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余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性,在已投运的工业企业耗能装置中,原始设计未被合理利用的显热和潜热。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查,各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。
显然,若只是简单地将工业上应用的换热器照搬进家庭浴室中使用,很难同时满足上述约束条件。这个“家用淋浴换热器”必须是一个创新的设计。而本文涉及的家用淋浴交换器,不仅兼具了板式换热器、螺旋板式换热器、螺旋盘管式换热器的特点,而且体积小、换热效率高,可进行逆流换热、能满足低温差换热的需要;同时,带模块化结构的过滤器、容易拆卸清洗;并且本新型换热器具有易于模块化加工和装配生产,制造成本低等特点。
同时,该换热器售价必须足够低,能吸引人们仅从经济角度考虑也愿意购买。事实上,现有的涉及浴室使用的换热器,大多属将现有的普通工业换热器结构照搬进入浴室,其中,由螺旋盘管换热器变形而来的为常见。比较具有代表性的是号为03263228.2的《可带电加热的余热回收装置》属螺旋盘管换热器的变形;
将本换热器的热转换按板式换热器计算,即使按较低传热系数2000W/m2k,一平方米的换热面积,5度温差则可达到10kw的换热功率,能满足每分钟4L流量的0℃自来水与30℃的洗浴废水通过热交换,经换热后自来水升至25℃所需7KW,换热器的传热系数须**过1400W/(m2*k)的要求。(还具备30%的冗余)
本换热器与现有换热器的设计比较有以下优点:
(1)两个上冷下热分层的螺旋形流体通道,增强换热过程中水的对流以及紊流(强制对流),有效提高换热效率;螺旋形流体通道也有效减低了液体流动的阻力;可逆流换热,能够满足低温差换热的应用环境。
(2)换热面是一整块金属薄板制成,加强传热效果的同时,还起到均衡传热的效果;例如,在家庭淋浴的洗浴环境,能有效抑制由于洗浴废水的水流温度间歇变化、流量流速等因素导致被预热的清洁水水温度明显波动、时冷时热的情况发生。
(3)换热面整体呈锅底形的设计,**了人们在洗浴过程中偶尔间断热水使用时,仍然继续保持了对清洁自来水的预热,减低重新开启热水时水温的波动。
余热热水的合理利用顺序是:
①供生产工艺常年使用;②返回锅炉及发电使用;③生活用。
余热空气的合理利用顺序是:
①生产用;②暖通空调用;③动力用;④发电用。