CN106512449B - 闭式压缩式热泵蒸发系统 - Google Patents

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    • B01D—SEPARATION
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type

Abstract

本发明公开了一种闭式压缩式热泵蒸发系统，压缩机1的出口通过管道依次与冷凝器2，节流阀3和蒸发器4连接后与压缩机的入口连接；自来水源13通过管道与第一水储槽5连接，第一水储槽5通过管道依次与第一泵6，冷凝器，待加热设备和第一水储槽连接；第二水储槽10通过管道依次与第二泵11和蒸发器4与待冷却设备12的水入口连接，待冷却设备的水出口通过管道与第二水储槽连接。本发明的系统能同时为旋转蒸发器蒸发过程提供热、冷量，节省加热和冷阱两种单独设备的使用，热、冷量可调节，工艺简单、能耗低，比传统工艺节约电能20％以上，蒸发效率提高，并同时获得热水，大大节省了操作费用，适合实验室使用。

Description

闭式压缩式热泵蒸发系统
技术领域
本发明涉及一种闭式压缩式热泵蒸发系统。
背景技术
旋转蒸发器是实验室广泛应用的一种蒸发仪器，适用于回流操作、大量溶剂的快速蒸发、微量组分的浓缩和需要搅拌的反应过程等。接通真空泵，旋转蒸发器系统可以密封减压至几千帕；通电加热水浴锅中的溶剂，温度控制在室温-180℃，使得蒸馏瓶中的液体沸腾汽化；同时还可进行旋转，速度为50～280转/分，使液体形成薄膜，增大蒸发面积。
在旋转蒸发器内进行的蒸发过程属于单效蒸发，能耗很高，实验室使用过程中通常需要加热和冷肼同时使用，造成极大的能源浪费。由于实验室用设备规模小，很少有人考虑到它的节能问题，但往往一个实验室就有数台设备，积累起来，能耗的绝对值并不小。工业上应用的节能措施有：多效蒸发、利用二次蒸汽汽化潜热的蒸汽喷射式热泵技术、机械压缩式热泵技术、引出额外蒸汽预热原料液和利用系统余热(如冷凝水闪蒸和溶液闪蒸)。喷射式热泵需要高压蒸汽，实验室一般不具备条件，引出额外蒸汽并不能省略冷阱，系统的余热也不好利用，只有压缩式热泵更适合应用于实验室规模的旋转蒸发器的节能设计。压缩式热泵分为开式和闭式。开式热泵与用热装置结合为一体，二次蒸汽进入压缩机直接压缩，增压增温后引入蒸发器加热物料，系统中的工质不循环，节能效果显著，但是考虑到实验室蒸发溶剂的多样性，会对压缩机有不同的要求，而且蒸汽温度低时需要大容量的压缩机，使得设备费用增加。闭式压缩式热泵，一般包括蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀，内部充满制冷剂，也称工质。热泵工作时，来自蒸发器的工质蒸气被压缩机吸入，经压缩提高压力和温度后排入冷凝器中，冷凝器中工质蒸气放出热量而成为高压液体，经节流阀降低压力和温度，进入蒸发器吸收热量又变成蒸气，如此不断循环。热泵只需要消耗少量的电能就能在冷凝器处提供热量，而在蒸发器处吸收热量，如果应用于实验室旋转蒸发，可节省加热和冷阱设备的使用，减少能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种具有相对独立性和广泛适用性的闭式压缩式热泵蒸发系统。
本发明的技术方案概述如下：
一种闭式压缩式热泵蒸发系统，包括压缩机1，冷凝器2，节流阀3和蒸发器4，压缩机1的出口通过管道依次与冷凝器2，节流阀3和蒸发器4连接后与压缩机的入口连接；自来水源13通过管道与第一水储槽5连接，第一水储槽5通过管道依次与第一泵6，冷凝器下部水进口连接，冷凝器上部水出口通过管道与待加热设备的水入口连接，待加热设备的水出口通过管道与第一水储槽连接；第二水储槽10通过管道依次与第二泵11和蒸发器4上部水进口连接，蒸发器4下部水出口通过管道与待冷却设备12的水入口连接，待冷却设备的水出口通过管道与第二水储槽连接。
待加热设备为1、2、3、4或5个。
本发明的优点：
本发明的闭式压缩式热泵蒸发系统不仅能够同时对旋转蒸发器蒸发过程提供所需的热量和冷量，节省了加热和冷阱两种单独设备的使用，而且热量和冷量可调节，配合多种旋转蒸发器在不同的操作条件下使用，工艺简单、能耗低，本发明方法比传统工艺节约电能20％以上，蒸发效率提高，并同时获得热水，大大节省了操作费用，适合实验室使用。
附图说明
图1为闭式压缩式热泵蒸发系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。下述说明仅是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但不对本发明作任何限制。
一种闭式压缩式热泵蒸发系统，见图1，包括压缩机1，冷凝器2，节流阀3和蒸发器4，压缩机1的出口通过管道依次与冷凝器2，节流阀3和蒸发器4连接后与压缩机的入口连接；自来水源13通过管道与第一水储槽5连接，第一水储槽5通过管道依次与第一泵6，冷凝器下部水进口连接，冷凝器上部水出口通过管道与待加热设备的水入口连接，待加热设备的水出口通过管道与第一水储槽连接；第二水储槽10通过管道依次与第二泵11和蒸发器4上部水进口连接，蒸发器4下部水出口通过管道与待冷却设备12的水入口连接，待冷却设备的水出口通过管道与第二水储槽连接。
图1中待加热设备为3个，图中的7、8、9，还可以是1个，2个，4个，5个等。
实施例1
用本发明的一种闭式压缩式热泵蒸发系统进行蒸发操作
放在旋转蒸发器水浴锅(本发明的待加热设备，1个)中的蒸发瓶容量为1L时，蒸发500mL溶液，通过调节真空水泵使得真空度在0.1MPa，第一水储槽5初始水量2L，第二水储槽初始水量2L，运转本发明的系统，待第一水储槽内水温达到60℃并高于60℃，以186ml/min的速度向第一水储槽中注入室温的自来水，保持第一水储槽内水温度恒定在60℃，第二水储槽内水温度恒定在12℃，通入旋转蒸发器冷凝管(本发明的待冷却设备，1个)，蒸发过程平稳进行。
利用本发明的系统蒸发同样的溶液体积比传统工艺节约电能20％以上，蒸发时间缩短，并额外获得60℃热水可用于其他待加热设备。
实施例2
用本发明的一种闭式压缩式热泵蒸发系统进行蒸发操作
放在旋转蒸发器水浴锅(即本发明的待加热设备，1个)中的蒸发瓶容量为1L时，蒸发500mL溶液，通过调节真空水泵使得真空度在0.1MPa，第一水储槽5初始水量2L，第二水储槽初始水量2L，运转本发明的系统，待第一水储槽内水温达到55℃并高于55℃，以240ml/min的速度向第一水储槽中注入室温的自来水，保持第一水储槽内水温度恒定在55℃，第二水储槽内水温度恒定在6.5℃，通入旋转蒸发器冷凝管(本发明的待冷却设备，1个)，蒸发过程平稳进行。
利用本发明的系统蒸发同样的溶液体积比传统工艺节约电能38％以上，蒸发时间缩短，并额外获得55℃热水可用于其他待加热设备。

Claims (2)

1.一种闭式压缩式热泵蒸发系统，包括压缩机(1)，冷凝器(2)，节流阀(3)和蒸发器(4)，所述压缩机(1)的出口通过管道依次与冷凝器(2)，节流阀(3)和蒸发器(4)连接后与压缩机的入口连接；其特征是：自来水源(13)通过管道与第一水储槽(5)连接，第一水储槽(5)通过管道依次与第一泵(6)，冷凝器下部水进口连接，冷凝器上部水出口通过管道与旋转蒸发器水浴锅的水入口连接，旋转蒸发器水浴锅的水出口通过管道与第一水储槽连接；第二水储槽(10)通过管道依次与第二泵(11)和蒸发器(4)上部水进口连接，蒸发器(4)下部水出口通过管道与旋转蒸发器冷凝管的水入口连接，旋转蒸发器冷凝管的水出口通过管道与第二水储槽连接，待第一水储槽内水温达到所需温度并高于所需温度，以固定的速度向第一水储槽中注入室温的自来水，保持第一水储槽内水温度恒定，第二水储槽内水温度恒定，而且向第一水储槽中注入室温自来水的速度可调。
2.根据权利要求1所述的一种闭式压缩式热泵蒸发系统，其特征是所述旋转蒸发器水浴锅为1-5之一个。
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