利用冷凝过程中废弃热能加热水的内管装置

摘要

一种利用冷凝过程中废弃热能加热水的内管装置，该内管装置(2)被置入冷凝器的冷凝管(1)中；所述内管装置(2)包括第一内管(21)、第二内管(22)、第三内管(23)以及第一转换节(5)和第二转换节(6)；第一内腔体(31)和第三内腔体(33)与第二外腔体(42)贯通构成的待加热水的流体通道；所述第二内腔体(32)、第一外腔体(41)和第三外腔体(43)贯通构成的冷却水通道。采用本发明的技术方案后，待加热的水和冷却水各有其专用的换热区域，使得获得温度较高的热水与主机经济运行得以兼顾，更具有实用性。

说明书

技术领域  本发明涉及热交换技术，特别涉及用于冷凝过程中热量回收的内外腔相互转换的套管装置。

背景技术  现有的套管式冷凝器其套管内外管的相对位置是不变的，内管从头到尾总在外管的里面，内管通冷却水，内外管之间的腔体通冷冻剂，两种流体流向相反。我们知道，在主机排气管附近的过热区是温度高的区域，才是转换热水的理想区域，但不足的是这部分区域所含的热量(显热)很少，只能使很少量的水提高到较高的温度，而在气液状态的饱和区，温度不高，但含有的热量(冷凝潜热)很多，能使大量的水提高几度。结果，为了使水温能提高到较高的温度，只能用较小流量的水通过冷凝器内的冷凝管，小流量的水只流过不多的距离就达到了冷凝温度，其后很长的距离不进行热交换，只有很少的热量被带走，直到流到过热区才又开始吸热，温度有所提高。为了得到较大量的热水，就需要占用较多的冷凝管，这被占用的较多的冷凝管在热量(冷凝潜热)多的饱和区没有带走应该带走的大量的热量(冷凝潜热)，就造成主机冷凝压力升高，额外增加功耗。

发明内容  本发明就是通过内外腔相互转换的功能，其作用已不同于冷凝器里的普通套管，重要作用是用于大型冷凝器的热回收，并且能使水温较高、量较大，还不使冷凝压力明显提高。

本发明的技术方案如下：一种利用冷凝过程中废弃热能加热水的内管装置，该内管装置被置入冷凝器的冷凝管中；所述内管装置包括位于两侧的第一内管和第三内管，位于中间的第二内管以及连接第一、第二内管的第一转换节和连接第二、第三内管的第二转换节；所述第一和第二转换节与上述三个内管以及冷凝管的结合处分别采用密封隔离措施，由此把冷凝管的内腔分隔为六个空腔，它们分别为第一内腔体及其外围的第一外腔体，第二内腔体及其外围的第二外腔体，第三内腔体及其外围的第三外腔体；所述第一内腔体和第三内腔体分别通过第一转换节和第二转换节与第二外腔体贯通；所述第二内腔体分别通过第一转换节和第二转换节与第一外腔体和第三外腔体贯通；由此形成了两条各自独立的流体通道；即由第一内腔体、第二外腔体、第三内腔体构成的待加热水的流体通道以及由第三外腔体、第二内腔体、第一外腔体构成的冷却水通道。小量要加热的水由第一内管的第一内腔体流入，经过第一转换节处的开口流入第二外腔体，吸收制冷剂过热区的高温热量(显热)，然后再经过第二转换节处流入第三内腔体，并经第三内腔体另一出口流出；冷却水由第三外腔体进入，大量吸收制冷剂饱和区的低温热量(冷凝潜热)，经过第二转换节处流入第二内管的第二内腔体，然后再经过第一转换节处流入第一外腔体，此阶段进一步吸收另一饱和区的热量，然后经过第一外腔体的另一出口流出。热交换流体的转换地点是根据过热区、饱和区来界定的，由于制冷剂在饱和状态时需释放的热量很多，所以，要求大量的冷却水进入饱和区区段的第一、第三外腔体中，以使主机能正常工作。而待加热的小量水在过热区区段时才变换到第二外腔体中，吸收过热区的热量，并且可以使小量加热水的温度较高，满足使用的需要。

采用本发明的技术方案后，待加热的水和冷却水各有其专用的换热区域，使得获得温度较高的热水与主机经济运行得以兼顾，更具有实用性。

附图说明

图1是本发明所述内管装置的剖面示意图。

图2是本发明所述内管装置在大型冷凝器应用的示意图。

图3是图1中所述转换节5的结构剖面示意图。

图4是采用截面形状为燕尾型密封材料转换节5的结构剖面示意图。

图5是采用截面形状为矩型密封材料转换节5的结构剖面示意图。

具体实施方式  下面结合附图进一步说明本发明的具体实施例。

由图1至图3中可知，一种利用冷凝过程中废弃热能加热水的内管装置，该内管装置2被置入冷凝器的冷凝管1中；所述内管装置2包括位于两侧的第一内管21和第三内管23，位于中间的第二内管22以及连接第一、第二内管21、22的第一转换节5和连接第二、第三内管22、23的第二转换节6；所述第一和第二转换节5、6与上述三个内管21、22、23以及冷凝管1的结合处分别采用密封隔离措施，由此把冷凝管1的内腔分隔为六个空腔，它们分别为第一内腔体31及其外围的第一外腔体41，第二内腔体32及其外围的第二外腔体42，第三内腔体33及其外围的第三外腔体43；所述第一内腔体31和第三内腔体33分别通过第一转换节5和第二转换节6与第二外腔体42贯通；所述第二内腔体32分别通过第一转换节5和第二转换节6与第一外腔体41和第三外腔体43贯通；由此形成了两条各自独立的流体通道；即由第一内腔体31、第二外腔体42、第三内腔体33构成的待加热水的流体通道以及由第三外腔体43、第二内腔体32、第一外腔体41构成的冷却水通道。要加热的水由第一内管21的第一内腔体31流入，经过第一转换节5处的开口流入第二外腔体42，然后再经过第二转换节6处流入第三内腔体33，并经第三内腔体33另一出口流出；冷却水由第三外腔体43经过第二转换节6处流入第二内管22的第二内腔体32，然后再经过第一转换节5处流入第一外腔体41，并经第一外腔体41的另一出口流出。小量要加热的水由第一内管21的第一内腔体31流入，经过第一转换节5处的开口流入第二外腔体42，吸收制冷剂过热区的高温热量(显热)，然后再经过第二转换节6处流入第三内腔体33，并经第三内腔体33另一出口流出；冷却水由第三外腔体43进入，大量吸收制冷剂饱和区的低温热量(冷凝潜热)，经过第二转换节6处流入第二内管22的第二内腔体32，然后再经过第一转换节5处流入第一外腔体41，此阶段进一步吸收另一饱和区的热量，然后经过第一外腔体41的另一出口流出。热交换流体的转换地点是根据过热区、饱和区来界定的，由于制冷剂在饱和状态时需释放的低温热量很多，所以，要求大量的冷却水进入饱和区区段的第一、第三外腔体41、43中，吸收饱和区的大量低温热量，以使主机能正常工作。而待加热的小量水在过热区区段时才变换到第二外腔体42中，吸收过热区的高温热量，并且可以使加热水的温度较高，满足使用的需要。

本发明中可以根据用户的要求以及制造条件的限制，对于第一、第二转换节5、6与所述三个内管21、22、23以及冷凝管1的结合处所分别采用密封隔离措施，可以采用压装、焊接或粘接等等手段。

由图1可知，所述密封隔离措施还包括转换节5、6与所述三个内管21、22、23以及冷凝管1的结合处采用密封装置8，所述密封装置8可以采用密封圈密封，包括在转换节5与所述三个内管21、22、23或冷凝管1的结合面上设置的沟槽81以及嵌于该沟槽81内的密封圈82。

由图4和图5可知，所述沟槽81呈燕尾形或矩形，密封圈82的截面形状也相应呈梯形或矩形或圆形。

由图5可知，所述沟槽81底部有孔83连通内腔体3或外腔体4，利用腔内流体的压力使密封圈82膨胀压紧内管装置2或冷凝管1以及沟槽81的侧壁，使密封效果更好。

由图1中可知，所述第一内管21、第二内管22和第三内管23中至少一段的内壁或外壁分别设有隔热层7。冷却水在饱和区吸收了大量的热后，与其它管路出来的冷却出水汇合，另外可把过热区多根同样的内管两端分别并联后引出冷凝器端盖以流通要加热的水。

所述第二内管22的内径大于第一内管21和第三内管23的内径，便于冷却水流体的流动。