CN211822289U - 一种太阳能热泵蒸汽发生装置 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能热泵蒸汽发生装置，该装置由太阳能热水的循环回路、溴化锂溶液的循环回路、冷凝水的循环回路、水蒸汽的循环回路组成。冷凝吸收室中，冷凝水利用吸收原理，吸收来自溶液蒸汽发生室的水蒸汽，完成冷凝过程，省掉换热设备，没有换热温差；太阳能热水闪蒸室中，太阳能热水闪蒸产生大量水蒸汽，降低自身温度，省掉了换热设备，没有换热温差，闪蒸产生的水蒸汽温度更高、压力更高，被溶液吸收室中的溴化锂溶液吸收，产生更高温度的吸收热，加热吸收室换热管中的水产生高温水蒸汽，完成蒸汽发生过程。本实用新型具有冷凝温度低、机组效率高、换热设备少、产生蒸汽温度高的特点，可广泛应用于低温热源丰富的地区和场所。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热泵技术领域，特别是一种太阳能热泵蒸汽发生装置。
背景技术
太阳能的开发和利用已经融入人们的生产、生活之中，尤其是太阳能热水系统发展迅速，节能效果明显；在南方，太阳能热水系统主要用在冬季制取热水，到了夏季，太阳能制取的热水用不完，浪费了大量资源；第二类吸收式热泵技术可以利用太阳能热水制取温度更高的热水或者蒸汽，使废热得到再利用，达到节能的目的。
然而，由于太阳能热水温度偏低，一般在70℃左右，现有的单效溴化锂吸收式热泵机组仅可制取90~100℃的热水，不能产生大量蒸汽，再加上机组工作效率低，换热设备庞大，投资成本高，在使用场合和环境都受到很大的限制。
现有的第二类吸收式热泵机组，如图2所示，包括：蒸汽包201、蒸汽出口202、吸收器203、冷剂泵Ⅰ204、蒸发器205、热水出口206、冷凝器207、冷剂泵Ⅱ208、热水进口209、发生器210、溶液泵211、溶液换热器212、高温水泵213，来自发生器210的溴化锂溶液，经溶液泵211驱动，在溶液换热器212经过换热升温后，进入吸收器203，喷淋在吸收器203内部的换热管束上，吸收来自蒸发器205的蒸汽，同时释放出吸收热使换热管束内的热水进一步升温，吸收蒸汽后的溴化锂溶液变为浓度较低的稀溶液，经溶液换热器212换热降温后回到发生器210，在发生器210内被换热管束内的热水加热沸腾，释放出水蒸汽，变回浓度较高的溶液，构成溴化锂溶液的循环回路；蒸汽包201内部的高温水，经高温水泵213驱动，进入吸收器203内部的换热管束管内，受管外溴化锂溶液的吸收热加热后升温，回到蒸汽包210，完成蒸汽发生过程。
上述的吸收式热泵机组效率低，换热设备庞大，产生的高温热水品位较低，原因是：（1）、冷凝器207内，冷凝水通过换热管束冷凝来自发生器210的水蒸汽，换热设备复杂；而且由于换热温差，冷凝温度高于冷凝水温几度。（2）蒸发器205内，低温热水通过换热管束加热蒸发器205内的冷剂水，换热设备复杂，而且由于换热温差，蒸发器205内的冷剂水低于低温热水的温度。
发明内容
本实用新型是为了克服现有技术的不足，提供一种利用太阳能热水加热、效率高、换热设备简单、产生蒸汽温度更高的热泵蒸汽发生装置。
本实用新型为了解决上述技术问题的技术解决方案是这样的：一种太阳能热泵蒸汽发生装置，包括太阳能热水储罐、太阳能热水闪蒸室、溶液吸收室、吸收室换热管、蒸汽包、冷凝吸收室、溶液泵、溶液蒸汽发生室、溶液蒸汽发生室换热管、U型管、太阳能集热装置，其特征在于：该装置由太阳能热水的循环回路、溴化锂溶液的工作循环回路、冷凝水的工作循环回路、水蒸汽的工作循环回路组成；所述太阳能集热装置的出口端与太阳能热水储罐的进口端相连，太阳能热水储罐的出口端与太阳能热水驱动泵Ⅱ的进口端相连，太阳能热水驱动泵Ⅱ的出口端与溶液蒸汽发生室换热管的进口端相连，溶液蒸汽发生室换热管的出口端与太阳能热水电磁阀Ⅱ的进口端相连，太阳能热水电磁阀Ⅱ的出口端与太阳能热水闪蒸室的进口端相连，太阳能热水在太阳能热水闪蒸室中蒸发大量水分，太阳能热水闪蒸室的出口端与太阳能热水单向阀的进口端相连，太阳能热水单向阀的出口端与太阳能热水电磁阀Ⅰ的进口端相连，太阳能热水电磁阀Ⅰ的出口端与太阳能热水驱动泵Ⅰ的进口端相连，太阳能热水驱动泵Ⅰ的出口端与太阳能集热装置的进口端相连，构成太阳能热水的循环回路；所述溶液蒸汽发生室的出口端与溶液泵的进口端相连，溶液泵的出口端与溶液吸收室的进口端相连，溴化锂溶液在溶液吸收室内部吸收来自太阳能热水闪蒸室中蒸发的水蒸汽，变为浓度较低的稀溶液，并释放大量热量，经吸收室换热管换热后落入溶液吸收室底部，溶液吸收室的出口端与U型管的进口端相连，U型管的出口端与溶液蒸汽发生室的进口端相连，溴化锂溶液在溶液蒸汽发生室内部被溶液蒸汽发生室换热管加热沸腾，释放大量水蒸汽，变回浓度较高的浓溶液，回到溶液蒸汽发生室底部，构成溴化锂溶液的工作循环回路；所述冷凝水冷却塔的出口端与冷凝水电磁阀Ⅰ的进口端相连，冷凝水电磁阀Ⅰ的出口端与冷凝吸收室的进口端相连，冷凝水在冷凝吸收室内部吸收来自溶液蒸汽发生室沸腾产生的水蒸汽，冷凝吸收室的出口端与冷凝水单向阀的进口端相连，冷凝水单向阀的出口端与冷凝水电磁阀Ⅱ的进口端相连，冷凝水电磁阀Ⅱ的出口端与冷凝水循环泵的进口端相连，冷凝水循环泵的出口端与冷凝水冷却塔的进口端相连，构成冷凝水的工作循环回路；所述蒸汽包的高温水出口端与高温水泵的进口端相连，高温水泵的出口端与吸收室换热管的进口端相连，吸收室换热管的出口端与蒸汽包的高温水进口端相连，构成高温水的工作循环回路。
所述蒸汽包与蒸汽出口、补水口相连，工作时，蒸汽包内的高温水经高温水泵驱动，进入吸收室换热管受热沸腾产生水蒸汽，水蒸汽进入蒸汽包，由蒸汽出口排出蒸汽包，完成蒸汽发生过程；补水口起到补水的作用。
所述太阳能热水闪蒸室与溶液吸收室为一体化筒体结构，太阳能热水闪蒸室与溶液吸收室分列两侧，上部相通，下部由隔板隔开，液体互不干扰，太阳能热水闪蒸室与溶液吸收室上部均设有喷淋和除沫装置。
所述溶液蒸汽发生室与冷凝吸收室为一体化筒体结构，溶液蒸汽发生室与冷凝吸收室分列两侧，上部连通，下部由隔板隔开，液体互不干扰，溶液蒸汽发生室与冷凝吸收室上部均设有喷淋和除沫装置。
所述太阳能热水闪蒸室和溶液吸收室所在的筒体位于溶液蒸汽发生室和冷凝吸收室所在的筒体的上部，两个筒体均为密封真空装置。
所述太阳能热水驱动泵Ⅰ的作用是将太阳能热水闪蒸室中的热水由真空状态下驱动至太阳能集热装置进行加热。
所述吸收室换热管和溶液蒸汽发生室换热管为列管式或盘管式结构，其中吸收室换热管的管内走高温热水，管外走溴化锂溶液，并形成换热液膜；溶液蒸汽发生室换热管的管内走太阳能热水，管外走溴化锂溶液，并形成换热液膜。
所述太阳能热水电磁阀Ⅰ、太阳能热水电磁阀Ⅱ、太阳能热水驱动泵Ⅰ、均由PLC程序或感应开关控制，为同步开启或关闭状态；冷凝水电磁阀Ⅰ、冷凝水电磁阀Ⅱ、冷凝水循环泵由PLC程序或感应开关控制，为同步开启或关闭状态。
所述U型管起到降压、节流、气堵的作用，U型管的长度取决于上下两个筒体之间的压差。
所述太阳能热水闪蒸室和冷凝吸收室内部装有填料，没有换热装置。
与现有技术相比，本实用新型具有如下显著效果：
（1）、冷凝吸收室中，冷凝水由上部进入，经喷淋后成雾化状态，由于温度较低，大量吸收来自溶液蒸汽发生室的水蒸汽，在此换热过程中冷凝水利用吸收原理来完成冷凝过程，省掉了换热设备，而且由于没有换热温差，冷凝水温度即为冷凝温度，因此冷凝温度更低，机组效率提高。
（2）、太阳能热水闪蒸室中，太阳能热水由上部进入，经喷淋后，在真空状态下闪蒸产生大量水蒸汽，并降低了自身温度，省掉了换热设备，而且由于没有换热温差，闪蒸产生的水蒸汽温度更高、压力更高，溶液吸收室中的溴化锂溶液吸收温度高的水蒸汽，产生更高温度的吸收热，因此蒸汽包内的蒸汽温度更高。
因此，本实用新型技术方案具有冷凝温度低、机组效率高、换热设备少、产生蒸汽温度更高的特点。本实用新型可广泛应用于低温热源丰富的地区和场所。
附图说明
图1是本实用新型一种太阳能热泵蒸汽发生装置的结构示意图。
图2是现有第二类吸收式热泵的结构示意图。
图中：1.太阳能热水储罐，2.太阳能热水驱动泵Ⅰ，3.太阳能热水电磁阀Ⅰ，4.太阳能热水单向阀，5.太阳能热水闪蒸室，6.太阳能热水电磁阀Ⅱ，7.溶液吸收室，8.吸收室换热管，9.蒸汽出口，10.蒸汽包，11.补水口，12.高温水泵，13.冷凝水电磁阀Ⅰ，14.冷凝水冷却塔，15.冷凝吸收室，16.冷凝水循环泵，17.冷凝水电磁阀Ⅱ，18.冷凝水单向阀，19.溶液泵，20.溶液蒸汽发生室，21.溶液蒸汽发生室换热管，22.U型管，23.太阳能热水驱动泵Ⅱ，24.太阳能集热装置。
具体实施方式
通过下面实施例对本实用新型作进一步详细阐述。下述实施例以本实用新型的技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型技术方案的前提下所做的任何显而易见的改动，都属于本实用新型权利要求的保护范围。
一种太阳能热泵蒸汽发生装置，如图1，其工作流程如下：太阳能集热装置24内的热水受热后进入太阳能热水储罐1，经太阳能热水驱动泵Ⅱ23驱动进入溶液蒸汽发生室换热管21管内，换热降温后经太阳能热水电磁阀Ⅱ6进入太阳能热水闪蒸室5，在真空状态下闪蒸产生大量水蒸汽，并降低自身温度落入底部，流经太阳能热水单向阀4、太阳能热水电磁阀Ⅰ3后，受太阳能热水驱动泵Ⅰ2驱动流回太阳能集热装置24加热，完成太阳能热水的工作循环回路；来自溶液蒸汽发生室20的溴化锂浓溶液经溶液泵19驱动进入溶液吸收室7，喷淋在吸收室换热管8的管外表面，吸收来自太阳能热水闪蒸室5中蒸发的水蒸汽，变为浓度较低的稀溶液，经U型管22节流降压后进入溶液蒸汽发生室20，在溶液蒸汽发生室20内部被溶液蒸汽发生室换热管21加热沸腾，释放大量水蒸汽，变回浓度较高的浓溶液，回到溶液蒸汽发生室20底部，构成溴化锂溶液的工作循环回路；来自冷凝水冷却塔14的冷凝水流经冷凝水电磁阀Ⅰ13进入冷凝吸收室15，经喷淋后吸收来自溶液蒸汽发生室20沸腾产生的水蒸汽，温度升高，完成冷凝过程，流经冷凝水单向阀18、冷凝水电磁阀Ⅱ17后，受冷凝水循环泵16驱动流回冷凝水冷却塔14，构成冷凝水的工作循环回路；来自蒸汽包10的高温水经高温水泵12驱动进入吸收室换热管8的管内侧，受到管外侧吸收热加热后沸腾，流回蒸汽包10，构成高温水的工作循环回路。
蒸汽包10与蒸汽出口9、补水口11相连，工作时，蒸汽包10内的高温水经高温水泵12驱动，进入吸收室换热管8受热沸腾产生水蒸汽，水蒸汽进入蒸汽包10，由蒸汽出口9排出蒸汽包10，完成蒸汽发生过程；补水口11起到补水的作用。
太阳能热水闪蒸室5与溶液吸收室7为一体化筒体结构，太阳能热水闪蒸室5与溶液吸收室7分列两侧，上部相通，下部由隔板隔开，液体互不干扰，太阳能热水闪蒸室5与溶液吸收室7上部均设有喷淋和除沫装置。
溶液蒸汽发生室20与冷凝吸收室15为一体化筒体结构，溶液蒸汽发生室20与冷凝吸收室15分列两侧，上部连通，下部由隔板隔开，液体互不干扰，溶液蒸汽发生室20与冷凝吸收室15上部均设有喷淋和除沫装置。
太阳能热水闪蒸室5和溶液吸收室7所在的筒体位于溶液蒸汽发生室20和冷凝吸收室15所在的筒体的上部，两个筒体均为密封真空装置。
太阳能热水驱动泵Ⅰ2的作用是将太阳能热水闪蒸室5中的热水由真空状态下驱动至太阳能集热装置24进行加热。
吸收室换热管8和溶液蒸汽发生室换热管21为列管式或盘管式结构，其中吸收室换热管8的管内走高温热水，管外走溴化锂溶液，并形成换热液膜；溶液蒸汽发生室换热管21的管内走太阳能热水，管外走溴化锂溶液，并形成换热液膜。
太阳能热水电磁阀Ⅰ3、太阳能热水电磁阀Ⅱ6、太阳能热水驱动泵Ⅰ2、均由PLC程序或感应开关控制，为同步开启或关闭状态；冷凝水电磁阀Ⅰ13、冷凝水电磁阀Ⅱ17、冷凝水循环泵16由PLC程序或感应开关控制，为同步开启或关闭状态。
U型管22起到降压、节流、气堵的作用，U型管22的长度取决于上下两个筒体之间的压差。
太阳能热水闪蒸室5和冷凝吸收室15内部装有填料，没有换热装置。
Claims (10)
1.一种太阳能热泵蒸汽发生装置，包括太阳能热水储罐(1)、太阳能热水驱动泵Ⅰ(2)、太阳能热水电磁阀Ⅰ(3)、太阳能热水单向阀(4)、太阳能热水闪蒸室(5)、太阳能热水电磁阀Ⅱ(6)、溶液吸收室(7)、吸收室换热管(8)、蒸汽出口(9)、蒸汽包(10)、补水口(11)、高温水泵(12)、冷凝水电磁阀Ⅰ(13)、冷凝水冷却塔(14)、冷凝吸收室(15)、冷凝水循环泵(16)、冷凝水电磁阀Ⅱ(17)、冷凝水单向阀(18)、溶液泵(19)、溶液蒸汽发生室(20)、溶液蒸汽发生室换热管(21)、U型管(22)、太阳能热水驱动泵Ⅱ(23)、太阳能集热装置(24)，其特征在于：该装置由太阳能热水的循环回路、溴化锂溶液的工作循环回路、冷凝水的工作循环回路、水蒸汽的工作循环回路组成；所述太阳能集热装置(24)的出口端与太阳能热水储罐(1)的进口端相连，太阳能热水储罐(1)的出口端与太阳能热水驱动泵Ⅱ(23)的进口端相连，太阳能热水驱动泵Ⅱ(23)的出口端与溶液蒸汽发生室换热管(21)的进口端相连，溶液蒸汽发生室换热管(21)的出口端与太阳能热水电磁阀Ⅱ(6)的进口端相连，太阳能热水电磁阀Ⅱ(6)的出口端与太阳能热水闪蒸室(5)的进口端相连，太阳能热水在太阳能热水闪蒸室(5)中蒸发大量水分，太阳能热水闪蒸室(5)的出口端与太阳能热水单向阀(4)的进口端相连，太阳能热水单向阀(4)的出口端与太阳能热水电磁阀Ⅰ(3)的进口端相连，太阳能热水电磁阀Ⅰ(3)的出口端与太阳能热水驱动泵Ⅰ(2)的进口端相连，太阳能热水驱动泵Ⅰ(2)的出口端与太阳能集热装置(24)的进口端相连，构成太阳能热水的循环回路；所述溶液蒸汽发生室(20)的出口端与溶液泵(19)的进口端相连，溶液泵(19)的出口端与溶液吸收室(7)的进口端相连，溴化锂溶液在溶液吸收室(7)内部吸收来自太阳能热水闪蒸室(5)中蒸发的水蒸汽，变为浓度较低的稀溶液，并释放大量热量，经吸收室换热管(8)换热后落入溶液吸收室(7)底部，溶液吸收室(7)的出口端与U型管(22)的进口端相连，U型管(22)的出口端与溶液蒸汽发生室(20)的进口端相连，溴化锂溶液在溶液蒸汽发生室(20)内部被溶液蒸汽发生室换热管(21)加热沸腾，释放大量水蒸汽，变回浓度较高的浓溶液，回到溶液蒸汽发生室(20)底部，构成溴化锂溶液的工作循环回路；所述冷凝水冷却塔(14)的出口端与冷凝水电磁阀Ⅰ(13)的进口端相连，冷凝水电磁阀Ⅰ(13)的出口端与冷凝吸收室(15)的进口端相连，冷凝水在冷凝吸收室(15)内部吸收来自溶液蒸汽发生室(20)沸腾产生的水蒸汽，冷凝吸收室(15)的出口端与冷凝水单向阀(18)的进口端相连，冷凝水单向阀(18)的出口端与冷凝水电磁阀Ⅱ(17)的进口端相连，冷凝水电磁阀Ⅱ(17)的出口端与冷凝水循环泵(16)的进口端相连，冷凝水循环泵(16)的出口端与冷凝水冷却塔(14)的进口端相连，构成冷凝水的工作循环回路；所述蒸汽包(10)的高温水出口端与高温水泵(12)的进口端相连，高温水泵(12)的出口端与吸收室换热管(8)的进口端相连，吸收室换热管(8)的出口端与蒸汽包(10)的高温水进口端相连，构成高温水的工作循环回路。
2.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述蒸汽包(10)与蒸汽出口(9)、补水口(11)相连，补水口(11)起到补水的作用。
3.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述太阳能热水闪蒸室(5)与溶液吸收室(7)为一体化筒体结构，太阳能热水闪蒸室(5)与溶液吸收室(7)分列两侧，上部相通，下部由隔板隔开，液体互不干扰，太阳能热水闪蒸室(5)与溶液吸收室(7)上部均设有喷淋和除沫装置。
4.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述溶液蒸汽发生室(20)与冷凝吸收室(15)为一体化筒体结构，溶液蒸汽发生室(20)与冷凝吸收室(15)分列两侧，上部连通，下部由隔板隔开，液体互不干扰，溶液蒸汽发生室(20)与冷凝吸收室(15)上部均设有喷淋和除沫装置。
5.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述太阳能热水闪蒸室(5)和溶液吸收室(7)所在的筒体位于溶液蒸汽发生室(20)和冷凝吸收室(15)所在的筒体的上部，两个筒体均为密封真空装置。
6.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述太阳能热水驱动泵Ⅰ(2)的作用是将太阳能热水闪蒸室(5)中的热水由真空状态下驱动至太阳能集热装置(24)进行加热。
7.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述吸收室换热管(8)和溶液蒸汽发生室换热管(21)为列管式或盘管式结构，其中吸收室换热管(8)的管内走高温热水，管外走溴化锂溶液，并形成换热液膜；溶液蒸汽发生室换热管(21)的管内走太阳能热水，管外走溴化锂溶液，并形成换热液膜。
8.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述太阳能热水电磁阀Ⅰ(3)、太阳能热水电磁阀Ⅱ(6)、太阳能热水驱动泵Ⅰ(2)、均由PLC程序或感应开关控制，为同步开启或关闭状态；冷凝水电磁阀Ⅰ(13)、冷凝水电磁阀Ⅱ(17)、冷凝水循环泵(16)由PLC程序或感应开关控制，为同步开启或关闭状态。
9.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述U型管(22)起到降压、节流、气堵的作用，U型管(22)的长度取决于上下两个筒体之间的压差。
10.根据权利要求1所述的太阳能热泵蒸汽发生装置，其特征在于：所述太阳能热水闪蒸室(5)和冷凝吸收室(15)内部装有填料，没有换热装置。
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| CN112815285A (zh) * | 2019-11-18 | 2021-05-18 | 海南光谱太阳能技术工程有限公司 | 一种太阳能热泵蒸汽发生装置 |
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