CN102706042A - 排热回收用蒸发器及使用此蒸发器的热泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于回收大量低温排热的蒸发器。其目的是为了提供一种成本低、可同时回收利用大量多种低温热源的蒸发器，同时提供使用此蒸发器的热泵装置。本发明排热回收用蒸发器，包括多个热交换器，可同时将一种或两种以上低温热源分别供给所述多个热交换器。

Description

排热回收用蒸发器及使用此蒸发器的热泵装置

技术领域

本发明涉及热泵领域中的蒸发器构造，特别是涉及一种低温排热回收用的蒸发器及使用此蒸发器的热泵装置。

背景技术

现有技术中热泵的蒸发器结构如图1所示，一般采用水作为低温热源，从蒸发器的一端进入，经热交换器换热后从另一端流出。

上述的蒸发器结构只能对应一种排热源，无法对多个排热源同时进行排热回收。且当低温排热（如：汽轮机的乏汽、温度较低的热源水等）大量流向蒸发器时，这些低温热源具有压力低、比容大、体积流量增多的特点，如果采用现有技术中标准构造的蒸发器，由于其热交换器的传热管内流速及压损的限制，无法实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、可同时回收利用大量多种低温热源的蒸发器，本发明的另一目的是提供一种使用此蒸发器的热泵装置。

本发明排热回收用蒸发器，包括多个热交换器，可同时将一种或两种以上低温热源分别供给所述多个热交换器。

本发明排热回收用蒸发器，其中所述多个热交换器由直管型传热管或/及U字型传热管构成。

本发明排热回收用蒸发器，其中所述多个热交换器中至少两个热交换器共用低温热源供给箱或/及低温热源返回箱。

本发明排热回收用蒸发器，其中所述多个热交换器中至少两个热交换器共用低温热源返回箱，所述低温热源返回箱上设有抽气装置。

本发明排热回收用蒸发器，其中所述多个热交换器上分别装有低温热源返回箱，所述低温热源返回箱上设有抽气装置。

本发明排热回收用蒸发器，其中所述抽气装置是以水压驱动的引射器或水环式真空泵。

本发明排热回收用蒸发器，其中所述抽气装置通过24H计时器或低温热源返回箱的压力信号控制动作。

本发明排热回收用蒸发器，其中所述直管型传热管的一端固定在热交换器侧端管板上，另一端固定在热交换器相反侧端管板上，所述多个热交换器中至少两个热交换器共用低温热源供给箱或/及低温热源返回箱。

本发明压缩式热泵装置，使用上述排热回收用蒸发器。

本发明压缩式热泵装置，其中所述低温热源为烟气、乏汽、低温排水或者化学工艺中的低温介质。

本发明吸收式热泵装置，使用上述排热回收用蒸发器。

本发明吸收式热泵装置，其中所述低温热源为烟气、乏汽、低温排水或者化学工艺中的低温介质。

本发明吸收式热泵装置，其中构成吸收式热泵中的发生器的高温驱动热源为高温蒸汽、高温水、高温烟气、化学工艺中的高温介质、气态化石燃料、液态化石燃料中的任意一种或多种。

本发明吸收式热泵装置，其中吸收式热泵中的吸收器和蒸发装配在同一容器内，所述吸收器的壳体侧空间与蒸发器壳体侧空间相连通。

本发明压缩式热泵装置与吸收式热泵装置组合的组合型热泵装置，使用上述排热回收用蒸发器。

本发明排热回收用蒸发器与现有技术不同之处在于本发明排热回收用蒸发器设置多个热交换器，可同时将一种或两种以上低温热源分别供给这些热交换器，可满足大量使用多个低温热源的需求，制造成本较低。

下面结合附图对本发明的排热回收用蒸发器及使用此蒸发器的热泵装置作进一步说明。

附图说明

图1为现有技术中蒸发器的结构示意图；

图2为本发明排热回收用蒸发器实施例1的结构示意图；

图3为本发明排热回收用蒸发器实施例2的结构示意图；

图4为本发明排热回收用蒸发器实施例1组合使用方式一的结构示意图；

图5为本发明排热回收用蒸发器实施例2组合使用方式结构示意图；

图6为本发明排热回收用蒸发器实施例1和2组合使用方式结构示意图；

图7为本发明排热回收用蒸发器实施例1组合使用方式二的结构示意图；

图8为本发明排热回收用蒸发器中热交换器采用直管型传热管的结构示意图；

图9为本发明压缩式热泵装置的结构示意图；

图10为本发明吸收式热泵装置的结构示意图；

图11为增加空气引射器的水环式真空泵的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图2所示，本发明排热回收用蒸发器包括第一、第二两个热交换器，位于第一、第二热交换器之间设置其共用的低温热源供给箱，低温热源从供给箱分别进入两边的第一、第二热交换器进行热交换向两端部流去，在两端的出口处分别装有低温热源返回箱，热交换后的低温热源流到返回箱中。

当低温热源为气态物质时，经热交换后到达低温热源返回箱可能会仍然存在一些不凝缩气体，因此在低温热源的返回箱上设置装有抽气装置，该抽气装置可以是以水压驱动的引射器或者是水环式真空泵。水压驱动引射器如果采用自来水作为驱动源，则不需要加压泵。一般的油封型真空泵如果吸入了水蒸气，油会劣化，需要频繁的更换油，维修方面比较繁琐。水环式真空泵是将水封入泵内部，因此即使吸入了含有水蒸气的不凝缩气体也没有问题。水环式真空泵所能达到的真空度因封水温度的变化而变化，夏季通常在30~40mmHg左右，但是考虑到气蚀的余量，使其在60mmHg左右运转。若需要高真空度时，可以使用双段水环式真空泵，或者在水环式真空泵的吸入侧使用以大气驱动的空气引射器，大气驱动的空气引射器如果追加一段，气体压力则会降低至5~7mmHg，如果追加2段，会降低至1~2mmHg。根据所需要达到的真空度判断是否需要大气驱动的空气引射器。如图11所示，增加空气引射器的水环式真空泵设置一旁通回路，通过阀门控制，当单独运转水封式真空泵时将空气引射器回路阀门关闭，当需要高真空度时，开启空气引射器回路的阀门。

少量的不凝缩气体不会影响机器正常运转，因此抽气装置不必要始终工作，浪费能源。由此设置该抽气装置通过24H计时器控制动作，即可设定每隔一段时间进行一次定额时间抽气，例如：每隔8个小时抽气5分钟。该抽气装置也可以通过在低温热源返回箱上安装压力信号设施控制动作，当返回箱中达到设定的压力值即会启动抽气装置进行抽气，当返回箱中压力值低于设定值后停止抽气。

本实施例中的热交换器对设置其中的传热管形状没有要求，即使是板式热交换器同样适用。通常采用的传热管形式为直管型传热管、U字型传热管或其组合，其在换热器内可水平放置，亦可垂直放置、倾斜放置。直管型传热管的设置可采用如图8所示方式：直管的一端固定在热交换器侧端管板上，另一端固定在热交换器相反侧端管板上，为了方便排出低温热源放热形成的凝水，可将其稍微倾斜设置。

本实施例排热回收用蒸发器的工作过程是这样的：低温热源被输送到供给箱，由供给箱分别进入两侧的第一、第二热交换器，低温热源放热给热交换器中传热管外壁上的冷剂液体，使其蒸发形成冷剂蒸汽，放热后的低温热源流到两端的低温热源返回箱中，对于气态低温热源，低温热源返回箱上的抽气装置定时或接受压力信号启闭抽气动作。

本实施例中的排热回收用蒸发器适合配备在压缩式热泵装置、吸收式热泵装置及压缩式吸收式组合的组合型热泵装置上使用，所采用的低温热源包括烟气、乏汽、低温排水或者化学工艺中的低温介质，其中烟气如锅炉、引擎、涡轮、焚烧锅炉等的烟气，乏汽如汽轮机、化工厂、电厂等的乏汽，低温排水如电厂的冷却水、河水、井水、工厂排水等，化学工艺中的低温介质如胺液、乙醇等。

其中吸收式热泵装置中发生器的高温驱动源为高温蒸汽、高温水、高温烟气、化学工艺中的高温介质、气态化石燃料、液态化石燃料中的一种或多种，可单独使用也可组合使用。且此处发生器的数量可设置单个也可设置多个，对其中的浓溶液进行多次加热，形成多效型热泵。

吸收式热泵装置中可将吸收器和蒸发器配置在同一容器内，吸收器壳体与蒸发器壳体相连通，二者可上下配置也可横向配置。为了方便运输，还可将吸收器和蒸发器分别配置在不同容器内。蒸发器中蒸发出的冷剂蒸汽中夹杂着水滴，为防止其进入吸收器，在蒸发器与吸收器之间设置挡液板。

配备此排热回收用蒸发器的压缩式热泵装置工作过程是这样的：如图9所示，低温热源进入蒸发器，经共用的供给箱进入两边的热交换器，低温热源放热给热交换器中传热管外壁上的冷剂液体，使其蒸发形成冷剂蒸汽，所有热交换器中产生的冷剂蒸汽均通过压缩机将吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量传递给冷凝器中的冷却介质，放热后的冷剂蒸汽重又变成冷剂液体被传送到蒸发器中喷淋到热交换器的传热管外壁上，实现一个循环继续吸收利用其它低温排热。

配备此排热回收用蒸发器的吸收式热泵装置工作过程是这样的：如图10所示，低温热源进入蒸发器，经共用的供给箱进入两边的热交换器，低温热源放热给热交换器中传热管外壁上的冷剂液体，使其蒸发形成冷剂蒸汽，所有热交换器中产生的冷剂蒸汽经挡液板过滤后进入吸收器，被吸收器中的浓溶液吸收，浓溶液变稀释放出溶解热和稀释热传递给吸收器传热管中的介质，对其进行了加热，同时变稀了的稀溶液被送到发生器中，在发生器中被高温驱动源加热，蒸发出冷剂蒸汽重新变为浓溶液，浓溶液被重新输送回吸收器中，而蒸发出的冷剂蒸汽进入到冷凝器中，冷剂蒸汽的热量传递给冷凝器中的冷却介质，自身变为冷剂液体，冷剂液体再被重新传送到蒸发器中喷淋到热交换器的传热管外壁上，实现一个循环继续吸收利用其它低温排热。

对于配备此排热回收用蒸发器的压缩式吸收式组合的组合型热泵装置，其实际使用情况可为一种低温热源使用压缩式热泵装置，另一种低温热源使用吸收式热泵装置。

实施例2：

如图3所示，本实施例与实施例1不同的是，位于第一、第二热交换器之间为其共用的是低温热源返回箱，低温热源从蒸发器的两端分别进入第一、第二热交换器，进行热交换向中间部流去，流入设置在两热交换器中间的低温热源返回箱中。

如此设置，两端可同时输入不同的低温热源，当低温热源为气态物质时，便在低温热源的返回箱上按照实施例1那样设置抽气装置。

本实施例排热回收用蒸发器的工作过程是这样的：低温热源被从两端分别输送到第一、第二交换器中，放热给热交换器中传热管外壁上的冷剂液体，使其蒸发形成冷剂蒸汽，放热后的低温热源流到中间共用的低温热源返回箱中，对于气态低温热源，低温热源返回箱上的抽气装置定时或接受压力信号启闭抽气动作。

在实际使用过程中，如图4所示，可将实施例1所描述的排热回收用蒸发器进行上下叠加设置多个热交换器，还可前后叠加设置或上下前后同时叠加设置多个热交换器。同样如图5所示，也可将实施例2所描述的排热回收用蒸发器进行上下叠加设置、前后叠加设置或上下前后同时叠加设置多个热交换器。另外还可将实施例1和实施例2所描述的排热回收用蒸发器组合叠加，如图6所示，也进行上下叠加设置、前后叠加设置或上下前后同时叠加设置多个热交换器。如此，对应不同的供给箱输送不同的低温热源，可达到同时供给的低温热源量及种类都更多。

如图7所示，可设置上下、前后叠加的多个热交换器至少两个热交换器同时共用供给箱和返回箱。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (20)

1.一种排热回收用蒸发器，包括多个热交换器，可同时将一种或两种以上低温热源分别供给所述多个热交换器。

2.根据权利要求1所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述多个热交换器由直管型传热管或/及U字型传热管构成。

3.根据权利要求1或2所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述多个热交换器中至少两个热交换器共用低温热源供给箱或/及低温热源返回箱。

4.根据权利要求1或2所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述多个热交换器中至少两个热交换器共用低温热源返回箱，所述低温热源返回箱上设有抽气装置。

5.根据权利要求1或2所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述多个热交换器上分别装有低温热源返回箱，所述低温热源返回箱上设有抽气装置。

6.根据权利要求4所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述抽气装置是以水压驱动的引射器或水封型真空泵。

7.根据权利要求5所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述抽气装置是以水压驱动的引射器或水环式真空泵。

8.根据权利要求4所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述抽气装置通过24H计时器或低温热源返回箱的压力信号控制动作。

9.根据权利要求5所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述抽气装置通过24H计时器或低温热源返回箱的压力信号控制动作。

10.根据权利要求6或7所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述抽气装置通过24H计时器或低温热源返回箱的压力信号控制动作。

11.根据权利要求2所述的排热回收用蒸发器，其特征在于：所述直管型传热管的一端固定在热交换器侧端管板上，另一端固定在热交换器相反侧端管板上，所述多个热交换器中至少两个热交换器共用低温热源供给箱或/及低温热源返回箱。

12.一种压缩式热泵装置，配备有权利要求1-11任一所述的排热回收用蒸发器。

13.根据权利要求12所述的压缩式热泵装置，其特征在于：所述低温热源为烟气、乏汽、低温排水或者化学工艺中的低温介质。

14.一种吸收式热泵装置，配备有权利要求1-11任一所述的排热回收用蒸发器。

15.根据权利要求14所述的吸收式热泵装置，其特征在于：所述低温热源为烟气、乏汽、低温排水或者化学工艺中的低温介质。

16.根据权利要求14所述的吸收式热泵装置，其特征在于：构成吸收式热泵中的发生器的高温驱动热源为高温蒸汽、高温水、高温烟气、化学工艺中的高温介质、气态化石燃料、液态化石燃料中的任意一种或多种。

17.根据权利要求15所述的吸收式热泵装置，其特征在于：构成吸收式热泵中的发生器的高温驱动热源为高温蒸汽、高温水、高温烟气、化学工艺中的高温介质、气态化石燃料、液态化石燃料中的任意一种或多种燃料。

18.根据权利要求14所述的吸收式热泵装置，其特征在于：吸收式热泵中的吸收器和蒸发器配置在同一容器内，所述吸收器的壳体与蒸发器壳体相连通。

19.根据权利要求14所述的吸收式热泵装置，其特征在于：吸收式热泵中的吸收器和蒸发器分别配置在不同容器内，所述吸收器的壳体与蒸发器壳体相连通。

20.一种压缩式热泵装置与吸收式热泵装置组合的组合型热泵装置，配备有权利要求1-11任一所述的排热回收用蒸发器。

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