CN213823478U - 一种热泵低温蒸发结晶干燥装置 - Google Patents

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王新宇
曹俊杰
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Suzhou Xiangyun Energy Saving Technology Co ltd
Tianjin Shangde Environmental Technology Co ltd
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Abstract

一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,包括蒸发结晶/干燥器及冷热循环系统,其中蒸发结晶/干燥器的上部制出有蒸发结晶/干燥室,蒸发结晶/干燥器的中部制出有母液室,蒸发结晶/干燥器的下部嵌套设置有晶料室及凝液室;冷热循环系统包括冷凝器、蒸发器及压缩机,其中冷凝器固设在蒸发结晶/干燥室的外壁上,蒸发器固设在蒸发结晶/干燥室内部;冷凝器的冷凝器工质出口与蒸发器的蒸发器工质进口之间设置有节流阀,且冷凝器的冷凝器工质进口与蒸发器的蒸发器工质出口分别连通压缩机。该蒸发结晶干燥装置利用逆卡诺循环原理,在保证蒸发结晶干燥效率的同时,即以极少的电能,吸收低温热源中的大量低品位热能,且能耗低、效率高、速度快、安全、环保。

Description

一种热泵低温蒸发结晶干燥装置
技术领域
本实用新型涉及压力容器技术领域,具体涉及一种热泵低温蒸发结晶干燥装置。
背景技术
蒸发结晶及干燥广泛应用于污、废水处理、化工、制药、食品、海水淡化、制盐等涉及蒸发工艺的诸多行业。蒸发结晶及干燥是高能耗过程,节能降耗是该领域技术发展重要方向。
刮板降膜蒸发器是蒸发结晶和干燥领域的常用设备,其原理是壳体外部装有加热夹套,其内部装有可旋转的刮板,刮板由筒体中心的旋转轴带动,原料液由蒸发结晶/干燥器上部的布液器布液流入后,在重力和旋转刮板带动下,沿壳体内壁面形成下旋的薄膜,受夹套热源加热而蒸发浓缩、结晶和干燥,二次蒸汽冷凝放热后变成凝结液并与完成液和结晶物分别排出。
热泵技术是目前国内外蒸发结晶和干燥领域先进节能的技术,其原理是逆卡诺循环,即以极少的电能,吸收低温热源中的大量低品位热能,通过压缩机的做功将其变为具有高品位热能的高温热源,用于物料加热,所以它能耗低、效率高、速度快、安全、环保。热泵系统遵循能量守恒定律和热力学第2定律,只需要消耗一小部分的机械功(电能),即可将处于低温环境(大气或地下水等)下的热量转移到高温环境中,提供高温热源。
目前刮板降膜蒸发还主要是依靠外供高温高压蒸汽驱动,并且需要消耗大量冷却水,热损失较大,蒸发结晶及干燥不能连续出料,并且装置装填密度小,利用效率低。
通过公开专利检索,发现以下对比文件:
一种低耗能型强制循环蒸发器(CN210674241U)一种低耗能型强制循环蒸发器,包括蒸发室、加热室和强制循环泵和循环管道;蒸发室的底部安装有蒸发槽,蒸发槽的外表面上环设置有电加热管;蒸发室的顶端设置有排汽孔,排汽孔通过排汽管道连通有输汽泵的输入端,输汽泵的输出端通过排汽管道连通有集汽罐,蒸发槽的底端设置有排料口,排料口连通有结晶排料管;蒸发室的一侧连通有排污管;蒸发室的另一侧设置有进料口,进料口通过循环管道连通强制循环泵的入口,强制循环泵的入口通过循环管道连通加热室。该提供的一种低耗能型强制循环蒸发器,既节约了能耗,节省了生产成本,且结构简单,造价低廉。
经分析,上述公开专利的冷热循环系统与本申请存在较大差异,故不影响本申请的新颖性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,该蒸发结晶干燥装置利用逆卡诺循环原理,在保证蒸发结晶干燥效率的同时,即以极少的电能,吸收低温热源中的大量低品位热能,且能耗低、效率高、速度快、安全、环保。
一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,包括蒸发结晶/干燥器及冷热循环系统,其中蒸发结晶/干燥器的上部制出有蒸发结晶/干燥室,蒸发结晶/干燥器的中部制出有母液室,蒸发结晶/干燥器的下部嵌套设置有晶料室及凝液室;冷热循环系统包括冷凝器、蒸发器及压缩机,其中冷凝器固设在蒸发结晶/干燥室的外壁上,蒸发器固设在蒸发结晶/干燥室内部;冷凝器的冷凝器工质出口与蒸发器的蒸发器工质进口之间设置有节流阀,且冷凝器的冷凝器工质进口与蒸发器的蒸发器工质出口分别连通压缩机。
而且,蒸发结晶/干燥室的顶部密封固装有顶盖,且蒸发结晶/干燥室的内部转动安装有刮板及支撑架;顶盖的顶部同轴固装有驱动电机,顶盖的内壁上呈环形分布有布液环;刮板固装在支撑架上,该刮板的一侧与蒸发结晶/干燥室的内壁滑动配合连接;支撑架中部的转轴与驱动电机的输出端同轴固接。
而且,蒸发器的侧壁上开设有与蒸发结晶/干燥室连通的蒸汽进口,且蒸发器的底部固设有与凝液室连通的蒸发器凝液/不凝气排放管。
而且,蒸发结晶/干燥器上设有母液循环系统,该母液循环系统包括循环泵、料液进口、母液出口及进料管,其中料液进口固设在顶盖下部,母液出口固设在母液室下部;循环泵的进液端连通母液出口及进料管,循环泵的出液端连通料液进口。
而且,母液室的底部固设有隔板,且母液室与蒸发结晶/干燥室的分界处固装有Y形固液分离锥筒;隔板的中部穿透并固接有连通蒸发结晶/干燥室及晶料室的晶料出口。
而且,晶料室的外部固定包覆凝液室,该晶料室的侧壁上制出有与蒸发结晶/干燥器外部连通的晶料室抽真空口,且晶料室的底部密封固接有法兰板;法兰板的中部开设有连通晶料室及蒸发结晶/干燥器外部的卸料口。
而且,凝液室的侧壁上开设有连通蒸发结晶/干燥器外部的凝液室抽真空口,且凝液室的底部开设有连通蒸发结晶/干燥器外部的凝液出口。
本实用新型的优点和技术效果是:
(1)本实用新型将热泵循环与刮板降膜蒸发结晶及干燥过程耦合,在只需电力供应的条件下,回收蒸发结晶/干燥器产生的低温二次蒸汽潜热,通过压缩机做功,将低温热能变为高温热能,用于物料加热,实现高真空蒸发结晶干燥和二次蒸汽潜热的回收利用,且不再需要外供热源和冷源,高效节能。
(2)本实用新型装置采用一体化结构和集成功能设计,将热泵蒸发器置于筒体内,设备空间利率高,传热效果好,可实现高真空工况下的蒸发结晶和干燥,且结构紧凑,节省投资。
(3)本实用新型蒸发结晶/干燥器通过蒸发结晶/干燥室、母液室、晶料室、凝液室及固液分离结构设计,在蒸发结晶及干燥工况运行时可不停机连续结晶出料功能。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为图1中A处的局部放大图;
图中:1-蒸发结晶/干燥器;2-压缩机;3-循环泵;4-节流阀;11-顶盖;111-布液环;112-料液进口;113-驱动电机;121-蒸发结晶/干燥室;122-母液室;123-晶料室;124-凝液室;125-母液出口;126-凝液出口;127-卸料口;128-凝液室抽真空口;129-晶料室抽真空口;13-冷凝器;131-冷凝器工质进口;132-冷凝器工质出口;14-蒸发器;141-蒸汽进口;142-蒸发器工质进口;143-蒸发器工质出口;144-蒸发器凝液/不凝气排放管;15-Y形固液分离锥筒;151-晶料出口;152-隔板;16-刮板及支撑架;17-法兰板;18-进料管。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下。需要说明的是,本实施例是描述性的,不是限定性的,不能由此限定本实用新型的保护范围。
一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,包括蒸发结晶/干燥器1及冷热循环系统,其中蒸发结晶/干燥器的上部制出有蒸发结晶/干燥室121,蒸发结晶/干燥器的中部制出有母液室122,蒸发结晶/干燥器的下部嵌套设置有晶料室123及凝液室124;冷热循环系统包括冷凝器13、蒸发器14及压缩机2,其中冷凝器固设在蒸发结晶/干燥室的外壁上,蒸发器固设在蒸发结晶/干燥室内部;冷凝器的冷凝器工质出口132与蒸发器的蒸发器工质进口142之间设置有节流阀4,且冷凝器的冷凝器工质进口131与蒸发器的蒸发器工质出口143分别连通压缩机。
而且,蒸发结晶/干燥室的顶部密封固装有顶盖11,且蒸发结晶/干燥室的内部转动安装有刮板及支撑架16;顶盖的顶部同轴固装有驱动电机113,顶盖的内壁上呈环形分布有布液环111;刮板固装在支撑架上,该刮板的一侧与蒸发结晶/干燥室的内壁滑动配合连接;支撑架中部的转轴与驱动电机的输出端同轴固接。
而且,蒸发器的侧壁上开设有与蒸发结晶/干燥室连通的蒸汽进口141,且蒸发器的底部固设有与凝液室连通的蒸发器凝液/不凝气排放管144。
而且,蒸发结晶/干燥器上设有母液循环系统,该母液循环系统包括循环泵3、料液进口112、母液出口125及进料管18,其中料液进口固设在顶盖下部,母液出口固设在母液室下部;循环泵的进液端连通母液出口及进料管,循环泵的出液端连通料液进口。
而且,母液室的底部固设有隔板152,且母液室与蒸发结晶/干燥室的分界处固装有Y形固液分离锥筒15;隔板的中部穿透并固接有连通蒸发结晶/干燥室及晶料室的晶料出口151。
而且,晶料室的外部固定包覆凝液室,该晶料室的侧壁上制出有与蒸发结晶/干燥器外部连通的晶料室抽真空口129,且晶料室的底部密封固接有法兰板17;法兰板的中部开设有连通晶料室及蒸发结晶/干燥器外部的卸料口127。
而且,凝液室的侧壁上开设有连通蒸发结晶/干燥器外部的凝液室抽真空口128,且凝液室的底部开设有连通蒸发结晶/干燥器外部的凝液出口126。
为了更清楚地说明本实用新型的具体实施方式,下面提供一种实施例:
一种热泵低温蒸发结晶及干燥装置,如图1所示,包括蒸发结晶/干燥器1、热泵系统和循环泵3,热泵系统包括蒸发器14、冷凝器13、压缩机2和节流阀4;循环泵出口、进口分别连接蒸发结晶/干燥器进料口112、母液出口125以及进料管;压缩机2出口、进口分别连接冷凝器工质进口131、蒸发器工质出口143,节流阀4进口、出口分别连接冷凝器工质出口132和蒸发器工质进口142。
而且,蒸发结晶/干燥器1由顶盖11和筒体通过法兰连接构成,顶盖内径与筒体的主筒体内径相同。
其中,顶盖11下部为直筒,上部为锥筒,并设置有布液环111、进料口112和驱动电机113;其中,布液环111为竖向半圆形空心管结构,竖向剖面紧贴顶盖直筒内壁,且布液环底部开有若干3~10mm的布液孔,布液孔与直筒内壁相切;其中,进料口112与布液环111连通;其中,驱动电机113至于锥筒顶部,电机轴与筒体内的刮板及支撑件16的旋转轴上端连接,且与顶盖通过轴封密封。
其中,筒体设置有蒸发结晶/干燥室121、母液室122、晶料室123、凝液室124、刮板及支撑件16、Y形固液分离锥筒15和介质进出接口。其中,筒体上端口与顶盖11通过法兰连接,下端口通过法兰板密封,其内腔自上而下依次为蒸发结晶/干燥室121、母液室122、晶料室123和凝液室124,晶料室123与凝液室124为等高套筒结构,内筒为晶料室123,外套筒为凝液室124;其中,刮板及支撑件16置于筒体内,与蒸发结晶/干燥室121位置对应,刮板与筒体内壁平行并设置1.5~3mm间距,刮板顶部设置支撑横梁与旋转轴连接,旋转轴下端通过支撑置于Y形固液分离锥筒15上;其中,Y形固液分离锥筒15置于母液室,其上端大喇叭口与蒸发结晶/干燥室121下边缘衔接,其下端晶料出口151直管穿过母液室122与晶料室123隔板直通晶料室123,且出口设置自动开关阀,其锥筒壁均匀打孔,锥筒内壁设置有固液分离滤网(如图2所示);其中,母液室设置有母液出口125;晶料室123设置有卸料口127和抽真空口129,卸料口127设置自动开关阀,抽真空口129穿过凝液室124设置在筒体壁上;凝液室124设置有凝液出口126和抽真空口128。
而且,热泵系统的蒸发器14设置于筒体内,与蒸发结晶/干燥室121位置对应,其为封闭的圆柱形套筒,套筒内有螺旋传热盘管,套筒侧壁上部设置有带过滤网的蒸汽进口141,套筒底部设置有凝液/不凝气排出管144,凝液/不凝气排出管144穿过Y形固液分离锥筒15壁直通凝液室124,刮板转轴穿过套筒空心中轴,且不与套筒接触,蒸发器14设置有工质进口142和工质出口143并分别与螺旋传热盘管下端口和上端口连接,且均依次穿过套筒外壁、Y形固液分离锥筒15壁和筒体壁而置于筒体外;其中冷凝器13置于筒体外,与蒸发器结晶/干燥室121位置对应,其为夹套结构,夹套内有紧贴筒体外壁缠绕的螺旋传热盘管,夹套外壁为隔热材料层,冷凝器13设置有工质进口131和工质出口132并分别与螺旋传热盘管上端口和下端口连接。
而且,抽真空口128、129均与外部真空泵连接,凝液出口126与外部凝液泵连接。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,其特征在于:包括蒸发结晶/干燥器及冷热循环系统,其中蒸发结晶/干燥器的上部制出有蒸发结晶/干燥室,蒸发结晶/干燥器的中部制出有母液室,蒸发结晶/干燥器的下部嵌套设置有晶料室及凝液室;所述冷热循环系统包括冷凝器、蒸发器及压缩机,其中冷凝器固设在蒸发结晶/干燥室的外壁上,蒸发器固设在蒸发结晶/干燥室内部;所述冷凝器的冷凝器工质出口与蒸发器的蒸发器工质进口之间设置有节流阀,且冷凝器的冷凝器工质进口与蒸发器的蒸发器工质出口分别连通压缩机。
2.根据权利要求1所述的一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,其特征在于:所述蒸发结晶/干燥室的顶部密封固装有顶盖,且蒸发结晶/干燥室的内部转动安装有刮板及支撑架;所述顶盖的顶部同轴固装有驱动电机,顶盖的内壁上呈环形分布有布液环;所述刮板固装在支撑架上,该刮板的一侧与蒸发结晶/干燥室的内壁滑动配合连接;所述支撑架中部的转轴与驱动电机的输出端同轴固接。
3.根据权利要求1所述的一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,其特征在于:所述蒸发器的侧壁上开设有与蒸发结晶/干燥室连通的蒸汽进口,且蒸发器的底部固设有与凝液室连通的蒸发器凝液/不凝气排放管。
4.根据权利要求1所述的一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,其特征在于:所述蒸发结晶/干燥器上设有母液循环系统,该母液循环系统包括循环泵、料液进口、母液出口及进料管,其中料液进口固设在顶盖下部,母液出口固设在母液室下部;所述循环泵的进液端连通母液出口及进料管,循环泵的出液端连通料液进口。
5.根据权利要求1所述的一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,其特征在于:所述母液室的底部固设有隔板,且母液室与蒸发结晶/干燥室的分界处固装有Y形固液分离锥筒;所述隔板的中部穿透并固接有连通蒸发结晶/干燥室及晶料室的晶料出口。
6.根据权利要求1所述的一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,其特征在于:所述晶料室的外部固定包覆凝液室,该晶料室的侧壁上制出有与蒸发结晶/干燥器外部连通的晶料室抽真空口,且晶料室的底部密封固接有法兰板;所述法兰板的中部开设有连通晶料室及蒸发结晶/干燥器外部的卸料口。
7.根据权利要求1所述的一种热泵低温蒸发结晶干燥装置,其特征在于:所述凝液室的侧壁上开设有连通蒸发结晶/干燥器外部的凝液室抽真空口,且凝液室的底部开设有连通蒸发结晶/干燥器外部的凝液出口。
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