一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组

摘要

一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组。本发明属于能源技术领域。本发明的目的是解决污水或地表水等非清洁水直接进入热泵机组时蒸发器的堵塞问题。本发明由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、节流装置和蒸发器组成，蒸发器包括换热壳体、左管板、左分流器、左封头、右管板、右分流器、右封头、多层换热管，通过对左分流器与右分流器内结构的设置，有效控制水流和悬浮物的流动方向，从而避免悬浮物和杂质对蒸发器造成堵塞，严重影响机组运行。本发明适用于污水或地表水等非清洁水。

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水或地表水等非清洁水直接进入热泵机组的直入式热泵机组，属于能源技术领域。

背景技术

采用热泵技术从污水或地表水等非清洁水中提取低品位冷热量为建筑物供热供冷具有重要的节能减排和经济价值，一般节能幅度可达45％以上。但由于污水或地表水等非清洁水中含有大量的悬浮物和杂质，需要采取有效的技术手段，否则会对设备或系统造成严重堵塞。

现阶段主要采取的技术方案有三种：

第一，污水或地表水进入热泵机组之前设置过滤装置过滤，污水或地表水等非清洁水经过滤后再进入热泵机组；

第二，设置中间换热器，污水或地表水先进行中间换热，由清洁水与污水或地表水等换热后再进入热泵机组，但该中间换热器为传统换热器，前端也需要设置过滤装置对污水或地表水等先过滤；

第三，设置中间换热器，污水或地表水先进行中间换热，由清洁水与污水或地表水等换热后再进入热泵机组，但该中间换热器为发明人开发的疏导式换热器，前端不需要设置过滤装置。

前两种方案都需要过滤，但无法彻底过滤掉污水或地表水中的细小悬浮物和杂质(并不是水处理)，热泵机组或中间换热器需要定期进行清理，尤其是城市未处理原生污水，其清理周期通常仅1至2周。第三种方案中，没有了过滤装置，工艺得到了简化，从根本上解决了悬浮物和杂质的堵塞和污垢问题，但还需要中间换热过程，有温差损失。

为此，本发明开发一种具有疏导功能的直入式热泵机组，在简单过滤掉大尺度悬浮物和杂质之后，污水或地表水等直接进入热泵机组的蒸发器，其中的悬浮物和杂质可顺畅流通，而不会造成缠绕、挂壁和滞留等堵塞问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组，以解决污水或地表水等非清洁水直接进入热泵机组的蒸发器时悬浮物和杂质造成的缠绕、挂壁和滞留等堵塞问题，让悬浮物和杂质可在热泵机组的蒸发器内顺畅流通。

本发明为解决上述技术问题，所采取的技术方案是：

一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组，它由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、节流装置和蒸发器组成，所述的蒸发器包括换热壳体、左管板、左分流器、左封头、右管板、右分流器、右封头、多层换热管，换热壳体上设有制冷剂入口和制冷剂出口，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；左分流器左端与左封头法兰连接，左分流器右端与左管板法兰连接，左分流器上分别设有非清洁水入口和非清洁水出口；右分流器左端与右管板法兰连接，右分流器右端与右封头法兰连接；所述的左分流器内设置有多层水平折流板将左分流器内腔划分为分流室、多个折流层和出水腔，分流室与非清洁水入口相连通，出水腔与非清洁水出口相连通；所述的分流室中设置进口分流板将分流室分为一次分流室和二次分流室；所述的一次分流室位于分流室顶部且与非清洁水入口连通；所述的二次分流室内设有多个分流区进水单元室，多个分流区进水单元室的数量与位于顶层的换热管数量相同，且通过管板与换热管一一对应并连通，将其中1～3个分流区进水单元室设定为一个进水单元组，进水单元组之间设置垂直分流板，进水单元组中的每个分流区进水单元室之间设置短隔板一，设定进水单元组中的一个分流区进水单元室为分流区主进水单元室，当进水单元组内分流区进水单元室的数量为3时，位于中间的进水单元室为分流区主进水单元室，当进水单元组内分流区进水单元室的数量为1时，分流区进水单元室为分流区主进水单元室；所述的进口分流板上设置多个疏导孔一，多个疏导孔一位置分别与分流区主进水单元室对应相通；所述的折流层中每层折流层对应两排换热管；所述蒸发器的制冷剂出口与压缩机的入口相连通，压缩机的出口与冷凝器的入口相连通，冷凝器的出口与干燥过滤器的一端相连通，干燥过滤器的另一端与节流装置的一端相连通，节流装置的另一端与蒸发器的制冷剂入口相连通。

所述的折流层每层中设置多个垂直分流板，当折流层中对应的两排换热管数量相同时，垂直分流板将折流层划分为与所对应的第一排换热管数量相同的导流腔，当折流层中对应的两排换热管数量不同时且上排换热管比下排换热管数量多一根时，多个垂直分流板将折流层划分为与垂直分流板相同数量的导流腔和一个折流层水平分流单元室，每个导流腔对应上下两根换热管；所述的折流层水平分流单元室中对应5根换热管，且上排3根换热管下排2根换热管，折流层水平分流单元室中设置水平分流板将折流层水平分流单元室分为折流层水平分流单元室上腔和折流层水平分流单元室下腔，折流层水平分流单元室下腔包含两个折流区进水单元室，设定其中一个折流区进水单元室为折流区主进水单元室，水平分流板上设置疏导孔二，疏导孔二位置与折流层水平分流单元室下腔中的折流区主进水单元室相对应，位于折流层水平分流单元室下腔中的两个折流区进水单元室之间设置短隔板二，折流层水平分流单元室下腔通过管板与对应的两根换热管相连通；所述的出水腔位于左分流器底部，非清洁 水出口与出水腔及位于底层的换热管相连通；所述的右分流器内设置有多层水平折流板将右分流器分为多个折流层，将位于顶部的折流层设定为右第一折流层，右第一折流层位置对应位于顶部的换热管和第二排的换热管；所述的右第一折流层中设置多个垂直分流板将右第一折流层划分为与第一排换热管相同数量的导流腔，在其余的折流层中设置多个垂直分流板，当折流层中对应的两排换热管数量相同时，垂直分流板将折流层划分为与所对应的第一排换热管数量相同的导流腔，当折流层对应的两排换热管数量不同时且上排换热管比下排换热管数量多一根时，多个垂直分流板将折流层划分为与垂直分流板相同数量的导流腔和一个折流层水平分流单元室，每个导流腔对应两根换热管，且上下排各设置一根；所述的折流层水平分流单元室中对应5根换热管，且上排3根换热管下排2根换热管，折流层水平分流单元室中设置水平分流板将折流层水平分流单元室分为折流层水平分流单元室上腔和折流层水平分流单元室下腔，折流层水平分流单元室下腔包含两个折流区进水单元室，设定其中一个折流区进水单元室为折流区主进水单元室，水平分流板上设置疏导孔二，疏导孔二位置与折流层水平分流单元室下腔中的折流区主进水单元室相对应，位于折流层水平分流单元室下腔中的两个折流区进水单元室之间设置短隔板二，折流层水平分流单元室下腔通过管板与对应的两根换热管相连通。

所述所有短隔板一与短隔板二靠近管板的一侧通过密封胶垫与管板可拆卸密封连接，所有短隔板一与短隔板二靠近封头的一侧与密封胶垫之间留有过水空隙。

所述的所有的水平折流板、进口分流板、垂直分流板、水平分流板靠近管板的一侧与管板通过密封胶垫与管板可拆卸密封连接，靠近盲板的一侧与盲板通过密封胶垫与盲板可拆卸密封连接。

所述左封头由左球形板与左盲板固接而成，右封头由右球形板与右盲板固接而成。

所述的位于顶层的换热管数量为4～6根。

本发明的有益效果是：

1)通过设置疏导孔及隔板等，使污水或地表水等非清洁水可以在入口处、内部换向处进行流道分离，所述流道分离是指：在一个出口对应两个或多个入口时，水从一个出口进入多个进口时水的流动先按180度分开或分离。

2)在流道分离结构条件下，悬浮物不会在两个入口处形成达连，从而解决了污水或地表水等非清洁水中悬浮物和杂质在蒸发器进口处堵塞和在管口处的达连缠绕问题。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是本发明蒸发器主剖视图；

图3是本发明蒸发器主视图；

图4是图3的A-A剖面图；

图5是左分流器的主视图；

图6是图5的a向视图；

图7是图6的C-C剖面图；

图8是图6的D-D剖面图；

图9是图6的E-E剖面图；

图10是图6中折流层水平分流单元室的放大图；

图11是图10的F-F剖面图；

图12是图10的G-G剖面图。

图13是图3的B-B剖面图；

图14是右分流器的主视图；

图15是图14的b向视图；

附图中的各零部件名称及标号分别如下：

换热壳体1、左管板2、右管板3、左分流器4、右分流器5、左封头6、右封头7、换热管8、非清洁水入口9、非清洁水出口10、制冷剂入口或出口11、制冷剂出口或入口12、左盲板13、左球形板14、右盲板15、右球形板16、水平折流板17、分流室18、折流层19、出水腔20、进口分流板21、一次分流室22、二次分流室23、分流区进水单元室24、分流区主进水单元室25、进水单元组26、折流区进水单元室27、折流区主进水单元室28、疏导孔一29、垂直分流板30、短隔板一31、折流层水平分流单元室32、水平分流板33、疏导孔二34、导流腔35、短隔板二36、密封胶垫37、支架38、压缩机39、冷凝器40、干燥过滤器41、节流装置42、蒸发器43。

具体实施方式

具体实施方式一，如图1～图8所示，本实施方式的一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组，它由压缩机39、冷凝器40、干燥过滤器41、节流装置42和蒸发器43组成，所述的蒸发器43包括换热壳体1、左管板2、左分流器4、左封头6、右管板3、右分流器5、右封头7、多层换热管8，换热壳体1上设有制冷剂入口或出口11和制冷剂出口或入口12，多层换热管8的左端与左管板2固连，多层换热管8的右端与右管板3固连，左分流器4左端与左封头6法兰连接，左分流器4右端与左管板2法兰连接，左分流器4上分别设有非清洁水入口9和非清洁水出口10，右分流器5左端与右管板3法兰连接，右分流器5右端与右封头7法兰连接；所述的左分流器4内设置有多层水平折流板17将左分流器4内腔划分为分 流室18、多个折流层19和出水腔20，分流室18与非清洁水入口9相连通，出水腔20与非清洁水出口10相连通；所述的分流室18中设置进口分流板21将分流室18分为一次分流室22和二次分流室23；所述的一次分流室22位于分流室18顶部且与非清洁水入口9连通；所述的二次分流室23内设有多个分流区进水单元室24，多个分流区进水单元室24的数量与位于顶层的换热管8数量相同，且通过管板与换热管8一一对应并连通，将其中1～3个分流区进水单元室24设定为一个进水单元组26，进水单元组26之间设置垂直分流板30，进水单元组26中的每个分流区进水单元室24之间设置短隔板一31，设定进水单元组26中的一个分流区进水单元室24为分流区主进水单元室25，当进水单元组26内分流区进水单元室24的数量为3时，位于中间的进水单元室为分流区主进水单元室25，当进水单元组26内分流区进水单元室24的数量为1时，分流区进水单元室24为分流区主进水单元室25；所述的进口分流板21上设置多个疏导孔一29，多个疏导孔一29位置分别与分流区主进水单元室25对应相通；所述的折流层19中每层折流层19对应两排换热管8；所述蒸发器43的制冷剂出口12与压缩机39的入口相连通，压缩机39的出口与冷凝器40的入口相连通，冷凝器40的出口与干燥过滤器41的一端相连通，干燥过滤器41的另一端与节流装置42的一端相连通，节流装置42的另一端与蒸发器43制冷剂入口11相连通。

具体实施方式二，如图4～图6、图9～图15所示，具体实施方式一所述的一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组，所述折流层19每层中设置多个垂直分流板30，当折流层中对应的两排换热管8数量相同时，垂直分流板30将折流层19划分为与所对应的第一排换热管8数量相同的导流腔35，当折流层中对应的两排换热管8数量不同时且上排换热管8比下排换热管8数量多一根时，多个垂直分流板30将折流层19划分为与垂直分流板30相同数量的导流腔35和一个折流层水平分流单元室32，每个导流腔35对应上下两根换热管8；所述的折流层水平分流单元室32中对应5根换热管8，且上排3根换热管8下排2根换热管8，折流层水平分流单元室32中设置水平分流板33将折流层水平分流单元室32分为折流层水平分流单元室上腔和折流层水平分流单元室下腔，折流层水平分流单元室下腔包含两个折流区进水单元室27，设定其中一个折流区进水单元室27为折流区主进水单元室28，水平分流板33上设置疏导孔二34，疏导孔二34位置与折流层水平分流单元室下腔中的折流区主进水单元室28相对应，位于折流层水平分流单元室下腔中的两个折流区进水单元室27之间设置短隔板二36，折流层水平分流单元室下腔通过管板与对应的两根换热管8相连通；所述的出水腔20位于左分流器4底部，非清洁水出口10与出水腔20及位于底层的换热管8相连通；所述的右分流器5内设置有多层水平折流板17将右分流器5分为多个折流层19，将位于顶部的折流层19设定为右第一折流层，右第一折流层位置对应位于顶部的换热管8和第二排的 换热管8；所述的右第一折流层中设置多个垂直分流板30将右第一折流层划分为与第一排换热管8相同数量的导流腔35，在其余的折流层19中设置多个垂直分流板30，当折流层中对应的两排换热管8数量相同时，垂直分流板30将折流层19划分为与所对应的第一排换热管8数量相同的导流腔35，当折流层19对应的两排换热管8数量不同时且上排换热管8比下排换热管8数量多一根时，多个垂直分流板30将折流层19划分为与垂直分流板30相同数量的导流腔35和一个折流层水平分流单元室32，每个导流腔35对应两根换热管8，且上下排各设置一根；所述的折流层水平分流单元室32中对应5根换热管8，且上排3根换热管8下排2根换热管8，折流层水平分流单元室32中设置水平分流板33将折流层水平分流单元室32分为折流层水平分流单元室上腔和折流层水平分流单元室下腔，折流层水平分流单元室下腔包含两个折流区进水单元室27，设定其中一个折流区进水单元室27为折流区主进水单元室28，水平分流板33上设置疏导孔二34，疏导孔二34位置与折流层水平分流单元室下腔中的折流区主进水单元室28相对应，位于折流层水平分流单元室下腔中的两个折流区进水单元室27之间设置短隔板二36，折流层水平分流单元室下腔通过管板与对应的两根换热管8相连通。

具体实施方式三，如图8、图9、图12所示，具体实施方式一所述的一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组，所述所有短隔板一31与短隔板二36靠近管板的一侧通过密封胶垫37与管板可拆卸密封连接，所有短隔板一31与短隔板二36靠近封头的一侧与密封胶垫37之间留有过水空隙。

具体实施方式四，如图8、图9、图12所示，具体实施方式一所述的一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组，所述的所有的水平折流板17、进口分流板21、垂直分流板30、水平分流板33靠近管板的一侧与管板通过密封胶垫37与管板可拆卸密封连接，靠近盲板的一侧与盲板通过密封胶垫37与盲板可拆卸密封连接。

具体实施方式五，如图2所示，具体实施方式一所述的一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组，所述左封头6由左球形板14与左盲板13固接而成，右封头7由右球形板16与右盲板15固接而成。

具体实施方式六，如图4、图13所示，具体实施方式一所述的一种污水或地表水等非清洁水直入式热泵机组，所述的位于顶层的换热管8数量为4～6根。

实施例：

结合图1～图15进一步说明，本实施例中，在左分流器4中设置两块水平折流板17将左分流器4划分为分流室18、折流层19，出水腔20；位于顶层和第二排的换热管各包含6根换热管8；在分流室18中设置进口分流板21，将分流室18划分为一次分流室22和二次分流室23，二次分流室23中包含两组进水单元组26，两组水单元组26之间设置垂直分流板 30，每组进水单元组26包含三个分流区进水单元室24，位于中间的分流区进水单元室24被定义为分流区主进水单元室25，每组进水单元组26中的分流区进水单元室24之间设置短隔板一31；在进口分流板21上设置有两个疏导孔29，疏导孔29的位置与主进水单元室25一一对应并连通；位于左分流器4中的折流层19对应两排换热管8的数量分别为6根和5根，折流层19中设置3块垂直分流板30将折流层19划分为一个折流层水平分流单元室32和3个导流腔35；折流层水平分流单元室32中对应五根换热管8，上排换热管8数量为3根、下排换热管8数量为2根，折流层水平分流单元室32中设置水平分流板33将折流层水平分流单元室32分为折流层水平分流单元室上腔和折流层水平分流单元室下腔，折流层水平分流单元室下腔包含两个折流区进水单元室27，设定任意一个折流区进水单元室27为折流区主进水单元室28，折流区主进水单元室28与设置在水平分流板33上的疏导孔二34对应并连通；每个导流腔35中对应的上下两个换热管8相连通；位于左分流器4底部的出水腔20通过管板与4根换热管8对应并连通；在右分流器9中，位于顶部的折流层19中设置有5块垂直分流板30将位于顶部的折流层19划分为6个导流腔35，每个导流腔35对应两排换热管8，每排换热管8的数量为一根；第二层折流层19对应两排换热管8的数量分别是5根和4根，在第二层折流层19中设置2块垂直分流板30将第二层折流层19分为2个导流腔35和一个折流层水平分流单元室32；折流层水平分流单元室32中对应五根换热管8，上排换热管8数量为3根、下排换热管8数量为2根，折流层水平分流单元室32中设置水平分流板33将折流层水平分流单元室32分为折流层水平分流单元室上腔和折流层水平分流单元室下腔，折流层水平分流单元室下腔包含两个折流区进水单元室27，设定任意一个折流区进水单元室27为折流区主进水单元室28，折流区主进水单元室28与设置在水平分流板33上的疏导孔二34对应并连通；每个导流腔35中对应的上下两个换热管8相连通。

工作原理：

非清洁水由非清洁水入口9进入左分流器4中的一次分流室22后经进口分流板21上的两个疏导孔一29分流进入位于进水单元组26中的分流区主进水单元室25中，而后一部分非清洁水经左管板2流入与分流区主进水单元室25相对应的换热管8经右管板3流入右分流器5，同时另一部分非清洁水绕过短隔板一31进入每个进水单元组26中其余的分流区进水单元室24，每个分流区进水单元室24中的非清洁水经左管板2流入相对应的位于顶排的换热管8后经右管板3流入右分流器5中，非清洁水进入到右第一折流层中所对应的导流腔35中后经右管板3流入第二排换热管8后折流回位于左分流器4中的折流层19；由于垂直分流板30和水平分流板33的限制，其中流经第二排三个换热管的非清洁水汇集到折流层水平分流单元室上腔后经位于水平分流板33上的疏导孔二34进入折流层水平分流单元室下腔中的折流区 主进水单元室28，而后经左管板2流入与折流区主进水单元室28相对应的换热管8中，同时另一部分非清洁水绕过短隔板二36进入同样位于折流层水平分流单元室下腔中的折流区进水单元室27，经左管板2流入所对应的第三排两个换热管8内，同时其余的非清洁水经与第二排换热管8相对应导流腔35经左管板2折流到第三排的换热管8内，而后经右管板3进入右分流器9中第二层折流层19中，经与之前左分流器4中折流层19相同的水流分流后折流回左分流室4中下一折流层19；非清洁水依次由左分流器4经换热管8流到右分流器9再由换热管8流到左分流器4依次往复呈S型流动直至水流汇集到位于左分流器4底部的出水腔20中，非清洁水在此汇集经非清洁水出口10流出。

在左分流器4与右分流器9中设置多个短隔板一31和短隔板二36，可以有效防止悬浮物在管口处达连，而通过疏导孔一29、疏导孔二34的设置可以人为控制水流轨迹，从而对悬浮物与杂质进行有效疏导，使得悬浮物与杂质顺利随水流流出蒸发器，而不会在管道内滞留、堵塞，从而不影响其换热效果，保证热泵机组的正常运行。

以上所述仅为本发明的优选实施方案，并不用于限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。