CN108225001A - 海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，包括蒸发器、冷凝器、风机、干燥室、压缩机、节流装置、淡水箱及凝水盘，蒸发器的制冷剂通道、压缩机、冷凝器的制冷剂通道、节流装置通过制冷剂连接管首尾相连，形成闭式制冷剂循环回路，蒸发器的空气通道、冷凝器的空气通道、风机、干燥室通过风道连接，形成开式空气通路，凝水盘设置在蒸发器底部，通过冷凝水管连接淡水箱，构成淡化水通路。与现有技术相比，本发明使用同一套热泵系统同时实现淡水制备和物品干燥两个功能，一方面相比于传统的海水淡化设备和物品干燥设备更加节能，节约用电量，另一方面大大节省了原有空间，便于海岛或海边居民的生活和海上人员的作业。

Description

海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置

技术领域

本发明涉及一种淡水制备与物品干燥一体化的装置，尤其涉及一种海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置。

背景技术

如今淡水资源越来越受到各国的重视，淡水是人类社会生存和发展的基本物质之一，但是由于工业化进程的加快，人口的增长和水污染问题越来越严重，各国都面临淡水资源的危机。我国也是淡水资源严重匮乏国之一，人均淡水资源量只占世界人均水量的1/4，严重低于世界平均水平，因此淡水制备技术显得尤为重要。

随着人民生活水平的提高和探索物质世界的不断深入，船舶在城市间续航和长期在海上停留作业的要求变高，而淡水是船舶在海上航行和作业时的重要保障资源，船舶对淡水的需求量也很大，一般如商船、游轮等大型船舶大都配有大型海水淡化设备，但传统的海水淡化设备价格昂贵；除此之外，海岛或海边的居民日常生活用水量大，尤其是对淡水的需求量很大，但居民家中极少配有海水淡化装置，淡水主要来源于本地淡水资源的开发或岛外淡水的引入等途径，供不应求。并且，海水淡化是需要消耗大量的一次能源或二次能源，在大力倡导节能减排的背景下，如何在实现淡水制备时消耗更少的能源，是一个亟待解决的问题。

与此同时，由于海面空气极其潮湿，无论是海岛或海边居民，还是船舶人员，对衣物或货物的干燥通常不采用直接晾晒的方法，如果使用烘干机或干衣机，无论是电加热式还是热泵烘干式，都需要消耗额外的能源，并占用大量的空间，针对海岛或海边人员密集、船舶电量紧缺的特点，上述方案的经济性不佳。

专利CN 106698559A提出一种热泵海水淡化装置，利用热泵冷凝热加热海水，并通过热泵系统的蒸发器实现冷凝，但该技术方案并未利用潮湿的海面空气，也没有将热泵系统的淡水制备功能与干衣功能相结合，能耗较高且冷凝器长期浸泡海水中容易腐蚀及结垢；专利CN 106592176A提出了一种直排式干衣机，通过加热装置来加热空气以实现衣物的干燥，但该技术方案并未明确加热装置的具体实现方法，也未曾提到热泵干衣技术；专利CN106480682A提出了一种高效的直排式热泵干衣机，通过热泵系统吸收干衣机排气和环境空气的热量来达到加热干衣筒进口空气的目的，但该技术方案并未将热泵系统的干衣功能与淡水制备功能相结合。

发明内容

本发明的目的就是为了解决海岛或海边居民及海上船舶的淡水制备和物品干燥问题而提供一种海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置。本发明通过热泵系统可以同时实现淡水制备和物品干燥的功能，既能比传统的海水淡化设备和干燥设备更加节能，更能节省大量的空间，顺应当前社会节能减排的大趋势。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，包括蒸发器、冷凝器、风机、干燥室、压缩机、节流装置、淡水箱及凝水盘，所述蒸发器与冷凝器均具备制冷剂通道和空气通道，所述蒸发器的制冷剂通道、压缩机、冷凝器的制冷剂通道、节流装置通过制冷剂连接管首尾相连，形成闭式制冷剂循环回路，所述蒸发器的空气通道、冷凝器的空气通道、风机、干燥室通过风道连接，形成开式空气通路，所述凝水盘设置在蒸发器底部，用于收集从蒸发器的空气通道凝结的冷凝水，所述凝水盘通过冷凝水管连接淡水箱，构成淡化水通路。

进一步地，所述蒸发器的空气通道入口通过风道连接空气过滤器，所述空气过滤器通过风道连接空气进口。

进一步地，所述干燥室通过风道连接空气出口。

进一步地，所述凝水盘与淡水箱之间设置有水过滤器。即，所述凝水盘通过冷凝水管连接水过滤器入口，水过滤器出口通过冷凝水管连接淡水箱。所述淡水箱用于存储淡水。

进一步地，所述压缩机的入口通过制冷剂连接管与蒸发器的制冷剂通道连接，所述压缩机的出口通过制冷剂连接管与冷凝器的制冷剂通道连接。

进一步地，制冷剂循环回路为闭式循环，制冷剂通过制冷剂连接管依次经过蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置。

空气通路为开式的流路，空气通过风道依次经过空气入口、空气过滤器、蒸发器、冷凝器、风机、干燥室和空气出口。

所述淡化水通路为开式的流路，淡化水通过冷凝水管依次经过凝水盘、水过滤器和淡水箱。

进一步地，所述蒸发器选自翅片管换热器、微通道换热器、板式换热器、管壳式换热器、降膜式换热器或套管式换热器等制冷系统换热器。

进一步地，所述冷凝器选自翅片管换热器、微通道换热器、板式换热器、管壳式换热器、降膜式换热器或套管式换热器等制冷系统换热器。

进一步地，所述节流装置为毛细管、短管或电子膨胀阀等制冷系统节流装置。

本发明的主要工作过程为：海面上的空气在风机作用下通过空气入口进入风道，首先经过空气过滤器，除去空气中的杂质，对空气起到净化的作用，之后经过蒸发器，由于海风极其潮湿，空气相对湿度大，空气中饱含水蒸气，因此大量水蒸气在蒸发器处冷凝为液态水，进入底部的凝水盘内，之后，液态水经过水过滤器进一步净化，实现淡水的制备，并储存在淡水箱内。高湿空气经过蒸发器后变为低温低湿空气，之后，低温低湿空气进入冷凝器，制冷剂冷凝放热，空气被加热成为高温干燥空气，具备较强的吸湿能力。最后高温干燥空气进入干燥室，通过热湿交换，提高货物或衣物温度，并带走货物或衣物中的水分，变成中温高湿空气，进而从空气出口排到环境中去。

本发明的特征在于：1.开式空气循环结构，空气从环境中免费获取，循环结束后低温空气再次送回环境中，没有能量的损耗；2.闭式热泵循环结构，通过蒸发器的制冷剂吸热对空气降温除湿，实现淡水的制备，通过冷凝器制冷剂放热对空气进行加热，实现物品的干燥。

本发明的有益效果在于：使用同一套热泵系统同时实现淡水制备和物品干燥两个功能，一方面相比于传统的海水淡化设备和物品干燥设备更加节能，节约用电量，另一方面大大节省了原有空间，便于海岛或海边居民的生活和海上人员的作业。

附图说明

图1为实施例1中海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置的结构示意图。

图中1为空气进口，3为空气过滤器，5为蒸发器，7为冷凝器，9为风机，11为干燥室，13为空气出口，14为压缩机，17为节流装置，21为水过滤器，23为淡水箱，24为凝水盘，15、16、18、19为制冷剂连接管，2、4、6、8、10、12为风道，20、22为冷凝水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，如图1所示，包括蒸发器5、冷凝器7、风机9、干燥室11、压缩机14、节流装置17、淡水箱23及凝水盘24，蒸发器5与冷凝器7均具备制冷剂通道和空气通道。

蒸发器5的制冷剂通道、制冷剂连接管19、压缩机14、制冷剂连接管15、冷凝器7的制冷剂通道、制冷剂连接管16、节流装置17、制冷剂连接管18首尾相连，形成闭式制冷剂循环回路，其中，压缩机14的入口通过制冷剂连接管19与蒸发器5的制冷剂通道连接，压缩机14的出口通过制冷剂连接管15与冷凝器7的制冷剂通道连接.

空气进口1、风道2、空气过滤器3、风道4、蒸发器5的空气通道、风道6、冷凝器7的空气通道、风道8、风机9、风道10、干燥室11、风道12、空气出口13顺序连接，形成开式空气通路。

凝水盘24设置在蒸发器5底部，用于收集从蒸发器5的空气通道凝结的冷凝水，凝水盘24通过冷凝水管20连接水过滤器21入口，水过滤器21出口通过冷凝水管22连接淡水箱23，构成淡化水通路。淡水箱23用于存储淡水。

本实施例中，制冷剂循环回路为闭式循环，制冷剂通过制冷剂连接管依次经过蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置。

本实施例中，空气通路为开式的流路，空气通过风道依次经过空气入口、空气过滤器、蒸发器、冷凝器、风机、干燥室和空气出口。

本实施例中，淡化水通路为开式的流路，淡化水通过冷凝水管依次经过凝水盘、水过滤器和淡水箱。

本实施例中，蒸发器选自翅片管换热器、微通道换热器、板式换热器、管壳式换热器、降膜式换热器或套管式换热器等制冷系统换热器。

本实施例中，冷凝器选自翅片管换热器、微通道换热器、板式换热器、管壳式换热器、降膜式换热器或套管式换热器等制冷系统换热器。

本实施例中，节流装置为毛细管、短管或电子膨胀阀等制冷系统节流装置。

该装置的主要工作过程为：在闭式制冷剂循环回路中，制冷剂在压缩机14作用下成为高温高压的制冷剂气体，经制冷剂连接管15进入冷凝器7的制冷剂通道，冷却成为高温高压的制冷剂液体，并释放出大量的热量用于加热空气通道内的空气。液态制冷剂再经制冷剂连接管16，进入节流装置17，节流成为低温低压的液态制冷剂。之后，制冷剂液体经制冷剂连接管18，进入蒸发器5的制冷剂通道，吸热蒸发成低温低压的气态制冷剂，使空气内大量水蒸气冷凝，从而获得大量的淡化水。制冷剂离开蒸发器5后，经制冷剂连接管19回到压缩机14，完成制冷剂循环。

在开式空气通路中，海面上的潮湿空气通过空气进口1进入该装置，首先经过风道2进入空气过滤器3，在空气过滤器3内除去空气中的杂质，对空气起到净化的作用，接着空气经过风道4进入蒸发器5的空气通道，蒸发器5内的制冷剂吸热蒸发，空气中大量水蒸气冷凝成液态水，空气变为低温低湿空气。之后，低温低湿空气经过风道6进入冷凝器7的空气通道，制冷剂冷凝放热，低温低湿空气被加热成为高温干燥空气，具备较强的吸湿能力。随后高温干燥空气经风道8进入风机9，在风机9的驱动下，经风道10进入干燥室11，吹过货物或衣物表面，高温干燥的空气通过热湿交换，提高货物或衣物温度，并带走货物或衣物中的水分，空气温度下降，相对湿度上升，变成中温高湿空气。最后，从干燥室11排出的空气经风道12，通过空气出口13排出该装置，完成空气的流路。

在淡化水通路中，在蒸发器5内，空气中大量水蒸气冷凝为液态水，进入底部的凝水盘24内，之后，冷凝水经过冷凝水管20进入水过滤器21，在水过滤器21内进一步净化，然后经过冷凝水管22进入淡水箱23，淡化水最终储存在淡水箱23内，完成淡化水的流路。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，其特征在于，包括蒸发器、冷凝器、风机、干燥室、压缩机、节流装置、淡水箱及凝水盘，所述蒸发器与冷凝器均具备制冷剂通道和空气通道，所述蒸发器的制冷剂通道、压缩机、冷凝器的制冷剂通道、节流装置通过制冷剂连接管首尾相连，形成闭式制冷剂循环回路，所述蒸发器的空气通道、冷凝器的空气通道、风机、干燥室通过风道连接，形成开式空气通路，所述凝水盘设置在蒸发器底部，用于收集从蒸发器的空气通道凝结的冷凝水，所述凝水盘通过冷凝水管连接淡水箱，构成淡化水通路。

2.根据权利要求1所述海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，其特征在于，所述蒸发器的空气通道入口通过风道连接空气过滤器，所述空气过滤器通过风道连接空气进口。

3.根据权利要求1所述海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，其特征在于，所述干燥室通过风道连接空气出口。

4.根据权利要求1所述海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，其特征在于，所述凝水盘与淡水箱之间设置有水过滤器。

5.根据权利要求1所述海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，其特征在于，所述压缩机的入口通过制冷剂连接管与蒸发器的制冷剂通道连接，所述压缩机的出口通过制冷剂连接管与冷凝器的制冷剂通道连接。

6.根据权利要求1所述海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，其特征在于，所述蒸发器选自翅片管换热器、微通道换热器、板式换热器、管壳式换热器、降膜式换热器或套管式换热器。

7.根据权利要求1所述海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，其特征在于，所述冷凝器选自翅片管换热器、微通道换热器、板式换热器、管壳式换热器、降膜式换热器或套管式换热器。

8.根据权利要求1所述海洋环境用淡水制备与热泵干燥一体化装置，其特征在于，所述节流装置为毛细管、短管或电子膨胀阀。