是，從傳熱管225流出的氟里昂，經(jīng)過變流管235進(jìn)入兩個(gè)母管，即母管240和母管265。然后，再分別流入兩個(gè)傳熱管排，即傳熱管245和傳熱管270。這是因?yàn)?，在第一流程的傳熱?20和第二流程的傳熱管225中，氟里昂受熱，部分氣化，流動(dòng)的體積增大，流動(dòng)的流道面積必須擴(kuò)大，否則流動(dòng)阻力過大。5,氟里昂一路從傳熱管245進(jìn)入傳熱管250,另一路從傳熱管270進(jìn)入傳熱管275。然后分別進(jìn)入母管255和母管280。6，氟里昂從母管255和母管280流出，進(jìn)入出ロ管260，最后，從氟里昂出ロ 290流出換熱器。7，如果用作氟里昂冷凝器，換熱器的結(jié)構(gòu)不變，只是氟里昂的流動(dòng)方向相反，從上方進(jìn)入換熱器，氟里昂蒸汽凝結(jié)后，從下方流出。
8，進(jìn)ロ管212、變流管235和出ロ管260可以設(shè)在換熱器箱體外，也可以放在箱體內(nèi)，也放在污水流道中，與污水進(jìn)行熱交換。9，變流管可以不止ー個(gè)，比如ー排管到兩排管，或兩排管到四排管，或四排管到六流排管等，各設(shè)ー個(gè)變流管；但出口管只有ー個(gè)，它是在出口前，匯合最后流程各管排中的氟里昂，集中到出口管中，統(tǒng)ー流出氟里昂出口 290。傳熱管是碳鋼管，沉浸在水平的污水流道中，水平設(shè)置的傳熱管的兩端結(jié)構(gòu)不同，一端為開ロ端，開ロ端的管ロ接到氟里昂調(diào)節(jié)管路，另一端為閉ロ端，上下兩個(gè)傳熱管的閉ロ端的管ロ相連接，每?jī)蓚€(gè)傳熱管，形成一個(gè)的橫U形回路；傳熱管的開ロ端通常置于換熱器箱體外，通過氟里昂調(diào)節(jié)管路，經(jīng)開ロ端，從傳熱管接受或向傳熱管注入氟里昂；傳熱管設(shè)置方向與污水流向平行，污水不能橫向沖刷傳熱管。氟里昂調(diào)節(jié)管路由氟里昂進(jìn)ロ、進(jìn)ロ管、幾個(gè)母管、幾個(gè)變流管、出口管和氟里昂出口構(gòu)成，它與每個(gè)傳熱管的開ロ端相通，吸納或供給每個(gè)傳熱管的氟里昂。當(dāng)氟里昂在傳 熱管內(nèi)受熱蒸發(fā)，體積增大，或凝結(jié)放熱，體積變小，氟里昂調(diào)節(jié)管路通過改變傳熱管根數(shù)，改變流通面積，達(dá)到調(diào)節(jié)流速的目的，防止流速過高，増大流動(dòng)阻カ，也防止流速過低，影響傳熱。圖4給出了本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例是ー種特殊的管殼式換熱器，它的外形是ー個(gè)箱式結(jié)構(gòu)。它的箱體115內(nèi)的空間是污水的流道，有很多折流板140和回流板160，折流板140和回流板160的一端有上下開ロ，污水通過這些開ロ，由上ー個(gè)水平流程進(jìn)入下ー個(gè)水平流程，使污水的流動(dòng)拐來拐去；污水流道內(nèi)并排放置的傳熱管，與水流流向平行，沿著折流板和回流板，也拐來拐去，污水流與傳熱管排不相交。傳熱管是無縫鋼管，管內(nèi)是制冷劑
氟利昂。箱形箱體115的左上端，有污水進(jìn)ロ 110。污水進(jìn)入換熱器后，沿著水平的污水流道，縱向沖刷污水流道內(nèi)的傳熱管275，實(shí)現(xiàn)污水與傳熱管內(nèi)的氟里昂換熱的目的。在污水流道中，在傳熱管275和折流板140之間的內(nèi)層流道130，它的高度不小于I厘米，內(nèi)層流道130流速較慢，傳熱稍差。在傳熱管外的外層流道120，這是污水的主流道，流速較快，換熱較好，其高度不小于3厘米。內(nèi)層流道130和外層流道120是相通的，通過傳熱管排的間隙，兩層流道的污水可以交換，傳熱管排的間隙不能小于I厘米。內(nèi)層流道位于折流板140的上下表面，其余是外層流道，包括回流板160的上下流道，都是外層流道。污水在流經(jīng)折流板140的端部的折流ロ 150時(shí)，從上向下流動(dòng)，從ー個(gè)流程到另ー個(gè)流程。在換熱器內(nèi)，污水完成熱交換后，從污水出ロ 190排掉。氟利昂從換熱器左下方的氟里昂進(jìn)ロ 210進(jìn)入換熱器，首先到達(dá)母管215，經(jīng)母管215到換熱器內(nèi)的傳熱管排。經(jīng)過ー個(gè)水平的往返流動(dòng)，即經(jīng)歷兩個(gè)流程后，氟里昂進(jìn)入變流管235。從變流管235的兩個(gè)出ロ，氟里昂同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)傳熱管排，流道截面積増大，這是因?yàn)榉锇菏軣釟饣鲃?dòng)的體積擴(kuò)大，必須同時(shí)擴(kuò)大流通面積，以限制流速和流動(dòng)阻力。最后，通過兩個(gè)傳熱管排，其中包括傳熱管275，經(jīng)過出口管，到達(dá)氟里昂出口 290，流出換熱器。折流板140和回流板160，都是換熱器內(nèi)的隔板。折流板140和回流板160是相間設(shè)置，即ー個(gè)折流板，接著ー個(gè)回流板，再接著一個(gè)折流板，再ー個(gè)回流板。折流板和回流板的端部開ロ方向相反，上ー個(gè)在左邊開ロ，下一個(gè)就在右邊開ロ，依次類推，從上到下，形成連續(xù)的弓形隔板，和弓形流道。污水沿著弓形的流道，從上到下，曲折流動(dòng)；氟利昂在弓形流道內(nèi)的弓形的傳熱管中，從下向上流動(dòng)。這是針對(duì)作為蒸發(fā)器的換熱器，如果是冷凝器，流動(dòng)方向都相反。水與氟利昂換熱總是逆流換熱，能獲得最好的傳熱效果。在箱形的換熱器殼體，與折流ロ相鄰的立面?zhèn)劝迳?，?duì)應(yīng)每ー個(gè)流道，有一個(gè)清洗ロ 152。利用清洗ロ，可以伸進(jìn)攝像頭觀察換熱器內(nèi)部積垢情況，必要時(shí)，利用高壓噴水管，通過清洗ロ對(duì)換熱器內(nèi)部流道進(jìn)行清洗。為了防止污水對(duì)換熱器的腐蝕，對(duì)箱體115的內(nèi)表面，折流板140的兩側(cè)表面，回流板160的兩側(cè)表面和傳熱管275的外表面,都要表面處理。其中，傳熱管的外表面，可以電鍍耐蝕金屬，比如鉻、鎳，其余板體表面，可以采用烤漆防腐。
圖5是本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的外形圖。本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例的氟里昂-污水換熱器，是臥式殼管式換熱器，它的箱體是六面體的箱形。在箱形的箱體內(nèi)，傳熱管水平設(shè)置，氟利昂在傳熱管內(nèi)流動(dòng)，污水在管外。為了提高管外污水的流速，在換熱器內(nèi)裝有多塊水平的折流板和回流板，形成污水的多層水平的流道。制冷劑氟里昂在管內(nèi)流動(dòng)，充液量少，而且流速較高，容易解決潤滑油返回壓縮機(jī)的問題。此外，由于污水在傳熱管外，傳熱管不會(huì)凍裂。本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例，既可以作為蒸發(fā)器，也可以作為冷凝器。當(dāng)它作為蒸發(fā)器時(shí)，氟里昂從氟里昂進(jìn)ロ 210進(jìn)入換熱器，經(jīng)過幾個(gè)流程，經(jīng)過變流管235，再經(jīng)過出口管260，從污水吸熱，污水被降溫，氟里昂蒸發(fā)，氟里昂蒸汽從氟里昂出口 290輸出。污水從換熱器上方的污水進(jìn)ロ 110進(jìn)入，從換熱器下方的污水出口 190排出。當(dāng)它作為冷凝器時(shí)，進(jìn)出口相反，氟里昂蒸汽從上方進(jìn)入換熱器，氟里昂蒸汽向污水傳熱，污水被加溫，氟里昂凝結(jié)，液態(tài)的氟里昂從換熱器下方輸出。污水則從下方進(jìn)入，從上方流出。污水與氟里昂總是采取對(duì)流換熱，可以獲得最好的換熱效果。采用氟里昂在管內(nèi)的臥式殼管式換熱器，作為本發(fā)明氟里昂-污水換熱器實(shí)施例，主要是考慮當(dāng)它被用作蒸發(fā)器時(shí)，制冷劑中的潤滑油，可以隨著管內(nèi)制冷劑的高速流動(dòng)，一起返回壓縮機(jī)。特別是當(dāng)采用氟里昂作為制冷劑時(shí)，這幾乎是唯一可以選擇的形式，因?yàn)?，潤滑油比氟里昂輕，若在傳熱管外，很難分離出去。
權(quán)利要求
1.一種氟里昂-污水換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括箱體、污水流道、傳熱管、氟里昂調(diào)節(jié)管路和底座；污水在箱體內(nèi)的污水流道中流動(dòng)，氟里昂在傳熱管中流動(dòng)，傳熱管沉浸在污水流道中，污水和氟里昂之間通過傳熱管壁換熱，其特征在于 (1)污水流動(dòng)路徑與傳熱管路平行； (2)通過傳熱管端部的氟里昂調(diào)節(jié)管路，實(shí)現(xiàn)氟里昂流通面積的改變。
2.按照權(quán)利要求I所述的氟里昂-污水換熱器，其特征在于 所述箱體，它包括箱形的氟里昂-污水換熱器的外殼和外売上的多個(gè)清洗ロ ；箱體內(nèi)部是污水流道和氟里昂傳熱管，箱體外表面上，有污水進(jìn)出口和氟里昂調(diào)節(jié)管路；箱體用碳鋼板做成，箱體厚度不能小于4厘米，箱體內(nèi)外表面進(jìn)行防腐蝕處理。
3.按照權(quán)利要求I所述的氟里昂-污水換熱器，其特征在于 所述污水流道，它包括污水進(jìn)ロ、污水管道、折流板、折流ロ、回流板、回流ロ和污水出口 ；污水從污水進(jìn)ロ，進(jìn)入換熱器的污水管道，最后，從污水出口流出換熱器；在換熱器箱體內(nèi)，設(shè)有許多水平的一端開ロ的隔板，使污水流動(dòng)路徑呈現(xiàn)弓字形，這些隔板，分為兩種一種叫做折流板，它被橫U形的傳熱管所包圍，它的開ロ端搭在ー個(gè)角鋼上，其端部與箱體間的流道叫做折流ロ，另ー種隔板叫做回流板，它不被傳熱管所包圍，它的一端與箱體固定，另一端與箱體間有ー個(gè)流道，叫做回流ロ ；折流口和回流ロ的凈寬度均不能小于6厘米，折流ロ的寬度要考慮留出傳熱管所占用空間，折流板、回流板均用碳鋼板做成，厚度不能小于3厘米；折流板、回流板的上下兩面，都要進(jìn)行防腐蝕處理。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的氟里昂-污水換熱器，其特征在于 所述傳熱管是碳鋼管，沉浸在水平的污水流道中，水平設(shè)置的傳熱管的兩端結(jié)構(gòu)不同，一端為開ロ端，開ロ端的管ロ接到氟里昂調(diào)節(jié)管路，另一端為閉ロ端，上下兩個(gè)傳熱管的閉ロ端的管ロ相連接，每?jī)蓚€(gè)傳熱管，形成一個(gè)的橫U形回路；傳熱管的開ロ端通常置于換熱器箱體外，通過氟里昂調(diào)節(jié)管路，經(jīng)開ロ端，從傳熱管接受或向傳熱管注入氟里昂；傳熱管設(shè)置方向與污水流向平行，污水不能橫向沖刷傳熱管。
5.按照權(quán)利要求1、2或4所述的氟里昂-污水換熱器，其特征在于 所述氟里昂調(diào)節(jié)管路，它由氟里昂進(jìn)ロ、進(jìn)ロ管、幾個(gè)母管、幾個(gè)變流管、出口管和氟里昂出口構(gòu)成；氟里昂通過氟里昂進(jìn)口和進(jìn)ロ管，到達(dá)第一個(gè)母管，從母管出來進(jìn)入第一排傳熱管，再經(jīng)過第二個(gè)母管，再通過變流管，到達(dá)另外的ー個(gè)或幾個(gè)母管，進(jìn)入另外的ー排或幾排傳熱管；可以經(jīng)過幾個(gè)變流管，幾次改變傳熱管排數(shù)；最后，經(jīng)過出口管和氟里昂出口流出換熱器；氟里昂調(diào)節(jié)管路與每個(gè)傳熱管的開ロ端相通，吸納或供給每個(gè)傳熱管的氟里昂，當(dāng)氟里昂在傳熱管內(nèi)受熱蒸發(fā)，體積增大，或凝結(jié)放熱，體積變小，氟里昂調(diào)節(jié)管路通過改變傳熱管根數(shù)，改變流通面積，達(dá)到調(diào)節(jié)流速的目的，防止流速過高，増大流動(dòng)阻力，也防止流速過低，影響傳熱。
6.按照權(quán)利要求2所述的氟里昂-污水換熱器，其特征在于 所述清洗ロ，它位于箱形的換熱器殼體，與折流ロ相鄰的立面?zhèn)劝迳希瑢?duì)應(yīng)每一個(gè)污水流道，有一個(gè)清洗ロ，清洗ロ上有ー個(gè)可以拆卸的清洗蓋，通過清洗ロ，可以探入攝像頭觀察換熱器內(nèi)部情況，又可以利用高壓噴水管，對(duì)換熱器內(nèi)部流道進(jìn)行清洗。
全文摘要
本發(fā)明給出一種氟里昂-污水換熱器，適用于污水源熱泵，它的結(jié)構(gòu)包括箱體、污水流道、傳熱管、氟里昂調(diào)節(jié)管路和底座。污水在箱體內(nèi)的污水流道中流動(dòng)，氟里昂在傳熱管中流動(dòng)，傳熱管沉浸在污水流道中，污水和氟里昂之間通過傳熱管壁換熱。污水流動(dòng)路徑與傳熱管路平行，通過傳熱管端部的氟里昂調(diào)節(jié)管路，實(shí)現(xiàn)氟里昂流通面積的改變。本發(fā)明不要求對(duì)污水進(jìn)行嚴(yán)格凈化，污水直接進(jìn)入氟里昂-污水換熱器，換熱器中的污水流通管路不會(huì)被堵塞，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。污水直接與制冷劑氟里昂進(jìn)行熱量交換，制冷劑氟里昂可以從污水更多得到，或向污水放出更多的熱量，提高了污水源熱泵機(jī)組效率。
文檔編號(hào)F28F9/00GK102865756SQ20111019656
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者尚德敏, 李金峰, 李偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工大金濤科技股份有限公司