申请日2013.01.03
公开(公告)日2013.04.10
IPC分类号F28F9/22; F28D7/00
摘要
一种污水或地表水用管式疏导型换热方法。本发明属于能源技术领域。为解决采用现有板式结构换热方式承压能力不够、漏水事故严重、套管结构耗钢量大、管式结构管口达连堵塞，以及板式宽流道结构流道内悬浮物与杂质滞留等问题。本发明方法是在疏导型壳体内设置多个并行的流道，其中一部分污水或地表水流向进管口22，另一部分污水或地表水反向流动，即两部分污水或地表水流动方向呈180°，以保证悬浮物不会在进口处形成堵塞;在换热管两端的管板上设置多个疏导隔板，使一根换热管的出口仅对应下一根换热管的进口，实现内部换热管的进口不会出现堵塞。本发明方法用于提取污水或地表水中的冷热量时，污水或地表水与介质的无堵塞、高效换热，该方法原理简单、可靠。
权利要求书
1.一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：所述的方法包括以下步骤：
步骤一：换热壳体(1)内设置多层换热管(2)，多层换热管(2)的左端与左管板(3) 固连，多层换热管(2)的右端与右管板(4)固连，换热壳体(1)上分别设有介质进口(5) 和介质出口(6)，疏导型壳体(7)的左端为敞口端，疏导型壳体(7)的敞口端与右管板(4) 固连，疏导型壳体(7)上设置一个或两个污水或地表水进口(8)，疏导型壳体(7)内设置 多个并行的流道，多个并行的流道个数与多层换热管(2)中位于最上层换热管根数一一对应 并连通，设定多个并行的流道为多个并行的分离流道(9)，多个并行的分离流道(9)上设有 一个或两个长度最短的分离流道以及一个或两个长度最长的分离流道，并且多个并行的分离 流道(9)的长度由长度最短的一侧向长度最长的一侧依次递增，相邻两个并行的分离流道(9) 通过连接口连通，设定该连接口为流道分离口(10)，设定在疏导型壳体(7)内由流道右端 向左端看去的换热管进口为进管口(22)，且污水或地表水进口(8)与相邻的长度最短的分 离流道相连通;
步骤二：分别在左管板(3)和右管板(4)上设置多个疏导隔板(13)，该多个疏导隔板 (13)将多层换热管(2)沿水流方向均分成多组管束，各组管束之间互不相通，在每组管束 中，上一根换热管的出口仅对应下一根换热管的进口，设定设置在换热壳体(1)内的多层换 热管(2)的两端为内管口(24)，在左管板(3)和右管板(4)上设置多个折流隔板(14);
步骤三：污水或地表水从污水或地表水进口(8)进入长度最短的分离流道内并分成两部 分，其中一部分污水或地表水流向进管口(22)，另一部分污水或地表水反向流动，即两部分 污水或地表水流动方向呈180°，所述的另一部分污水或地表水通过流道分离口(10)进入 与长度最短的分离流道相邻的下一个分离流道，污水或地表水由长度最短的分离流道依次流 动，最后流动至长度最长的分离流道内，沿水流方向，上一个流道分离口设置在进管口(22) 与下一个流道分离口的中间;污水或地表水在分离流道(9)内逐一从进管口(22)进入换热 管内，在疏导隔板(13)与折流隔板(14)的阻隔下，沿水流方向，污水或地表水最后分别 从各组管束的最后一根换热管的出口流出,该出口定义为出管口(23)，流出后的污水或地表 水经设置在疏导型壳体(7)下部的污水或地表水出口(15)排出，污水或地表水在换热管内 流动过程中与从介质进口(5)进入换热壳体(1)内部并位于换热管外部的介质进行换热， 介质为清洁水或制冷剂，换热后的介质从介质出口(6)流出。
2.如权利要求1所述的一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：步骤一中， 所述的污水或地表水进口(8)的数量为一个，并设置在疏导型壳体(7)的前侧壁上。
3.如权利要求1所述的一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：步骤一中， 所述的污水或地表水进口(8)的数量为两个，两个污水或地表水进口(8)相对于疏导型壳 体(7)的中心线对称设置在疏导型壳体(7)的前后侧壁上，每个污水或地表水进口(8)与 相邻的一个长度最短的分离流道相连通。
4.如权利要求1所述的一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：步骤一中， 所述的污水或地表水进口(8)的数量为一个，污水或地表水进口(8)设置疏导型壳体(7) 右端中部，污水或地表水进口(8)与相邻的两个长度最短的分离流道相连通。
5.一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：所述的方法包括以下步骤：
步骤一：换热壳体(1)内设置多层换热管(2)，多层换热管(2)的左端与左管板(3) 固连，多层换热管(2)的右端与右管板(4)固连，换热壳体(1)上分别设有介质进口(5) 和介质出口(6)，疏导型壳体(7)的左端为敞口端，疏导型壳体(7)的敞口端与右管板(4) 固连，疏导型壳体(7)内设置多个并行的流道，多个并行的流道个数与多层换热管(2)中 位于上层换热管根数一一对应并连通，设定多个并行的流道为多个并行的分离流道(9)，多 个并行的分离流道(9)上设有一个或两个长度最短的分离流道以及一个或两个长度最长的分 离流道，并且多个并行的分离流道(9)的长度由长度最短的一侧向长度最长的一侧依次递 增，相邻两个并行的分离流道(9)通过连接口连通，设定该连接口为流道分离口(10)，设 定在疏导型壳体(7)内由流道右端向左端看去的换热管进口为进管口(22)，疏导型壳体(7) 固定在外壳体(16)内，外壳体(16)与疏导型壳体(7)之间形成污水或地表水腔室(17)， 外壳体(16)上设置污水或地表水进口(8)，污水或地表水进口(8)通过污水或地表水腔室 (17)与一个或两个长度最短的分离流道相连通;
步骤二：分别在左管板(3)和右管板(4)上设置多个疏导隔板(13)，该多个疏导隔板 (13)将多层换热管(2)沿水流方向均分成多组管束，各组管束之间互不相通，在每组管束 中，上一根换热管的出口仅对应下一根换热管的进口，设定设置在换热壳体(1)内的多层换 热管(2)的两端为内管口(24)，在左管板(3)和右管板(4)上设置多个折流隔板(14);
步骤三：污水或地表水进入长度最短的分离流道内并分成两部分，其中一部分污水或地 表水流向进管口(22)，另一部分污水或地表水反向流动，即两部分污水或地表水流动方向呈 180°，所述的另一部分污水或地表水通过流道分离口(10)进入与长度最短的分离流道相邻 的下一个分离流道，污水或地表水由长度最短的分离流道依次流动，最后流动至长度最长的 分离流道内，沿水流方向，上一个流道分离口设置在进管口(22)与下一个流道分离口的中 间;污水或地表水在分离流道内逐一从进管口(22)进入换热管内，在疏导隔板(13)与折 流隔板(14)的阻隔下，沿水流方向，污水或地表水最后分别从各组管束的最后一根换热管 的出口流出，该出口定义为出管口(23)，并经设置在疏导型壳体(7)下部的污水或地表水 出口(15)排出，污水或地表水在换热管内流动过程中与从介质进口(5)进入换热壳体(1) 内部并位于换热管外部的介质进行换热，介质为清洁水或制冷剂，换热后的介质从介质出口 (6)流出。
6.如权利要求5所述的一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：步骤一中， 所述的污水或地表水进口(8)通过污水或地表水腔室(17)与一个长度最短的分离流道相连 通。
7.如权利要求5所述的一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：步骤一中， 所述的污水或地表水进口(8)通过污水或地表水腔室(17)与两个长度最短的分离流道相连 通，两个长度最短的分离流道相对于外壳体(16)的中心线对称设置在疏导型壳体的左右两 侧。
8.如权利要求1至7中任意一项权利要求所述的一种污水或地表水用管式疏导型换热方 法，其特征是：步骤一中，所述的疏导型壳体(7)的右端与每个流道分离口(10)所对应的 端面均为斜面(18)。
9.如权利要求8所述的一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：所述的换 热壳体(1)为卧式的长方体或者是卧式的圆柱体形状。
10.如权利要求8所述的一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，其特征是：所述的 疏导隔板(13)包括圆弧形板(19)及多个分隔板(20)，多个分隔板(20)沿圆弧形板(19) 长度方向并列且等间距设置，多个分隔板(20)垂直固连于圆弧形板(19)的内圆弧面上， 多个分隔板(20)将圆弧形板(19)分隔成多个分隔腔(21)，每个分隔腔(21)与上下两个 相邻设置的换热管的内管口(24)相连通。
说明书
一种污水或地表水用管式疏导型换热方法
技术领域
本发明涉及一种利用污水或地表水中的冷热量与介质换热方法，属于能源技术领域。
背景技术
利用污水或地表水等低品位可再生清洁能源中的冷热量为建筑物供热与空调，一般采用 热泵技术，是建筑节能减排的有效途径之一，其节能幅度可达45%以上。这些低位可再生清 洁冷热源包括：大气、土壤、地下水、地表水、城市污水等等，利用这些冷热能源时，一方 面需要因地制宜地加以利用，另一方面需要有效解决一些共性与关键技术问题。关于污水和 地表水冷热源，需要解决的关键问题是杂质堵塞和提高换热效率问题，如不妥善处理，则运 行时换热设备的流量急剧下降，换热效率大幅度降低，造成换热设备严重达不到使用要求。
为解决堵塞问题，有两种技术方案可以实现：第一种技术方案是在换热设备前加设防堵 装置，先过滤再换热，例如：发明专利公开号为CN1474125A、公开日为2004年2月11日、 名称为“城市污水冷热源的应用方法和装置”以及发明专利公开号为CN1920447A、公开日 为2007年2月28日、名称为“污水及地表水源热泵无阻塞压力平衡防阻装置及其系统”等 等;第二种技术方案是加大换热设备的过流断面，使含杂质的污水或地表水直接进入换热设 备，杂质顺利地通过，称之为“疏导型换热”。
关于第二种“疏导型换热”涉及到的相关专利及其主要缺陷如下：
1、发明专利公开号为CN101915511A、公开日为2010年12月15日、名称为“污水或 地表水源热泵大管径换热装置及其系统”以及发明专利申请公开号为CN101943528A、公开 日为2011年1月12日、名称为“污水或地表水源热泵畅通型换热装置及其系统”，还没有很 好地解决管口达连堵塞问题。
2、发明专利公开号为CN101149233A、公开日为2008年3月26日、名称为“污水或地 表水源热泵流道式换热系统”，实用新型专利授权公告号为CN201096463Y、授权公告日为 2008年8月6日、名称为“污水及地表水冷热源单流道壳板式换热装置”，发明专利公开号 为CN101893395A、公开日为2010年11月24日、名称为“城市污水源热泵系统过流式换热 装置”，发明专利公开号为CN101598507A、公开日为2009年12月9日、名称为“单层扁管 全隔离污水管壳换热装置”，发明专利公开号为CN102226656A、公开日为2011年10月26 日、名称为“一种污水箱式换热器”，上述专利的换热面采用了平板结构(内设拉筋)，其主 要缺陷为承压能力低、受压变形，焊接点漏水、难修复等。
3、实用新型专利公开号为CN201417100、公开日为2010年3月3日、名称为“一种污 水换热装置”，该专利采用套管式结构形式，能够很好的解决堵塞问题，但壳体分散、连接管 件多，耗钢量极大，在污水或地表水换热温差较小的情况下，耗钢量更大，不实用。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，为解决采用现有板式结 构换热方式承压能力不够、漏水事故严重、套管结构耗钢量大、管式结构管口达连堵塞和板 式宽流道结构流道内悬浮物与杂质滞留等问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的一种污水或地表水用管式疏导型换热方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤一：换热壳体内设置多层换热管，多层换热管的左端与左管板固连，多层换热管的 右端与右管板固连，换热壳体上分别设有介质进口和介质出口，疏导型壳体的左端为敞口端， 疏导型壳体的敞口端与右管板固连，疏导型壳体上设置一个或两个污水或地表水进口，疏导 型壳体内设置多个并行的流道，多个并行的流道个数与多层换热管中位于最上层换热管根数 一一对应并连通，设定多个并行的流道为多个并行的分离流道，多个并行的分离流道上设有 一个或两个长度最短的分离流道以及一个或两个长度最长的分离流道，并且多个并行的分离 流道的长度由长度最短的一侧向长度最长的一侧依次递增，相邻两个并行的分离流道通过连 接口连通，设定该连接口为流道分离口，设定在疏导型壳体内由流道右端向左端看去的换热 管进口为进管口，且污水或地表水进口与相邻的长度最短的分离流道相连通;
步骤二：分别在左管板和右管板上设置多个疏导隔板，该多个疏导隔板将多层换热管沿 水流方向均分成多组管束，各组管束之间互不相通，在每组管束中，上一根换热管的出口仅 对应下一根换热管的进口，设定设置在换热壳体内的多层换热管的两端为内管口，在左管板 和右管板上设置多个折流隔板;
步骤三：污水或地表水从污水或地表水进口进入长度最短的分离流道内并分成两部分， 其中一部分污水或地表水流向进管口，另一部分污水或地表水反向流动，即两部分污水或地 表水流动方向呈180°，所述的另一部分污水或地表水通过流道分离口进入与长度最短的分 离流道相邻的下一个分离流道，污水或地表水由长度最短的分离流道依次流动，最后流动至 长度最长的分离流道内，沿水流方向，上一个流道分离口设置在进管口与下一个流道分离口 的中间;污水或地表水在分离流道内逐一从进管口进入换热管内，在疏导隔板与折流隔板的 阻隔下，沿水流方向，污水或地表水最后分别从各组管束的最后一根换热管的出口流出，该 出口定义为出管口，流出后的污水或地表水经设置在疏导型壳体下部的污水或地表水出口排 出，污水或地表水在换热管内流动过程中与从介质进口进入换热壳体内部并位于换热管外部 的介质进行换热，介质为清洁水或制冷剂，换热后的介质从介质出口流出。
步骤一中，所述的污水或地表水进口的数量为一个，并设置在疏导型壳体的前侧壁上。
步骤一中，所述的污水或地表水进口的数量为两个，两个污水或地表水进口相对于疏导 型壳体的中心线对称设置在疏导型壳体的前后侧壁上，每个污水或地表水进口与相邻的一个 长度最短的分离流道相连通。
步骤一中，所述的污水或地表水进口的数量为一个，污水或地表水进口设置疏导型壳体 右端中部，污水或地表水进口与相邻的两个长度最短的分离流道相连通。
本发明的污水或地表水用管式疏导型换热方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤一：换热壳体内设置多层换热管，多层换热管的左端与左管板固连，多层换热管的 右端与右管板固连，换热壳体上分别设有介质进口和介质出口，疏导型壳体的左端为敞口端， 疏导型壳体的敞口端与右管板固连，疏导型壳体内设置多个并行的流道，多个并行的流道个 数与多层换热管中位于上层换热管根数一一对应并连通，设定多个并行的流道为多个并行的 分离流道，多个并行的分离流道上设有一个或两个长度最短的分离流道以及一个或两个长度 最长的分离流道，并且多个并行的分离流道的长度由长度最短的一侧向长度最长的一侧依次 递增，相邻两个并行的分离流道通过连接口连通，设定该连接口为流道分离口，设定在疏导 型壳体内由流道右端向左端看去的换热管进口为进管口，疏导型壳体固定在外壳体内，外壳 体与疏导型壳体之间形成污水或地表水腔室，外壳体上设置污水或地表水进口，污水或地表 水进口通过污水或地表水腔室与一个或两个长度最短的分离流道相连通;
步骤二：分别在左管板和右管板上设置多个疏导隔板，该多个疏导隔板将多层换热管沿 水流方向均分成多组管束，各组管束之间互不相通，在每组管束中，上一根换热管的出口仅 对应下一根换热管的进口，设定设置在换热壳体内的多层换热管的两端为内管口，在左管板 和右管板上设置多个折流隔板;
步骤三：污水或地表水进入长度最短的分离流道内并分成两部分，其中一部分污水或地 表水流向进管口，另一部分污水或地表水反向流动，即两部分污水或地表水流动方向呈180 °，所述的另一部分污水或地表水通过流道分离口进入与长度最短的分离流道相邻的下一个 分离流道，污水或地表水由长度最短的分离流道依次流动，最后流动至长度最长的分离流道 内，沿水流方向，上一个流道分离口设置在进管口与下一个流道分离口的中间;污水或地表 水在分离流道内逐一从进管口进入换热管内，在疏导隔板与折流隔板的阻隔下，沿水流方向， 污水或地表水最后分别从各组管束的最后一根换热管的出口流出，该出口定义为出管口，流 出后的污水或地表水经设置在疏导型壳体下部的污水或地表水出口排出，污水或地表水在换 热管内流动过程中与从介质进口进入换热壳体内部并位于换热管外部的介质进行换热，介质 为清洁水或制冷剂，换热后的介质从介质出口流出。
步骤一中，所述的污水或地表水进口通过污水或地表水腔室与一个长度最短的分离流道 相连通。
步骤一中，所述的污水或地表水进口通过污水或地表水腔室与两个长度最短的分离流道 相连通，两个长度最短的分离流道相对于外壳体的中心线对称设置在疏导型壳体的左右两侧。
步骤一中，所述的疏导型壳体的右端与每个流道分离口所对应的端面均为斜面。
所述的换热壳体为卧式的长方体或者是卧式的圆柱体形状。
所述的疏导隔板包括圆弧形板及多个分隔板，多个分隔板沿圆弧形板长度方向并列且等 间距设置，多个分隔板垂直固连于圆弧形板的内圆弧面上，多个分隔板将圆弧形板分隔成多 个分隔腔，每个分隔腔与上下两个相邻设置的换热管的内管口相连通。
本发明的污水或地表水用管式疏导型换热方法的有益效果是：
1、本发明采用管式结构，避免现有板式结构承压能力不够、漏水事故严重等，以及套管 结构耗钢量大等，通过采取进管口分离、内管口分离和管组隔离的方法，彻底有效地解决悬 浮物的堵塞问题，同时保障了设备的可靠性。此外，本发明还具有加工工艺简单可靠的显著 优势;
2、目前所有的换热器均未曾设有分离流道，本发明通过采取分离流道的分流方式，保证 了换热管进管口不会出现悬浮物达连从而造成进管口堵塞的现象;
3、通过采取设置疏导隔板的方案，这是壳管换热器没有的，将换热管束进行了分组流动， 沿水流方向，各换热管的出口与下一根换热管的进口一一对应，这样避免了多个出口对应多 个进口从而造成悬浮物在管的进口处形成达连直至堵塞;
4、由于疏导隔板将换热管束进行了分组，如悬浮物在某一根换热管内滞留，对应该换热 管组束内的水流将在受阻情况下形成较大的推力直至排出，这样避免了现有管式结构中一个 管路有悬浮物时水流会从其它并联管路流走，或板式宽流道结构中水流绕开悬浮物流走，从 而造成悬浮物和杂质的大量滞留，一般连续运行15天以上后严重影响换热效果。