一种用于集中供应生活热水的换热机组论文和设计-鲁建慧

全文摘要

本实用新型公开了一种用于集中供应生活热水的换热机组，包括热侧循环系统和生活热水循环系统；还包括管壳式换热器；本实用新型通过设置管壳式换热器，且管壳式换热器采用缠绕式换热器，它具有结构紧凑、占地少、易于安装维修、运行安全可靠、节省能源、节约成本、全天24小时不间断供应生活热水等优点；缠绕式换热器包括壳体、换热管束、管板和封头；螺旋换热管束在壳体内螺旋缠绕流程长，是壳程的4～6倍，热源介质在螺旋换热管束中停留更长时间，换热更加充分，效果好；管壳式换热器内部采用正、反向缠绕的螺旋管，螺旋管之间间隙1～2mm，增强了流体的湍流效果，换热无死角，使流体均参与换热过程，提高换热效率。

主设计要求

1.一种用于集中供应生活热水的换热机组，包括热侧循环系统和生活热水循环系统；其特征在于，还包括管壳式换热器，所述管壳式换热器上设有热源侧入口、热源侧回水口、生活热水侧出口和生活热水侧回水口；所述管壳式换热器采用缠绕式换热器，所述缠绕式换热器包括壳体、换热管束、管板和封头，所述壳体的内部设有换热管束，所述换热管束的两端分别加密封焊有管板，所述管板焊接在壳体内部的两端，所述封头焊接在壳体的两端，且设于管板的外侧；所述热侧循环系统包括温度控制系统、热源进水管道和热源回水管道，所述温度控制系统设于热源进水管道上，所述热源进水管道与热源侧入口相固定连通，所述热源回水管道与热源侧回水口相固定连通；所述生活热水循环系统包括循环水泵机组、生活热水出水管道、生活热水回水管道和用户用水终端，所述用户用水终端与生活热水侧回水口之间连接有生活热水回水管道，所述循环水泵机组与生活热水回水管道相固定连通，所述生活热水回水管道远离用户用水终端的一端与生活热水侧回水口相固定连通；所述用户用水终端与生活热水侧出口之间连接有生活热水出水管道，所述生活热水出水管道远离用户用水终端的一端与生活热水侧出口相固定连通。

设计方案

1.一种用于集中供应生活热水的换热机组，包括热侧循环系统和生活热水循环系统；其特征在于，

还包括管壳式换热器，所述管壳式换热器上设有热源侧入口、热源侧回水口、生活热水侧出口和生活热水侧回水口；

所述管壳式换热器采用缠绕式换热器，所述缠绕式换热器包括壳体、换热管束、管板和封头，所述壳体的内部设有换热管束，所述换热管束的两端分别加密封焊有管板，所述管板焊接在壳体内部的两端，所述封头焊接在壳体的两端，且设于管板的外侧；

所述热侧循环系统包括温度控制系统、热源进水管道和热源回水管道，所述温度控制系统设于热源进水管道上，所述热源进水管道与热源侧入口相固定连通，所述热源回水管道与热源侧回水口相固定连通；

所述生活热水循环系统包括循环水泵机组、生活热水出水管道、生活热水回水管道和用户用水终端，所述用户用水终端与生活热水侧回水口之间连接有生活热水回水管道，所述循环水泵机组与生活热水回水管道相固定连通，所述生活热水回水管道远离用户用水终端的一端与生活热水侧回水口相固定连通；所述用户用水终端与生活热水侧出口之间连接有生活热水出水管道，所述生活热水出水管道远离用户用水终端的一端与生活热水侧出口相固定连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述换热管束为螺旋换热管束，所述螺旋换热管束为不锈钢材质的螺旋管交替缠绕构成，且为多层螺旋管，相邻两层螺旋管的螺旋方向相反，且相邻两层螺旋管之间固定有定距件。

3.根据权利要求1所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述温度控制系统包括控制箱，所述控制箱的内部设有PLC控制器，所述PLC控制器连接有远程通讯模块。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述温度控制系统还包括温度传感器和电动调节阀，所述温度传感器固定设于生活热水出水管道上，所述电动调节阀设于热源进水管道上，所述温度传感器的输出端与PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与电动调节阀的输入端相连。

5.根据权利要求1或3所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述生活热水循环系统还包括自动定压补水装置，所述自动定压补水装置包括压力传感器、补水泵和补水管道，所述压力传感器设于循环水泵机组的出水口上，所述补水泵的出水口通过补水管道与生活热水回水管道相连通，所述压力传感器的输出端与PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与补水泵的输入端相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述生活热水循环系统还包括混合罐，所述混合罐的入水口通过生活热水出水管道与生活热水侧出口相连通，所述混合罐的出水口通过生活热水出水管道与用户用水终端的入水口相连通。

7.根据权利要求5所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述补水管道上设有设有电子除垢仪，所述电子除垢仪的入水口通过补水管道与自来水系统相连通，所述电子除垢仪的出水口通过补水管道与补水泵的入水口相连通。

8.根据权利要求1所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述循环水泵机组包括常用循环水泵和备用循环水泵，所述常用循环水泵和备用循环水泵的入水口均通过生活热水回水管道与用户用水终端相连，所述常用循环水泵和备用循环水泵的出水口均通过生活热水回水管道与管壳式换热器的生活热水侧回水口相连。

9.根据权利要求1所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述管壳式换热器采用不锈钢材质。

10.根据权利要求1或3所述的一种用于集中供应生活热水的换热机组，其特征在于，所述生活热水回水管道上设有两级超压保护装置，所述两级超压保护装置包括电磁阀和安全阀，所述电磁阀的输入端与PLC控制器的输出端相连。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及换热机组技术领域，特别是一种用于集中供应生活热水的换热机组。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对生活热水的需求也随之增加，而在城市集中供应生活热水用户的占有率还比较低，这对降低集中供热成本，提高集中供热的竞争力，提高热力大网的使用率造成很大影响。

一般以来，生活热水系统换热设备多采用容积式、快速式等换热设备，这类产品换热效率较低，占地面积大，且一般都安装在地下室，不容易安装检修。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种用于集中供应生活热水的换热机组。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种用于集中供应生活热水的换热机组，包括热侧循环系统和生活热水循环系统；

还包括管壳式换热器，所述管壳式换热器上设有热源侧入口、热源侧回水口、生活热水侧出口和生活热水侧回水口；

进一步地，所述换热管束为螺旋换热管束，所述螺旋换热管束为不锈钢材质的螺旋管交替缠绕构成，且为多层螺旋管，相邻两层螺旋管的螺旋方向相反，且相邻两层螺旋管之间固定有定距件。

进一步地，所述温度控制系统包括控制箱，所述控制箱的内部设有PLC控制器，所述PLC控制器连接有远程通讯模块。

进一步地，所述温度控制系统还包括温度传感器和电动调节阀，所述温度传感器固定设于生活热水出水管道上，所述电动调节阀设于热源进水管道上，所述温度传感器的输出端与PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与电动调节阀的输入端相连。

进一步地，所述生活热水循环系统还包括自动定压补水装置，所述自动定压补水装置包括压力传感器、补水泵和补水管道，所述压力传感器设于循环水泵机组的出水口上，所述补水泵的出水口通过补水管道与生活热水回水管道相连通，所述压力传感器的输出端与PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与补水泵的输入端相连。

进一步地，所述生活热水循环系统还包括混合罐，所述混合罐的入水口通过生活热水出水管道与生活热水侧出口相连通，所述混合罐的出水口通过生活热水出水管道与用户用水终端的入水口相连通。

进一步地，所述补水管道上设有设有电子除垢仪，所述电子除垢仪的入水口通过补水管道与自来水系统相连通，所述电子除垢仪的出水口通过补水管道与补水泵的入水口相连通。

进一步地，所述循环水泵机组包括常用循环水泵和备用循环水泵，所述常用循环水泵和备用循环水泵的入水口均通过生活热水回水管道与用户用水终端相连，所述常用循环水泵和备用循环水泵的出水口均通过生活热水回水管道与管壳式换热器的生活热水侧回水口相连。

进一步地，所述管壳式换热器采用不锈钢材质。

进一步地，所述生活热水回水管道上设有两级超压保护装置，所述两级超压保护装置包括电磁阀和安全阀，所述电磁阀的输入端与PLC控制器的输出端相连。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和有益效果是，

1.通过设置管壳式换热器，且管壳式换热器采用缠绕式换热器，它具有结构紧凑、占地少、易于安装维修、运行安全可靠、节省能源、节约成本、全天24小时不间断供应生活热水等优点，极大简化和加快生活热水供应工程的设计和施工进度；缠绕式换热器包括壳体、换热管束、管板和封头，壳体的内部设有换热管束，换热管束的两端分别加密封焊有管板，管板焊接在壳体内部的两端，封头焊接在壳体的两端，且设于管板的外侧；换热管束为螺旋换热管束，螺旋换热管束为不锈钢材质的螺旋管交替缠绕构成，且为多层螺旋管，相邻两层螺旋管的螺旋方向相反，且相邻两层螺旋管之间固定有定距件；定距件使相邻两层螺旋管之间保持一定的间距，螺旋换热管束为不对称流设计，螺旋换热管束在壳体内螺旋缠绕流程长，是壳程的4～6倍，热源介质在螺旋换热管束中停留更长时间，换热更加充分，效果好；管壳式换热器内部采用正、反向缠绕的螺旋管，螺旋管之间间隙1～2mm，增强了流体的湍流效果，换热无死角，使流体均参与换热过程，提高换热效率。

2.通过设置包括常用循环水泵和备用循环水泵的循环水泵机组，正常时为常用循环水泵工作，备用循环水泵备用；常用循环水泵和备用循环水泵自动定时切换，当常用循环水泵发生故障时，备用循环水泵可自动投入运行，不会因常用循环水泵的故障造成换热机组的停机而影响用户用水终端的使用。

3.通过温度控制系统包括内部设有PLC控制器的控制箱、温度传感器和电动调节阀，使得水温智能控制，即供水温度根据程序设定自动调节水温。

附图说明

图1是本实用新型一种用于集中供应生活热水的换热机组中管壳式换热器的结构示意图；

图2是本实用新型一种用于集中供应生活热水的换热机组中管壳式换热器的剖视图；

图3是本实用新型一种用于集中供应生活热水的换热机组的工作原理示意图；

图4是本实用新型一种用于集中供应生活热水的框图示意图。

图中，1管壳式换热器；101热源侧入口；102热源侧回水口；103生活热水侧出口；104生活热水侧回水口；105壳体；106换热管束；107管板；108封头；2热源进水管道；3热源回水管道；4生活热水出水管道；5生活热水回水管道；6用户用水终端；7常用循环水泵；8备用循环水泵；9温度传感器；10电动调节阀；11压力传感器；12补水泵；13补水管道；14混合罐；15电子除垢仪；16电磁阀；17安全阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示，一种用于集中供应生活热水的换热机组，包括热侧循环系统和生活热水循环系统；还包括管壳式换热器1，所述管壳式换热器1采用不锈钢材质；具有统一的膨胀系数，不会因为压力和温度不稳定而引起管壳式换热器1的变形；所述管壳式换热器1上设有热源侧入口101、热源侧回水口102、生活热水侧出口103和生活热水侧回水口104；热源侧入口101、热源侧回水口102、生活热水侧出口103和生活热水侧回水口104远离管壳式换热器1的一端均连接有法兰，法兰上设有密封垫圈；其体积小、重量轻，便于安装、拆卸和清洗，减少了一次安装及后期维护费用；可以不用安装基础，通过法兰直接与热源进水管道2、热源回水管道3、生活热水出水管道4、生活热水回水管道5连接；

管壳式换热器1采用缠绕式换热器，缠绕式换热器具有换热效率高、结构紧凑、占地少、易于安装维修、运行安全可靠、节省能源、节约成本、全天24小时不间断供应生活热水等优点，极大简化和加快生活热水供应工程的设计和施工进度；解决了现有产品换热效率较低，占地面积大，且一般都安装在地下室，不容易安装检修的技术问题；所述缠绕式换热器包括壳体105、换热管束106、管板107和封头108，所述壳体105的内部设有换热管束106，所述换热管束106的两端分别加密封焊有管板107，所述管板107焊接在壳体105内部的两端，所述封头108焊接在壳体105的两端，且设于管板107的外侧；换热管束106为螺旋换热管束，所述螺旋换热管束为不锈钢材质的螺旋管交替缠绕构成，且为多层螺旋管，相邻两层螺旋管的螺旋方向相反，且相邻两层螺旋管之间固定有定距件，定距件使相邻两层螺旋管之间保持一定的间距，螺旋换热管束为不对称流设计，使流体呈强烈的湍流状态流动，强化传热，大大提高换热系数；同时，螺旋换热管束可有效消除管道振动和因热胀冷缩变形产生的应力；螺旋换热管束在壳体内螺旋缠绕流程长，是壳程的4～6倍，热源介质在螺旋换热管束中停留更长时间，换热更加充分，效果好；管壳式换热器内部采用正、反向缠绕的螺旋管，螺旋管之间间隙1～2mm，增强了流体的湍流效果，换热无死角，使流体均参与换热过程，提高换热效率。

所述热侧循环系统包括温度控制系统、热源进水管道2和热源回水管道3，所述温度控制系统设于热源进水管道2上，所述热源进水管道2与热源侧入口101相固定连通，所述热源回水管道3与热源侧回水口102相固定连通；所述温度控制系统包括控制箱，所述控制箱的内部设有PLC控制器，所述PLC控制器连接有远程通讯模块；所述温度控制系统还包括温度传感器9和电动调节阀10，所述温度传感器9固定设于生活热水出水管道4上，所述电动调节阀10设于热源进水管道2上，所述温度传感器9的输出端与PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与电动调节阀10的输入端相连；温度控制系统使得水温智能控制，即供水温度根据程序设定自动调节水温；

所述生活热水循环系统包括循环水泵机组、生活热水出水管道4、生活热水回水管道5和用户用水终端6，所述用户用水终端6与生活热水侧回水口104之间连接有生活热水回水管道5，所述循环水泵机组与生活热水回水管道5相固定连通，所述生活热水回水管道5远离用户用水终端6的一端与生活热水侧回水口104相固定连通；所述用户用水终端6与生活热水侧出口103之间连接有生活热水出水管道4，所述生活热水出水管道4远离用户用水终端6的一端与生活热水侧出口103相固定连通；所述循环水泵机组包括常用循环水泵7和备用循环水泵8，所述常用循环水泵7和备用循环水泵8的入水口均通过生活热水回水管道5与用户用水终端6相连，所述常用循环水泵7和备用循环水泵8的出水口均通过生活热水回水管道5与管壳式换热器1的生活热水侧回水口104相连；正常时为常用循环水泵7工作，备用循环水泵8备用；常用循环水泵7和备用循环水泵8自动定时切换，当常用循环水泵7发生故障时，备用循环水泵8可自动投入运行，不会因常用循环水泵7的故障造成换热机组的停机而影响用户用水终端6的使用；

所述生活热水循环系统还包括自动定压补水装置，所述自动定压补水装置包括压力传感器11、补水泵12和补水管道13，所述压力传感器11设于循环水泵机组的出水口上，所述补水泵12的出水口通过补水管道13与生活热水回水管道5相连通，所述压力传感器11的输出端与PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与补水泵12的输入端相连；PLC控制器利用压力传感器11的数据可以自动控制补水泵12的开启，使生活热水循环系统保持恒压；所述补水管道13上设有设有电子除垢仪15，所述电子除垢仪15的入水口通过补水管道13与自来水系统相连通，所述电子除垢仪15的出水口通过补水管道13与补水泵12的入水口相连通。该换热机组正常消耗的水来自用户的自来水系统或变频加压系统的补充水，而这两个系统的水全部都为未经软化处理的生水，因此在补充水入口设置了电子除垢仪15，进一步防止管壳式换热器1内水垢的形成；所述生活热水循环系统还包括混合罐14，所述混合罐14的入水口通过生活热水出水管道4与生活热水侧出口13相连通，所述混合罐14的出水口通过生活热水出水管道4与用户用水终端6的入水口相连通；所述生活热水回水管道5上设有两级超压保护装置，所述两级超压保护装置包括电磁阀16和安全阀17，所述电磁阀16的输入端与PLC控制器的输出端相连；生活热水循环系统超压时，电磁阀16首先被PLC控制器打开泄压，若电磁阀16有故障，安全阀17开启泄压，以确保系统压力的稳定及运行安全。

热源进水管道2、热源回水管道3、生活热水出水管道4、生活热水回水管道5上均设有关断阀和排污阀，且排污阀分别设于热源进水管道2、热源回水管道3、生活热水出水管道4、生活热水回水管道5的最低处，便于对各管道进行排污。

工作原理：

热侧循环系统包括温度控制系统、热源进水管道2和热源回水管道3，与一次网或锅炉构成一个环路；所述生活热水循环系统包括循环水泵机组、生活热水出水管道4、生活热水回水管道5和用户用水终端6，与用户用水终端构成一个环路；热侧循环系统和生活热水循环系统通过管壳式换热器1进行热量交换，将热侧循环系统的热量传递到生活热水，用户用水终端6打开就可以使用热水。

管壳式换热器1是把从一次网得到的热量，自动连续的转换为用户需要的生活热水。即来自热源的热水或蒸气从管壳式换热器1的热源侧入口101进入管壳式换热器1进行热交换后，从管壳式换热器1的热源侧回水口102流出；

在生活热水侧回水口104与用户用水终端6之间设有循环水泵机组，循环水泵机组主要是保证生活热水循环系统在不用水状态下仍能以一个固定较低的流速循环，不断冲刷管壳式换热器1内部的换热管束106表面以及壳体105内壁，阻止水垢的形成并保证生活热水按PLC控制器设计要求的温度及时流出；循环水泵机组包括常用循环水泵7和备用循环水泵8；正常时为常用循环水泵7工作，备用循环水泵8备用；常用循环水泵7和备用循环水泵8自动定时切换，当常用循环水泵7发生故障时，备用循环水泵8可自动投入运行，不会因常用循环水泵7的故障造成换热机组的停机而影响用户用水终端6的使用；

来自用户的自来水系统或变频加压系统的补充水经过电子除水垢15除去污垢后，可以进一步防止管壳式换热器1内水垢的形成，然后由补水泵12将其通过补水管道13泵入生活热水侧回水口104，然后由管壳式换热器1进行热交换，生产出用于洗澡热水、生活热水等不同温度的热水，以满足用户的需求。

生活热水循环系统还包括自动定压补水装置，自动定压补水装置包括压力传感器11、补水泵12和补水管道13，压力传感器11设于循环水泵机组的出水口上，用于测量循环水泵机组的出水口处生活热水回水管道5的压力，并将压力数据传输至PLC控制器，由补水泵12接收PLC控制器的控制信号，完成补水操作，当压力传感器11的压力数据处于正常值时，PLC控制器控制补水泵12停止运行，进而停止向管壳式换热器1内供水，使生活热水循环系统保持恒压；

热侧循环系统包括温度控制系统、热源进水管道2和热源回水管道3，温度控制系统包括控制箱，控制箱的内部设有PLC控制器，温度控制系统还包括温度传感器9和电动调节阀10，温度传感器9固定设于生活热水出水管道4上，用于测量生活热水出水管道4的温度，电动调节阀10设于热源进水管道2上，当温度传感器9测量的温度高于或低于用户通过PLC控制器预设的温度时，由PLC控制器控制电动调节阀10的开度，进而控制热源的流量，进一步控制生活热水侧出口103的温度，使生活热水出水管道4内部的水温保持恒定温度；温度控制系统使得水温智能控制，即供水温度根据程序设定自动调节水温；

生活热水用量是随着人们的用水量增多或减少而不断改变的变量，无法准确控制，一般都是通过调节热源进水管道2上的电动调节阀10的开度来实现，但是电动调节阀10的开度调节需要一定的运行时间，这个过程中热源侧流量的变化引起了管壳式换热器1内热源的变化，从而改变了生活供水温度变化影响热用户用水的不舒适；为了避免生活供水温度变化影响热用户用水的不舒适，在生活热水侧出口13与用户用水终端6之间的生活热水出水管道4上设置一个混合罐14，可以使得从管壳式换热器1出来的温度较高的水和混合罐14中温度较低的水在其中混合均匀后再送到生活热水出水管道5中，避免了供水温度的大幅波动，保证了水温的相对稳定。

生活热水回水管道5上设有两级超压保护装置，所述两级超压保护装置包括电磁阀16和安全阀17，所述电磁阀16的输入端与PLC控制器的输出端相连；生活热水循环系统超压时，电磁阀16首先被PLC控制器打开泄压，若电磁阀16有故障，安全阀17开启泄压，以确保系统压力的稳定及运行安全。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

一种用于集中供应生活热水的换热机组论文和设计

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主设计要求

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