CN211644660U - 一种双效两级压缩热泵海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于海水淡化技术领域，具体涉及一种双效两级压缩热泵海水淡化装置，制冷剂循环系统包括第一压缩机、第一冷凝器、第一节流阀、蒸发器、第二压缩机、第二冷凝器、第二节流阀以及第二换热器；第一海水淡化系统包括第一海水水箱、第一水泵以及蒸发器；第二海水淡化系统包括第二海水水箱，第二水泵、第一冷凝器、第二冷凝器；本实用新型采用两级压缩热泵技术制取淡水，在蒸发器侧将海水冷冻形成不含盐分的冰；在第二冷凝器侧将海水加热汽化形成不含盐分的水蒸气，海水淡化海水经过两个冷凝器加热，更容易达到沸点而蒸发；两级压缩热泵技术能够有效降低能耗，提高海水淡化速度。
Description
技术领域
本实用新型属于海水淡化技术领域，具体涉及一种双效两级压缩热泵海水淡化装置。
背景技术
淡水资源的匮乏已经影响到了社会经济的发展和生活水平的提高，为了缓解淡水紧张，各级政府正在积极寻找有效的途径解决淡水资源短缺的问题。海洋的水资源取之不尽、用之不竭，若能将部分海水变成淡水，将是解决水资源危机的重要途径之一。由此，海水淡化技术也应运而生，有效地缓解了水资源短缺危机。
传统的海水淡化技术主要有膜法和热法两大类。膜法主要有反渗透法和电渗析法，热法海水淡化技术主要有多级闪蒸法、多效蒸发法。膜法处理对海水预处理要求高，否则出水品质差，热法得到的水质高，但是传统的热法耗能高，换热器体积大，装置结构复杂。因此，需要一种出水品质高、结构简单又节能的装置来满足现有需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题，提出了一种双效两级压缩热泵海水淡化装置。
为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种双效两级压缩热泵海水淡化装置，包括制冷剂循环系统，制冷剂循环系统包括通过管道依次连接成闭合回路的第一压缩机、第二压缩机、第二冷凝器、第一节流阀以及蒸发器；制冷剂循环系统还包括第一冷凝器，第一压缩机的出口与第一冷凝器的入口相连接，第一冷凝器的制冷剂出口与第一节流阀的入口相连接；还包括第一海水淡化系统与第二海水淡化系统，第一海水淡化系统包括第一海水水箱、第一水泵以及蒸发器；第一海水水箱通过第一水泵与蒸发器的海水入口相连通；第一海水水箱设有海水补水口，蒸发器设有排冰口与废水出口；第二海水淡化系统包括第二海水水箱，第二水泵、第一冷凝器、第二冷凝器、真空泵、第一换热器以及淡水水箱；真空泵使第二海水淡化系统为真空状态，第二海水水箱通过第二水泵与第一冷凝器的海水入口相连通，第一冷凝器的海水出口与第二冷凝器的海水入口相连通，第二冷凝器的水蒸气出口依次通过真空泵、第一换热器与淡水水箱相连通；第二海水水箱设有海水补水口，第二冷凝器设有废水出口。
进一步地，制冷剂循环系统还包括第二节流阀与第二换热器，第二冷凝器通过第二换热器与第一节流阀连接；第二冷凝器的制冷剂出口与第二节流阀的入口相连接，第二节流阀的出口与第二换热器的第二入口相连接，第二换热器的第二出口连接到第一压缩机的出口，第二换热器的第一入口连接到第二冷凝器的制冷剂出口，第二换热器的第一出口又连接到第一节流阀的入口。
进一步地，第一换热器为水冷换热器；蒸发器废水出口与第一换热器的废水入口相连通，第一换热器设有废水出口。
进一步地，第一换热器为强制对流的风冷翅片换热器。
进一步地，还包括挫冰杆，挫冰杆从排冰口伸入蒸发器内使冰破裂，碎冰从所述排冰口排出。
与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果为：
(1)本实用新型采用两级压缩热泵技术制取淡水，相比于常规热泵，两级压缩热泵在制取淡水的过程中，海水经过两个冷凝器加热，更容易达到沸点而蒸发，能够有效降低能耗，提高海水淡化速度；通过回收热泵第一冷凝器侧的冷凝潜热，在第一冷凝器侧将海水温度升高；通过回水热泵第二冷凝器侧的冷凝潜热，在第二冷凝器侧将海水加热形成不含盐分的水蒸气，完成海水淡化；第一冷凝器与第二冷凝器相互结合，提高海水淡化速度；利用热泵蒸发器侧的冷量，在蒸发器侧将海水冷冻形成不含盐分的冰，完成海水淡化；冷凝器与蒸发器相结合，实现双效制取淡水，提高海水淡化的速度，节约海水淡化成本；
(2)本实用新型通过第二节流阀与第二换热器提高蒸发器侧结冰速率；
(3)温度较低的高浓度的废水由蒸发器进入第一换热器内，加速第一换热器内水蒸气冷凝。
附图说明
图1为本实施例一种双效两级压缩热泵海水淡化装置连接结构图。
图中：1-第一压缩机、2-蒸发器、3-第一海水水箱、4-第一水泵、5-第一节流阀、6-第一冷凝器、7-第二海水水箱、8-第二水泵、9-第二换热器、10-第二节流阀、11-第二冷凝器、12-第二压缩机、13-真空泵、14-第一换热器、15-淡水水箱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步地描述，但本实用新型的保护范围并不仅仅限于此。
如图1所示，一种双效两级压缩热泵海水淡化装置，包括制冷剂循环系统，制冷剂循环系统包括通过管道依次连接成闭合回路的第一压缩机1、第二压缩机12、第二冷凝器11、第一节流阀5以及蒸发器2，其中，第一压缩机1的出口还与第二压缩机12的入口相连接，第二压缩机12的出口与第二冷凝器11的制冷剂入口相连接，第二冷凝器11的制冷剂出口连接到第一节流阀5的入口，第一节流阀5的出口与蒸发器2的制冷剂入口相连接，蒸发器2的制冷剂出口又连接到第一压缩机1的入口。制冷剂循环系统还包括第一冷凝器6，第一压缩机1的出口与第一冷凝器6的入口相连接，第一冷凝器6的制冷剂出口与第一节流阀5的入口相连接。第一压缩机1流出的制冷剂一部分进入第一冷凝器6，另一部分经第二压缩机12进入第二冷凝器11。第二冷凝器11流出的制冷剂与第一冷凝器6流出的制冷剂汇合后进入第一节流阀5。
本实施例还包括第一海水淡化系统，第一海水淡化系统包括第一海水水箱3、第一水泵4以及蒸发器2。第一海水水箱3通过第一水泵4与蒸发器2的海水入口相连通。第一海水水箱3设有海水补水口，蒸发器2设有排冰口与废水出口。第一海水水箱3内的海水由第一水泵4送至蒸发器2形成不含盐分的冰，冰破碎后从蒸发器2的排冰口排出，高浓度废水从蒸发器2废水出口排出。蒸发器2内，制冷剂在相应的制冷剂管道内流动，海水在制冷剂管道外的海水通道内流动，制冷剂将冷量传递给海水，使海水在海水通道的内壁结冰，海水通道设有排冰口与废水出口，冰破碎后经排冰口排出，从而得到淡水，高浓度的废水从废水出口排出。
本实施例还包括第二海水淡化系统，第二海水淡化系统包括第二海水水箱7，第二水泵8、第一冷凝器6、第二冷凝器11、真空泵13、第一换热器14以及淡水水箱15。真空泵13使第二海水淡化系统为真空状态，第二海水水箱7通过第二水泵8与第一冷凝器6的海水入口相连通，第一冷凝器6的海水出口与第二冷凝器11的海水入口相连通，第二冷凝器11的水蒸气出口依次通过真空泵13、第一换热器14与淡水水箱15相连通。第二海水水箱7设有海水补水口，第二冷凝器11设有废水出口。第二海水水箱7内的海水由第二水泵8送至第一冷凝器6加热升温，海水从第一冷凝器6流出后进入第二冷凝器11加热汽化形成不含盐分的水蒸气，水蒸气由真空泵13进入第一换热器14冷凝形成淡水后进入淡水水箱15，高浓度的废水从第二冷凝器11废水出口排出。第一冷凝器6内，制冷剂在相应的制冷剂管道内流动，海水在相应的海水管道内流动，制冷剂释放的热量传递给海水，使海水温度升高。第二冷凝器11内，制冷剂在相应的制冷剂管道内流动，海水在相应的海水管道内流动，制冷剂释放的热量传递给海水，使海水变成水蒸气。
本实施例采用两级压缩热泵技术制取淡水，相比于常规热泵，两级压缩热泵在制取淡水的过程中，海水经过两个冷凝器加热，更容易达到沸点而蒸发，能够有效降低能耗，提高海水淡化速度；通过回收热泵第一冷凝器侧的冷凝潜热，在第一冷凝器侧将海水温度升高；通过回水热泵第二冷凝器侧的冷凝潜热，在第二冷凝器侧将海水加热形成不含盐分的水蒸气，完成海水淡化；第一冷凝器与第二冷凝器相互结合，提高海水淡化速度；利用热泵蒸发器侧的冷量，在蒸发器侧将海水冷冻形成不含盐分的冰，完成海水淡化；冷凝器与蒸发器相结合，实现双效制取淡水，提高海水淡化的速度，节约海水淡化成本。
本实施例还包括第二节流阀10与第二换热器9。第二换热器9设有制冷剂第一通道与制冷剂第二通道，第一通道的进口与出口分别为第二换热器9的第一入口、第一出口，第二通道的进口与出口分别为第二换热器9的第二入口、第二出口。第二冷凝器11通过第二换热器9与第一节流阀5连接。第二冷凝器11的制冷剂出口与第二节流阀10的入口相连接，第二节流阀10的出口与第二换热器9的第二入口相连接，第二换热器9的第二出口连接到第一压缩机1的出口，第二换热器9的第一入口连接到第二冷凝器11的制冷剂出口，第二换热器9的第一出口又连接到第一节流阀5的入口。第二冷凝器11流出的制冷剂一部分流入制冷剂第一通道，另一部分经第二节流阀10流入制冷剂第二通道，由于这部分制冷剂经过第二节流阀10后压力会降低，因此温度也会降低。在第二换热器9中，制冷剂第一通道的制冷剂与制冷剂第二通道的制冷剂换热，使制冷剂第一通道的制冷剂温度降低。制冷剂第一通道流出的制冷剂与第一冷凝器6流出的制冷剂汇合后流入第一节流阀5，由于制冷剂第一通道流出的制冷剂已经被冷却，因此经过节流阀5进入蒸发器2的制冷剂干度会降低，能够吸收更多的海水热量，使其结冰，有效提高了双级压缩热泵循环的效率。制冷剂第二通道流出的制冷剂与第一压缩机1流出的制冷剂汇合后流入第二压缩机12。因此，本实施例通过第二节流阀10与第二换热器9提高蒸发器2侧结冰速率。
为回收第一海水淡化系统中废水的冷量，第一换热器14为水冷换热器，蒸发器2废水出口与第一换热器14的废水入口相连通，第一换热器14设有废水出口。蒸发器2流出的废水进入第一换热器14，废水与水蒸气两种介质在第一换热器14内各自流通并进行热量交换，高浓度废水从第一换热器14的废水出口排出。温度较低的高浓度废水由蒸发器2进入第一换热器14内，加速第一换热器14内水蒸气冷凝。为增强第一换热器14的换热效果，第一换热器14也可为强制对流的风冷翅片换热器。本实施例还包括挫冰杆，挫冰杆从排冰口伸入蒸发器2内使冰破裂，碎冰从所述排冰口排出。
本实施例海水的淡化过程具体如下：第一水泵4从第一海水水箱3中抽取海水，通过管道进入蒸发器2，在蒸发器2中遇冷结冰，冰附着在蒸发器2内的海水通道内壁上，挫冰杆从排冰口伸入蒸发器2的海水通道内将冰破碎，碎冰排出，由于冰中几乎不含有盐分，所以冰也可以作为淡水；同时，高浓度的废水由蒸发器2的废水出口排出，进入第一换热器14，由于废水已经在蒸发器2中被冷却，温度较低，所以在第一换热器14中废水与第二冷凝器11排出的水蒸气换热，使水蒸气冷凝为淡水，最后排出废水。第二水泵8从第二海水水箱7中抽取海水，通过管道进入第一冷凝器6，在第一冷凝器6中吸收潜热，海水升温，然后再由管道进入第二冷凝器11，在第二冷凝器11中再次利用潜热蒸发海水，第二冷凝器11得到淡水的原理基于盐分几乎不溶于低压水蒸气的原理，运行时用真空泵13使第二海水淡化系统保持较高真空度，然后利用第二冷凝器11对海水加热使之在高真空下蒸发汽化，得到的水蒸气经过真空泵13进入第一换热器14，与蒸发器2排出的废水换热，被冷凝为淡水后，进入淡水水箱15，同时，高浓度的废水由第二冷凝器11的废水出口排出。海水淡化装置不间歇的运行，得到淡水。本实施例不仅能用于海水的淡化，也可以用于其他溶液或污水中水的淡化提取。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种双效两级压缩热泵海水淡化装置，包括制冷剂循环系统，制冷剂循环系统包括通过管道依次连接成闭合回路的第一压缩机、第二压缩机、第二冷凝器、第一节流阀以及蒸发器，其特征在于：
制冷剂循环系统还包括第一冷凝器，第一压缩机的出口与第一冷凝器的入口相连接，第一冷凝器的制冷剂出口与第一节流阀的入口相连接；
还包括第一海水淡化系统与第二海水淡化系统，第一海水淡化系统包括第一海水水箱、第一水泵以及蒸发器；第一海水水箱通过第一水泵与蒸发器的海水入口相连通；第一海水水箱设有海水补水口，蒸发器设有排冰口与废水出口；
第二海水淡化系统包括第二海水水箱，第二水泵、第一冷凝器、第二冷凝器、真空泵、第一换热器以及淡水水箱；真空泵使第二海水淡化系统为真空状态，第二海水水箱通过第二水泵与第一冷凝器的海水入口相连通，第一冷凝器的海水出口与第二冷凝器的海水入口相连通，第二冷凝器的水蒸气出口依次通过真空泵、第一换热器与淡水水箱相连通；第二海水水箱设有海水补水口，第二冷凝器设有废水出口。
2.根据权利要求1所述的双效两级压缩热泵海水淡化装置，其特征在于：
制冷剂循环系统还包括第二节流阀与第二换热器，第二冷凝器通过第二换热器与第一节流阀连接；第二冷凝器的制冷剂出口与第二节流阀的入口相连接，第二节流阀的出口与第二换热器的第二入口相连接，第二换热器的第二出口连接到第一压缩机的出口，第二换热器的第一入口连接到第二冷凝器的制冷剂出口，第二换热器的第一出口又连接到第一节流阀的入口。
3.根据权利要求1所述的双效两级压缩热泵海水淡化装置，其特征在于：
第一换热器为水冷换热器；蒸发器废水出口与第一换热器的废水入口相连通，第一换热器设有废水出口。
4.根据权利要求1所述的双效两级压缩热泵海水淡化装置，其特征在于：
第一换热器为强制对流的风冷翅片换热器。
5.根据权利要求1所述的双效两级压缩热泵海水淡化装置，其特征在于：还包括挫冰杆，挫冰杆从排冰口伸入蒸发器内使冰破裂，碎冰从所述排冰口排出。
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