CN103636554A - 一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统，包括毛细管热回收系统、毛细管网前端换热系统、水源热泵系统、毛细管再热系统和海水管路；本发明的热回收系统采用毛细管网换热系统，通过改变热泵机组四通阀的方向实现冬季制热和夏季制冷。这样用于海水养殖热回收的毛细管换热系统可以充分回收海水养殖排放废水中的能量，节约能源，节省运行费用，用热泵替代了锅炉供热，不需要煤、油或气，不造成污染，而且本系统采用毛细管网代替板式换热器，减少了设备初投资。本发明充分利用废水中的冷热量可再生能源，具有换热效率高、造价低廉，高效节能、绿色环保、初投资低和运行费用低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种毛细管换热系统，特别涉及一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对海水产品的需求越来越大，海水养殖日益昌盛。然而海水养殖需要诸多的条件，其中对水温的控制是至关重要的一项。目前对海水养殖水温的控制大多采用锅炉加热或普通海水源热泵加热。采用锅炉加热会消耗大量能源造成巨大的能源浪费，同时由于煤、油或气燃烧会产生废渣和废气，对当地的土地、水和大气造成污染，影响水产品产量，甚至会造成绝产或某些海洋物种的灭绝；采用普通海水源热泵系统，由于采用贵重金属作为板式换热器的材料，又会使成本急剧增加，初投资增大。
另外，现今的系统大多不采取热回收措施，对资源也是极大的浪费。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明提出一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统，具有结构合理，充分利用可再生能源和回收废热，节能，环保，实用，经济高效的特点。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统，包括毛细管热回收系统、毛细管网前端换热系统、水源热泵系统、毛细管再热系统和海水管路；毛细管热回收系统包括毛细管网热回收换热器12和换热水箱9；毛细管网前端换热系统包括毛细管网前段端热器14和取热水箱11；毛细管再热系统包括毛细管网再热换热器13和再热水箱10；水源热泵系统包括水源热泵机组3、冷却水泵6和冷冻水泵7；海水管路包括新鲜海水管路1和海水排水管路2；新鲜海水管路1包括过滤器8、新鲜海供给水泵5、第一阀门15、第二阀门16和第三阀门17；海水排水管路2包括海水排水泵4；
过滤器8位于新鲜海水管路1入口段，过滤器8进口端朝向大海，出口端与新鲜海水供给水泵5一端相连，新鲜海水供给水泵5另一端分为两条支路，一条支路与毛细管网热回收换热器12一端相连，另一条支路与第三阀门17一端相连，毛细管网热回收换热器12另一端分两条支路，一条支路与第一阀门15一端相连，另一条支路与第二阀门16一端相连，第二阀门16另一端与毛细管网再热换热器13一端相连，毛细管网再热换热器13另一端与第一阀门15另一端相连共同接入养殖池；海水排水泵4位于海水排水管路2的入口段，海水排水泵4入口端与养殖池相连，海水排水泵4出口端与换热水箱9一端相连，换热水箱9另一端与第三阀门17另一端相连共同与取热水箱11一端相连，取热水箱11另一端通过海水排水管路2与大海相连；毛细管前端换热器14一端与水源热泵3的接口a相连，毛细管前端换热器14另一端与冷却水泵6出口相连，冷却水泵6进口与水源热泵3接口b相连；再热水箱10一端与冷冻水泵7出口相连，另一端与水源热泵3接口c相连，冷冻水泵7入口与水源热泵3接口d相连。
所述的毛细管网热回收换热器12，毛细管网再热换热器13、毛细管网前端换热器14中的毛细管网采用4.3×0.85mm标准毛细管，每根毛细管内的流速为0.05～0.2m/s，毛细管内流动状态为层流。
所述的一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统在海水养殖中的应用。
本发明的有益效果是：本发明的热回收系统采用毛细管网换热系统，通过改变热泵机组四通阀的方向实现冬季制热和夏季制冷。这样用于海水养殖热回收的毛细管换热系统可以充分回收海水养殖排放废水中的能量，节约能源，节省运行费用，用热泵替代了锅炉供热，不需要煤、油或气，不造成污染，而且本系统采用毛细管网代替板式换热器，减少了设备初投资。本发明充分利用废水中的冷热量可再生能源，具有换热效率高、造价低廉，高效节能、绿色环保、初投资低和运行费用低等特点。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
其中，新鲜海水管路-1，海水排水管路-2，水源热泵机组-3，海水排水泵-4，新鲜海水供给水泵-5，冷却水泵-6，冷冻水泵-7，过滤器-8，换热水箱-9，再热水箱-10，取热水箱-11，毛细管网热回收换热器-12，毛细管网再热换热器-13、毛细管网前端换热器-14、第一阀门-15、第二阀门-16、第三阀门-17。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理及工作原理做进一步详细说明：
本发明的结构原理为：
一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统，包括毛细管热回收系统、毛细管网前端换热系统、水源热泵系统、毛细管再热系统和海水管路；毛细管热回收系统包括毛细管网热回收换热器12和换热水箱9；毛细管网前端换热系统包括毛细管网前段端热器14和取热水箱11；毛细管再热系统包括毛细管网再热换热器13和再热水箱10；水源热泵系统包括水源热泵机组3、冷却水泵6和冷冻水泵7；海水管路包括新鲜海水管路1和海水排水管路2；新鲜海水管路1包括过滤器8、新鲜海供给水泵5、第一阀门15、第二阀门16和第三阀门17；海水排水管路2包括海水排水泵4；
过滤器8位于新鲜海水管路1入口段，过滤器8进口端朝向大海，出口端与新鲜海水供给水泵5一端相连，新鲜海水供给水泵5另一端分为两条支路，一条支路与毛细管网热回收换热器12一端相连，另一条支路与第三阀门17一端相连，毛细管网热回收换热器12另一端分两条支路，一条支路与第一阀门15一端相连，另一条支路与第二阀门16一端相连，第二阀门16另一端与毛细管网再热换热器13一端相连，毛细管网再热换热器13另一端与第一阀门15另一端相连共同接入养殖池；海水排水泵4位于海水排水管路2的入口段，海水排水泵4入口端与养殖池相连，海水排水泵4出口端与换热水箱9一端相连，换热水箱9另一端与第三阀门17另一端相连共同与取热水箱11一端相连，取热水箱11另一端通过海水排水管路2与大海相连；毛细管前端换热器14一端与水源热泵3的接口a相连，毛细管前端换热器14另一端与冷却水泵6出口相连，冷却水泵6进口与水源热泵3接口b相连；再热水箱10一端与冷冻水泵7出口相连，另一端与水源热泵3接口c相连，冷冻水泵7入口与水源热泵3接口d相连。
所述的毛细管网热回收换热器12，毛细管网再热换热器13、毛细管网前端换热器14中的毛细管网采用4.3×0.85mm标准毛细管，每根毛细管内的流速为0.05～0.2m/s，毛细管内流动状态为层流。
所述的一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统在海水养殖中的应用。
本发明的工作原理为：
新鲜海水补充流程：新鲜海水通过新鲜海水管路1进入过滤器8，经过滤器8过滤后经新鲜海水管路1进入新鲜海水给水泵，经新鲜海水供给水泵5提升压力，之后经新鲜海水管路1进入毛细管网热回收换热器12，经毛细管网热回收换热器12预热，之后经新鲜海水管路1进入毛细管网再热换热器13，经毛细管网再热换热器13再热，之后经新鲜海水管路1进入养殖池；
废排海水排出流程：废排海水通过海水排水管路2进入海水排水泵4，经海水排水泵4提升压力，之后经海水排水管路2进入毛细管网热回收换热器12，经毛细管网热回收换热器12第一次换热，之后经海水排水管路2进入毛细管网前端换热器14，经毛细管网前端换热器14再次换热，之后经海水排水管路2排入大海；
其中，系统在毛细管网热回收换热器12与养殖池之间设有第一阀门15，当不需要毛细管再热系统对新鲜海水进行再热的时候，关闭第二阀门16，打开第一阀门15，新鲜海水可绕过毛细管再热系统直接进入养殖池；
其中，系统在新鲜海水供给水泵5与取热水箱11之间设有第三阀门17，当废排水中的冷量或热量不足以提供毛细管网前端换热系统所需冷量或热量时，打开第三阀门17，由废排海水和新鲜海水共同提供冷量或热量；
当需要加热时，通过改变水环热泵机组中四通阀的方向，将水源热泵机组3设定为加热模式，打开第二阀门16，关闭第一阀门15和第三阀门17，新鲜海水供水过程为：新鲜海水通过过滤器8的过滤进入新鲜海水供给泵5，经过新鲜海水供给泵5压力提升之后进入毛细管网热回收换热器12，在毛细管网热回收换热器12中新鲜海水与废排海水进行第一次热交换，完成第一次热回收，之后通过第二阀门16进入毛细管网再热换热器13，在毛细管网再热换热器13中与水源热泵3在加热模式下的换热介质再次进行换热，再次换热之后达到养殖池所需新鲜海水温度，通过新鲜海水管路1进入养殖池；废排海水排水过程为：废排海水通过废排海水管路进入海水排水泵4，经过海水排水泵4提升压力之后进入换热水箱9，在换热水箱9中废排海水与新鲜海水进行热交换，完成第一次热回收，之后进入取热水箱11，在取热水箱11中与水源热泵3在加热模式下的换热介质进行换热，完成第二次热回收，第二次热回收之后经废排海水管路2排入大海。
如附图所示，当需要制冷时，通过改变水环热泵机组中四通阀的方向，将水源热泵机组3设定为制冷模式，打开第二阀门16，关闭第一阀门15和第三阀门17，新鲜海水供水过程为：新鲜海水通过过滤器8的过滤后进入新鲜海水供给泵5，经过新鲜海水供给泵5压力提升之后进入毛细管网热回收换热器12，在毛细管网热回收换热器12中新鲜海水与废排海水进行第一次热交换，完成第一次冷量回收，之后通过第二阀门16进入毛细管网再热换热器13，在毛细管网再热换热器13中新鲜海水与在水源热泵3制冷模式下的换热介质再次进行换热，再次换热之后达到养殖池所需新鲜海水温度，通过新鲜海水管路1进入养殖池；废排海水排水过程为：废排海水通过废排海水管路2进入海水排水泵4，经过海水排水泵4提升压力之后进入换热水箱9，在换热水箱9中废排海水与新鲜海水进行热交换，完成第一次冷量回收，之后进入取热水箱11，在取热水箱11中废排海水与水源热泵在制冷模式下的换热介质进行换热，完成第二次冷量回收，第二次冷量回收之后经废排海水管路2排入大海。
其中，当经第一次热回收之后，新鲜海水已达到养殖池所需新鲜海水的温度时，打开第一阀门15，关闭第二阀门16和水源热泵机组3。新鲜海水供水过程为：新鲜海水通过过滤器8的过滤后进入新鲜海水供给泵5，经过新鲜海水供给泵5压力提升之后进入毛细管网热回收换热器12，在毛细管网热回收换热器12中新鲜海水与废排海水进行热交换，完成热回收，之后通过第一阀门15进入养殖池；废排海水排水过程为：废排海水通过废排海水管路2进入海水排水泵4，经过海水排水泵4提升压力之后进入换热水箱9，在换热水箱9中废排海水与新鲜海水进行热交换，完成热回收，之后通过排水管路排至大海。
其中，当废排海水所提供的冷量不足以提供毛细管网前端换热系统所需冷量时，通过改变水环热泵机组中四通阀的方向，将水源热泵机组3设定为制冷模式，打开第二阀门16和第三阀门17，关闭第一阀门15，增大新鲜海水供给水泵5的水量。此时，新鲜海水的供水过程为：一、养殖用新鲜海水供给过程：新鲜海水通过过滤器8的过滤后进入新鲜海水供给泵5，经过新鲜海水供给泵5压力提升之后进入毛细管网热回收换热器12，在毛细管网热回收换热器12中新鲜海水与废排海水进行第一次热交换，完成第一次冷量回收，之后通过第二阀门16进入毛细管网再热换热器13，在毛细管网再热换热器13中新鲜海水与在水源热泵3制冷模式下的换热介质再次进行换热，再次换热之后达到养殖池所需新鲜海水温度，通过新鲜海水管路1进入养殖池；二、供冷用新鲜海水供给过程：新鲜海水通过过滤器8的过滤后进入新鲜海水供给泵5，经过新鲜海水供给泵5压力提升之后与经过第一次冷量回收之后的废排海水混合进入取热水箱11，在取热水箱11中混合海水与水源热泵在制冷模式下的换热介质进行换热，完成第二次冷量回收，第二次冷量回收之后经废排海水管路2排入大海；废排海水排水过程为：废排海水通过废排海水管路2进入海水排水泵4，经过海水排水泵4提升压力之后进入换热水箱9，在换热水箱9中废排海水与新鲜海水进行热交换，完成第一次冷量回收，之后与经过第三阀门17的新鲜海水混合进入取热水箱11，在取热水箱11中混合海水与水源热泵在制冷模式下的换热介质进行换热，完成第二次冷量回收，第二次冷量回收之后经废排海水管路2排入大海。
Claims (3)
1.一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统，包括毛细管热回收系统、毛细管网前端换热系统、水源热泵系统、毛细管再热系统和海水管路；毛细管热回收系统包括毛细管网热回收换热器(12)和换热水箱(9)；毛细管网前端换热系统包括毛细管网前段端热器(14)和取热水箱(11)；毛细管再热系统包括毛细管网再热换热器(13)和再热水箱(10)；水源热泵系统包括水源热泵机组(3)、冷却水泵(6)和冷冻水泵(7)；海水管路包括新鲜海水管路(1)和海水排水管路(2)；新鲜海水管路(1)包括过滤器(8)、新鲜海供给水泵(5)、第一阀门(15)、第二阀门(16)和第三阀门(17)；海水排水管路(2)包括海水排水泵(4)；
过滤器(8)位于新鲜海水管路(1)入口段，过滤器(8)进口端朝向大海，出口端与新鲜海水供给水泵(5)一端相连，新鲜海水供给水泵(5)另一端分为两条支路，一条支路与毛细管网热回收换热器(12)一端相连，另一条支路与第三阀门(17)一端相连，毛细管网热回收换热器(12)另一端分两条支路，一条支路与第一阀门(15)一端相连，另一条支路与第二阀门(16)一端相连，第二阀门(16)另一端与毛细管网再热换热器(13)一端相连，毛细管网再热换热器(13)另一端与第一阀门(15)另一端相连共同接入养殖池；海水排水泵(4)位于海水排水管路(2)的入口段，海水排水泵(4)入口端与养殖池相连，海水排水泵(4)出口端与换热水箱(9)一端相连，换热水箱(9)另一端与第三阀门(17)另一端相连共同与取热水箱(11)一端相连，取热水箱(11)另一端通过海水排水管路(2)与大海相连；毛细管前端换热器(14)一端与水源热泵(3)的接口a相连，毛细管前端换热器(14)另一端与冷却水泵(6)出口相连，冷却水泵(6)进口与水源热泵(3)接口b相连；再热水箱(10)一端与冷冻水泵(7)出口相连，另一端与水源热泵(3)接c相连，冷冻水泵(7)入口与水源热泵(3)接口d相连。
2.如权利要求1所述的一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统其特征在于：所述的毛细管网热回收换热器(12)，毛细管网再热换热器(13)、毛细管网前端换热器(14)中的毛细管网采用4.3×0.85mm标准毛细管，每根毛细管内的流速为0.05～0.2m/s，毛细管内流动状态为层流。
3.如权利要求1或2所述的一种用于海水养殖热回收的毛细管换热系统在海水养殖中的应用。
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