壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制造方法
【專利摘要】壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，本發(fā)明涉及一種污水源熱泵能量提升裝置。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有污水源熱泵在使用過程中由于污水容易造成污水源熱泵換熱器的腐蝕和結垢，從而降低換熱器換熱效果的問題，壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置由原生污水液固暫離旋流壁式換熱器、給水泵、節(jié)流機構、四通換向閥、壓縮機和用戶側換熱器組成。本發(fā)明可用于冬季制熱或夏季制冷，將旋流技術和原生污水液固暫離旋流壁式換熱器的功能結合，實現(xiàn)了去除在旋流除污器壁上沉積的污垢物質和與制冷劑交換熱量的作用，與一般換熱器相比，進水流速增加了0.5-1倍，換熱面積減小了20%以上，污水余熱利用率提高30%以上。
【專利說明】壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污水源熱泵能量提升裝置。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有污水源熱泵利用污水作為熱源，雖然具有較好的經濟性和環(huán)保性，但污水容易造成污水源熱泵換熱器的腐蝕和結垢，大大降低了污水換熱器的換熱效果?，F(xiàn)有的河水源熱泵、海水源熱泵、湖水源熱泵等幾乎所有水源熱泵也都存在污水源熱泵換熱器的腐蝕和結垢的問題。
[0003]現(xiàn)有污水源熱泵、海水源熱泵、湖水源熱泵、河水源熱泵存在的主要問題還可以細化:
[0004]1、除污設備與換熱器為兩個獨立設備，成本高；
[0005]2、除污設備除污效果不佳；或雖然對大粒徑固體雜物有較好的除污效果，但是卻需要較大旁通且有混水現(xiàn)象，導致能耗過高，且對含大量油污的污水沒除污作用；
[0006]3、污水不直接與制冷劑換熱，存在中間換熱環(huán)節(jié)，換熱效率較低；
[0007]4、換熱器結構復雜、換熱管易阻塞；
[0008]5、換熱器通過拆裝來清洗污垢不方便、耗時耗工多、增加了高額的人工費用；
[0009]6、換熱器循環(huán)水或制冷劑走殼程、污水(或海水、湖水、河水等各種水)走管程，造成管殼式換熱器與環(huán)境溫差大，熱量(冬季為熱量、夏季為冷量)損失大；
[0010]7、換熱器材質采用不銹鋼，不銹鋼比銅容易結垢，且熱傳導率比銅低；
[0011]8、換熱管采用直管，直管換熱器的傳熱特性不太好，且空間利用率低、自由膨脹性也較差；
[0012]9、某些換熱器中通過設置諸如毛刷等清潔污垢的工具，減少了拆裝管殼式換熱器的次數，但是由于毛刷使用一段時間后需要更換，所以還是無法回避拆裝管殼式換熱器；
[0013]10、現(xiàn)有換熱器中制冷劑和水的流速都較低，容易形成層流底流，而研究表明:在湍流流動中，影響對流傳熱過程的主要熱阻不是來自流體內部的熱交換，而是來自流體與固體壁之間附面層的傳熱熱阻，尤其是其層流底流，約占傳熱熱阻的60%?80%。

【發(fā)明內容】

[0014]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有污水源熱泵在使用過程中由于污水容易造成污水源熱泵換熱器的腐蝕和結垢，從而降低換熱器換熱效果的問題，而提供了壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置。
[0015]本發(fā)明的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置由原生污水液固暫離旋流壁式換熱器、給水泵、節(jié)流機構、四通換向閥、壓縮機和用戶側換熱器組成；
[0016]其中，所述的原生污水液固暫離旋流壁式換熱器由污水入口、旋流除污器、排污口、引射器、溢流管、入口制冷劑箱、噴流器、套筒式旋流換熱器、出口制冷劑箱、制冷劑管及導管組成；所述的旋流除污器由上部的圓柱桶、下部的圓錐桶及噴流換熱器組成，旋流除污器的圓柱桶下端與旋流除污器的圓錐桶焊接成相通的空腔密閉管殼，旋流除污器的圓柱桶上端向旋流除污器內部設有噴流換熱器并焊接連通；所述的引射器包括排污管及回流管，回流管的左端為污水出口，回流管的右端為入水口，回流管右端的入水口與導管的一端連通；所述的溢流管上端為溢流口，導管的另一端與溢流管上端的溢流口連通；所述的入口制冷劑箱的右端為制冷劑入口 ；所述的套筒式旋流換熱器由上部的圓柱桶及下部的圓錐桶組成，套筒式旋流換熱器的圓柱桶下端與套筒式旋流換熱器的圓錐桶焊接成相通的空腔密閉管殼；所述的出口制冷劑箱的右端為制冷劑出口 ；制冷劑管的上端與橫臥的入口制冷劑箱外表面焊接連通，套筒式旋流換熱器的圓柱桶與制冷劑管下端焊接連通，套筒式旋流換熱器的圓錐桶與橫臥的出口制冷劑箱外表面焊接連通；制冷劑管內設有溢流管，所述的溢流管的直徑小于制冷劑管；溢流管向上穿出橫臥的入口制冷劑箱并焊接密封；套筒式旋流換熱器內設有旋流除污器，旋流除污器的直徑小于套筒式旋流換熱器；噴流換熱器設置于溢流管外，噴流換熱器的直徑大于溢流管，溢流管與噴流換熱器間設有噴流器，噴流器的直徑大于溢流管的直徑且小于噴流換熱器的直徑，噴流器上端與制冷劑管的下端焊接成一體，溢流管的下端、噴流器的下端與噴流換熱器的下端焊接成一體；旋流除污器上部圓柱桶左側設有污水入口并橫穿出套筒式旋流換熱器，污水入口與套筒式旋流換熱器焊接密封；旋流除污器的圓錐桶下端與排污口上端焊接連通，排污口向下穿出橫臥的出口制冷劑箱焊接密封，排污口下端與排污管的一端焊接連通，排污管的另一端與橫臥的回流管外表面焊接連通；
[0017]其中所述的節(jié)流機構的一端與制冷劑入口連接,節(jié)流機構的另一端與用戶側換熱器的端口連接，用戶側換熱器的端口與四通換向閥連通，四通換向閥分別與壓縮機和制冷劑出口連接，從而形成密閉連通的制冷劑的連續(xù)循環(huán)機構。
[0018]本發(fā)明的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置的工作原理:
[0019]利用旋流技術增加了污水(或海水、湖水、河水等各種水)的流速，大幅度的增加了湍流，減少甚至一定程度上消除了層流，從而大幅度的減小了傳熱熱阻，促進了污水(或海水、湖水、河水等各種水)和制冷劑之間的熱量傳遞，污水(或海水、湖水、河水等各種水)中混有的固體雜物在離心力的作用下會不斷撞擊旋流除污器壁，旋流除污器壁上由于長時間使用結的污垢受到周期性的碰撞應力作用，在疲勞機制下，垢層上逐漸產生裂紋，直至脫落進入主流中，污水(或海水、湖水、河水等各種水)中混有的固體雜物對垢層的隨機碰撞，阻止污垢物質沉積到壁面以及污垢物質在壁面上的生長。從而有效除去換熱壁面上沉積的污垢或控制其污垢厚度，使旋流換熱器的換熱系數維持在一個可接受的范圍內而不需清垢，同時固體粒子在隨污水的運動中不斷穿過流動邊界層，也強化了換熱。
[0020]本發(fā)明壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制熱的工作流程:[0021 ] 進水經給水泵切向進入原生污水液固暫離旋流壁式換熱器的污水入口，在進水的流動過程中，進水與套筒式旋流換熱器中的制冷劑進行熱量交換，進水中的固體物質在離心力的作用下，經排污管流入回流管中，去除固體物質的進水在旋流技術的作用下經溢流管的下端上升至溢流管上端的溢流口，然后流經導管，最后由回流管右端的入水口進入回流管，將回流管中存在的固體物質由回流管左端的污水出口沖入排污渠中。
[0022]在壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制熱工作時，調節(jié)四通換向閥使四通換向閥的第一端口與第二端口相連、第三端口與第四端口相連，制冷劑逆時針方向循環(huán)，制冷劑由經節(jié)流機構控制制冷劑的流量后，進入原生污水液固暫離旋流壁式換熱器，經由入口制冷劑箱右端的制冷劑入口，進入制冷劑管，再流經套筒式旋流換熱器與進水進行交換熱量，然后流經出口制冷劑箱后，由出口制冷劑箱右端的制冷劑出口經過壓縮機，最后進入用戶側換熱器，進入用戶側換熱器的制冷劑在與用戶側換熱器中的用戶側循環(huán)介質進行熱量交換后，再回到節(jié)流機構，從而完成一次的換熱循環(huán)過程。
[0023]本發(fā)明壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制冷的工作流程:
[0024]進水經給水泵切向進入原生污水液固暫離旋流壁式換熱器的污水入口，在進水的流動過程中，進水與套筒式旋流換熱器中的制冷劑進行熱量交換，進水中的固體物質在離心力的作用下，經排污管流入回流管中，去除固體物質的進水在旋流技術的作用下經溢流管的下端上升至溢流管上端的溢流口，然后流經導管，最后由回流管右端的入水口進入回流管，將回流管中存在的固體物質由回流管左端的污水出口沖入排污渠中。
[0025]在壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制冷工作時，調節(jié)四通換向閥使四通換向閥的第一端口與第四端口相連、第二端口與第三端口相連，制冷劑順時針方向循環(huán)，經壓縮機的壓縮后制冷劑進入原生污水液固暫離旋流壁式換熱器，經由出口制冷劑箱右端的制冷劑出口進入套筒式旋流換熱器與進水進行交換熱量，然后流經制冷劑管，再進入入口制冷劑箱，由入口制冷劑箱右端的制冷劑入口流入節(jié)流機構，在控制制冷劑的流量后，進入用戶側換熱器，進入用戶側換熱器的制冷劑在與用戶側換熱器中的用戶側循環(huán)介質進行熱量交換后，再流入壓縮機，從而完成一次的換熱循環(huán)過程。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]1、本發(fā)明的裝置將旋流技術和原生污水液固暫離旋流壁式換熱器的功能結合在一起，進而實現(xiàn)了去除在旋流除污器壁上沉積的污垢物質和與套筒式旋流換熱器中的制冷劑的交換熱量的作用，從而節(jié)省了設備投資。
[0028]2、本發(fā)明的裝置利用旋流技術增加進水的流速，大幅度的增加了湍流，減少甚至一定程度上消除了層流，從而大幅度的減低了傳熱熱阻，促進了進水和制冷劑之間的熱量傳遞，與現(xiàn)有污水熱源泵的進水相比，進水的流速增加了 0.5?I倍，有效增加了湍流。
[0029]3、在本發(fā)明裝置運行的過程中，進水中混有的固體雜質在離心力的作用下會不斷撞擊旋流除污器壁，而旋流除污器壁上由于長時間使用沉積的污垢受到周期性的碰撞應力作用，垢層逐漸產生裂紋，直至脫落進入主流，從而有效除去旋流除污器壁上沉積的污垢或控制旋流除污器壁上污垢厚度，最后通過排污管排出原生污水液固暫離旋流壁式換熱器。因為旋流除污器壁上不會沉積污垢并腐蝕旋流除污器壁，因此延長了旋流除污器的使用周期，節(jié)省了單獨生產除污器的成本。
[0030]4、本發(fā)明的裝置運行過程中，因為旋流除污器壁上不會沉積污垢并腐蝕旋流除污器壁，所以使原生污水液固暫離旋流壁式換熱器在不需清垢的條件下，換熱器的換熱系數維持在一個較高的范圍內，同時，進水中的固體粒子在隨進水的運動中不斷穿過流動邊界層，強化換熱。
[0031]5、本發(fā)明裝置中在溢流管下端的污水側采用了噴流技術，而在其它地方(制冷劑偵D采用了旋流加筋片技術，有效地加強了污水測的對流換熱。
[0032]6、本發(fā)明裝置中延長了溢流管的長度，有效地減小了換熱面積，提高了污水(或海水、湖水、河水等各種水)的余熱(冬季為余熱、夏季為余冷)利用率。[0033]7、本發(fā)明裝置中旋流除污器采用薄壁材料銅，銅管可以有效地提高換熱器的換熱性能且不易結垢。
[0034]8、本發(fā)明裝置在進水側巧妙地利用了液固兩相流與固體壁面之間的換熱系數比純液體與固體壁面之間的換熱系數大得多的原理，提高了進水側的換熱系數。
[0035]9、本發(fā)明裝置中省略了中介水環(huán)節(jié)，使換熱溫差提高了 2 °C以上，換熱面積減小了20%以上。
[0036]10、本發(fā)明的裝置應用范圍寬，對大水量及大制冷劑量可以采用兩個或兩個以上的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置并聯(lián)使用；對水中雜物粒度分布寬的進水可采用兩級或兩級以上的此類換熱器串聯(lián)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置的主視圖；
[0038]圖2為壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制熱工作時四通換向閥15的連接示意圖；
[0039]圖3為壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制冷工作時的四通換向閥15的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0040]【具體實施方式】一:本實施方式的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置由原生污水液固暫離旋流壁式換熱器、給水泵24、節(jié)流機構20、四通換向閥21、壓縮機22和用戶側換熱器23組成；
[0041]其中，所述的原生污水液固暫離旋流壁式換熱器由污水入口 1、旋流除污器2、排污口 3、引射器7、溢流管8、入口制冷劑箱11、噴流器12、套筒式旋流換熱器14、出口制冷劑箱15、制冷劑管18及導管19組成；所述的旋流除污器2由上部的圓柱桶2-1、下部的圓錐桶2-2及噴流換熱器13組成，旋流除污器2的圓柱桶2-1下端與旋流除污器2的圓錐桶2-2焊接成相通的空腔密閉管殼，旋流除污器2的圓柱桶2-1上端向旋流除污器2內部設有噴流換熱器13并焊接連通；所述的引射器7包括排污管4及回流管6，回流管6的左端為污水出口 5，回流管6的右端為入水口 17，回流管6右端的入水口 17與導管19的一端連通；所述的溢流管8上端為溢流口 9，導管19的另一端與溢流管8上端的溢流口 9連通；所述的入口制冷劑箱11的右端為制冷劑入口 10 ;所述的套筒式旋流換熱器14由上部的圓柱桶14-1及下部的圓錐桶14-2組成，套筒式旋流換熱器14的圓柱桶下端14-1與套筒式旋流換熱器14的圓錐桶14-2焊接成相通的空腔密閉管殼；所述的出口制冷劑箱15的右端為制冷劑出口 16 ;制冷劑管18的上端與橫臥的入口制冷劑箱11外表面焊接連通，套筒式旋流換熱器14的圓柱桶14-1與制冷劑管18下端焊接連通，套筒式旋流換熱器14的圓錐桶14-2與橫臥的出口制冷劑箱15外表面焊接連通；制冷劑管18內設有溢流管8，所述的溢流管8的直徑小于制冷劑管18 ;溢流管8向上穿出橫臥的入口制冷劑箱11并焊接密封；套筒式旋流換熱器14內設有旋流除污器2，旋流除污器2的直徑小于套筒式旋流換熱器14 ;噴流換熱器13設置于溢流管8外，噴流換熱器13的直徑大于溢流管8，溢流管8與噴流換熱器13間設有噴流器12，噴流器12的直徑大于溢流管8的直徑且小于噴流換熱器13的直徑，噴流器12上端與制冷劑管18的下端焊接成一體，溢流管8的下端、噴流器12的下端與噴流換熱器13的下端焊接成一體；旋流除污器2上部圓柱桶2-1左側設有污水入口 I并橫穿出套筒式旋流換熱器14，污水入口 I與套筒式旋流換熱器14焊接密封；旋流除污器2的圓錐桶2-2下端與排污口 3上端焊接連通，排污口 3向下穿出橫臥的出口制冷劑箱15焊接密封，排污口 3下端與排污管4的一端焊接連通，排污管4的另一端與橫臥的回流管6外表面焊接連通；
[0042]其中節(jié)流機構20的一端與制冷劑入口 10連接，節(jié)流機構20的另一端與用戶側換熱器23的端口 23-1連接，用戶側換熱器23的端口 23-2與四通換向閥21連通，四通換向閥21分別與壓縮機22和制冷劑出口 16連接，從而形成密閉連通的制冷劑的連續(xù)循環(huán)機構。
[0043]1、本實施方式的裝置將旋流技術和原生污水液固暫離旋流壁式換熱器的功能結合在一起，進而實現(xiàn)了去除在旋流除污器壁上沉積的污垢物質和與套筒式旋流換熱器中的制冷劑的交換熱量的作用，從而節(jié)省了設備投資。
[0044]2、本實施方式的裝置利用旋流技術增加進水的流速，大幅度的增加了湍流，減少甚至一定程度上消除了層流，從而大幅度的減低了傳熱熱阻，促進了進水和制冷劑之間的熱量傳遞，與現(xiàn)有污水熱源泵的進水相比，進水的流速增加了 0.5?I倍，有效增加了湍流。
[0045]3、在本實施方式裝置運行的過程中，進水中混有的固體雜質在離心力的作用下會不斷撞擊旋流除污器壁，而旋流除污器壁上由于長時間使用沉積的污垢受到周期性的碰撞應力作用，垢層逐漸產生裂紋，直至脫落進入主流，從而有效除去旋流除污器壁上沉積的污垢或控制旋流除污器壁上污垢厚度，最后通過排污管排出原生污水液固暫離旋流壁式換熱器。因為旋流除污器壁上不會沉積污垢并腐蝕旋流除污器壁，因此延長了旋流除污器的使用周期，節(jié)省了單獨生產除污器的成本。
[0046]4、本實施方式的裝置運行過程中，因為旋流除污器壁上不會沉積污垢并腐蝕旋流除污器壁，所以使原生污水液固暫離旋流壁式換熱器在不需清垢的條件下，換熱器的換熱系數維持在一個較高的范圍內，同時，進水中的固體粒子在隨進水的運動中不斷穿過流動邊界層，強化換熱。
[0047]5、本實施方式裝置中在溢流管下端的污水側采用了噴流技術，而在其它地方(制冷劑側)采用了旋流加筋片技術，有效地加強了污水測的對流換熱。
[0048]6、本實施方式裝置中延長了溢流管的長度，有效地減小了換熱面積，提高了污水(或海水、湖水、河水等各種水)的余熱(冬季為余熱、夏季為余冷)利用率。
[0049]7、本實施方式裝置中旋流除污器采用薄壁材料銅，銅管可以有效地提高換熱器的換熱性能且不易結垢。
[0050]8、本實施方式裝置在進水側巧妙地利用了液固兩相流與固體壁面之間的換熱系數比純液體與固體壁面之間的換熱系數大得多的原理，提高了進水側的換熱系數。
[0051]9、本實施方式裝置中省略了中介水環(huán)節(jié)，使換熱溫差提高了 2°C以上，換熱面積減小了 20%以上。
[0052]10、本實施方式的裝置應用范圍寬，對大水量及大制冷劑量可以采用兩個或兩個以上的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置并聯(lián)使用；對水中雜物粒度分布寬的進水可采用兩級或兩級以上的此類換熱器串聯(lián)使用。
[0053]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一的不同之處在于，所述的噴流器12上布滿直徑為0.5cm~Icm的通孔。其他與【具體實施方式】一相同。
[0054]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二的不同之處在于，所述的排污管4與橫臥的回流管6的夾角為30°~50°。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0055]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一的不同之處在于，所述的排污管4與橫臥的回流管6的夾角為45°。其他與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0056]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】四的不同之處在于，所述的污水入口 I的材料為銅；所述的旋流除污器2的材料為銅；所述的排污口 3的材料為銅；所述的引射器7的材料為銅；所述的溢流管8的材料為銅；所述的入口制冷劑箱11的材料為銅；所述的噴流器12的材料為銅；所述的套筒式旋流換熱器14的材料為銅；所述的出口制冷劑箱15的材料為銅；所述的制冷劑管18的材料為銅。其他與【具體實施方式】四相同。
[0057]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一的不同之處在于，所述的銅的厚度為1mm~2mm。其他與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0058]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一的不同之處在于，所述的銅的厚度為1.5mm。其他與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0059]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一的不同之處在于，所述的制冷劑管和制冷劑箱中填充的制冷劑為R717、R134a、R-404A或R-410A。其他與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0060]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一的不同之處在于，壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置所述的進水為城市生活污水、工業(yè)廢水、海水、湖水或河水。其他與【具體實施方式】一至八之一相同。
[0061]【具體實施方式】十:`本實施方式與【具體實施方式】一至九之一的不同之處在于，所述的四通換向閥21的第一端口 21-1與第四端口 21-4相連、第二端口 21-2與第三端口 21_3相連時，制冷劑順時針方向循環(huán)，壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置起到制冷的效果。其他與【具體實施方式】一至九之一相同。
[0062]【具體實施方式】十一:本實施方式與【具體實施方式】一至十之一的不同之處在于，所述的四通換向閥21的第一端口 21-1與第二端口 21-2相連、第三端口 21-3與第四端口 21-4相連時，制冷劑逆時針方向循環(huán)，壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置起到制熱的效果。其他與【具體實施方式】一至十之一相同。
[0063]【具體實施方式】十二:本實施方式與【具體實施方式】一至十一之一的不同之處在于，所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置用于冬季制熱或夏季制冷。其他與【具體實施方式】一至i 之一相同。
[0064]【具體實施方式】十三:本實施方式與【具體實施方式】一至十二之一的不同之處在于，所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置并聯(lián)使用。其他與【具體實施方式】一至十二之一相同。
[0065]【具體實施方式】十四:本實施方式與【具體實施方式】一至十三之一的不同之處在于，所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置串聯(lián)使用。其他與【具體實施方式】一至十三之一相同。
[0066]通過以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0067]實施例1:結合圖1和圖2，由圖1中可知:本實施例的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置由原生污水液固暫離旋流壁式換熱器、給水泵24、節(jié)流機構20、四通換向閥21、壓縮機22和用戶側換熱器23組成；
[0068]其中，所述的原生污水液固暫離旋流壁式換熱器由污水入口 1、旋流除污器2、排污口 3、引射器7、溢流管8、入口制冷劑箱11、噴流器12、套筒式旋流換熱器14、出口制冷劑箱15、制冷劑管18及導管19組成；所述的旋流除污器2由上部的圓柱桶2-1、下部的圓錐桶2-2及噴流換熱器13組成，旋流除污器2的圓柱桶2-1下端與旋流除污器2的圓錐桶2-2焊接成相通的空腔密閉管殼，旋流除污器2的圓柱桶2-1上端向旋流除污器2內部設有噴流換熱器13并焊接連通；所述的引射器7包括排污管4及回流管6，回流管6的左端為污水出口 5，回流管6的右端為入水口 17，回流管6右端的入水口 17與導管19的一端連通；所述的溢流管8上端為溢流口 9，導管19的另一端與溢流管8上端的溢流口 9連通；所述的入口制冷劑箱11的右端為制冷劑入口 10 ;所述的套筒式旋流換熱器14由上部的圓柱桶14-1及下部的圓錐桶14-2組成，套筒式旋流換熱器14的圓柱桶下端14-1與套筒式旋流換熱器14的圓錐桶14-2焊接成相通的空腔密閉管殼；所述的出口制冷劑箱15的右端為制冷劑出口 16 ;制冷劑管18的上端與橫臥的入口制冷劑箱11外表面焊接連通，套筒式旋流換熱器14的圓柱桶14-1與制冷劑管18下端焊接連通，套筒式旋流換熱器14的圓錐桶14-2與橫臥的出口制冷劑箱15外表面焊接連通；制冷劑管18內設有溢流管8，所述的溢流管8的直徑小于制冷劑管18 ;溢流管8向上穿出橫臥的入口制冷劑箱11并焊接密封；套筒式旋流換熱器14內設有旋流除污器2，旋流除污器2的直徑小于套筒式旋流換熱器14 ;噴流換熱器13設置于溢流管8外，噴流換熱器13的直徑大于溢流管8，溢流管8與噴流換熱器13間設有噴流器12，噴流器12的直徑大于溢流管8的直徑且小于噴流換熱器13的直徑，噴流器12上端與制冷劑管18的下端焊接成一體，溢流管8的下端、噴流器12的下端與噴流換熱器13的下端焊接成一體；旋流除污器2上部圓柱桶2-1左側設有污水入口 I并橫穿出套筒式旋流換熱器14，污水入口 I與套筒式旋流換熱器14焊接密封；旋流除污器2的圓錐桶2-2下端與排污口 3上端焊接連通，排污口 3向下穿出橫臥的出口制冷劑箱15焊接密封，排污口 3下端與排污管4的一端焊接連通，排污管4的另一端與橫臥的回流管6外表面焊接連通；
[0069]其中節(jié)流機構20的一端與制冷劑入口 10連接，節(jié)流機構20的另一端與用戶側換熱器23的端口 23-1連接，用戶側換熱器23的端口 23-2與四通換向閥21連通，四通換向閥21分別與壓縮機22和制冷劑出口 16連接，從而形成密閉連通的制冷劑的連續(xù)循環(huán)機構。
[0070]由圖2中可知:本實施例中的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置中所述的四通換向閥21的第一端口 21-1與第二端口 21-2相連、第三端口 21-3與第四端口 21-4相連時，制冷劑逆時針方向循環(huán)，壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置起到制熱的效果。
[0071]本實施例中的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置的進水為城市生活污水，所述的旋流除污器2的材料為銅；所述的排污口 3的材料為銅；所述的引射器7的材料為銅；所述的溢流管8的材料為銅；所述的入口制冷劑箱11的材料為銅；所述的噴流器12的材料為銅；所述的套筒式旋流換熱器14的材料為銅；所述的出口制冷劑箱15的材料為銅；所述的制冷劑管18的材料為銅；
[0072]所述的銅的厚度為1.5mm。[0073]所述的換熱管束中的制冷劑為R134a。
[0074]本實施方式中的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置的制熱工作流程為:進水經給水泵切向進入原生污水液固暫離旋流壁式換熱器的污水入口 1，在進水的流動過程中，進水與套筒式旋流換熱器14中的制冷劑進行熱量交換，進水中的固體物質在離心力的作用下，經排污管4流入回流管6中，去除固體物質的進水在旋流技術的作用下經溢流管8的下端上升至溢流管8上端的溢流口 9，然后流經導管19，最后由回流管6右端的入水口 17進入回流管6，將回流管6中存在的固體物質由回流管6左端的污水出口 5沖入排污渠中。
[0075]在壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制熱工作時，調節(jié)四通換向閥21使四通換向閥21的第一端口 21-1與第二端口 21-2相連、第三端口 21_3與第四端口 21-4相連，制冷劑逆時針方向循環(huán)，制冷劑由經節(jié)流機構20控制制冷劑的流量后，進入原生污水液固暫離旋流壁式換熱器，經由入口制冷劑箱11右端的制冷劑入口 10，進入制冷劑管18，再流經套筒式旋流換熱器14與進水進行交換熱量，然后流經出口制冷劑箱15后，由出口制冷劑箱15右端的制冷劑出口 16經過壓縮機22，最后進入用戶側換熱器23，進入用戶側換熱器23的制冷劑在與用戶側換熱器23中的用戶側循環(huán)介質進行熱量交換后，再回到節(jié)流機構20，從而完成一次的換熱循環(huán)過程。
[0076]經測定，得出在冬季時，應用本實施例的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置可起到十分明顯的制熱效果，與現(xiàn)有污水熱源泵相比，換熱溫差提高了 5°C，換熱面積減小了 20%以上，污水余熱利用率有了顯著提升。
[0077]實施例2:結合圖1和圖3，由圖1中可知:本實施例的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置由原生污水液固暫離旋流壁式換熱器、給水泵24、節(jié)流機構20、四通換向閥21、壓縮機22和用戶側換熱器23組成；
[0078]其中，所述的原生污水液固暫離旋流壁式換熱器由污水入口 1、旋流除污器2、排污口 3、引射器7、溢流管8、入口制冷劑箱11、噴流器12、套筒式旋流換熱器14、出口制冷劑箱15、制冷劑管18及導管19組成；所述的旋流除污器2由上部的圓柱桶2-1、下部的圓錐桶2-2及噴流換熱器13組成，旋流除污器2的圓柱桶2-1下端與旋流除污器2的圓錐桶2-2焊接成相通的空腔密閉管殼，旋流除污器2的圓柱桶2-1上端向旋流除污器2內部設有噴流換熱器13并焊接連通；所述的引射器7包括排污管4及回流管6，回流管6的左端為污水出口 5，回流管6的右端為入水口 17，回流管6右端的入水口 17與導管19的一端連通；所述的溢流管8上端為溢流口 9，導管19的另一端與溢流管8上端的溢流口 9連通；所述的入口制冷劑箱11的右端為制冷劑入口 10 ;所述的套筒式旋流換熱器14由上部的圓柱桶14-1及下部的圓錐桶14-2組成，套筒式旋流換熱器14的圓柱桶下端14-1與套筒式旋流換熱器14的圓錐桶14-2焊接成相通的空腔密閉管殼；所述的出口制冷劑箱15的右端為制冷劑出口 16 ;制冷劑管18的上端與橫臥的入口制冷劑箱11外表面焊接連通，套筒式旋流換熱器14的圓柱桶14-1與制冷劑管18下端焊接連通，套筒式旋流換熱器14的圓錐桶14-2與橫臥的出口制冷劑箱15外表面焊接連通；制冷劑管18內設有溢流管8，所述的溢流管8的直徑小于制冷劑管18 ;溢流管8向上穿出橫臥的入口制冷劑箱11并焊接密封；套筒式旋流換熱器14內設有旋流除污器2，旋流除污器2的直徑小于套筒式旋流換熱器14 ;噴流換熱器13設置于溢流管8外，噴流換熱器13的直徑大于溢流管8，溢流管8與噴流換熱器13間設有噴流器12，噴流器12的直徑大于溢流管8的直徑且小于噴流換熱器13的直徑，噴流器12上端與制冷劑管18的下端焊接成一體，溢流管8的下端、噴流器12的下端與噴流換熱器13的下端焊接成一體；旋流除污器2上部圓柱桶2-1左側設有污水入口 I并橫穿出套筒式旋流換熱器14，污水入口 I與套筒式旋流換熱器14焊接密封；旋流除污器2的圓錐桶2-2下端與排污口 3上端焊接連通，排污口 3向下穿出橫臥的出口制冷劑箱15焊接密封，排污口 3下端與排污管4的一端焊接連通，排污管4的另一端與橫臥的回流管6外表面焊接連通；
[0079]其中節(jié)流機構20的一端與制冷劑入口 10連接，節(jié)流機構20的另一端與用戶側換熱器23的端口 23-1連接，用戶側換熱器23的端口 23-2與四通換向閥21連通，四通換向閥21分別與壓縮機22和制冷劑出口 16連接，從而形成密閉連通的制冷劑的連續(xù)循環(huán)機構。
[0080]由圖3中可知:本實施例中的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置中所述的四通換向閥21的第一端口 21-1與第四端口 21-4相連、第二端口 21-2與第三端口 21-3相連時，制冷劑順時針方向循環(huán)，壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置起到制冷的效果。
[0081]本實施例中的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置的進水為城市生活污水，所述的旋流除污器2的材料為銅；所述的排污口 3的材料為銅；所述的引射器7的材料為銅；所述的溢流管8的材料為銅；所述的入口制冷劑箱11的材料為銅；所述的噴流器12的材料為銅；所述的套筒式旋流換熱器14的材料為銅；所述的出口制冷劑箱15的材料為銅；所述的制冷劑管18的材料為銅；
[0082]所述的銅的厚度為1.5mm。
[0083]所述的換熱管束中的制冷劑為R-410A。
[0084]本實施方式中的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置的制冷工作流程為:進水經給水泵切向進入原生污水液固暫離旋流壁式換熱器的污水入口 1，在進水的流動過程中，進水與套筒式旋流換熱器14中的制冷劑進行熱量交換，進水中的固體物質在離心力的作用下，經排污管4流入回流管6中，去除固體物質的進水在旋流技術的作用下經溢流管8的下端上升至溢流管8上端的溢流口 9，然后流經導管19，最后由回流管6右端的入水口 17進入回流管6，將回流管6中存在的固體物質由回流管6左端的污水出口 5沖入排污渠中。
[0085]在壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置制冷工作時，調節(jié)四通換向閥21使四通換向閥21的第一端口 21-1與第四端口 21-4相連、第二端口 21_2與第三端口 21-3相連，制冷劑順時針方向循環(huán)，經壓縮機22的壓縮后制冷劑進入原生污水液固暫離旋流壁式換熱器，經由出口制冷劑箱15右端的制冷劑出口 16進入套筒式旋流換熱器14與進水進行交換熱量，然后流經制冷劑管18，再進入入口制冷劑箱11，由入口制冷劑箱11右端的制冷劑入口 10流入節(jié)流機構20，在控制制冷劑的流量后，進入用戶側換熱器23，進入用戶側換熱器23的制冷劑在與用戶側換熱器23中的用戶側循環(huán)介質進行熱量交換后，再流入壓縮機22，從而完成一次的換熱循環(huán)過程。
[0086]經測定，得出在夏季時，應用本實施例的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置可起到十分明顯的制冷效果，與現(xiàn)有污水熱源泵相比，換熱溫差提高了 4°C，換熱面積減小了 20%以上，污水余熱利用率有了顯著提升。
【權利要求】
1.壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置由原生污水液固暫離旋流壁式換熱器、給水泵(24)、節(jié)流機構(20)、四通換向閥(21)、壓縮機(22)和用戶側換熱器(23)組成； 其中，所述的原生污水液固暫離旋流壁式換熱器由污水入口(I)、旋流除污器(2)、排污口(3)、引射器(7)、溢流管(8)、入口制冷劑箱(11)、噴流器(12)、套筒式旋流換熱器(14)、出口制冷劑箱(15)、制冷劑管(18)及導管(19)組成；所述的旋流除污器(2)由上部的圓柱桶(2-1)、下部的圓錐桶(2-2)及噴流換熱器(13)組成，旋流除污器(2)的圓柱桶(2-1)下端與旋流除污器(2)的圓錐桶(2-2)焊接成相通的空腔密閉管殼，旋流除污器(2)的圓柱桶(2-1)上端向旋流除污器(2)內部設有噴流換熱器(13)并焊接連通；所述的引射器(7)包括排污管(4)及回流管(6),回流管(6)的左端為污水出口(5),回流管(6)的右端為入水口(17)，回流管(6)右端的入水口(17)與導管(19)的一端連通；所述的溢流管(8)上端為溢流口(9)，導管(19)的另一端與溢流管(8)上端的溢流口(9)連通；所述的入口制冷劑箱(11)的右端為制冷劑入口(10);所述的套筒式旋流換熱器(14)由上部的圓柱桶(14-1)及下部的圓錐桶(14-2)組成，套筒式旋流換熱器(14)的圓柱桶下端(14-1)與套筒式旋流換熱器(14)的圓錐桶(14-2)焊接成相通的空腔密閉管殼；所述的出口制冷劑箱(15)的右端為制冷劑出口( 16);制冷劑管(18)的上端與橫臥的入口制冷劑箱(11)外表面焊接連通，套筒式旋流換熱器(14)的圓柱桶(14-1)與制冷劑管(18)下端焊接連通，套筒式旋流換熱器(14)的圓錐桶(14-2)與橫臥的出口制冷劑箱(15)外表面焊接連通；制冷劑管(18)內設有溢流管(8)，所述的溢流管(8)的直徑小于制冷劑管(18);溢流管(8)向上穿出橫臥的入口制冷劑箱(11)并焊接密封；套筒式旋流換熱器(14)內設有旋流除污器(2)，旋流除污器(2 )的直徑小于套筒式旋流換熱器(14 );噴流換熱器(13)設置于溢流管(8 )外，噴流換熱器(13)的直徑大于溢流管(8)，溢流管(8)與噴流換熱器(13)間設有噴流器(12)，噴流器(12)的直徑大于溢流管(8)的直徑且小于噴流換熱器(13)的直徑，噴流器(12)上端與制冷劑管(18)的下端焊接成一體，溢流管(8)的下端、噴流器(12)的下端與噴流換熱器(13)的下端焊接成一體；旋流除污器(2)上部圓柱桶(2-1)左側設有污水入口(1)并橫穿出套筒式旋流換熱器(14)，污水入口(1)與套筒式旋流換熱器(14)焊接密封；旋流除污器(2)的圓錐桶(2-2)下端與排污口(3)上端焊接連通，排污口(3)向下穿出橫臥的出口制冷劑箱(15)焊接密封，排污口(3)下端與排污管(4)的一端焊接連通，排污管(4)的另一端與橫臥的回流管(6)外表面焊接連通； 其中節(jié)流機構(20)的一端與制冷劑入口(10)連接，節(jié)流機構(20)的另一端與用戶側換熱器(23)的端口(23-1)連接，用戶側換熱器(23)的端口(23-2)與四通換向閥(21)連通，四通換向閥(21)分別與壓縮機(22)和制冷劑出口(16)連接，從而形成密閉連通的制冷劑的連續(xù)循環(huán)機構。
2.根據權利要求1所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的噴流器(12)上布滿直徑為0.5~Icm的通孔。
3.根據權利要求1或2所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的排污管(4)與橫臥的回流管(6)的夾角為30°~50°。
4.根據權利要求3所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的污水入口(I)的材料為銅；所述的旋流除污器(2)的材料為銅；所述的排污口(3)的材料為銅；所述的引射器(7)的材料為銅；所述的溢流管(8)的材料為銅；所述的入口制冷劑箱(11)的材料為銅；所述的噴流器(12)的材料為銅；所述的套筒式旋流換熱器(14)的材料為銅；所述的出口制冷劑箱(15)的材料為銅；所述的制冷劑管(18)的材料為銅。
5.根據權利要求4所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的銅的厚度為1mm~2mm。
6.根據權利要求3所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的四通換向閥(21)的第一端口(21-1)與第四端口(21-4)相連、第二端口(21-2)與第三端口(21-3)相連時，制冷劑順時針方向循環(huán)，壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置起到制冷的效果。
7.根據權利要求3所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的四通換向閥(21)的第一端口(21-1)與第二端口(21-2)相連、第三端口(21-3)與第四端口(21-4)相連時，制冷劑逆時針方向循環(huán)，壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置起到制熱的效果。
8.根據權利要求3所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置用于冬季制熱或夏季制冷。
9.根據權利要求3所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置并聯(lián)使用。
10.根據權利要求3所述的壁式除污除垢換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置，其特征在于:所述的壁式除污除垢 換熱一體化原生污水熱泵能量提升裝置串聯(lián)使用。
【文檔編號】F25B41/04GK103822405SQ201410090344
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】倪龍, 田金乙, 李佳恒 申請人:哈爾濱工業(yè)大學