CN116920437A - 自适应多级能量利用蒸馏系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应多级能量利用蒸馏系统，涉及蒸馏技术领域，具体包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和立式溶液罐，所述立式溶液罐的顶部通过负压泵与固定连接在立式溶液罐内底部的冷凝换热器输入端连接，且冷凝换热器的输出端与预热换热器的输入端连接，预热换热器的输出端与自适应增效热交换器输入端连接，自适应增效热交换器输出端与三通阀连接，三通阀连接到蒸发器顶部一端的输入端，三通阀的中部端口与风冷换热器的输入端连接，且风冷换热器与蒸发器顶部连接，且蒸发器的底部开设有冷凝水出口。本发明整个系统利用了压缩机系统的冷凝加热和蒸发降温的特点，做到充分利用冷凝水的余热和压缩机系统余热，蒸馏和制热热效率高。
Description
技术领域
本发明涉及蒸馏技术领域，具体是一种自适应多级能量利用蒸馏系统。
背景技术
随着热泵技术的发展，可充分利用热泵设备高效搬运热能的特性来达到节能减排的目标。
然而现有热泵蒸馏技术还存在以下的问题：
1.采用电加热、燃气或者燃油加热进行蒸馏，能耗高，污染大。
2.蒸汽冷却成蒸馏水需要较多的冷却介质及能耗，热能利用效率低。
3.采用压缩机驱动冷媒加热和冷却，冷凝及蒸发系统冷热交换不均衡，波动大，能效比低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自适应多级能量利用蒸馏系统，来解决实际使用中所遇到的问题。
本发明的目的在于提供一种自适应多级能量利用蒸馏系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
自适应多级能量利用蒸馏系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和立式溶液罐，所述压缩机的输出端与冷凝器的一侧输入端连接，冷凝器的一侧输出端与自适应增效热交换器的一侧输入端连接，自适应增效热交换器的一侧输出端与膨胀阀的输入端连接，膨胀阀的输出端与蒸发器的一侧输入端连接，蒸发器的一侧输出端通过管道与压缩机的输入端连接，所述立式溶液罐的顶部与所述负压泵的输入端连接，负压泵的输出端与冷凝换热器的输入端连接，冷凝换热器固定连接在立式溶液罐内的底部，且冷凝换热器的输出端与预热换热器的输入端连接，预热换热器的输出端与自适应增效热交换器的另一侧输入端连接，自适应增效热交换器的另一侧输出端与三通阀的一侧端口连接，三通阀的另一侧端口连接到蒸发器顶部一端的输入端，三通阀的中部端口与风冷换热器的输入端连接，风冷换热器的输出端与蒸发器顶部另一端的输入端连接，且蒸发器的底部开设有冷凝水出口，冷凝水通过冷凝水出口排出蒸馏系统。
在实际使用中，由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀构成基本的热泵系统，从而为蒸馏系统提供热能，同时，在膨胀阀和冷凝器之间设置的自适应增效热交换器充分利用冷凝水的热能吸收和释放，来稳定压缩机系统，并提高了系统能效比。
需要说明的是，本发明通过自适应增效热交换器的设置，充分利用冷凝水的热能吸收和释放，来稳定压缩机系统，并提高了系统能效比，在正常工作状态对冷凝后的冷媒进行再次降温，并提高了冷凝水温度，有利于冷凝水进入蒸发器后的对冷媒进行蒸发。在有温度及压力波动状态下，可对冷凝系统进行热量补偿，保证压缩机系统稳定工作。
优选的，所述冷凝器另一侧的输出端与立式溶液罐顶部输入端连接，立式溶液罐底部输出端与循环水泵的输入端连接，且循环水泵的输出端与冷凝器另一侧的输入端连接。
优选的，所述立式溶液罐输入端和冷凝器输出端的管路上设有辅助电加热器，通过辅助电加热器进行辅助加热，从而提高蒸馏效率。
优选的，所述循环水泵输入端和立式溶液罐底部输出端之间的管路上设有补水入口，由补水入口向蒸馏系统中加水，且补水入口到循环水泵输入端之间设有预热换热器，预热换热器到补水入口之间固定有截止阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 整个系统利用了压缩机系统的冷凝加热和蒸发降温的特点，做到充分利用冷凝水的余热和压缩机系统余热，蒸馏和制热热效率高。
2.通过自适应增效热交换器，充分利用冷凝水的热能吸收和释放，来稳定压缩机系统，并提高了系统能效比。在正常工作状态对冷凝后的冷媒进行再次降温，并提高了冷凝水温度，有利于冷凝水进入蒸发器后的对冷媒进行蒸发，在有温度及压力波动状态下，可对冷凝系统进行热量补偿，保证压缩机系统稳定工作。
3.风冷换热器可根据压缩机系统运行状态和冷凝水温度及室外温度调节工作状态，有利于系统稳定高效运行。
4.整个系统可适应多个工况状态，可在变能力变压力变温度的情况下稳定运行。
5.冷凝水最终温度可控，可降低到环境温度以下，不需要额外制冷降温，可直接罐装或者使用。
附图说明
图1为自适应多级能量利用蒸馏系统的结构示意图。
如图所示：1、压缩机；2、冷凝器；3、蒸发器；4、自适应增效热交换器；5、膨胀阀；6、风冷换热器；7、冷凝水出口；8、循环水泵；9、预热换热器；10、截止阀；11、补水入口；12、辅助电加热器；13、负压泵；14、冷凝换热器；15、立式溶液罐；16、三通阀。
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。
请参阅图1，本发明实施例中，自适应多级能量利用蒸馏系统，包括压缩机1、冷凝器2、蒸发器3、膨胀阀5和立式溶液罐15，所述压缩机1的输出端与冷凝器2的一侧输入端连接，冷凝器2的一侧输出端与自适应增效热交换器4的一侧输入端连接，自适应增效热交换器4的一侧输出端与膨胀阀5的输入端连接，膨胀阀5的输出端与蒸发器3的一侧输入端连接，蒸发器3的一侧输出端通过管道与压缩机1的输入端连接，所述立式溶液罐15的顶部与所述负压泵13的输入端连接，负压泵13的输出端与冷凝换热器14的输入端连接，冷凝换热器14固定连接在立式溶液罐15内的底部，且冷凝换热器14的输出端与预热换热器9的输入端连接，预热换热器9的输出端与自适应增效热交换器4的另一侧输入端连接，自适应增效热交换器4的另一侧输出端与三通阀16的一侧端口连接，三通阀16的另一侧端口连接到蒸发器5顶部一端的输入端，三通阀16的中部端口与风冷换热器6的输入端连接，风冷换热器6的输出端与蒸发器3顶部另一端的输入端连接，且蒸发器3的底部开设有冷凝水出口7，冷凝水通过冷凝水出口7排出蒸馏系统。
在实际使用中，由压缩机1、冷凝器2、蒸发器3和膨胀阀5构成基本的热泵系统，从而为立式溶液罐15的蒸馏提供热能，同时，在膨胀阀5和冷凝器2之间设置的自适应增效热交换器4充分利用冷凝水的热能吸收和释放，来稳定压缩机系统，并提高了系统能效比。
需要说明的是，本发明通过自适应增效热交换器4的设置，充分利用冷凝水的热能吸收和释放，来稳定压缩机系统，并提高了系统能效比，在正常工作状态对冷凝后的冷媒进行再次降温，并提高了冷凝水温度，有利于冷凝水进入蒸发器后的对冷媒进行蒸发。在有温度及压力波动状态下，可对冷凝系统进行热量补偿，保证压缩机系统稳定工作。
所述冷凝器2另一侧的输出端与立式溶液罐15顶部输入端连接，立式溶液罐15底部输出端与循环水泵8的输入端连接，且循环水泵8的输出端与冷凝器2另一侧的输入端连接。
所述立式溶液罐15输入端和冷凝器2输出端的管路上设有辅助电加热器12，通过辅助电加热器12进行辅助加热，从而提高蒸馏效率。
所述循环水泵8输入端和立式溶液罐15底部输出端之间的管路上设有补水入口11，由补水入口11向蒸馏系统中加水，且补水入口11到循环水泵8输入端之间设有预热换热器9，预热换热器9到补水入口11之间固定有截止阀10。
本发明的工作原理是：
1. 设备初启动，先启动辅助电加热器12对立式溶液罐15进行预热。
2.预热到工作温度后，启动负压泵13和压缩机1系统，同时根据运行状态关闭辅助电加热器12。
3.蒸汽通过冷凝换热器14降温降压后变为冷凝水，并加热立式溶液罐15底部液体做到冷凝初步热回收。
4.冷凝水先通过预热换热器9将补水加热，做到二阶热回收。
5.冷凝水经过自适应增效热交换器4，在正常工作状态对冷凝后的冷媒进行再次降温，并提高了冷凝水温度，有利于冷凝水进入蒸发器3后的对冷媒进行蒸发,提高压缩机1系统制热能效比，当出现温度和压力波动时也可加热冷媒，保证压缩机1系统稳定工作，做到三阶热回收。
6.冷凝水经过三通阀16，由系统判断是否开启风冷换热器6进行温度调节。
7.冷凝水进入蒸发器3，利用冷凝水热能蒸发冷媒，做到四阶热回收。
8.蒸馏液加热，由循环水泵8将立式溶液罐15底部液体泵入冷凝器2和辅助电加热加热12后进入立式溶液罐15上部。
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，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种自适应多级能量利用蒸馏系统，包括压缩机（1）、冷凝器（2）、蒸发器（3）、膨胀阀（5）和立式溶液罐（15），所述压缩机（1）的输出端与冷凝器（2）的一侧输入端连接，冷凝器（2）的一侧输出端与自适应增效热交换器（4）的一侧输入端连接，自适应增效热交换器（4）的一侧输出端与膨胀阀（5）的输入端连接，膨胀阀（5）的输出端与蒸发器（3）的一侧输入端连接，蒸发器（3）的一侧输出端通过管道与压缩机（1）的输入端连接，所述立式溶液罐（15）的顶部与所述负压泵（13）的输入端连接，负压泵（13）的输出端与冷凝换热器（14）的输入端连接，冷凝换热器（14）固定连接在立式溶液罐（15）内的底部，且冷凝换热器（14）的输出端与预热换热器（9）的输入端连接，预热换热器（9）的输出端与自适应增效热交换器（4）的另一侧输入端连接，自适应增效热交换器（4）的另一侧输出端与三通阀（16）的一侧端口连接，三通阀（16）的另一侧端口连接到蒸发器（5）顶部一端的输入端，三通阀（16）的中部端口与风冷换热器（6）的输入端连接，风冷换热器（6）的输出端与蒸发器（3）顶部另一端的输入端连接，且蒸发器（3）的底部开设有冷凝水出口（7），冷凝水通过冷凝水出口（7）排出蒸馏系统。
2.根据权利要求1所述的自适应多级能量利用蒸馏系统，其特征在于，所述冷凝器（2）另一侧的输出端与立式溶液罐（15）顶部输入端连接，立式溶液罐（15）底部输出端与循环水泵（8）的输入端连接，且循环水泵（8）的输出端与冷凝器（2）另一侧的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的自适应多级能量利用蒸馏系统，其特征在于，所述立式溶液罐（15）输入端和冷凝器（2）输出端的管路上设有辅助电加热器（12）。
4.根据权利要求3所述的自适应多级能量利用蒸馏系统，其特征在于，所述循环水泵（8）输入端和立式溶液罐（15）底部输出端之间的管路上设有补水入口（11），由补水入口（11）向蒸馏系统中加水，且补水入口（11）到循环水泵（8）输入端之间设有预热换热器（9），预热换热器（9）到补水入口（11）之间固定有截止阀（10）。
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