CN105972869B - 一种大通道蒸发冷凝两用换热器及其*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大通道蒸发冷凝两用换热器，该装置应用于原生污水、冲渣水、其它工业废水等含有一定低位冷热能的废水作为热泵的冷热源，通过压缩机消耗少量电能提取出来为建筑物进行供暖、供冷的主要设备，由废水进水口(1)、吊装环(2)、外环管(3)、工质进出口A(4)、箱体法兰(5)、后管箱法兰(6)、折流槽(7)、工质进出口B(8)、支座(9)、工质后管箱(10)、底板(11)、工质前管箱(12)、废水出水口(13)、废水前管箱(14)、前管箱法兰(15)、换热管(16)、废水前管箱隔板(17)、工质前管箱隔板(18)、工质后管箱隔板(19)、工质换热通道(20)、废水换热通道(21)、换热管前管板(22)、外环管前管板(23)、换热管后管板(24)、外环管后管板(25)组成。
Description
技术领域
本发明涉及一种大通道蒸发冷凝两用换热器，该装置应用于原生污水、冲渣水、其它工业废水等含有一定低位冷热能的废水作为热泵的冷热源，通过压缩机消耗少量电能提取出来为建筑物进行供暖、供冷的主要设备。
背景技术
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，寻找和利用新的可再生能源是解决能源紧张的一种有效途径，开发利用城市原生污水作为热泵低位冷热源，为建筑物供暖、供冷具有重要的节能与环保价值，对缓解能源消耗紧张、减轻环境污染具有重要意义。但原生污水中含有大量的污杂物以及纤维和毛发，如不经过任何处理或不采取防堵措施的情况下，直接进入热交换设备进行换热，很容易堵塞热交换设备，无法正常运行。
钢厂生产中的高炉冲渣水蕴含着大量的能量，通过热泵提取后，可由清水直接对建筑物进行供热，对节约能源、提高能源利用效率具有重要的作用。但高炉冲渣水中含有大量的杂质，进入换热器后易造成堵塞，清洗难度很高。
其它工业废水中也含有大量的热量，难以利用的主要原因是含有大量的杂物，容易堵塞换热设备，增大维修难度和降低运营稳定性。
普通宽通道换热器，如果直接作为热泵换热器进行应用，工质侧的容积较大，工质的充注量较大，不利于设备的推广和应用。
在换热***中，往往换热器的工质侧承受较大的压力，所以对换热器工质侧承压能力要求较高，并将换热器进行简单化。
发明内容
为解决原生污水中含有的污杂物以及纤维和毛发，如不经过任何处理或不采取防堵措施的情况下，堵塞热交换设备；高炉冲渣水和其它工业废水含有大量污杂物无法直接应用；提高换热器的换热效率、承压能力，减少工质的充注量，本发明提供了一种大通道蒸发冷凝两用换热器及其***。
应用原理：
1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，本发明的一种大通道蒸发冷凝两用换热器由废水进水口、吊装环、外环管、工质进出口A、箱体法兰、后管箱法兰、折流槽、工质进出口B、支座、工质后管箱、底板、工质前管箱、废水出水口、废水前管箱、前管箱法兰、换热管、废水前管箱隔板、工质前管箱隔板、工质后管箱隔板、工质换热通道、废水换热通道、换热管前管板、外环管前管板、换热管后管板、外环管后管板组成，外环管与换热管一一对应同心布置，外环管管径大于换热管，外环管与换热管之间形成工质换热通道，换热管管内为废水换热通道。
2、如图1、图11所示，外环管前管板与外环管后管板分别位于外环管两端，换热管前管板与换热管后管板分别位于换热管两端，换热管前管板与外环管前管板之间和换热管后管板与外环管后管板之间分别为工质前管箱和工质后管箱，由工质前管箱隔板和工质后管箱隔板竖向分隔成N个换热流程；换热管两端端口分别相通于废水前管箱和折流槽，废水前管箱隔板和折流槽将废水换热通道分竖向隔成n个流程。
3、废水与工质蒸发换热流程为：
废水换热流程：如图11所示，废水由废水进水口进入顶部第一排换热管内，废水沿顶部第一排换热管管内由左端向右端流动，与换热管外侧工质进行换热，流至换热管右端端口后，由折流槽折流进入第二排换热管，废水沿第二排换热管管内由右端向左端流动，与换热管外侧工质进行换热，流至换热管左端端口后，由折流槽、废水前管箱隔板折流进入第三排换热管，废水沿第三排换热管管内由左端向右端流动，与换热管外侧工质进行换热，流至换热管右端端口后，由折流槽折流进入下一层，向下往复流动后，折流进入第n排换热管换热，最终由废水出水口流出。
工质蒸发工况换热流程：如图12、图14所示，液态工质由工质进出口B进入外环管与换热管之间的工质换热通道，沿底部由N排工质换热通道组成的第一个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管内流动的废水进行热交换，部分液态工质吸热蒸发变为气态工质，经过工质前管箱隔板折流后，进入由N排工质换热通道组成的第二个换热流程由左侧向右侧流动，与换热管内流动的废水进行热交换，液态工质继续吸热蒸发变为气态工质，经过工质后管箱隔板折流后，进入由N排工质换热通道组成的第三个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管内流动的废水进行热交换，液态工质继续吸热蒸发变为气态工质，经过工质前管箱隔板折流后，进入由N排工质换热通道组成的第N个换热流程与换热管内流动的废水进行热交换，液态工质全部蒸发变为气态工质，并有一定的过热度后，由工质进出口A流出。
4、废水与工质冷凝换热流程为：
废水换热流程：如图11所示，废水由废水进水口进入顶部第一排换热管内，废水沿顶部第一排换热管管内由左端向右端流动，与换热管外侧工质进行换热，流至换热管右端端口后，由折流槽折流进入第二排换热管，废水沿第二排换热管管内由右端向左端流动，与换热管外侧工质进行换热，流至换热管左端端口后，由折流槽、废水前管箱隔板折流进入第三排换热管，废水沿第三排换热管管内由左端向右端流动，与换热管外侧工质进行换热，流至换热管右端端口后，由折流槽折流进入下一层，向下往复流动后，折流进入第n排换热管换热，最终由废水出水口流出。
工质冷凝工况换热流程：如图13、图15所示，气态工质由工质进出口A进入外环管与换热管之间的工质换热通道，沿顶部由N排工质换热通道组成的第一个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管内流动的废水进行热交换，部分气态工质放热冷凝变为液态工质，经过工质前管箱隔板折流后，进入由N排工质换热通道组成的第二个换热流程由左侧向右侧流动，与换热管内流动的废水进行热交换，气态工质继续放热冷凝变为液态工质，经过工质后管箱隔板折流后，进入由N排工质换热通道组成的第三个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管内流动的废水进行热交换，气态工质继续放热冷凝变为液态工质，经过工质前管箱隔板折流后，进入由N排工质换热通道组成的第N个换热流程与换热管内流动的废水进行热交换，气态工质全部冷凝变为液态工质，并有一定的过冷度后，由工质进出口B流出。
5、如图16所示，一种包含大通道蒸发冷凝两用换热器的热泵***由压缩机、油分离器、大通道蒸发冷凝两用换热器、清水换热器、电子膨胀阀、切换阀A、切换阀B、切换阀C、切换阀D、切换阀E、切换阀F、切换阀G、切换阀H组成，制热工况时，切换阀A、切换阀D、切换阀E、切换阀H关闭，切换阀B、切换阀C、切换阀F、切换阀G开启，工质经压缩机压缩成高温高压的气体后经油分离器过滤后，由切换阀C进入清水换热器换热后冷凝，冷凝后的工质经切换阀G和电子膨胀阀节流后，由切换阀F进入大通道蒸发冷凝两用换热器与废水进行换热，换热后蒸发由切换阀B进入压缩机进行压缩，实现循环；制冷工况时，切换阀A、切换阀D、切换阀E、切换阀H开启，切换阀B、切换阀C、切换阀F、切换阀G关闭，工质经压缩机压缩成高温高压的气体后经油分离器过滤后，由切换阀A进入大通道蒸发冷凝两用换热器后冷凝，冷凝后的工质经切换阀E和电子膨胀阀节流后，由切换阀H进入清水换热器与清水进行换热，换热后蒸发由切换阀D进入压缩机进行压缩，实现循环。
附图说明
图1-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器正视图
图2-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器右视图
图3-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器左视图
图4-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器俯视图
图5-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器轴测图
图6-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器外型图
图7-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器A-A剖面图
图8-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器B-B剖面图
图9-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器C-C剖面图
图10-图8的I处示意图
图11-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器D-D剖面图
图12-蒸发工况流程图
图13-冷凝工况流程图
图14-图12的II处示意图
图15-图13的III处示意图
图16-本发明大通道蒸发冷凝两用换热器***图
附图图面说明
图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14，1-废水进水口；2-吊装环；3-外环管；4-工质进出口A；5-箱体法兰；6-后管箱法兰；7-折流槽；8-工质进出口B；9-支座；10-工质后管箱；11-底板；12-工质前管箱；13-废水出水口；14-废水前管箱；15-前管箱法兰；16-换热管；17-废水前管箱隔板；18-工质前管箱隔板；19-工质后管箱隔板；20-工质换热通道；21-废水换热通道；22-换热管前管板；23-外环管前管板；24-换热管后管板；25-外环管后管板。
图15，26-压缩机；27-油分离器；28-清水换热器；29-大通道蒸发冷凝两用换热器；30-电子膨胀阀；31-切换阀A；32-切换阀B；33-切换阀C；34-切换阀D；35-切换阀E；36-切换阀F；37-切换阀G；38-切换阀H。
具体实施方式
1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，本发明的一种大通道蒸发冷凝两用换热器由废水进水口(1)、吊装环(2)、外环管(3)、工质进出口A(4)、箱体法兰(5)、后管箱法兰(6)、折流槽(7)、工质进出口B(8)、支座(9)、工质后管箱(10)、底板(11)、工质前管箱(12)、废水出水口(13)、废水前管箱(14)、前管箱法兰(15)、换热管(16)、废水前管箱隔板(17)、工质前管箱隔板(18)、工质后管箱隔板(19)、工质换热通道(20)、废水换热通道(21)、换热管前管板(22)、外环管前管板(23)、换热管后管板(24)、外环管后管板(25)组成，外环管(3)与换热管(16)一一对应同心布置，外环管(3)管径大于换热管(16)，外环管(3)与换热管(16)之间形成工质换热通道(20)，换热管(16)管内为废水换热通道(21)。
2、如图1、图11所示，外环管前管板(23)与外环管后管板(25)分别位于外环管(3)两端，换热管前管板(22)与换热管后管板(24)分别位于换热管(16)两端，换热管前管板(22)与外环管前管板(23)之间和换热管后管板(24)与外环管后管板(25)之间分别为工质前管箱(12)和工质后管箱(10)，由工质前管箱隔板(18)和工质后管箱隔板(19)竖向分隔成N个换热流程；换热管(16)两端端口分别相通于废水前管箱(14)和折流槽(7)，废水前管箱隔板(17)和折流槽(7)将废水换热通道分竖向隔成n个流程。
3、废水与工质蒸发换热流程为：
废水换热流程：如图11所示，废水由废水进水口(1)进入顶部第一排换热管(16)内，废水沿顶部第一排换热管(16)管内由左端向右端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)右端端口后，由折流槽(7)折流进入第二排换热管(16)，废水沿第二排换热管(16)管内由右端向左端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)左端端口后，由折流槽(7)、废水前管箱隔板(17)折流进入第三排换热管(16)，废水沿第三排换热管(16)管内由左端向右端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)右端端口后，由折流槽(7)折流进入下一层，向下往复流动后，折流进入第n排换热管(16)换热，最终由废水出水口(13)流出。
工质蒸发工况换热流程：如图12、图14所示，液态工质由工质进出口B(8)进入外环管(3)与换热管(16)之间的工质换热通道(20)，沿底部由N排工质换热通道(20)组成的第一个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，部分液态工质吸热蒸发变为气态工质，经过工质前管箱隔板(18)折流后，进入由N排工质换热通道(20)组成的第二个换热流程由左侧向右侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，液态工质继续吸热蒸发变为气态工质，经过工质后管箱隔板(19)折流后，进入由N排工质换热通道组成(20)的第三个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，液态工质继续吸热蒸发变为气态工质，经过工质前管箱隔板(18)折流后，进入由N排工质换热通道(20)组成的第N个换热流程与换热管(16)内流动的废水进行热交换，液态工质全部蒸发变为气态工质，并有一定的过热度后，由工质进出口A(4)流出。
4、废水与工质冷凝换热流程为：
废水换热流程：如图11所示，废水由废水进水口(1)进入顶部第一排换热管(16)内，废水沿顶部第一排换热管(16)管内由左端向右端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)右端端口后，由折流槽(7)折流进入第二排换热管(16)，废水沿第二排换热管(16)管内由右端向左端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)左端端口后，由折流槽(7)、废水前管箱隔板(17)折流进入第三排换热管(16)，废水沿第三排换热管(16)管内由左端向右端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)右端端口后，由折流槽(7)折流进入下一层，向下往复流动后，折流进入第n排换热管(16)换热，最终由废水出水口(13)流出。
工质冷凝工况换热流程：如图13、图15所示，气态工质由工质进出口A(4)进入外环管(3)与换热管(16)之间的工质换热通道(20)，沿顶部由N排工质换热通道(20)组成的第一个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管内流动的废水进行热交换，部分气态工质放热冷凝变为液态工质，经过工质前管箱隔板(18)折流后，进入由N排工质换热通道(20)组成的第二个换热流程由左侧向右侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，气态工质继续放热冷凝变为液态工质，经过工质后管箱隔板(19)折流后，进入由N排工质换热通道(20)组成的第三个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，气态工质继续放热冷凝变为液态工质，经过工质前管箱隔板(18)折流后，进入由N排工质换热通道(20)组成的第N个换热流程与换热管(20)内流动的废水进行热交换，气态工质全部冷凝变为液态工质，并有一定的过冷度后，由工质进出口B(8)流出。
5、如图16所示，一种包含大通道蒸发冷凝两用换热器的热泵***由压缩机(26)、油分离器(27)、大通道蒸发冷凝两用换热器(28)、清水换热器(29)、电子膨胀阀(30)、切换阀A(31)、切换阀B(32)、切换阀C(33)、切换阀D(34)、切换阀E(35)、切换阀F(36)、切换阀G(37)、切换阀H(38)组成，制热工况时，切换阀A(31)、切换阀D(34)、切换阀E(35)、切换阀H(38)关闭，切换阀B(32)、切换阀C(33)、切换阀F(36)、切换阀G(37)开启，工质经压缩机(26)压缩成高温高压的气体后经油分离器(27)过滤后，由切换阀C(33)进入清水换热器(28)换热后冷凝，冷凝后的工质经切换阀G(37)和电子膨胀阀(30)节流后，由切换阀F(36)进入大通道蒸发冷凝两用换热器(29)与废水进行换热，换热后蒸发由切换阀B(32)进入压缩机(26)进行压缩，实现循环；制冷工况时，切换阀A(31)、切换阀D(34)、切换阀E(35)、切换阀H(38)开启，切换阀B(32)、切换阀C(33)、切换阀F(36)、切换阀G(37)关闭，工质经压缩机(26)压缩成高温高压的气体后经油分离器(27)过滤后，由切换阀A(31)进入大通道蒸发冷凝两用换热器(29)后冷凝，冷凝后的工质经切换阀E(35)和电子膨胀阀(30)节流后，由切换阀H(38)进入清水换热器(28)与清水进行换热，换热后蒸发由切换阀D(34)进入压缩机(26)进行压缩，实现循环。
Claims (3)
1.一种大通道蒸发冷凝两用换热器，其特征在于由废水进水口(1)、吊装环(2)、外环管(3)、工质进出口A(4)、箱体法兰(5)、后管箱法兰(6)、折流槽(7)、工质进出口B(8)、支座(9)、工质后管箱(10)、底板(11)、工质前管箱(12)、废水出水口(13)、废水前管箱(14)、前管箱法兰(15)、换热管(16)、废水前管箱隔板(17)、工质前管箱隔板(18)、工质后管箱隔板(19)、工质换热通道(20)、废水换热通道(21)、换热管前管板(22)、外环管前管板(23)、换热管后管板(24)、外环管后管板(25)组成，外环管(3)与换热管(16)一一对应同心布置，外环管(3)管径大于换热管(16)，外环管(3)与换热管(16)之间形成工质换热通道(20)，换热管(16)管内为废水换热通道(21)，蒸发冷凝外环管前管板(23)与外环管后管板(25)分别位于外环管(3)两端，换热管前管板(22)与换热管后管板(24)分别位于换热管(16)两端，换热管前管板(22)与外环管前管板(23)之间和换热管后管板(24)与外环管后管板(25)之间分别为工质前管箱(12)和工质后管箱(10)，由工质前管箱隔板(18)和工质后管箱隔板(19)竖向分隔成N个换热流程；换热管(16)两端端口分别相通于废水前管箱(14)和折流槽(7)，废水前管箱隔板(17)和折流槽(7)将废水换热通道竖向分隔成n个流程，废水与工质蒸发换热流程为：废水换热流程：废水由废水进水口(1)进入顶部第一排换热管(16)内，废水沿顶部第一排换热管(16)管内由左端向右端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)右端端口后，由折流槽(7)折流进入第二排换热管(16)，废水沿第二排换热管(16)管内由右端向左端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)左端端口后，由折流槽(7)、废水前管箱隔板(17)折流进入第三排换热管(16)，废水沿第三排换热管(16)管内由左端向右端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)右端端口后，由折流槽(7)折流进入下一层，向下往复流动后，折流进入第n排换热管(16)换热，最终由废水出水口(13)流出；工质蒸发工况换热流程：液态工质由工质进出口B(8)进入外环管(3)与换热管(16)之间的工质换热通道(20)，沿底部由多排工质换热通道(20)组成的第一个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，部分液态工质吸热蒸发变为气态工质，经过工质前管箱隔板(18)折流后，进入由多排工质换热通道(20)组成的第二个换热流程由左侧向右侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，液态工质继续吸热蒸发变为气态工质，经过工质后管箱隔板(19)折流后，进入由多排工质换热通道(20)组成的第三个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，液态工质继续吸热蒸发变为气态工质，经过工质前管箱隔板(18)折流后，进入由多排工质换热通道(20)组成的第N个换热流程与换热管(16)内流动的废水进行热交换，液态工质全部蒸发变为气态工质，并有一定的过热度后，由工质进出口A(4)流出。
2.根据权利要求1所述的大通道蒸发冷凝两用换热器，其特征在于废水与工质冷凝换热流程为：废水换热流程：废水由废水进水口(1)进入顶部第一排换热管(16)内，废水沿顶部第一排换热管(16)管内由左端向右端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)右端端口后，由折流槽(7)折流进入第二排换热管(16)，废水沿第二排换热管(16)管内由右端向左端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)左端端口后，由折流槽(7)、废水前管箱隔板(17)折流进入第三排换热管(16)，废水沿第三排换热管(16)管内由左端向右端流动，与换热管(16)外侧工质进行换热，流至换热管(16)右端端口后，由折流槽(7)折流进入下一层，向下往复流动后，折流进入第n排换热管(16)换热，最终由废水出水口(13)流出；工质冷凝工况换热流程：气态工质由工质进出口A(4)进入外环管(3)与换热管(16)之间的工质换热通道(20)，沿顶部由N排工质换热通道(20)组成的第一个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管内流动的废水进行热交换，部分气态工质放热冷凝变为液态工质，经过工质前管箱隔板(18)折流后，进入由多排工质换热通道(20)组成的第二个换热流程由左侧向右侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，气态工质继续放热冷凝变为液态工质，经过工质后管箱隔板(19)折流后，进入由多排工质换热通道(20)组成的第三个换热流程由右侧向左侧流动，与换热管(16)内流动的废水进行热交换，气态工质继续放热冷凝变为液态工质，经过工质前管箱隔板(18)折流后，进入由多排工质换热通道(20)组成的第N个换热流程与换热管(16)内流动的废水进行热交换，气态工质全部冷凝变为液态工质，并有一定的过冷度后，由工质进出口B(8)流出。
3.一种废水源热泵***，其特征在于包含权利要求1-2中任一项 所述的大通道蒸发冷凝两用换热器，由压缩机(26)、油分离器(27)、大通道蒸发冷凝两用换热器(29)、清水换热器(28)、电子膨胀阀(30)、切换阀A(31)、切换阀B(32)、切换阀C(33)、切换阀D(34)、切换阀E(35)、切换阀F(36)、切换阀G(37)、切换阀H(38)组成，制热工况时，切换阀A(31)、切换阀D(34)、切换阀E(35)、切换阀H(38)关闭，切换阀B(32)、切换阀C(33)、切换阀F(36)、切换阀G(37)开启，工质经压缩机(26)压缩成高温高压的气体后经油分离器(27)过滤后，由切换阀C(33)进入清水换热器(28)换热后冷凝，冷凝后的工质经切换阀G(37)和电子膨胀阀(30)节流后，由切换阀F(36)进入大通道蒸发冷凝两用换热器(29)与废水进行换热，换热后蒸发由切换阀B(32)进入压缩机(26)进行压缩，实现循环；制冷工况时，切换阀A(31)、切换阀D(34)、切换阀E(35)、切换阀H(38)开启，切换阀B(32)、切换阀C(33)、切换阀F(36)、切换阀G(37)关闭，工质经压缩机(26)压缩成高温高压的气体后经油分离器(27)过滤后，由切换阀A(31)进入大通道蒸发冷凝两用换热器(29)后冷凝，冷凝后的工质经切换阀E(35)和电子膨胀阀(30)节流后，由切换阀H(38)进入清水换热器(28)与清水进行换热，换热后蒸发由切换阀D(34)进入压缩机(26)进行压缩，实现循环。
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