CN108721924B - 一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统。从水汽能热源塔出来的稀溶液通过换热器获得水汽潜热后进入到溶液负压蒸发器被浓缩后返回蒸发器，实现了防冻液的浓缩循环。被引射的水蒸汽进入到引射循环水箱内使得循环水升温，升温后的循环水在换热器内将潜热释放给稀溶液后流入溢流箱，实现了喷射循环水的循环过程，同时也实现了浓缩稀溶液和反馈水汽潜热给溶液的目的。可见，本发明通过换热器把循环水的热量传递给水汽能热源塔出来的稀溶液使之升温，不仅有利于提高蒸发浓缩效率，而且将得而复失的水汽潜热又重新反馈到溶液中来了，能够以一种节能方式实现防冻液浓缩，从而有效避免防冻液冰点温度上移而导致溶液结冰胀坏蒸发器铜管的事件发生。

Description

一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统

技术领域

本发明涉及水汽能热泵领域，特别是涉及一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统。

背景技术

当今相关技术包括各类热源塔，都会遇到一个技术难题——就是解决蒸发器的化霜。对于大型中央空调的化霜目前还只能采用防冻液来融霜，防冻液融霜最大困惑在于防冻液冰点温度会不断上移，由于空气中的水汽不断溶于防冻液里，释放潜热后防冻液浓度变得越来越稀，极易导致蒸发器内部结冰胀坏铜管而损坏机组，除此之外防冻液流失也会对水土造成污染，如果采用热能去蒸发浓缩防冻液又会造成水汽能得而复失。还有采用换热器封闭式循环来获取空气中的热量，同样换热器翅片也会结霜，采用防冻液喷淋来融霜也甚为不妥，不仅与空气进行热量交换的换热器使用寿命变短，同样也存在防冻液冰点温度上移的问题。也有一些技术方案采取宽翅片小温差方式来减少结霜机率，但是为了满足热负荷量需求，必须加大循环泵功率，致使防冻液流量及流速加大直接冲击了蒸发器换热管和热源塔里面的翅片管式换热器的器壁，使其寿命大大缩短，严重增加了使用成本。另外，采用蓄热方式来化霜的技术方案对于大型中央空调来说很不现实，因为大量的防冻液从零下十几度或二十几度被加温升至零度以上需要很长时间的，该方式影响用户体验程度甚至会超过反向运行化霜方式。

因此，如何以一种节能方式避免防冻液冰点温度上移，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，通过换热器把循环水的热量传递给水汽能热源塔出来的稀溶液使之升温，不仅有利于提高蒸发浓缩效率，而且将得而复失的水汽潜热又重新反馈到溶液中来了，能够以一种节能方式实现防冻液浓缩，从而有效避免防冻液冰点温度上移而导致溶液结冰胀坏蒸发器铜管的事件发生。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统与蒸发器连接，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统包括：水汽能热源塔、换热器、溢流水箱、增压循环泵、水喷射冷凝泵、引射循环水箱、溶液负压蒸发器，其中，

所述水汽能热源塔的进液口与所述蒸发器的出液口连通，所述水汽能热源塔的出液口分别与所述蒸发器的进液口及所述换热器的防冻液进液口连通，所述换热器的循环水进液口与所述引射循环水箱的出水口连通，所述换热器的防冻液出液口与所述溶液负压蒸发器的进液口连通，所述换热器的循环水出液口与所述溢流水箱的进水口连通，所述溢流水箱的出水口与所述增压循环泵的进水口连通，所述增压循环泵的进水口与所述水喷射冷凝泵的进水口连通，所述水喷射冷凝泵的蒸汽进口与所述溶液负压蒸发器的蒸汽出口连通，所述水喷射冷凝泵的出口与所述引射循环水箱的进口连通，所述溶液负压蒸发器的防冻液出口与所述蒸发器的进液口连通。

可选的，所述溢流水箱设置有溢流管。

可选的，所述水汽能热源塔的出液口与所述换热器的防冻液进液口之间的连通管路上设置有流量调节阀。

可选的，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统还包括压力泵，所述溶液负压蒸发器的防冻液出口与所述蒸发器的进液口之间的连通管路上设置有所述压力泵。

可选的，所述溶液负压蒸发器的防冻液出口与所述压力泵之间的连通管路上设置止回阀。

可选的，所述溶液负压蒸发器为喷淋蒸发器。

可选的，所述换热器为板式换热器或容积式换热器。

可选的，所述溶液负压蒸发器内对应所述蒸汽出口处设置有挡液板。

可选的，所述引射循环水箱内设置有加热装置。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统与蒸发器连接，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统包括：水汽能热源塔、换热器、溢流水箱、增压循环泵、水喷射冷凝泵、引射循环水箱、溶液负压蒸发器。由于水喷射冷凝泵工作时会将溶液负压蒸发器内的水蒸汽引射到引射循环水箱内，此过程中传质与传热一起进行，因此，本发明设置有将水汽潜热重新反馈给溶液的换热器。从水汽能热源塔出来的稀溶液通过换热器获得水汽潜热后进入到溶液负压蒸发器内，在溶液负压蒸发器内被浓缩后返回蒸发器，实现了防冻液的浓缩循环。在此过程中，被引射的水蒸汽进入到引射循环箱内使得循环水温度上升，升温后的循环水在换热器内将潜热释放给稀溶液后流入溢流箱，实现了喷射循环水的循环过程，同时也实现了浓缩稀溶液和反馈水汽潜热给溶液的目的。可见，本发明通过换热器把循环水的热量传递给水汽能热源塔出来的稀溶液使之升温，不仅有利于提高蒸发浓缩效率，而且将得而复失的水汽潜热又重新反馈到溶液中来了，能够以一种节能方式实现防冻液浓缩，从而有效避免防冻液冰点温度上移而导致溶液结冰胀坏蒸发器铜管的事件发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统的结构示意图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，通过换热器把循环水的热量传递给水汽能热源塔出来的稀溶液使之升温，不仅有利于提高蒸发浓缩效率，而且将得而复失的水汽潜热又重新反馈到溶液中来了，能够以一种节能方式实现防冻液浓缩，从而有效避免防冻液冰点温度上移而导致溶液结冰胀坏蒸发器铜管的事件发生。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统的结构示意图。如图1所示，一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统与蒸发器连接，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统包括：水汽能热源塔5、换热器7、溢流水箱8、增压循环泵3、水喷射冷凝泵2、引射循环水箱9、溶液负压蒸发器10、流量调节阀6、溢流管11、压力泵12。

所述水汽能热源塔5的进液口与所述蒸发器的出液口连通，从蒸发器过来的低温防冻液1在所述水汽能热源塔5内被稀释升温，所述水汽能热源塔5的出液口分别与所述蒸发器的进液口及所述换热器7的防冻液进液口连通。具体地，所述水汽能热源塔5的出液口与所述蒸发器的进液口之间的连通管路上设置有流量调节阀6，所述水汽能热源塔5的出液口与所述换热器7的防冻液进液口之间的连通管路上设置有流量调节阀6。

所述换热器7的循环水进液口与所述引射循环水箱9的出水口连通，依据不同地域天气气候条件的不同，在寒冷地区为了防止引射循环水箱9结冰，可以在所述引射循环水箱9内设置加热装置。所述换热器7的防冻液出液口与所述溶液负压蒸发器10的进液口连通，所述换热器7的循环水出液口与所述溢流水箱8的进水口连通，所述溢流水箱8的出水口与所述增压循环泵3的进水口连通，所述溢流水箱8设置有溢流管11，通过溢流管11把多余的凝结水排出。所述增压循环泵3的进水口与所述水喷射冷凝泵2的进水口连通，所述水喷射冷凝泵2的蒸汽进口与所述溶液负压蒸发器10的蒸汽出口连通，所述溶液负压蒸发器10内对应所述蒸汽出口处还设置有挡液板以阻止溶液被引射出来，所述水喷射冷凝泵2的出口与所述引射循环水箱9的进口连通，所述溶液负压蒸发器10的防冻液出口与所述蒸发器的进液口连通，且所述溶液负压蒸发器10的防冻液出口与所述蒸发器的进液口之间的连通管路上设置有所述压力泵12，通过压力泵12将浓缩后获潜热的浓溶液4打入回流到蒸发器，在溶液负压蒸发器10的浓溶液出口（防冻液出口）与压力泵12之间可设置一个止回阀，以防止溶液倒流。

本实施例中，所述溶液负压蒸发器10为喷淋蒸发器，所述换热器7为板式换热器或容积式换热器。

本发明提供的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统的工作过程如下：

如图1所示，当从蒸发器过来的低温防冻液1进入到水汽能热源塔5内喷淋，与逆流而上的空气进行热量交换，吸收空气中的显热及空气中水汽的潜热后，防冻液不仅温度上升，而且防冻液同时也被稀释了，在回流蒸发器前必须要浓缩防冻液，以防止冻管事件发生。从水汽能热源塔5出来的稀防冻液分成两路，有一路直接回流到蒸发器里，另一路采用喷射冷凝泵来负压蒸发浓缩稀释的防冻液，浓缩后与直接回流蒸发器的稀溶液混合，混合的防冻液溶液浓度有所上升，其浓度可在冰点温度浓度上限以内，以便避免冻管事件发生。本实施例通过流量调节阀6调控需要浓缩溶液的流量以满足经济性的浓缩要求。

当获得系统防冻液溶液需要浓缩信息后，喷射循环泵启动，随即引射循环水箱9内的水通过换热器7后又进入到溢流箱内，将喷射循环水通过增压循环泵3压入水喷射冷凝泵2里，再进入到引射循环水箱9，完成喷射循环水循环。为了保证引射循环箱水的温度必须保持8℃以上，因此，引射循环水箱内可设置有必要的加热装置。换热器7把喷射循环水的热量传递给另一侧水汽能热源塔5出来的稀溶液，使之温度上升，这不仅有利于提高蒸发浓缩效率，而且使得而复失的水汽潜热又重新被反馈到溶液中来了。

由于增压循环泵3工作会把密闭的负压蒸发祁里面的水蒸汽引射到引射循环水箱9里，此过程是传质与传热一起进行的。因此，本实施例设置有一个能够把水汽潜热重新反馈给溶液的换热器7，经过换热器7的稀溶液获得热量后进入到密闭的负压蒸发室内被浓缩后再通过压力泵12打入回流蒸发器的管道内，实现了浓缩循环，本实施中所述压力泵12前还设置有止回阀。而被引射的水汽进入到引射循环箱内使得喷射循环水温度上升，上升后的循环水在换热器7内释放潜热给了稀溶液后流入到溢流箱里，由于稀溶液蒸发多了凝结水，此凝结水通过溢流管11排出，这样就完成了喷射循环水的循环过程，同时也实现了浓缩稀溶液和反馈水汽潜热给溶液的目的。

本发明提供的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，利用水喷射冷凝泵2结合换热器7及引射循环水箱9、溢流水箱8、增压循环泵3、流量调节阀6及变频控制电器设备等来实现因应负荷变化，随之而改变喷射循环泵功率，从而使水汽引射量也得到相应的改变，这不仅可以使水汽能热源塔5溶液循环量恒定在一个非常小的波动范围内，而不至于由于溶液流失增加运行成本及污染水土，而且还可以通过热交换方式把引射所传递过来热量又重新反馈到溶液中去，使溶液得到浓缩的同时水汽能失而复得。本发明提供的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，以一种非加热方式浓缩防冻液，至始至终没有水汽的溢出，只有凝结水的溢出，有效防止了水汽能得而复失造成的能源浪费。

本实施例中的水喷射冷凝泵2选用上海沪江喷射真空泵厂有限公司所生产的水喷射冷凝泵2，其型号为PLB2000，其增压循环泵3型号为100TSWA-4，功率为22kw，工作水循环量为80m³/h，每小时可引射的水汽量是2000kg/h，其工作循环水温度为25℃，其进出水温差可达18℃，本发明利用的便是这18℃进出水的温差。射流泵工作不仅有传质过程，也有传热过程，本发明基于射流泵的传质传热特性通过水汽能能源塔实现溶液浓缩。

本发明一改先前水汽能得而复失的窘境，把得而复失变为失而复得。通过利用水喷射冷凝泵2来引射溶液中水分，并使之在负压状况下廉价地蒸发，溶液得到浓缩的同时又把低温高势能转移来的热量重新反馈到蒸发器里的溶液中去，通过将板式换热器和水喷射冷凝泵2有机结合设计成热能反馈体。

PLB2000水喷射冷凝泵2每小时可浓缩的溶液量至少超过40m ³/h，而产生的凝结水2000kg /h，所能反馈的热量是144万大卡/小时。若水汽能塔溶液循环量是180m ³/h的话，那么该水汽能塔仅吸收水汽潜热量是每小时144万大卡，那么每小时就差不多有两吨凝结水，消耗22kw循环泵功耗可获得144万大卡水汽的潜热。

需要说明的是，本发明提供的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，其中的水喷射冷凝泵2也可采用其它射流泵代替，换热器7也不限于板式换热器。

因为每一个地区空气中水汽含量（相对湿度）有较大不同，因此，吸收水汽潜热后的稀溶液中，需要浓缩的稀溶液量要根据实际情况确定。如水汽能热源塔5溶液循环量是180m³/h，那么所配置的水喷射冷凝泵2为PLB2000，由于其喷射循环水是80m ³/h，那么用来浓缩的溶液可以是38m ³/h。假若溶液吸热后温度为-25℃，那么该溶液温度可以升高到十几度以上:

38000kg*A*（T+25℃）=80000kg*18℃，

T=(1440000℃-950000A℃)/32000*A，若溶液比热容A大于1，那么待浓缩溶液温度差不多可升至20℃，板式换热器完全可以做到如此大温差换热，端差维持在5℃以内完全没有问题的，所以该型号水喷射冷凝泵2在此环境温度及稀溶液流量对比循环水流量的情况下冷凝2000kg /h水汽是没有问题的，所以分配调节好参与浓缩稀溶液流量是至关重要的。当稀溶液流入板式换热器内获得循环水热量后再进入到溶液负压蒸发器10的蒸发室内喷淋蒸发，为了防止溶液一同被引射到引射循环水箱9内，可在溶液溶液负压蒸发器10的蒸发室内设置挡液板。因为溶液溶液负压蒸发器10的蒸发室是一个负压封闭空间，为了防止浓缩好的溶液再次被吸入，可在压力泵12与与溶液负压蒸发器10的浓溶液出口之间的连通管路上设置止回阀。为了防止溶液排出泵（压力泵12）产生空吸状况，可在溶液负压蒸发器10内安装液位控制装置。为了防止环境相对湿度发生巨大改变，可依据流量变化信息去控制增压循环泵3的工作频率来实现引射水汽量符合总的流量平衡波动，依据环境温度变化状况实现智能化控制。增压循环泵3做功可把溶液负压蒸发器10内的真空度提高，并引射其内部水汽进入到引射循环水箱9内，引射循环水箱9的温度可升高18℃。若设定启动温度为22℃，那么循环水温可达40℃，利用这40℃的循环水，以80m ³/h的流速到板式换热器内与流量为38m ³/h的稀溶液进行热量交换，稀溶液获得潜热后不断蒸发浓缩，由此周而复始进行循环，至始至终都没有水汽溢出，只有多余的凝结水通过设置在溢流水箱8上的溢流管11排出，因此，水汽的潜热全部得到了利用。由于溶液负压蒸发器10的密封蒸发室为负压，所以浓溶液无法自动回流到蒸发器里，因此，在溶液负压蒸发器10的防冻液出口与蒸发器的进液口之间的连通管路上设置有压力泵12，所述压力泵12作为溶液排出泵来抽吸负压蒸发室内部的浓溶液。

本发明充分发挥水喷射冷凝泵2的作用，结合了高效换热器7来实现溶液浓缩，并反馈水汽潜热重新回到热溶液中去，实现水汽能热泵的高效运行。实际操作中必须预热启动，水汽能潜热回馈溶液浓缩系统应该安装在保温效果良好的小环境内。为了防止环境温度过低，导致热量散失引射循环水结冰无法启动，因此需要预先加热，防止冻管。

本发明提供的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统采用负压低温蒸发浓缩防冻液的方式，利用水喷射冷凝泵来引射溶液中的水分，并使之在负压状况下廉价地蒸发，溶液得到浓缩的同时又把低温高势能转移来的热量重新反馈回蒸发器里的溶液中去，既能够防止潜热散失，又能够杜绝防冻液流失的情况发生。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，其特征在于，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统与蒸发器连接，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统包括：水汽能热源塔、换热器、溢流水箱、增压循环泵、水喷射冷凝泵、引射循环水箱、溶液负压蒸发器，其中，

所述水汽能热源塔的进液口与所述蒸发器的出液口连通，所述水汽能热源塔的出液口分别与所述蒸发器的进液口及所述换热器的防冻液进液口连通，所述换热器的循环水进液口与所述引射循环水箱的出水口连通，所述换热器的防冻液出液口与所述溶液负压蒸发器的进液口连通，所述换热器的循环水出液口与所述溢流水箱的进水口连通，所述溢流水箱的出水口与所述增压循环泵的进水口连通，所述增压循环泵的进水口与所述水喷射冷凝泵的进水口连通，所述水喷射冷凝泵的蒸汽进口与所述溶液负压蒸发器的蒸汽出口连通，所述水喷射冷凝泵的出口与所述引射循环水箱的进口连通，所述溶液负压蒸发器的防冻液出口与所述蒸发器的进液口连通；

所述溶液负压蒸发器为喷淋蒸发器；

所述引射循环水箱内设置有加热装置。

2.根据权利要求1所述的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，其特征在于，所述溢流水箱设置有溢流管。

3.根据权利要求1所述的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，其特征在于，所述水汽能热源塔的出液口与所述换热器的防冻液进液口之间的连通管路上设置有流量调节阀。

4.根据权利要求1所述的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，其特征在于，所述水汽能潜热回馈溶液浓缩系统还包括压力泵，所述溶液负压蒸发器的防冻液出口与所述蒸发器的进液口之间的连通管路上设置有所述压力泵。

5.根据权利要求4所述的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，其特征在于，所述溶液负压蒸发器的防冻液出口与所述压力泵之间的连通管路上设置止回阀。

6.根据权利要求1所述的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，其特征在于，所述换热器为板式换热器或容积式换热器。

7.根据权利要求1所述的水汽能潜热回馈溶液浓缩系统，其特征在于，所述溶液负压蒸发器内对应所述蒸汽出口处设置有挡液板。