CN107976056A - 热泵真空蒸发装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热泵真空蒸发装置，空气源热泵高温热水机启动，通过第一循环泵不断循环加热真空热水箱里面的水，使真空热水箱的水温不断上升。真空泵同时启动，通过真空泵将真空热水箱中抽真空，降低真空热水箱内水的沸点，产生出低温水蒸汽。低温水蒸汽输送至水蒸汽加热箱内，穿过冷凝器。在第二循环泵的作用下，水源热泵高温热风机从真空热水箱中取水，制冷剂吸收热量后进入冷凝器中与低温水蒸汽进行换热，低温水蒸汽穿过冷凝器时吸收制冷剂的热量，变成高温水蒸汽，高温水蒸汽从出气口排出，用于烘干农产品。采用高效无污染的高温热泵技术来生产水蒸汽，实现高效节能、零排放零污染生产水蒸汽，达到了节能环保的目的。

Description

热泵真空蒸发装置

技术领域

本发明涉及烘干设备技术领域，特别是涉及一种热泵真空蒸发装置。

背景技术

目前，在粮食等农产品的传统烘干领域，采用电锅炉、燃煤锅炉等设备制取水蒸汽以进行农产品烘干的方式非常普遍。然而采用电锅炉、燃煤锅炉制取水蒸汽的过程中，不仅耗能大，而且会产生大量的废气废渣，不符合国家近年来推行的节能减排政策。

随着热泵技术的兴起，越来越多的农产品加工厂使用热泵烘干技术对农产品进行烘干。然而，采用高温的热泵烘干机进行烘干时，烘干温度最高只能达到90度左右，因此不能直接产生水蒸汽。而米粉、面条生产厂家都需要先用水蒸汽来蒸熟，再进行烘干线烘干打包成成品。如果想要产生水蒸汽，只能通过电锅炉、燃煤锅炉的方式进行。然而这又导致耗能大、产生大量的废气废渣。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在节能环保的前提下产生水蒸汽的热泵真空蒸发装置。

一种热泵真空蒸发装置，包括：

空气源热泵高温热水机；

真空热水箱，通过第一管道及第二管道与所述空气源热泵高温热水机形成第一循环系统，所述第二管道上设置有第一循环泵，所述真空热水箱用于储水，所述第一循环泵用于将所述真空热水箱内的水泵入所述空气源热泵高温热水机中进行加热，经过空气源热泵高温热水机加热后的水通过所述第一管道流入所述真空热水箱内；

水蒸汽加热箱，通过第三管道与所述真空热水箱相连通，所述第三管道上设置有真空泵，所述真空泵用于对所述真空热水箱内抽真空，所述水蒸汽加热箱内设置有冷凝器，所述冷凝器用于加热所述真空热水箱中产生的低温水蒸汽，所述水蒸汽加热箱上具有出气口，经过加热后的水蒸汽从所述出气口排出；及

水源热泵高温热风机，通过第四管道及第五管道与所述冷凝器形成第二循环系统，并通过第六管道及第七管道与所述真空热水箱形成第三循环系统，所述第六管道上设置有第二循环泵，所述第二循环泵用于将所述真空热水箱内的水泵入所述水源热泵高温热风机中。

在其中一个实施例中，还包括离心送风机，所述离心送风机设置于所述水蒸汽加热箱内，并与所述出气口相对应，所述离心送风机用于将所述真空热水箱中产生的低温水蒸汽输送至水蒸汽加热箱内并穿过所述冷凝器后从所述出气口排出。

在其中一个实施例中，还包括第一换热器，所述第一换热器位于所述真空热水箱与所述水源热泵高温热风机之间，所述第一换热器具有相互连通的第一入口及第一出口、相互连通的第二入口及第二出口，所述第一入口与所述第二出口分隔开来，所述第一入口与所述第六管道相连通，所述第一出口对应于所述水源热泵高温热风机。

在其中一个实施例中，所述第二入口用于通过补水管道与补水箱相连通，所述第二出口与所述第七管道相连通。

在其中一个实施例中，所述补水管道上设置有电磁阀。

在其中一个实施例中，还包括第二换热器，所述第二换热器位于所述真空热水箱与所述第一换热器之间，所述第二换热器具有相互连通的第三入口及第三出口、相互连通的第四入口及第四出口，所述第三入口与所述第四入口分隔开来，所述第三入口与所述第六管道相连通，所述第三出口与所述第一入口相连通，所述第四入口对应于所述水源热泵高温热风机，所述第四出口与所述第七管道相连通。

在其中一个实施例中，所述第一换热器与所述第二换热器均为板式换热器。

在其中一个实施例中，所述第四管道的两端分别设置有第一制冷剂截止阀，所述第一制冷剂截止阀用于控制所述第四管道的开闭。

在其中一个实施例中，所述第五管道的两端分别设置有第二制冷剂截止阀，所述第二制冷剂截止阀用于控制所述第五管道的开闭。

在其中一个实施例中，所述空气源热泵高温热水机包括第一压缩机，所述第一压缩机为涡旋式压缩机；和/或

所述水源热泵高温热风机包括第二压缩机，所述第二压缩机为涡旋式压缩机。

上述热泵真空蒸发装置至少具有以下优点：

空气源热泵高温热水机启动，通过第一循环泵不断循环加热真空热水箱里面的水，使真空热水箱的水温不断上升。真空泵同时启动，通过真空泵将真空热水箱中抽真空，以降低真空热水箱内水的沸点，从而产生出低温水蒸汽。低温水蒸汽输送至水蒸汽加热箱内，并穿过冷凝器。在第二循环泵的作用下，水源热泵高温热风机从真空热水箱中取水，在水源热泵高温热风机的作用下，制冷剂吸收热量后进入冷凝器中与低温水蒸汽进行换热，低温水蒸汽穿过冷凝器时吸收制冷剂的热量，变成高温水蒸汽，高温水蒸汽从出气口排出，用于烘干农产品。上述热泵真空蒸发装置采用高效无污染的高温热泵技术来生产水蒸汽，实现高效节能、零排放零污染生产水蒸汽，达到了节能环保的目的。

附图说明

图1为一实施方式中的热泵真空蒸发装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1，一实施方式中的热泵真空蒸发装置10，能够实现无需采用传统的电锅炉或燃煤锅炉等耗能大、污染大的加热方式，而采用高效无污染的高温热泵技术来生产水蒸汽用于烘干诸如米粉、面条等需要先通过水蒸汽蒸熟再进行烘干的农产品，实现节能环保的目的。

具体地，热泵真空蒸发装置10包括空气源热泵高温热水机100、真空热水箱200、真空泵300、水蒸汽加热箱400、冷凝器500、离心送风机600、水源热泵高温热风机700、第一换热器800及第二换热器900。

真空热水箱200通过第一管道210及第二管道220与空气源热泵高温热水机100形成第一循环系统，第二管道220上设置有第一循环泵230，真空热水箱200用于储水，第一循环泵230用于将真空热水箱200内的水泵入空气源热泵高温热水机100中进行加热，空气源热泵高温热水机100用于循环加热真空热水箱200中的水，经过空气源热泵高温热水机100加热后的水通过第一管道210流入真空热水箱200内。空气源热泵高温热水机100中的“高温”指的温度范围大概在50℃～90℃左右。例如，本实施方式中，空气源热泵高温热水机100大概能够将真空热水箱200中的水加热至80℃。

具体地，空气源热泵高温热水机100包括第一压缩机110，第一压缩机110为涡旋式压缩机。采用涡旋式压缩机的空气源热泵高温热水机100在标准大气压的情况下，最高只能将水加热到90℃左右，在这种情况下，无法产生水蒸汽。因此，需通过真空泵300将真空热水箱200中抽真空，以降低真空热水箱200中水的沸点，从而产生低温水蒸汽。

水蒸汽加热箱400通过第三管道240与真空热水箱200相连通，第三管道240上设置有真空泵300，真空泵300用于对真空热水箱200内抽真空，以降低真空热水箱200中水的沸点。降低沸点后的水在空气源热泵高温热水机100的加热作用下，产生低温水蒸汽，水蒸汽通过第三管道240输送至水蒸汽加热箱400中。

冷凝器500位于水蒸汽加热箱400内，冷凝器500用于加热真空热水箱200中产生的低温水蒸汽。输送至水蒸汽加热箱400中的低温水蒸汽穿过冷凝器500后，被冷凝器500加热后形成高温水蒸汽。水蒸汽加热箱400上具有出气口410，经过加热后的水蒸汽从出气口410排出。具体到本实施方式中，冷凝器500可以为翅片式冷凝器。

离心送风机600设置于水蒸汽加热箱400内，并与出气口410相对应，离心送风机600用于将真空热水箱200中产生的水蒸汽输送至水蒸汽加热箱400内并穿过冷凝器500后从出气口410排出。设置离心送风机600的目的是使真空热水箱200中产生的低温水蒸汽顺利进入水蒸汽加热箱400内，并穿过冷凝器500。当然，在其它的实施方式中，还可以省去离心送风机600。

水源热泵高温热风机700通过第四管道250及第五管道260与冷凝器500形成第二循环系统。水源热泵高温热风机700包括第二压缩机710，第二压缩机710为涡旋式压缩机。第四管道250的两端分别设置有第一制冷剂截止阀251，第一制冷剂截止阀251用于控制第四管道250的开闭。第四管道250与第一制冷剂截止阀251为分体式结构，方便安装。第五管道260的两端分别设置有第二制冷剂截止阀261，第二制冷剂截止阀261用于控制第五管道260的开闭。第五管道260与第二制冷剂截止阀261为分体式结构，方便安装。

水源热泵高温热风机700通过第六管道270及第七管道280与真空热水箱200形成第三循环系统，第六管道270上设置有第二循环泵290，第二循环泵290用于将真空热水箱200内的水泵入水源热泵高温热风机700中。水源热泵高温热风机700中通过制冷剂吸收真空热水箱200内传输过来的水的热量，制冷剂再将热量传递至冷凝器500中用于加热低温水蒸汽。

第一换热器800位于真空热水箱200与水源热泵高温热风机700之间，第一换热器800具有相互连通的第一入口810及第一出口820、相互连通的第二入口830及第二出口840，第一入口810与第二出口840分隔开来，第一入口810与第六管道270相连通，第一出口820对应于水源热泵高温热风机700。第二入口830用于通过补水管道310与补水箱相连通，第二出口840与第七管道280相连通。

因此，第一换热器800将从真空热水箱200通过第六管道270输出的热水与从补水箱中补入的冷水进行换热，不仅能够降低进入水源热泵高温热风机700内水的温度，以减小第二压缩机710的负担，还能够加热补入真空热水箱200中冷水，从而提高了整机运行平稳性和运行效率。补水管道310上设置有电磁阀311，电磁阀311用于电动控制补水管道310的开闭。

第二换热器900位于真空热水箱200与第一换热器800之间，第二换热器900具有相互连通的第三入口910及第三出口920、相互连通的第四入口930及第四出口940，第三入口910与第四入口930分隔开来，第三入口910与第六管道270相连通，第三出口920与第一入口810相连通，第四入口930对应于水源热泵高温热风机700，第四出口940与第七管道280相连通。第二换热器900用于在第一换热器800之前，对真空热水箱200中流出的热水进行降温，热水再经过第一换热器800进一步降温，以保证进入水源热泵高温热风机700中的水的温度不至于太高，降低第二压缩机710的负担。第一换热器800与第二换热器900均为板式换热器。

上述热泵真空蒸发装置10的具体工作原理如下：

空气源热泵高温热水机100启动，通过第一循环泵230不断循环加热真空热水箱200里面的水，使真空热水箱200的水温不断上升。真空泵300同时启动，通过真空泵300将真空热水箱200中抽真空，以降低真空热水箱200内水的沸点，从而产生出低温水蒸汽。在离心送风机600的作用下，真空热水箱200中产生的低温水蒸汽输送到水蒸汽加热箱400中，并穿过冷凝器500，低温水蒸汽进过冷凝器500加热后达到更高的温度，通过离心送风机600从出气口410输出高温水蒸汽以进行利用。

水源热泵高温热风机700从真空热水箱200中取水，真空热水箱200中的热水通过第六管道270进入第二换热器900中进行换热冷却，冷却完成后通过第三出口920、第一入口810进入第一换热器800中再度进行换热冷却，通过第二循环泵290的作用进入水源热泵高温热风机700中，与制冷剂进行换热，制冷剂吸收水源热泵高温热风机700中的水的热量后，传输至冷凝器500中对低温水蒸汽进行加热。换热后的水经水源热泵高温热风机700的出口，经第四入口930进入第二换热器900中被加热后从第四出口940由第七管道280回到真空热水箱200中。

真空热水箱200中的水蒸发成水蒸汽被抽走后，通过补水管道310从补水箱中补入新鲜的水，补水通过补水电磁阀进入第一换热器800被加热以后通过第七管道280进入真空热水箱200内，不仅能够加热补入水，还能降低进入水源热泵高温热风机700中水的温度，一举两得。通过第一换热器800和第二换热器900的热交换作用，真空热水箱200的补水温度提高了，同时提高了水源热泵高温热风机700的蒸发温度，从而提高了整机运行稳定性和运行效率。

因此，上述热泵真空蒸发装置10不要传统电锅炉或燃煤锅炉等耗能大、污染大的加热方式，而采用高效无污染的高温热泵技术来生产水蒸汽，实现高效节能、零排放零污染生产水蒸汽，达到了节能环保的目的。同时提高装置的安全性，对农产品烘干企业，如米粉、面条等企业的清洁生产、节能生产具有重要意义。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种热泵真空蒸发装置，其特征在于，包括：

空气源热泵高温热水机；

真空热水箱，通过第一管道及第二管道与所述空气源热泵高温热水机形成第一循环系统，所述第二管道上设置有第一循环泵，所述真空热水箱用于储水，所述第一循环泵用于将所述真空热水箱内的水泵入所述空气源热泵高温热水机中进行加热，经过空气源热泵高温热水机加热后的水通过所述第一管道流入所述真空热水箱内；

水蒸汽加热箱，通过第三管道与所述真空热水箱相连通，所述第三管道上设置有真空泵，所述真空泵用于对所述真空热水箱内抽真空，所述水蒸汽加热箱内设置有冷凝器，所述冷凝器用于加热所述真空热水箱中产生的低温水蒸汽，所述水蒸汽加热箱上具有出气口，经过加热后的水蒸汽从所述出气口排出；及水源热泵高温热风机，通过第四管道及第五管道与所述冷凝器形成第二循环系统，并通过第六管道及第七管道与所述真空热水箱形成第三循环系统，所述第六管道上设置有第二循环泵，所述第二循环泵用于将所述真空热水箱内的水泵入所述水源热泵高温热风机中。

2.根据权利要求1所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，还包括离心送风机，所述离心送风机设置于所述水蒸汽加热箱内，并与所述出气口相对应，所述离心送风机用于将所述真空热水箱中产生的低温水蒸汽输送至水蒸汽加热箱内并穿过所述冷凝器后从所述出气口排出。

3.根据权利要求1所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，还包括第一换热器，所述第一换热器位于所述真空热水箱与所述水源热泵高温热风机之间，所述第一换热器具有相互连通的第一入口及第一出口、相互连通的第二入口及第二出口，所述第一入口与所述第二出口分隔开来，所述第一入口与所述第六管道相连通，所述第一出口对应于所述水源热泵高温热风机。

4.根据权利要求3所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，所述第二入口用于通过补水管道与补水箱相连通，所述第二出口与所述第七管道相连通。

5.根据权利要求4所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，所述补水管道上设置有电磁阀。

6.根据权利要求4所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，还包括第二换热器，所述第二换热器位于所述真空热水箱与所述第一换热器之间，所述第二换热器具有相互连通的第三入口及第三出口、相互连通的第四入口及第四出口，所述第三入口与所述第四入口分隔开来，所述第三入口与所述第六管道相连通，所述第三出口与所述第一入口相连通，所述第四入口对应于所述水源热泵高温热风机，所述第四出口与所述第七管道相连通。

7.根据权利要求6所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，所述第一换热器与所述第二换热器均为板式换热器。

8.根据权利要求1所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，所述第四管道的两端分别设置有第一制冷剂截止阀，所述第一制冷剂截止阀用于控制所述第四管道的开闭。

9.根据权利要求1所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，所述第五管道的两端分别设置有第二制冷剂截止阀，所述第二制冷剂截止阀用于控制所述第五管道的开闭。

10.根据权利要求1所述的热泵真空蒸发装置，其特征在于，所述空气源热泵高温热水机包括第一压缩机，所述第一压缩机为涡旋式压缩机；和/或

所述水源热泵高温热风机包括第二压缩机，所述第二压缩机为涡旋式压缩机。