CN103043737B

CN103043737B - 热泵全天候海水淡化系统

Info

Publication number: CN103043737B
Application number: CN2013100238585A
Authority: CN
Inventors: 林贤华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: CN103043737A

Abstract

本发明涉及了一种热泵全天候海水淡化系统，由压缩机、蒸发式冷凝器，翅片式蒸发器，壳管式蒸发器，电子膨胀阀，闪发中冷器，涡轮增压器，负压风机组成，夏天气温较高时，海水水温比当地气温低，用翅片蒸发器作空气源热泵加热制淡水，冬天气温较低时，海水水温比当地气温高，用壳管式蒸发器作海水源热泵加热制淡水，利用负压风机使海水的沸点降低，利用涡轮增压器实现制冷剂一级压缩，压缩机实现制冷剂二级压缩，使压缩机的吸气量增加，利用闪发中冷器使主循环中制冷剂过冷度增加，有助于增加主循环中制冷剂质量流量，从而增加制热量。本发明海水淡化系统，能在一年四季，全天候二十四小时供应淡水。

Description

热泵全天候海水淡化系统

一、技术领域

本发明涉及了一种热泵全天候海水淡化系统，特别是一种以夏天空气源热泵、冬天海水源热泵海水淡化系统，属于海水淡化技术领域。

二、背景技术

目前，空气源热泵加热海水淡化技术，在冬天室外超低温工况下，制热量衰减十分严重，甚至无法正常启动运行，海水淡化效率极低，海水源热泵加热海水淡化技术，在夏天加热海水淡化时，由于夏天海水温度比当地气温低，所以在夏天海水源热泵加热海水淡化效率比空气源热泵加热海水淡化低，现在全球提倡节能减炭，由于出现全球暖化，经常出现异常天气，所以需要开发一种设备投资少，减少能源消耗，少污染环境，提高系统的能效比，降低运行费用的热泵全天候海水淡化系统。

三、发明内容

本发明是一种热泵全天候海水淡化系统，夏天空气源热泵，冬天海水源热泵淡化海水。

本发明是这样构成的：一种热泵全天候海水淡化系统，由压缩机、蒸发式冷凝器、翅片式蒸发器、壳管式蒸发器、电子膨胀阀、闪发中冷器、涡轮增压器和负压风机组成，其特征在于：所述的压缩机的出口一路与蒸发式冷凝器入口相连，蒸发式冷凝器出口与涡轮增压器的涡轮室入口相连，涡轮增压器的涡轮室出口通过一级电子膨胀阀与闪发中冷器入口相连，闪发中冷器一出口通过二级电子膨胀阀与翅片式蒸发器入口相连，翅片式蒸发器出口与壳管式蒸发器制冷剂入口相连，壳管式蒸发器制冷剂出口与涡轮增压器的叶轮室入口相连，涡轮增压器叶轮室出口与汽液分离器入口相连，汽液分离器出口与压缩机的入口相连，压缩机的出口另一路通过化霜电动阀与翅片式蒸发器入口相连，闪发中冷器的另一出口通过闪发电子膨胀阀与汽液分离器的入口相连；蒸发器海水泵出口与壳管式蒸发器的海水入口相连；喷淋系统设置在蒸发式冷凝器上方，海水槽设置在蒸发式冷凝器下方，海水槽出口与冷凝器水泵入口相连，冷凝器水泵出口与喷淋系统入口相连，蒸发式冷凝器一侧与负压风机入口相连，负压风机出口与翅片式蒸发器一侧相连，吸热风机设置在翅片式蒸发器另一侧。

本发明设备投资少，减少能源消耗，少污染环境，提高系统的能效比，降低运行费用。

四、附图说明

图1是热泵全天候海水淡化系统原理图。

上述图中，1压缩机，2蒸发式冷凝器（海水加热器），3翅片式蒸发器（淡水冷凝器），4壳管式蒸发器，5A一级电子膨胀阀，5B二级电子膨胀阀，5C闪发电子膨胀阀，6汽液分离器，7闪发中冷器，8涡轮增压器，8A涡轮室，8B叶轮室，9A冷凝器水泵，9B蒸发器海水泵，10A吸热风机，10B负压风机，11喷淋系统，12海水槽，13淡水槽，14化霜电动阀。

五、具体实施方式

如图1所示，一种热泵全天候海水淡化系统，由压缩机1、蒸发式冷凝器2、翅片式蒸发器3、壳管式蒸发器4、电子膨胀阀5A、5B、5C，闪发中冷器7，涡轮增压器8和负压风机10B组成，其特征在于：所述的压缩机1的出口一路与蒸发式冷凝器2入口相连，蒸发式冷凝器2出口与涡轮增压器8的涡轮室8A入口相连，涡轮增压器8的涡轮室8A出口通过一级电子膨胀阀5A与闪发中冷器7入口相连，闪发中冷器7一出口通过二级电子膨胀阀5B与翅片式蒸发器3入口相连，翅片式蒸发器3出口与壳管式蒸发器4制冷剂入口相连，壳管式蒸发器4制冷剂出口与涡轮增压器8的叶轮室8B入口相连，涡轮增压器8叶轮室8B出口与汽液分离器6入口相连，汽液分离器6出口与压缩机1的入口相连，压缩机1的出口另一路通过化霜电动阀14与翅片式蒸发器3入口相连，闪发中冷器7的另一出口通过闪发电子膨胀阀5C与汽液分离器6的入口相连；蒸发器海水泵9B出口与壳管式蒸发器4的海水入口相连；喷淋系统11设置在蒸发式冷凝器2上方，海水槽12设置在蒸发式冷凝器2下方，海水槽12出口与冷凝器水泵9A入口相连，冷凝器水泵9A出口与喷淋系统11入口相连，蒸发式冷凝器2一侧与负压风机10B入口相连，负压风机10B出口与翅片式蒸发器3一侧相连，吸热风机10A设置在翅片式蒸发器3另一侧。

1.当室外气温高于等于20℃或低于等于－5℃时，热泵全天候海水淡化系统用翅片式蒸发器作空气源热泵制淡水，工作时，系统制冷剂循环流程分两路：

压缩机1――蒸发式冷凝器（海水加热器）2――涡轮增压器8涡轮室8A（推动涡轮）――一级电子膨胀阀5A――闪发中冷器7（蒸发过冷）――二级电子膨胀阀5B――翅片蒸发器（淡水冷凝器）3（吸热风机开）――壳管式蒸发器（海水泵9B停）――涡轮增压器8叶轮室8B（叶轮增压、一级压缩）――汽液分离器6――压缩机1（二级压缩）。

压缩机1――蒸发式冷凝器（海水加热器）2――涡轮增压器8涡轮室8A（推动涡轮）――一级电子膨胀阀5A――闪发中冷器7（蒸发过冷）――闪发电子膨胀阀5C（调节）――汽液分离器6――压缩机1（二级压缩）。

2.当室外气温高于－5℃低于20℃制淡水时，热泵全天候海水淡化系统，用壳管式蒸发器作海水源热泵制淡水工作时，系统制冷剂循环流程分两路：

压缩机1――蒸发式冷凝器2（海水加热器）――涡轮增压器8涡轮室8A（推动涡轮）――一级电子膨胀阀5A――闪发中冷器7（蒸发过冷）――二级电子膨胀阀5B――翅片蒸发器（淡水冷凝器）3（吸热风机10A停）――壳管式蒸发器4（水泵9B开）――涡轮增压器8叶轮室8B（叶轮增压，一级压缩）――汽液分离器6――压缩机1（二级压缩）。

3.海水淡化流程：

海水槽12――冷凝器水泵9A――喷淋系统11――蒸发式冷凝器（海水加热器）2――水蒸汽――负压风机10B――翅片式蒸发器（淡水冷凝器）3――水珠――淡水槽13。

当室外气温高于等于20℃或低于等于－5℃时，即在夏天或冬天超低温工况时，热泵全天候海水淡化系统用翅片蒸发器作空气源热泵制淡水工作时，压缩机1吸入从汽液分离器6分离出中温中压制冷剂蒸汽，将制冷剂压缩成高温高压气体，进入蒸发式冷凝器（海水加热器）2制冷剂通过对蒸发式冷凝器2外海水放热使海水温度升高，在负压风机10B作用下使海水水蒸汽蒸发，冷凝制冷剂成高压液体，高压液体进入涡轮增压器8涡轮室8A内，高压液体制冷剂推动涡轮转动，涡轮又带动叶轮，从涡轮室8A出来的制冷剂进入一级电子膨胀阀5A节流成中压的液体进入闪发中冷器7中，在这种中压下闪发中冷器7内一些液体制冷剂被蒸发为制冷剂气体，气体经过闪发电子膨胀阀5C和来自涡轮增压器8叶轮室8B叶轮增压（一级压缩）出来中压蒸汽混合进入汽液分离器6，闪发中冷器7内余下制冷剂则被冷却为中压中温的过冷液体，再经过二级电子膨胀阀5B节流降压降温后进入翅片蒸发器（淡水冷凝器）3这时吸热风机10A打开，制冷剂在翅片蒸发器3内吸收室外空气的热量和负压风机10B送来的海水水蒸汽的热量，使水蒸汽冷凝成水珠滴入淡水槽13，制冷剂蒸发成低压低温制冷剂蒸汽，经过壳管式蒸发器（不工作，蒸发器海水泵9B不开）进入涡轮增压器8的叶轮室8B，叶轮靠涡轮带动转动增压（一级压缩）制冷剂蒸汽，也就是进行一级压缩后中压制冷剂气体和闪发中冷器7蒸发出来的适当中压制冷剂气体混合进入汽液分离器6，然后又被压缩机1吸入进行二级压缩，这样完成一个制淡水热泵循环。

当室外气温高于－5℃低于20℃制淡水时，既在冬天热泵全天候海水淡化系统用壳管式蒸发器作海水源热泵制淡水工作时，压缩机1吸入从汽液分离器6分离出中温中压制冷剂蒸汽，将制冷剂压缩成高温高压气体，进入蒸发式冷凝器（海水加热器）2，制冷剂通过蒸发式冷凝器2外海水放热使海水温度升高，在负压风机10B作用下，使海水水蒸汽蒸发，冷凝制冷剂成高压液体，高压液体进入涡轮增压器8涡轮室8A内，高压液体制冷剂推动涡轮转动，涡轮又带动叶轮，从涡轮室8A出来的制冷剂进入一级电子膨胀阀5A节流成中压液体的进入闪发中冷器7中，在这种中压下闪发中冷器7内一些液体制冷剂被蒸发为制冷剂气体，气体经过闪发电子膨胀阀5C和来自涡轮增压器8叶轮室8B叶轮增压（一级压缩）出来中压蒸汽混合进入汽液分离器6，闪发中冷器7内余下制冷剂则被冷却为中压中温的过冷液体，再经过二级电子膨胀阀5B节流降压降温后进入翅片蒸发器（淡水冷凝器）3，这时吸热10风机A关闭，少量制冷剂在翅片蒸发器3内吸收负压风机10B送来的海水水蒸汽的热量，使海水水蒸汽冷凝成水珠滴入淡水槽，制冷剂再进入壳管式蒸发器4，此时，蒸发器海水泵9B打开，多数制冷剂在壳管式蒸发器4内吸收来自海水的热量，蒸发成低压低温制冷剂蒸汽，进入涡轮增压器8的叶轮室8B，叶轮靠涡轮带动转动叶轮增压（一级压缩）制冷剂蒸汽，也就是进行一级压缩后中压制冷剂气体和闪发中冷器7蒸发出来的适当中压制冷剂气体混合进入汽液分离器6，然后又被压缩机1吸入进行二级压缩，这样完成一个制淡水热泵循环。

热泵全天候海水淡化系统，在夏天气温高于20℃或冬天超低温（气温低于－5℃）时，用翅片蒸发器作空气源热泵制淡水，在冬天气温高于－5℃低于20℃时用壳管式蒸发器作海水源热泵制淡水，因为夏天当地气温比当地海水温度高，冬天当地气温比当地海水温度低，这样可以提高海水淡化效率。

本发明设置有负压风机或真空泵使海水中水沸点降低提高海水淡化速度。

本发明设置有涡轮增压器和闪发中冷器，在夏天超高温或在冬天超低温工况时，本发明在制淡水循环时，从蒸发式冷凝器出来的高压中温制冷剂液体进入涡轮增压器涡轮室，涡轮增压器利用蒸发式冷凝器与翅片式蒸发器或壳管式蒸发器之间的制冷剂压差来推动涡轮室中的涡轮。涡轮又带动叶轮，能量得以被回收，叶轮压送（一级压缩）从翅片蒸发器或壳管式蒸发器出来的低温、低压制冷剂变成中压制冷剂蒸汽送入压缩机进行二级压缩，从涡轮增压器涡轮室出来的制冷剂液体进行初步节流，一些制冷剂被气化蒸发，从而使余下制冷剂液体被冷却过冷，改善主循环制冷剂过冷度，利用涡轮增压器和闪发中冷器实现制冷剂的二级压缩，使压缩机吸气量增加，有助于增加主循环中制冷剂质量流量，从而增加制热量，压缩机进行二级压缩吸入中压制冷剂气体，所以压缩机压缩比较低，压缩机的排气温度也较低，压缩机故障率减少，运行安全可靠性升高，制热系数上升，功耗减少淡水产出多。

Claims

1.一种热泵全天候海水淡化系统，由压缩机、蒸发式冷凝器、翅片式蒸发器、壳管式蒸发器、电子膨胀阀、闪发中冷器、涡轮增压器和负压风机组成，其特征在于：所述的压缩机的出口一路与蒸发式冷凝器入口相连，蒸发式冷凝器出口与涡轮增压器的涡轮室入口相连，涡轮增压器的涡轮室出口通过一级电子膨胀阀与闪发中冷器入口相连，闪发中冷器一出口通过二级电子膨胀阀与翅片式蒸发器入口相连，翅片式蒸发器出口与壳管式蒸发器制冷剂入口相连，壳管式蒸发器制冷剂出口与涡轮增压器的叶轮室入口相连，涡轮增压器叶轮室出口与汽液分离器入口相连，汽液分离器出口与压缩机的入口相连，压缩机的出口另一路通过化霜电动阀与翅片式蒸发器入口相连，闪发中冷器的另一出口通过闪发电子膨胀阀与汽液分离器的入口相连；蒸发器海水泵出口与壳管式蒸发器的海水入口相连；喷淋系统设置在蒸发式冷凝器上方，海水槽设置在蒸发式冷凝器下方，海水槽出口与冷凝器水泵入口相连，冷凝器水泵出口与喷淋系统入口相连，蒸发式冷凝器一侧与负压风机入口相连，负压风机出口与翅片式蒸发器一侧相连，吸热风机设置在翅片式蒸发器另一侧。