專利名稱：一種新型高效熱泵海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用熱泵技術(shù)進(jìn)行海水淡化的高效熱泵海水淡化裝置，屬 于海水淡化技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
目前，海水淡化技術(shù)主要有蒸餾法、冷凍法。在蒸餾法海水淡化裝置中， 一般采用外加高溫?zé)嵩磳?duì)海水加熱，產(chǎn)生蒸汽，再用空氣冷卻器對(duì)蒸汽進(jìn)行冷 卻，這種裝置能耗高、效率低，存在能源浪費(fèi)嚴(yán)重、效率較低等缺陷。冷凍法 需要先用制冷裝置先對(duì)海水冷凍，再分離冰晶并融化后得到淡水，這種方法結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，效率不高，水質(zhì)較差。隨著世界人口的增加和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，水資源緊 張的問(wèn)題在一些地區(qū)也成為一個(gè)突出的問(wèn)題，為了緩解水資源緊張以及合理利 用和配置水資源，研究新型高效節(jié)能的海水淡化裝置非常有必要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供提高系統(tǒng)制取淡水的效 率，水質(zhì)較好，能耗低，節(jié)約能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、操作簡(jiǎn)便的一種新型高效 熱泵海水淡化裝置。
本發(fā)明的目的在可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到 一種新型高效熱泵海水淡化裝 置，包括熱泵系統(tǒng)、冷凝器淡水制備系統(tǒng)、蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)和海水系統(tǒng)， 其特征在于熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)，壓縮機(jī)連接蒸發(fā)式盤管冷凝器，蒸發(fā)式盤管 冷凝器包括筒體和盤管，筒體上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、進(jìn)水口、出水口，筒體 內(nèi)設(shè)有噴林裝置，壓縮機(jī)與盤管的一端連接，盤管的另一端依次連接儲(chǔ)液器、 干燥過(guò)濾器、節(jié)流閥，節(jié)流閥連接蒸發(fā)器，蒸發(fā)器連接氣液分離器；冷凝器淡 水制備系統(tǒng)包括風(fēng)道，風(fēng)道與筒體連為一體，擋水板設(shè)在風(fēng)道內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口處， 引風(fēng)機(jī)設(shè)在風(fēng)道內(nèi)的出風(fēng)口處，風(fēng)道內(nèi)連接海水預(yù)熱換熱器，海水預(yù)熱換熱器 的下方設(shè)有水槽，水槽通過(guò)過(guò)濾器連接儲(chǔ)水罐，儲(chǔ)水罐設(shè)有出水口；蒸發(fā)器淡 水制備系統(tǒng)包括風(fēng)道，引風(fēng)機(jī)設(shè)在風(fēng)道內(nèi)的出風(fēng)口處，蒸發(fā)器設(shè)在風(fēng)道內(nèi)，蒸 發(fā)器的下方設(shè)有水槽，水槽通過(guò)過(guò)濾器與儲(chǔ)水罐連接，風(fēng)道內(nèi)連接進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換 熱器，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器的筒體內(nèi)設(shè)有噴淋裝置，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器的筒體下端設(shè)有海水出口，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器與蒸發(fā)式盤管冷凝器相連，風(fēng)道內(nèi)設(shè)有擋水板； 海水系統(tǒng)包括水泵、水泵，水泵設(shè)在進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器與蒸發(fā)式盤管冷凝器之間， 水泵通過(guò)閥門連接海水預(yù)熱換熱器，海水預(yù)熱換熱器分別通過(guò)閥門與噴淋裝置、 噴淋裝置相連。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的海水預(yù)熱換熱器為氣液型換熱器。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的海水預(yù)熱換熱器為翅片管式或 板翅式換熱器。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的海水預(yù)熱換熱器為翅片管式換 熱器，其翅片方向與氣流方向平行，與水槽垂直。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的蒸發(fā)器為氣液型換熱器。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的蒸發(fā)器為翅片管式或板翅式換 熱器。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的蒸發(fā)器為翅片管式換熱器，其 翅片方向與進(jìn)風(fēng)方向平行，與水槽垂直。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器為翅片管式換 熱器，翅片方向與氣流方向平行。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的風(fēng)道內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有格柵。 為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的儲(chǔ)水罐設(shè)有排氣閥。 本發(fā)明的主要特征在于冷凝器余熱利用，冷凝器余熱包括水蒸汽余熱和海 水余熱兩部分。在冷凝器內(nèi)，制冷劑放熱給海水，海水吸熱后溫度升高(海水 余熱)并產(chǎn)生水蒸汽(水蒸汽余熱)。水蒸汽沿風(fēng)道進(jìn)入海水預(yù)熱換熱器，與海 水換熱凝結(jié)得到淡水，同時(shí)海水吸收水蒸汽水蒸汽余熱和海水余熱熱量實(shí)現(xiàn)預(yù) 熱，使得海水以較高的溫度進(jìn)入冷凝器。另外，海水在冷凝器內(nèi)吸熱后溫度進(jìn) 一步升高，所含水分部分蒸發(fā)后進(jìn)入進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器內(nèi)與蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)換熱，提 高進(jìn)風(fēng)溫度，同時(shí)從海水預(yù)熱換熱器出來(lái)的一部分海水通過(guò)進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器內(nèi) 的噴淋裝置對(duì)進(jìn)風(fēng)加濕，提高進(jìn)風(fēng)的含濕量。提高蒸發(fā)器進(jìn)風(fēng)溫度可以提高熱 泵系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度，而熱泵系統(tǒng)在較高的蒸發(fā)溫度下其運(yùn)行效率更高；提高進(jìn) 風(fēng)含濕量不僅可以得到更多的淡化水，而且有利于在空氣的熱濕換熱過(guò)程中降低空氣與制冷劑的溫差。
本發(fā)明同已有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明可以用于中型及以上海水淡化用途，通過(guò)采用熱泵原理、回收冷凝器出風(fēng)和出水的余熱、蒸發(fā)器凝結(jié)水等手段大大提高系統(tǒng)制取淡水的效率，水質(zhì)較好，能耗低，節(jié)約能源，另外結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、操作簡(jiǎn)便。


附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例 一種新型高效熱泵海水淡化裝置(參照附圖)，包括熱泵系統(tǒng)、冷凝器淡水制備系統(tǒng)、蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)和海水系統(tǒng)。
其中熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)l、蒸發(fā)式盤管冷凝器2、儲(chǔ)液器5、干燥過(guò)濾器
6、節(jié)流閥3、蒸發(fā)器4、氣液分離器7，壓縮機(jī)1連接蒸發(fā)式盤管冷凝器2，蒸發(fā)式盤管冷凝器2包括筒體18和螺旋彎曲盤管34，筒體18可以是圓形、方形，筒體18的兩側(cè)均設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 26，筒體18的上端設(shè)有出風(fēng)口 35，筒體18的右側(cè)設(shè)進(jìn)水口 37，筒體18的下端設(shè)有出水口 27，筒體18內(nèi)設(shè)有噴林裝置36，壓縮機(jī)1與蒸發(fā)式盤管冷凝器2的盤管34的一端連接，蒸發(fā)式盤管冷凝器2的盤管34的另一端依次連接儲(chǔ)液器5、干燥過(guò)濾器6、節(jié)流閥3,節(jié)流閥3連接蒸發(fā)器4，蒸發(fā)器4連接氣液分離器7。
冷凝器淡水制備系統(tǒng)包括風(fēng)道16、擋水板21、海水預(yù)熱換熱器8、水槽14和引風(fēng)機(jī)12，風(fēng)道16與筒體18連為一體，擋水板21設(shè)在風(fēng)道16內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口處，引風(fēng)機(jī)12設(shè)在風(fēng)道16內(nèi)的出風(fēng)口處，風(fēng)道16內(nèi)連接海水預(yù)熱換熱器8，風(fēng)道16內(nèi)海水預(yù)熱換熱器8的下方設(shè)有水槽14,海水預(yù)熱換熱器8為翅片管式或板翅式等氣液型換熱器，采用翅片管式時(shí)翅片方向與氣流方向平行，.與水槽14垂直，水槽14通過(guò)過(guò)濾器32連接儲(chǔ)水罐11，儲(chǔ)水罐11設(shè)有出水口29和排氣閥31。
蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)包括風(fēng)道17、進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9、噴淋系統(tǒng)10、擋水板22、水槽15和引風(fēng)機(jī)13，引風(fēng)機(jī)13設(shè)在風(fēng)道17內(nèi)的出風(fēng)口處，蒸發(fā)器4設(shè)在風(fēng)道17內(nèi)，風(fēng)道17內(nèi)蒸發(fā)器4的下方設(shè)有水槽15，蒸發(fā)器4為翅片管式或板翅式等類型換熱器，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口都與風(fēng)道17連接，下部有淡水槽備盛析出淡水用，布置時(shí)翅片與進(jìn)風(fēng)方向平行，與水槽15垂直，水槽15通過(guò)過(guò)濾器33與儲(chǔ)水罐11連接，風(fēng)道17內(nèi)連接進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9為翅片管式換熱器，翅片方向與氣流方向平行，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9的筒體內(nèi)設(shè)有噴淋裝置IO，向進(jìn)風(fēng)噴淋海水以增加其含濕量，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9的筒體下端設(shè)有海水出口 28，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9的盤管通過(guò)管路與蒸發(fā)式盤管冷凝器2的出水口 27相連，在蒸發(fā)器4和進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9之間的風(fēng)道17內(nèi)設(shè)有擋水板22，在風(fēng)道17內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有格柵30，使進(jìn)風(fēng)均勻。
海水系統(tǒng)包括水泵19、水泵20、管道和閥門23、閥門24、閥門25，水泵20設(shè)在進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9的盤管與蒸發(fā)式盤管冷凝器2的出水口 27之間的管路上，水泵19連接閥門23，閥門23連接海水預(yù)熱換熱器8，海水預(yù)熱換熱器8分別連接閥門24、閥門25，閥門24通過(guò)蒸發(fā)式盤管冷凝器2的進(jìn)水口 37與噴淋裝置36相連，閥門25連接噴淋裝置10。
下面按照裝置的主要組成子系統(tǒng)介紹該裝置的運(yùn)行。
熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)1出來(lái)的高壓高溫制冷劑氣體進(jìn)入蒸發(fā)式盤管冷凝器2，在冷凝器中與海水換熱凝結(jié)成高壓液體后依次進(jìn)入儲(chǔ)液器5和干燥過(guò)濾器6，再經(jīng)過(guò)節(jié)流閥3節(jié)流，變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嘀评鋭?，該兩相制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器4與空氣換熱變?yōu)榈蛪哼^(guò)熱氣體，經(jīng)過(guò)氣液分離器7進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮后重復(fù)上述過(guò)程。蒸發(fā)式盤管冷凝器，該盤管換熱器是由螺旋彎曲盤管組成，制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，水在管外與管子交叉流過(guò)，與空氣呈逆向流動(dòng)，這樣一方面可以利用空氣的氣化潛熱換熱并由空氣將水蒸氣帶走，另一方面可以增強(qiáng)水的擾動(dòng)以提高水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
冷凝器淡水制備系統(tǒng)該子系統(tǒng)的原理是通過(guò)加熱使海水的水分蒸發(fā)，再冷卻凝結(jié)得到淡水，具體流程如下海水通過(guò)水泵19由閥門23泵入海水預(yù)熱換熱器8與高溫水蒸汽進(jìn)行熱交換預(yù)熱，預(yù)熱后的海水分為兩路 一路由閥門25進(jìn)入進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9的噴淋裝置10，另一路經(jīng)過(guò)閥門24進(jìn)入蒸發(fā)式盤管冷凝器2與冷凝器盤管內(nèi)的高溫制冷劑氣體換熱，海水的水分蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸汽，在風(fēng)機(jī)12抽吸作用下與從換熱器進(jìn)風(fēng)口 26進(jìn)入的空氣一起，經(jīng)過(guò)擋水板21沿風(fēng)道到海水預(yù)熱換熱器8放熱，凝結(jié)成淡水集結(jié)在水槽14內(nèi)，水槽14內(nèi)的淡水由管道經(jīng)過(guò)過(guò)濾器32流入儲(chǔ)水罐11。冷凝器筒體18中的海水吸熱后部分水份蒸發(fā)，海水濃度增加，溫度較高，這部分溫度較高的海水由冷凝器筒體出水
7口 27流出，由水泵20抽出后進(jìn)入進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9加熱進(jìn)風(fēng)。
蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)該子系統(tǒng)的原理是采用蒸發(fā)器的析濕特性，將飽和或近飽和濕空氣的水份凝結(jié)析出得到淡水，具體流程如下蒸發(fā)器4的引風(fēng)機(jī)13將外界空氣吸入，先經(jīng)過(guò)格柵30均勻后進(jìn)入進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9，在該換熱器中空氣與冷凝器筒體18出來(lái)的溫度較高的海水進(jìn)行換熱，同時(shí)受到噴淋系統(tǒng)10的噴淋，二者綜合作用的結(jié)果是使得空氣溫度升高的同時(shí)增強(qiáng)其攜帶水份的能力，進(jìn)風(fēng)經(jīng)過(guò)該換熱器后成為飽和或近飽和的濕空氣，濕空氣經(jīng)過(guò)擋水板22沿風(fēng)道17進(jìn)入蒸發(fā)器4，由于蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑溫度低于空氣溫度，濕空氣與制冷劑換熱后所含水份會(huì)大量析出，得到的凝結(jié)水集結(jié)在蒸發(fā)器4下部的水槽15內(nèi)，水槽15內(nèi)的淡水沿管道經(jīng)過(guò)過(guò)濾器33進(jìn)入儲(chǔ)水罐11。進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器9中的熱海水放熱后直接排入大海，噴淋系統(tǒng)10的海水也有換熱器下部的海水出口 28流入大海。
冷凝器和蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)出來(lái)的淡水都進(jìn)入儲(chǔ)水罐11，完成了海水淡化。
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權(quán)利要求1、一種新型高效熱泵海水淡化裝置，包括熱泵系統(tǒng)、冷凝器淡水制備系統(tǒng)、蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)和海水系統(tǒng)，其特征在于熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)(1)，壓縮機(jī)(1)連接蒸發(fā)式盤管冷凝器(2)，蒸發(fā)式盤管冷凝器(2)包括筒體(18)和盤管(34)，筒體(18)上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口(26)、出風(fēng)口(35)、進(jìn)水口(37)、出水口(27)，筒體(18)內(nèi)設(shè)有噴林裝置(36)，壓縮機(jī)(1)與盤管(34)的一端連接，盤管(34)的另一端依次連接儲(chǔ)液器(5)、干燥過(guò)濾器(6)、節(jié)流閥(3)，節(jié)流閥(3)連接蒸發(fā)器(4)，蒸發(fā)器(4)連接氣液分離器(7)；冷凝器淡水制備系統(tǒng)包括風(fēng)道(16)，風(fēng)道(16)與筒體(18)連為一體，擋水板(21)設(shè)在風(fēng)道(16)內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口處，引風(fēng)機(jī)(12)設(shè)在風(fēng)道(16)內(nèi)的出風(fēng)口處，風(fēng)道(16)內(nèi)連接海水預(yù)熱換熱器(8)，海水預(yù)熱換熱器(8)的下方設(shè)有水槽(14)，水槽(14)通過(guò)過(guò)濾器(32)連接儲(chǔ)水罐(11)，儲(chǔ)水罐(11)設(shè)有出水口(29)；蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)包括風(fēng)道(17)，引風(fēng)機(jī)(13)設(shè)在風(fēng)道(17)內(nèi)的出風(fēng)口處，蒸發(fā)器(4)設(shè)在風(fēng)道(17)內(nèi)，蒸發(fā)器(4)的下方設(shè)有水槽(15)，水槽(15)通過(guò)過(guò)濾器(33)與儲(chǔ)水罐(11)連接，風(fēng)道(17)內(nèi)連接進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器(9)，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器(9)的筒體內(nèi)設(shè)有噴淋裝置(10)，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器(9)的筒體下端設(shè)有海水出口(28)，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器(9)與蒸發(fā)式盤管冷凝器(2)相連，風(fēng)道(17)內(nèi)設(shè)有擋水板(22)；海水系統(tǒng)包括水泵(19)、水泵(20)，水泵(20)設(shè)在進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器(9)與蒸發(fā)式盤管冷凝器(2)之間，水泵(19)通過(guò)閥門連接海水預(yù)熱換熱器(8)，海水預(yù)熱換熱器(8)分別通過(guò)閥門與噴淋裝置(36)、噴淋裝置(10)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于 所述的海水預(yù)熱換熱器(8)為氣液型換熱器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于 所述的海水預(yù)熱換熱器(8)為翅片管式或板翅式換熱器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于 所述的海水預(yù)熱換熱器(8)為翅片管式換熱器，其翅片方向與氣流方向平行， 與水槽(14)垂直。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于所述的蒸發(fā)器(4)為氣液型換熱器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于 所述的蒸發(fā)器(4)為翅片管式或板翅式換熱器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于 所述的蒸發(fā)器(4)為翅片管式換熱器，其翅片方向與進(jìn)風(fēng)方向平行，與水槽(15) 垂直。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于 所述的進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器(9)為翅片管式換熱器，翅片方向與氣流方向平行。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于 所述的風(fēng)道(17)內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有格柵(30)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種新型高效熱泵海水淡化裝置，其特征在于 所述的儲(chǔ)水罐(11)設(shè)有排氣閥(31)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型高效熱泵海水淡化裝置，包括熱泵系統(tǒng)、冷凝器淡水制備系統(tǒng)、蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)和海水系統(tǒng)，其特征在于熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)(1)，包括筒體(18)和盤管(34)的蒸發(fā)式盤管冷凝器(2)，噴林裝置(36)，儲(chǔ)液器(5)，干燥過(guò)濾器(6)，節(jié)流閥(3)，蒸發(fā)器(4)，氣液分離器(7)；冷凝器淡水制備系統(tǒng)包括風(fēng)道(16)，擋水板(21)，引風(fēng)機(jī)(12)，海水預(yù)熱換熱器(8)，水槽(14)連接儲(chǔ)水罐(11)；蒸發(fā)器淡水制備系統(tǒng)包括風(fēng)道(17)，引風(fēng)機(jī)(13)，水槽(15)，進(jìn)風(fēng)預(yù)熱換熱器(9)，噴淋裝置(10)；海水系統(tǒng)包括水泵(19)、水泵(20)，海水預(yù)熱換熱器(8)，本實(shí)用新型提高系統(tǒng)制取淡水的效率，水質(zhì)較好，能耗低，節(jié)約能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)C02F1/04GK201261726SQ20082002240
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者趙海波 申請(qǐng)人:煙臺(tái)大學(xué)