本發(fā)明涉及一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器是實(shí)驗(yàn)室廣泛應(yīng)用的一種蒸發(fā)儀器，適用于回流操作、大量溶劑的快速蒸發(fā)、微量組分的濃縮和需要攪拌的反應(yīng)過(guò)程等。接通真空泵，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器系統(tǒng)可以密封減壓至幾千帕；通電加熱水浴鍋中的溶劑，溫度控制在室溫-180℃，使得蒸餾瓶中的液體沸騰汽化；同時(shí)還可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，速度為50～280轉(zhuǎn)/分，使液體形成薄膜，增大蒸發(fā)面積。

在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行的蒸發(fā)過(guò)程屬于單效蒸發(fā)，能耗很高，實(shí)驗(yàn)室使用過(guò)程中通常需要加熱和冷肼同時(shí)使用，造成極大的能源浪費(fèi)。由于實(shí)驗(yàn)室用設(shè)備規(guī)模小，很少有人考慮到它的節(jié)能問(wèn)題，但往往一個(gè)實(shí)驗(yàn)室就有數(shù)臺(tái)設(shè)備，積累起來(lái)，能耗的絕對(duì)值并不小。工業(yè)上應(yīng)用的節(jié)能措施有：多效蒸發(fā)、利用二次蒸汽汽化潛熱的蒸汽噴射式熱泵技術(shù)、機(jī)械壓縮式熱泵技術(shù)、引出額外蒸汽預(yù)熱原料液和利用系統(tǒng)余熱(如冷凝水閃蒸和溶液閃蒸)。噴射式熱泵需要高壓蒸汽，實(shí)驗(yàn)室一般不具備條件，引出額外蒸汽并不能省略冷阱，系統(tǒng)的余熱也不好利用，只有壓縮式熱泵更適合應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的節(jié)能設(shè)計(jì)。壓縮式熱泵分為開(kāi)式和閉式。開(kāi)式熱泵與用熱裝置結(jié)合為一體，二次蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)直接壓縮，增壓增溫后引入蒸發(fā)器加熱物料，系統(tǒng)中的工質(zhì)不循環(huán)，節(jié)能效果顯著，但是考慮到實(shí)驗(yàn)室蒸發(fā)溶劑的多樣性，會(huì)對(duì)壓縮機(jī)有不同的要求，而且蒸汽溫度低時(shí)需要大容量的壓縮機(jī)，使得設(shè)備費(fèi)用增加。閉式壓縮式熱泵，一般包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和節(jié)流閥，內(nèi)部充滿(mǎn)制冷劑，也稱(chēng)工質(zhì)。熱泵工作時(shí)，來(lái)自蒸發(fā)器的工質(zhì)蒸氣被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮提高壓力和溫度后排入冷凝器中，冷凝器中工質(zhì)蒸氣放出熱量而成為高壓液體，經(jīng)節(jié)流閥降低壓力和溫度，進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量又變成蒸氣，如此不斷循環(huán)。熱泵只需要消耗少量的電能就能在冷凝器處提供熱量，而在蒸發(fā)器處吸收熱量，如果應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，可節(jié)省加熱和冷阱設(shè)備的使用，減少能源的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種具有相對(duì)獨(dú)立性和廣泛適用性的閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)1，冷凝器2，節(jié)流閥3和蒸發(fā)器4，壓縮機(jī)1的出口通過(guò)管道依次與冷凝器2，節(jié)流閥3和蒸發(fā)器4連接后與壓縮機(jī)的入口連接；自來(lái)水源13通過(guò)管道與第一水儲(chǔ)槽5連接，第一水儲(chǔ)槽5通過(guò)管道依次與第一泵6，冷凝器下部水進(jìn)口連接，冷凝器上部水出口通過(guò)管道與待加熱設(shè)備的水入口連接，待加熱設(shè)備的水出口通過(guò)管道與第一水儲(chǔ)槽連接；第二水儲(chǔ)槽10通過(guò)管道依次與第二泵11和蒸發(fā)器4上部水進(jìn)口連接，蒸發(fā)器4下部水出口通過(guò)管道與待冷卻設(shè)備12的水入口連接，待冷卻設(shè)備的水出口通過(guò)管道與第二水儲(chǔ)槽連接。

待加熱設(shè)備為1、2、3、4或5個(gè)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)不僅能夠同時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)過(guò)程提供所需的熱量和冷量，節(jié)省了加熱和冷阱兩種單獨(dú)設(shè)備的使用，而且熱量和冷量可調(diào)節(jié)，配合多種旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在不同的操作條件下使用，工藝簡(jiǎn)單、能耗低，本發(fā)明方法比傳統(tǒng)工藝節(jié)約電能20％以上，蒸發(fā)效率提高，并同時(shí)獲得熱水，大大節(jié)省了操作費(fèi)用，適合實(shí)驗(yàn)室使用。

附圖說(shuō)明

圖1為閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。下述說(shuō)明僅是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明，但不對(duì)本發(fā)明作任何限制。

一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)，見(jiàn)圖1，包括壓縮機(jī)1，冷凝器2，節(jié)流閥3和蒸發(fā)器4，壓縮機(jī)1的出口通過(guò)管道依次與冷凝器2，節(jié)流閥3和蒸發(fā)器4連接后與壓縮機(jī)的入口連接；自來(lái)水源13通過(guò)管道與第一水儲(chǔ)槽5連接，第一水儲(chǔ)槽5通過(guò)管道依次與第一泵6，冷凝器下部水進(jìn)口連接，冷凝器上部水出口通過(guò)管道與待加熱設(shè)備的水入口連接，待加熱設(shè)備的水出口通過(guò)管道與第一水儲(chǔ)槽連接；第二水儲(chǔ)槽10通過(guò)管道依次與第二泵11和蒸發(fā)器4上部水進(jìn)口連接，蒸發(fā)器4下部水出口通過(guò)管道與待冷卻設(shè)備12的水入口連接，待冷卻設(shè)備的水出口通過(guò)管道與第二水儲(chǔ)槽連接。

圖1中待加熱設(shè)備為3個(gè)，圖中的7、8、9，還可以是1個(gè)，2個(gè)，4個(gè)，5個(gè)等。

實(shí)施例1

用本發(fā)明的一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)操作

放在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器水浴鍋(本發(fā)明的待加熱設(shè)備，1個(gè))中的蒸發(fā)瓶容量為1L時(shí)，蒸發(fā)500mL溶液，通過(guò)調(diào)節(jié)真空水泵使得真空度在0.1MPa，第一水儲(chǔ)槽5初始水量2L，第二水儲(chǔ)槽初始水量2L，運(yùn)轉(zhuǎn)本發(fā)明的系統(tǒng)，待第一水儲(chǔ)槽內(nèi)水溫達(dá)到60℃并高于60℃，以186ml/min的速度向第一水儲(chǔ)槽中注入室溫的自來(lái)水，保持第一水儲(chǔ)槽內(nèi)水溫度恒定在60℃，第二水儲(chǔ)槽內(nèi)水溫度恒定在12℃，通入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器冷凝管(本發(fā)明的待冷卻設(shè)備，1個(gè))，蒸發(fā)過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行。

利用本發(fā)明的系統(tǒng)蒸發(fā)同樣的溶液體積比傳統(tǒng)工藝節(jié)約電能20％以上，蒸發(fā)時(shí)間縮短，并額外獲得60℃熱水可用于其他待加熱設(shè)備。

實(shí)施例2

用本發(fā)明的一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)操作

放在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器水浴鍋(即本發(fā)明的待加熱設(shè)備，1個(gè))中的蒸發(fā)瓶容量為1L時(shí)，蒸發(fā)500mL溶液，通過(guò)調(diào)節(jié)真空水泵使得真空度在0.1MPa，第一水儲(chǔ)槽5初始水量2L，第二水儲(chǔ)槽初始水量2L，運(yùn)轉(zhuǎn)本發(fā)明的系統(tǒng)，待第一水儲(chǔ)槽內(nèi)水溫達(dá)到55℃并高于55℃，以240ml/min的速度向第一水儲(chǔ)槽中注入室溫的自來(lái)水，保持第一水儲(chǔ)槽內(nèi)水溫度恒定在55℃，第二水儲(chǔ)槽內(nèi)水溫度恒定在6.5℃，通入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器冷凝管(本發(fā)明的待冷卻設(shè)備，1個(gè))，蒸發(fā)過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行。

利用本發(fā)明的系統(tǒng)蒸發(fā)同樣的溶液體積比傳統(tǒng)工藝節(jié)約電能38％以上，蒸發(fā)時(shí)間縮短，并額外獲得55℃熱水可用于其他待加熱設(shè)備。