CN111023627B - 一种热泵常压单效蒸发器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵常压单效蒸发器及其使用方法，所述热泵机组一侧底部位置处连接有供热水管，所述供热水管远离热泵机组一端与热水缓冲槽相连，所述热泵机组一侧顶部位置处连接有进热水管，本发明通过热泵机组、盘管式换热器、供热水管、热水循环泵、热水缓冲槽、热水管阀、进热水管、供冷水管、冷水循环泵、冷水管阀、冷水缓冲槽和冷却水进入管能够产生热水和冷水用以对蒸发原料进行加热和对排出气体进行冷凝，使系统为常压状态下的低温蒸发器，不涉及加压及抽真空，使系统的运行更加稳定，同时由于整个系统内为常压状态，使人们可以随时对蒸发塔进行放空和排渣，也可随时对塔内的喷头进行清洗或更换。

Description

一种热泵常压单效蒸发器及其使用方法

技术领域

本发明涉及热泵蒸发器技术领域，具体为一种热泵常压单效蒸发器及其使用方法。

背景技术

热泵蒸发器是一种新型的蒸发器，又名热压缩蒸发器，其蒸发方法是将蒸发器出来的二次蒸汽，再经压缩机或透平机压缩至较高压力后，循环使用，补足蒸发热量,来减少蒸汽的消耗，现有热泵单效蒸发器，是利用抽真空从而降低水的沸点的原理，将水的沸点降低35- 55℃以下，从而利用热泵加热的功能，将水的温度提升至35-55℃，实现蒸发的过程；

在实际使用过程中，现有热泵单效蒸发器在抽真空的过程中，存在以下隐患：对系统的气密性具有很高的要求，若系统中某个接口漏气，将会破坏系统的真空度，从而破坏蒸发过程，而某处漏气在实际使用过程中很难检测，只能一处处排查；且在系统处于真空运行状态时，要想进行容器内检查、更换或清洗传感器等维护时，必须停机才可进行；在蒸发器进行排渣或排料时，只能暂时降低系统真空度或停机才可进行排渣或排料；由于系统真空度较高，所以所有配件均需按照承受较高真空度来进行强度配置，使得该系统造价较高；在防腐要求较高的场合，只能使用钛材等耐腐蚀金属制作，系统造价更高。

发明内容

本发明提供一种热泵常压单效蒸发器及其使用方法，可以有效解决上述背景技术中提出现有热泵单效蒸发器对系统的气密性具有很高的要求，若系统中某个接口漏气，将会破坏系统的真空度，从而破坏蒸发过程，而某处漏气在实际使用过程中很难检测，只能一处处排查；且在系统处于真空运行状态时，要想进行容器内检查、更换或清洗传感器等维护时，必须停机才可进行；在蒸发器进行排渣或排料时，只能暂时降低系统真空度或停机才可进行排渣或排料；由于系统真空度较高，所以所有配件均需按照承受较高真空度来进行强度配置，使得该系统造价较高；在防腐要求较高的场合，只能使用钛材等耐腐蚀金属制作，系统造价更高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热泵常压单效蒸发器，包括热泵机组，所述热泵机组内部设置有盘管式换热器，所述热泵机组一侧底部位置处连接有供热水管，所述供热水管远离热泵机组一端与热水缓冲槽相连，所述供热水管与热水缓冲槽之间设置有热水循环泵，所述热水循环泵两侧均设置有热水管阀，所述热泵机组一侧顶部位置处连接有进热水管，且进热水管顶端与列管换热器底部进水端相连，所述列管换热器顶部出水端通过热水回流管与热水缓冲槽相连；

所述热泵机组另一侧底部位置处连接有供冷水管，所述供冷水管远离热泵机组一端与冷水缓冲槽相连，所述供冷水管与冷水缓冲槽之间设置有冷水循环泵，所述冷水循环泵两侧均设置有冷水管阀，所述热泵机组另一侧顶部位置处连接有冷却水进入管，且冷却水进入管顶端与冷凝器相连，所述冷凝器一侧边部连接有冷水回流管，且冷水回流管底端与冷水缓冲槽相连，所述冷水缓冲槽一侧底部和顶部位置处均连接有冷水循环管。

优选的，所述列管换热器底端连接有输液管道，且列管换热器通过输液管道与袋式过滤器相连，所述袋式过滤器一侧通过输液管道与蒸发塔底部相连，且袋式过滤器与蒸发塔之间通过原液循环泵相连，所述列管换热器顶端中部连接有进液管道，所述进液管道一端连接有分流支管，两个所述分流支管分别通过法兰与喷管相连，两个所述喷管底端位于蒸发塔内部位置处等距设置有无堵塞喷头。

优选的，所述蒸发塔底部与输液管道对应一侧处连接有进气管，所述进气管一端连接有风机，所述风机底部连接有节能器，所述节能器一侧边部通过输气管道与蒸发塔顶部的出气端相连，所述节能器底部一侧连接有预热管道，且预热管道一端与冷凝器相连，所述节能器底部与冷凝器顶部之间通过空气返流管相连，所述冷凝器底部一侧连接有冷凝水排出管。

优选的，所述热泵机组包括冷媒压缩机和蒸发器，所述冷媒压缩机主要用于对冷媒进行压缩，所述蒸发器主要用于降低冷媒压力实现制冷。

优选的，所述蒸发塔底部设置有排渣槽，且排渣槽一端底部设置有排渣阀。

优选的，所述袋式过滤器内部安装有不锈钢过滤网，所述袋式过滤器顶端安装有压力表。

一种热泵常压单效蒸发器的使用方法，包括以下步骤：

S1、热水升温；

S2、冷水降温；

S3、原液处理；

S4、干燥蒸发；

S5、液化冷凝；

S6、升温循环。

基于上述技术方案，所述步骤S1中，所述热水升温，通过热泵机组中的冷媒压缩机，对冷媒氟利昂进行压缩，升温后通过盘管式换热器与热水缓冲槽输送的软化水进行换热，使得热水缓冲槽内的水升温，最终将热水缓冲槽内的热水升温至55℃；

所述步骤S2中，所述冷水降温，将冷媒压缩机压缩后的冷媒进行降温，降温后的压缩气体进入到热泵机组内的蒸发器，使得冷媒压力骤降吸热而实现降温，通过热泵机组内的蒸发器与冷水缓冲槽输送的循环水进行换热，从而实现对冷水缓冲槽内的水进行降温，最终将冷水缓冲槽内的冷水降温至5-8℃。

基于上述技术方案，所述步骤S3中，所述原液处理，在蒸发物料注入蒸发塔后，利用原液循环泵使蒸发物料输送至袋式过滤器来进行过滤处理，并将袋式过滤器过滤后的蒸发物料输送至列管换热器，通过列管换热器与进热水管输送的热水进行换热，来将蒸发物料加热到50℃，并通过进液管道将加热后的蒸发物料输送至蒸发塔顶部的无堵塞喷头喷下；

所述步骤S4中，所述干燥蒸发，蒸发物料在蒸发塔内喷下的过程中，通过进气管将风机吹出的干燥空气输送至蒸发塔的底部，使干燥空气与蒸发塔内部喷出的喷雾接触，使得喷雾中的水分迅速蒸发到干燥空气中，完成蒸发过程。

基于上述技术方案，所述步骤S5中，所述液化冷凝，通过输气管道将蒸发塔内部的空气从蒸发塔顶部输送至节能器，并通过节能器将其预热处理后的气体输送至冷凝器，通过冷凝器对空气进行液化冷凝，液化的冷凝水通过冷凝水排出管排出，冷凝器内的冷却水来自冷水缓冲槽，当冷凝器内部的冷水换热后，通过冷水回流管回流至冷水缓冲槽内，实现冷却水的循环利用；

所述步骤S6中，所述升温循环，在冷凝器对空气进行冷凝后，再次输送至节能器中，并将空气升温至43℃，并利用风机将升温后的空气重新输送至蒸发塔，实现循环，在蒸发循环的过程中实现蒸发物料中水分的蒸发分离，完成整个低温蒸发过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过热泵机组、盘管式换热器、供热水管、热水循环泵、热水缓冲槽、热水管阀、进热水管、供冷水管、冷水循环泵、冷水管阀、冷水缓冲槽和冷却水进入管能够产生热水和冷水用以对蒸发原料进行加热和对排出气体进行冷凝，使系统为常压状态下的低温蒸发器，不涉及加压及抽真空，使系统的运行更加稳定，同时由于整个系统内为常压状态，使人们可以随时对蒸发塔进行放空和排渣，也可随时对塔内的喷头进行清洗或更换，且在维护过程中不中断整个蒸发过程，使系统在维护时做到不停机；通过热泵机组、热水缓冲槽、蒸发塔、原液循环泵、袋式过滤器、列管换热器、冷水缓冲槽、冷凝器、风机和节能器使整个系统组成简单，无真空泵及相关的抽真空控制系统，使得同样的材质和材料的使用量较现有真空低温蒸发器降低50%以上，降低了系统的造价成本，且在防腐要求较高的场合，现有的真空低温蒸发器只能使用钛材等耐腐蚀金属制作，无疑增大了系统的成本；通过热水循环泵、热水回流管、冷水循环泵和冷水回流管能够将作用后的冷水和热水进行回流，同时通过热水缓冲槽和冷水缓冲槽来对回流的冷水和热水进行循环的降温和加热，以此来实现冷水和热水的循环利用，节省了水资源的浪费，使得系统的运行更加节能环保；通过进气管、风机、节能器、输气管道、预热管道、空气返流管和冷凝水排出管能够利用风干技术来实现蒸发，使蒸发过程中的含湿空气能够在冷凝制冷后，重新升温输送至蒸发塔内，使蒸发物料中的水分在循环中实现蒸发分离，实现低温蒸发，保证了蒸发系统具备更高的蒸发的效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明热泵常压单效蒸发器的结构示意图；

图2是本发明的方法步骤流程图；

图中标号：1、热泵机组；2、盘管式换热器；3、供热水管；4、热水循环泵；5、热水缓冲槽；6、热水管阀；7、进热水管；8、蒸发塔；9、输液管道；10、原液循环泵；11、袋式过滤器；12、列管换热器；13、进液管道；14、热水回流管；15、分流支管；16、喷管；17、无堵塞喷头；18、供冷水管；19、冷水循环泵；20、冷水管阀；21、冷水缓冲槽；22、冷却水进入管；23、冷凝器；24、冷水回流管；25、冷水循环管；26、进气管；27、风机；28、节能器；29、输气管道；30、预热管道；31、空气返流管；32、冷凝水排出管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-2所示，本发明提供一种技术方案，一种热泵常压单效蒸发器，包括热泵机组1，热泵机组1的选型为M-08，热泵机组1包括冷媒压缩机和蒸发器，冷媒压缩机主要用于对冷媒进行压缩，蒸发器主要用于降低冷媒压力实现制冷，便于冷媒进行压缩和降压制冷，热泵机组1内部设置有盘管式换热器2，热泵机组1一侧底部位置处连接有供热水管3，供热水管3远离热泵机组1一端与热水缓冲槽5相连，供热水管3与热水缓冲槽5之间设置有热水循环泵4，热水循环泵4的选型为P701，热水循环泵4两侧均设置有热水管阀6，热泵机组1一侧顶部位置处连接有进热水管7，且进热水管7顶端与列管换热器12底部进水端相连，列管换热器12的选型为EX03，列管换热器12顶部出水端通过热水回流管14与热水缓冲槽5相连；

热泵机组1另一侧底部位置处连接有供冷水管18，供冷水管18远离热泵机组1一端与冷水缓冲槽21相连，供冷水管18与冷水缓冲槽21之间设置有冷水循环泵19，冷水循环泵19的选型为P601，冷水循环泵19两侧均设置有冷水管阀20，热泵机组1另一侧顶部位置处连接有冷却水进入管22，且冷却水进入管22顶端与冷凝器23相连，冷凝器23一侧边部连接有冷水回流管24，且冷水回流管24底端与冷水缓冲槽21相连，冷水缓冲槽21一侧底部和顶部位置处均连接有冷水循环管25。

列管换热器12底端连接有输液管道9，且列管换热器12通过输液管道9与袋式过滤器11相连，袋式过滤器11的选型为F-02，袋式过滤器11内部安装有不锈钢过滤网，袋式过滤器11顶端安装有压力表，提高过滤效果，袋式过滤器11一侧通过输液管道9与蒸发塔8底部相连，蒸发塔8底部设置有排渣槽，且排渣槽一端底部设置有排渣阀，方便对蒸发塔8底部的渣料进行排出，且袋式过滤器11与蒸发塔8之间通过原液循环泵10相连，原液循环泵10的选型为P101，列管换热器12顶端中部连接有进液管道13，进液管道13一端连接有分流支管15，两个分流支管15分别通过法兰与喷管16相连，两个喷管16底端位于蒸发塔8内部位置处等距设置有无堵塞喷头17。

蒸发塔8底部与输液管道9对应一侧处连接有进气管26，进气管26一端连接有风机27，风机27的选型为FAN101，风机27底部连接有节能器28，节能器28的选型为EX04，节能器28一侧边部通过输气管道29与蒸发塔8顶部的出气端相连，节能器28底部一侧连接有预热管道30，且预热管道30一端与冷凝器23相连，冷凝器23的选型为EX05，节能器28底部与冷凝器23顶部之间通过空气返流管31相连，冷凝器23底部一侧连接有冷凝水排出管32；

供热水管3、进热水管7、输液管道9、进液管道13、热水回流管14、分流支管15、喷管16、供冷水管18、冷却水进入管22、冷水回流管24、冷水循环管25、预热管道30、空气返流管31和冷凝水排出管32的材质均为DN25-SUS，热水缓冲槽5、蒸发塔8、袋式过滤器11、列管换热器12和冷水缓冲槽21的材质均为SUS304。

一种热泵常压单效蒸发器的使用方法，包括以下步骤：

S1、热水升温；

S2、冷水降温；

S3、原液处理；

S4、干燥蒸发；

S5、液化冷凝；

S6、升温循环。

基于上述技术方案，步骤S1中，热水升温，通过热泵机组中的冷媒压缩机，对冷媒氟利昂进行压缩，升温后通过盘管式换热器与热水缓冲槽输送的软化水进行换热，使得热水缓冲槽内的水升温，最终将热水缓冲槽内的热水升温至55℃；

步骤S2中，冷水降温，将冷媒压缩机压缩后的冷媒进行降温，降温后的压缩气体进入到热泵机组内的蒸发器，使得冷媒压力骤降吸热而实现降温，通过热泵机组内的蒸发器与冷水缓冲槽输送的循环水进行换热，从而实现对冷水缓冲槽内的水进行降温，最终将冷水缓冲槽内的冷水降温至5-8℃。

基于上述技术方案，步骤S3中，原液处理，在蒸发物料注入蒸发塔后，利用原液循环泵使蒸发物料输送至袋式过滤器来进行过滤处理，并将袋式过滤器过滤后的蒸发物料输送至列管换热器，通过列管换热器与进热水管输送的热水进行换热，来将蒸发物料加热到50℃，并通过进液管道将加热后的蒸发物料输送至蒸发塔顶部的无堵塞喷头喷下；

步骤S4中，干燥蒸发，蒸发物料在蒸发塔内喷下的过程中，通过进气管将风机吹出的干燥空气输送至蒸发塔的底部，使干燥空气与蒸发塔内部喷出的喷雾接触，使得喷雾中的水分迅速蒸发到干燥空气中，完成蒸发过程。

基于上述技术方案，步骤S5中，液化冷凝，通过输气管道将蒸发塔内部的空气从蒸发塔顶部输送至节能器，并通过节能器将其预热处理后的气体输送至冷凝器，通过冷凝器对空气进行液化冷凝，液化的冷凝水通过冷凝水排出管排出，冷凝器内的冷却水来自冷水缓冲槽，当冷凝器内部的冷水换热后，通过冷水回流管回流至冷水缓冲槽内，实现冷却水的循环利用；

步骤S6中，升温循环，在冷凝器对空气进行冷凝后，再次输送至节能器中，并将空气升温至43℃，并利用风机将升温后的空气重新输送至蒸发塔，实现循环，在蒸发循环的过程中实现蒸发物料中水分的蒸发分离，完成整个低温蒸发过程。

本发明的工作原理及使用流程：首先通过热泵机组1中的冷媒压缩机，对冷媒氟利昂进行压缩，升温后通过盘管式换热器2与热水缓冲槽5输送的软化水进行换热，使得热水缓冲槽5内的水升温，最终将热水缓冲槽5内的热水升温至55℃；

接着将冷媒压缩机压缩后的冷媒进行降温，降温后的压缩气体进入到热泵机组1内的蒸发器，使得冷媒压力骤降吸热而实现降温，通过热泵机组1内的蒸发器与冷水缓冲槽21输送的循环水进行换热，从而实现对冷水缓冲槽21内的水进行降温，最终将冷水缓冲槽21内的冷水降温至5-8℃；

紧接着在蒸发物料注入蒸发塔8后，利用原液循环泵10使蒸发物料输送至袋式过滤器11来进行过滤处理，并将袋式过滤器11过滤后的蒸发物料输送至列管换热器12，通过列管换热器12与进热水管7输送的热水进行换热，来将蒸发物料加热到50℃，并通过进液管道13将加热后的蒸发物料输送至蒸发塔8顶部的无堵塞喷头17喷下；

然后蒸发物料在蒸发塔8内喷下的过程中，通过进气管26将风机27吹出的干燥空气输送至蒸发塔8的底部，使干燥空气与蒸发塔8内部喷出的喷雾接触，使得喷雾中的水分迅速蒸发到干燥空气中，完成蒸发过程；

接着通过输气管道29将蒸发塔8内部的空气从蒸发塔8顶部输送至节能器28，并通过节能器28将其预热处理后的气体输送至冷凝器23，通过冷凝器23对空气进行液化冷凝，液化的冷凝水通过冷凝水排出管32排出，冷凝器23内的冷却水来自冷水缓冲槽21，当冷凝器23内部的冷水换热后，通过冷水回流管24回流至冷水缓冲槽21内，实现冷却水的循环利用；

最后在冷凝器23对空气进行冷凝后，再次输送至节能器28中，并将空气升温至43℃，并利用风机27将升温后的空气重新输送至蒸发塔8，实现循环，在蒸发循环的过程中实现蒸发物料中水分的蒸发分离，完成整个低温蒸发过程。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种热泵常压单效蒸发器，包括热泵机组(1)，其特征在于：所述热泵机组(1)内部设置有盘管式换热器(2)，所述热泵机组(1)一侧底部位置处连接有供热水管(3)，所述供热水管(3)远离热泵机组(1)一端与热水缓冲槽(5)相连，所述供热水管(3)与热水缓冲槽(5)之间设置有热水循环泵(4)，所述热水循环泵(4)两侧均设置有热水管阀(6)，所述热泵机组(1)一侧顶部位置处连接有进热水管(7)，且进热水管(7)顶端与列管换热器(12)底部进水端相连，所述列管换热器(12)顶部出水端通过热水回流管(14)与热水缓冲槽(5)相连；

所述热泵机组(1)另一侧底部位置处连接有供冷水管(18)，所述供冷水管(18)远离热泵机组(1)一端与冷水缓冲槽(21)相连，所述供冷水管(18)与冷水缓冲槽(21)之间设置有冷水循环泵(19)，所述冷水循环泵(19)两侧均设置有冷水管阀(20)，所述热泵机组(1)另一侧顶部位置处连接有冷却水进入管(22)，且冷却水进入管(22)顶端与冷凝器(23)相连，所述冷凝器(23)一侧边部连接有冷水回流管(24)，且冷水回流管(24)底端与冷水缓冲槽(21)相连，所述冷水缓冲槽(21)一侧底部和顶部位置处均连接有冷水循环管(25)；

所述列管换热器(12)底端连接有输液管道(9)，且列管换热器(12)通过输液管道(9)与袋式过滤器(11)相连，所述袋式过滤器(11)一侧通过输液管道(9)与蒸发塔(8)底部相连，且袋式过滤器(11)与蒸发塔(8)之间通过原液循环泵(10)相连，所述列管换热器(12)顶端中部连接有进液管道(13)，所述进液管道(13)一端连接有分流支管(15)，两个所述分流支管(15)分别通过法兰与喷管(16)相连，两个所述喷管(16)底端位于蒸发塔(8)内部位置处等距设置有无堵塞喷头(17)；

所述蒸发塔(8)底部与输液管道(9)对应一侧处连接有进气管(26)，所述进气管(26)一端连接有风机(27)，所述风机(27)底部连接有节能器(28)，所述节能器(28)一侧边部通过输气管道(29)与蒸发塔(8)顶部的出气端相连，所述节能器(28)底部一侧连接有预热管道(30)，且预热管道(30)一端与冷凝器(23)相连，所述节能器(28)底部与冷凝器(23)顶部之间通过空气返流管(31)相连，所述冷凝器(23)底部一侧连接有冷凝水排出管(32)；

所述热泵机组(1)包括冷媒压缩机和蒸发器，所述冷媒压缩机主要用于对冷媒进行压缩，所述蒸发器主要用于降低冷媒压力实现制冷；

所述蒸发塔(8)底部设置有排渣槽，且排渣槽一端底部设置有排渣阀；

所述袋式过滤器(11)内部安装有不锈钢过滤网，所述袋式过滤器(11)顶端安装有压力表。

2.根据权利要求1所述的一种热泵常压单效蒸发器的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、热水升温；

S2、冷水降温；

S3、原液处理；

S4、干燥蒸发；

S5、液化冷凝；

S6、升温循环；

所述步骤S1中，所述热水升温，通过热泵机组中的冷媒压缩机，对冷媒氟利昂进行压缩，升温后通过盘管式换热器与热水缓冲槽输送的软化水进行换热，使得热水缓冲槽内的水升温，最终将热水缓冲槽内的热水升温至55℃；

所述步骤S2中，所述冷水降温，将冷媒压缩机压缩后的冷媒进行降温，降温后的压缩气体进入到热泵机组内的蒸发器，使得冷媒压力骤降吸热而实现降温，通过热泵机组内的蒸发器与冷水缓冲槽输送的循环水进行换热，从而实现对冷水缓冲槽内的水进行降温，最终将冷水缓冲槽内的冷水降温至5-8℃；

所述步骤S3中，所述原液处理，在蒸发物料注入蒸发塔后，利用原液循环泵使蒸发物料输送至袋式过滤器来进行过滤处理，并将袋式过滤器过滤后的蒸发物料输送至列管换热器，通过列管换热器与进热水管输送的热水进行换热，来将蒸发物料加热到50℃，并通过进液管道将加热后的蒸发物料输送至蒸发塔顶部的无堵塞喷头喷下；

所述步骤S4中，所述干燥蒸发，蒸发物料在蒸发塔内喷下的过程中，通过进气管将风机吹出的干燥空气输送至蒸发塔的底部，使干燥空气与蒸发塔内部喷出的喷雾接触，使得喷雾中的水分迅速蒸发到干燥空气中，完成蒸发过程；

所述步骤S5中，所述液化冷凝，通过输气管道将蒸发塔内部的空气从蒸发塔顶部输送至节能器，并通过节能器将其预热处理后的气体输送至冷凝器，通过冷凝器对空气进行液化冷凝，液化的冷凝水通过冷凝水排出管排出，冷凝器内的冷却水来自冷水缓冲槽，当冷凝器内部的冷水换热后，通过冷水回流管回流至冷水缓冲槽内，实现冷却水的循环利用；

所述步骤S6中，所述升温循环，在冷凝器对空气进行冷凝后，再次输送至节能器中，并将空气升温至43℃，并利用风机将升温后的空气重新输送至蒸发塔，实现循环，在蒸发循环的过程中实现蒸发物料中水分的蒸发分离，完成整个低温蒸发过程。

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