CN208081873U - 一种热源塔溶液浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热源塔溶液浓缩装置，包括冷凝水室、水蒸气室和套管式换热器，所述套管式换热器置于所述冷凝水室内，所述套管式换热器包括外管和内管，所述外管一端连接溶液进口，一端通向加热器入口，所述内管套于所述外管内，所述内管一端连接溶液出口，一端通过浓缩管通向加热器出口，所述浓缩管置于所述水蒸气室内，所述水蒸气室连接有用于抽取所述水蒸气室内空气和水蒸气的空气压缩机。本实用新型中的浓缩装置充分利用溶液中水分热量实现浓缩过程，实现资源的合理利用。

Description

一种热源塔溶液浓缩装置

技术领域

本实用新型涉及一种浓缩装置，尤其涉及一种用于热源塔溶液的浓缩装置。

背景技术

国家中长期科技发展规划纲要中明确指出，应将“建筑节能和绿色建筑”作为优先主题，重点研究开发建筑节能技术与设备。我国长江中下游区域（夏热冬冷地区）夏季炎热，冬季湿冷，全年潮湿，建筑空调能耗大，热源塔热泵系统就是在夏热冬冷地区特有的气候特征及现有的国家节能政策下迅速发展出来的。其在夏季按照常规的水冷冷水机组制冷模式运行，而在冬季冷却塔转化为吸热设备—热源塔运行，塔中循环防冻液从空气中吸收热量，热泵机组冷凝器为用户提供热量，是一种极其适合夏热冬冷地区的节能性热泵系统。

受夏热冬冷地区冬季湿冷的气候特点影响，热源塔溶液从空气中换热过程中不可避免存在溶液从空气中吸收水分的现象。不少研究表明，冬季溶液从空气中吸收水分所产生的潜热量占总热量的30%左右甚至更高。如何高效的将热源塔中溶液的水分剥离出来，实现溶液浓缩，成为热源塔热泵系统中最关键的问题之一。

实用新型内容

为了充分利用溶液中水分存在的潜热量，避免资源的浪费，提高能源利用效率，提供了一种热源塔溶液浓缩装置。该装置尽最大可能的利用了分离溶液中水分所产生的热量。

本实用新型所采用的方案为：一种热源塔溶液浓缩装置，包括冷凝水室、水蒸气室和套管式换热器，所述套管式换热器置于所述冷凝水室内，所述套管式换热器包括外管和内管，所述外管一端连接溶液进口，一端通向加热器入口，所述内管套于所述外管内，所述内管一端连接溶液出口，一端通过浓缩管通向加热器出口，所述浓缩管置于所述水蒸气室内，所述水蒸气室连接有用于抽取所述水蒸气室内空气和水蒸气的空气压缩机。

进一步的，所述内管出口分为第一分支和第二分支，所述第一分支连接所述溶液出口，所述第二分支连接所述外管入口。

进一步的，所述内管出口与所述外管入口之间通过循环阀门连接。

进一步的，所述浓缩管为可渗透管内水蒸气的中空纤维管。

进一步的，所述空气压缩机为蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机入口连通所述水蒸气室，所述蒸汽压缩机出口连通通往外界的排气口或冷凝水室，所述排气口处设有排气阀，所述冷凝水室连接所述蒸汽压缩机处设有水蒸气阀。

进一步的，所述内管出口处设有吸水泵，所述吸水泵出口与所述外管入口之间设置循环阀门，所述吸水泵与所述溶液出口之间设有出口阀门。

进一步的，所述冷凝水室底部设有排水口，所述排水口处设有排水阀。

本实用新型还提供了一种热源塔溶液浓缩方法，包括对所述水蒸气室进行抽真空，使所述浓缩管内的水分在低压环境下沸腾为水蒸气渗透出所述浓缩管；利用所述内管和外管的温差对所述外管溶液进行加热；将所述水蒸气室中的水蒸气引入所述冷凝室，提高所述冷凝室温度加热所述外管内溶液。

更详细的，一种热源塔溶液浓缩方法，包括以下步骤：

步骤1 使用所述空气压缩机对所述水蒸气室进行抽真空；

步骤2 浓缩溶液：溶液通过所述溶液进口流入所述外管，进入所述加热器进行加热后流入所述浓缩管，溶液中的水分在低压水蒸气室内沸腾为水蒸气渗透出所述浓缩管；

步骤3 ：将水蒸气室内的蒸汽引入所述冷凝室，冷凝室内蒸汽与外管之间进行热交换，内管与外管之间进行热交换，升高所述外管内溶液温度；

步骤4：将内管出口处溶液引入外管。

本实用新型所产生的有益效果包括：第一、本专利采用蒸汽压缩机来实现水蒸气从水蒸气室到冷凝水室，一方面提高出口蒸汽的压力从而有利于冷凝，同时实现了水蒸气的快速转移，提高溶液浓缩的速率，此外蒸汽压缩机的运转产生的热量也注入冷凝室中，能量达到综合的利用。

第二、本专利采用中空纤维管用于溶液中水分的相关转移，从而确保整个过程中无任何溶质跑出，因而产生的冷凝水具有较高的使用价值。

第三、本专利采用套管式换热器内置于冷凝水室中，实现外部高温，中部低温，内部高温的现象，强化对进口溶液换热的效果，溶液浓缩效率得到极大提高。

附图说明

图1 本实用新型中热源塔溶液浓缩装置的结构示意图；

图中1、水蒸气室，2、冷凝水室，3、套管式换热器，3-1、内管，3-2、外管，4、中空纤维管，5、电加热器，6、蒸汽压缩机，7、吸水泵，8、溶液进口，9、溶液出口，10、进口阀门，11、出口阀门，12、循环阀门，13、排水口，14、排水阀门，15、排气口，16、排气阀，17、水蒸气阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的解释说明，但应当理解为本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本实用新型中的热源塔溶液浓缩装置，包括冷凝水室2、水蒸气室1、套管式换热器3和蒸汽压缩机6，蒸汽压缩机6入口连接水蒸气室1，出口处设有两个分支，一分支通过排气出口通向外界，另一分支通过水蒸气阀通向冷凝水室2。套管式换热器3置于冷凝水室2内，套管式换热器3包括内管3-1和外管3-2，外管3-2连通溶液进口8和电加热器5，含水分的稀溶液通过溶液进口8进入外管3-2，并进入电加热器5进行加热和浓缩后进入内管3-1，内管3-1一端通过中空纤维管4连接电加热器5出口，一端连接溶液出口9，经过加热后的溶液在水蒸气室1内沸腾为水蒸气渗透出中空纤维管4，从而得到浓缩，流入内管3-1内的溶液相对于外管3-2温度较高，可进行热交换加热外管3-2溶液温度，由于该装置对进入外管3-2内溶液的温度具有要求，因为在外管3-2进口处和内管3-1出口处设有循环阀门12，通过控制该阀门来调节内管3-1内溶液进入外管3-2的量，进而达到控制温度的目的。

在内管3-1出口处设置吸水泵7，吸水泵7出口连接第一分支和第二分支，第一分支通过出口阀门11连接溶液出口9，第二分支通过循环阀门12连接外管入口，外管入口通过进口阀门10连接溶液进口8，冷凝室设有用于将冷凝水排出的排出口13，排水口13处设有排水阀门14，蒸汽压缩机入口连通水蒸气室1，出口通过排气阀16连接排气口15，通过水蒸气阀17连通冷凝水室2。

本实用新型中热源塔溶液浓缩装置的浓缩方法包括以下步骤：

1 水蒸气室1抽真空过程

首先，关闭水蒸气阀，打开排气阀和蒸汽压缩机6，水蒸气室1中的空气被吸出并被排出大气中，从而实现水蒸气室1的真空状态。采用该步骤的原因是，可以使溶液中的水分不必加热至100℃，即可实现低压环境中的沸腾状态，即可由水沸腾为水蒸气。

2 溶液浓缩过程

经过加热的溶液，水由液态变为气态渗透出中空纤维管4，进入水蒸气室1，进而使管内溶液得到浓缩，在该过程中排气阀关闭状态，水蒸气阀打开，水蒸气室1内的水蒸气经过蒸汽压缩机6进入冷凝室。

3 换热过程

由于内管3-1内溶液温度高于外管3-2内溶液温度，因为冷凝室内内管3-1与外管3-2之间进行热交换，加热了外管3-2溶液；另一方面，由于水蒸气室1内的水蒸气进入了冷凝室，在冷凝室内由水蒸气变为液态水，这个过程是放热过程，放出的热量被外管3-2内溶液吸收，进一步实现了加热外管3-2溶液的目的。

经过浓缩后的溶液通过内管3-1流入吸水泵7，部分溶液通过循环阀门12进入套管式换热器3外管3-2，对外管3-2内溶液进行温度调节，另外部分浓溶液则通过出口阀门排出。冷凝水则通过排水阀门排出。

上述仅为本实用新型的优选实施例，本实用新型并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本实用新型的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种热源塔溶液浓缩装置，其特征在于：包括冷凝水室、水蒸气室和套管式换热器，所述套管式换热器置于所述冷凝水室内，所述套管式换热器包括外管和内管，所述外管一端连接溶液进口，一端通向加热器入口，所述内管套于所述外管内，所述内管一端连接溶液出口，一端通过浓缩管通向加热器出口，所述浓缩管置于所述水蒸气室内，所述水蒸气室连接有用于抽取所述水蒸气室内空气和水蒸气的空气压缩机。

2.根据权利要求1所述的热源塔溶液浓缩装置，其特征在于：所述内管出口分为第一分支和第二分支，所述第一分支连接所述溶液出口，所述第二分支连接所述外管入口。

3.根据权利要求2所述的热源塔溶液浓缩装置，其特征在于：所述内管出口与所述外管入口之间通过循环阀门连接。

4.根据权利要求1所述的热源塔溶液浓缩装置，其特征在于：所述浓缩管为可渗透管内水蒸气的中空纤维管。

5.根据权利要求1所述的热源塔溶液浓缩装置，其特征在于：所述空气压缩机为蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机入口连通所述水蒸气室，所述蒸汽压缩机出口连通通往外界的排气口或冷凝水室，所述排气口处设有排气阀，所述冷凝水室连接所述蒸汽压缩机处设有水蒸气阀。

6.根据权利要求1所述的热源塔溶液浓缩装置，其特征在于：所述内管出口处设有吸水泵，所述吸水泵出口与所述外管入口之间设置循环阀门，所述吸水泵与所述溶液出口之间设有出口阀门。

7.根据权利要求1所述的热源塔溶液浓缩装置，其特征在于：所述冷凝水室底部设有排水口，所述排水口处设有排水阀。