CN105645492A - 一种带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化*** - Google Patents

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赵东鹏
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刘楠
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Abstract

本发明公开了一种带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***，包括海水室、海水蒸发室、淡水室、海水蒸发装置，海水蒸发装置包括位于海水蒸发室顶部的海水滴淋装置和位于海水滴淋装置下方的盘管状的换热管，自换热管的出口端至换热管的入口端通过管路依次连接有节流装置、蒸发器和压缩机，构成一热泵循环***；海水在换热管表面受热蒸发，产生的水蒸汽在蒸发器上强制冷凝，通过热泵循环将冷凝热转移到海水中使其继续蒸发，完成海水淡化过程。海水蒸发装置利用滴淋装置和具有良好吸水性的布类材料使海水在换热管表面发生膜态蒸发，换热系数远高于其他类型换热器，有效地减少装置的体积和重量。此外，本发明还有部件少、结构简单、成本低等优点。

Description

一种带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***
技术领域
本发明涉及一种海水淡化***，尤其涉及一种带有海水蒸发装置的热泵式海水淡化***。
背景技术
水是生命的基础，随着社会的发展和人口的增加，淡水供应问题已经变得越来越严重。相比于淡水来说，地球上的海水资源是非常丰富的，在一些地区海水淡化成为解决淡水问题的最好方法。而随着海洋产业的发展，船舶、海上钻井平台和海岛等特殊场合也面临海水淡化的问题，人们开始关注能高效率生产淡水、结构简单、成本低的小型海水淡化装置。
热泵式海水淡化装置由于其能够循环利用水的相变潜热，提高能量利用率，而且***相对简单，满足小型化、高效率的要求，成为人们关注的热点。公开号为CN1562773A的专利，公开了一种立式小型海水淡化用热泵***，利用盘管式冷凝器加热海水使其蒸发，水蒸汽在顶部蒸发器上冷凝变成淡水。但是现有的热泵***冷凝温度一般在50～70℃，采用浸没式换热器换热系数较低，无法有效地蒸发海水，***产生淡水的效率低。同时，为了满足产水量要求，该***所需换热器面积较大，这使得***体积和重量增加，不适合便携式***。公开号为CN103043735A的专利，公开了一种带有喷气抽气器和射水抽气器的小型热泵式海水淡化装置，由于冷凝器在抽气器形成的低压力密闭腔中工作，海水蒸发效果有一定的提高。但是由于要抽气密封，***部件多，结构较为复杂，***成本高，也不适合小型海水淡化***。
综合以上可以看出，现有相关专利并不能达到上文所述的理想***的要求，即不能同时满足以下几个要点：(1)***高效地经行循环工质和海水、水蒸汽之间的换热，***产水效率高；(2)***满足小型化、便捷式的要求，结构简单紧凑、质量轻。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能高效蒸发海水、结构简单、体积小、质量轻的小型海水淡化***及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***，包括海水室、海水蒸发室和淡水室，所述海水蒸发室内设置有海水蒸发装置，所述海水蒸发装置包括位于所述海水蒸发室顶部的海水滴淋装置和位于所述海水滴淋装置下方的盘管状的换热管，所述海水滴淋装置设有滴水孔，所述滴水孔将海水均匀地滴淋在换热管上，所述换热管外面包覆具有吸水层；盘管状的换热管中上下相邻两层换热管之间紧密贴合；自所述换热管的出口端至所述换热管的入口端通过管路依次连接有节流装置、蒸发器和压缩机，构成一个热泵循环***；所述淡水室为蒸汽冷凝室，所述蒸发器设置在所述蒸汽冷凝室内，所述蒸汽冷凝室内设有用于冷却所述蒸发器的轴流风机；所述海水蒸发室和所述蒸汽冷凝室之间用隔热材料隔开并连接有蒸汽通道。
进一步讲，所述节流装置采用毛细管结构。所述蒸发器采用翅片式换热器。所述吸水层采用具有良好吸水性的布类材料。所述海水蒸发室的底部设有浓海水排水口，所述海水室的顶部设有海水添加口，所述海水室的底部设有排水口，所述蒸汽冷凝室底部设有淡水排水口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明***采用的新型结构的海水蒸发器，换热系数大，蒸发速率快，***效率高。整个***部件少，结构简单，布局紧凑，体积小，重量轻，实现了小型化、便携化。
附图说明
图1为本发明带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***示意图；
图2为本发明中海水蒸发装置的局部示意图；
图中：1-浓海水排水口；2-海水蒸发装置(冷凝器)；3-海水蒸发室；4-海水滴淋装置；5-排水口；6-海水室；7-海水添加口；8-节流装置；9-压缩机；10-蒸发器；11-轴流风机；12-蒸汽冷凝室(淡水室)；13-淡水排水口；14-换热管；15-吸水层；16-滴水孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
如图1所示，本发明提出的一种带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***，包括海水室6、海水蒸发室3和淡水室，海水室6位于海水蒸发室3的上部，所述海水蒸发室3内设置有海水蒸发装置2，所述海水蒸发装置2包括位于所述海水蒸发室3顶部的海水滴淋装置4和位于所述海水滴淋装置4下方的盘管状的换热管14，所述海水滴淋装置4设有滴水孔16，海水滴淋装置4通过多个滴水孔16采用滴淋的方式将海水均匀地滴淋到换热管14上，所述换热管14外面包覆具有吸水层15，所述吸水层15采用具有良好吸水性的布类材料，在减缓水下流的速度同时，可以利用布类材料毛细作用将海水均匀分布在换热管14表面形成液膜，如图2所示，盘管状的换热管14中上下相邻两层换热管之间紧密贴合，既能防止形成水滴，又能减少换热器整体体积，而且海水在海水蒸发装置2表面发生膜态蒸发，蒸发效果好。
自所述换热管14的出口端至所述换热管的入口端通过管路依次连接有节流装置8、蒸发器10和压缩机9，即海水蒸发装置2的出口和节流装置8的入口连接，节流装置8的出口和蒸发器10的入口连接，蒸发器10的出口和压缩机9的入口连接，压缩机9的出口和海水蒸发装置2的入口连接，构成一个热泵循环***。
所述节流装置8采用毛细管结构，以减少装置体积和重量。所述淡水室为蒸汽冷凝室12，所述蒸发器10设置在所述蒸汽冷凝室12内，所述蒸汽冷凝室12内设有用于冷却所述蒸发器10的轴流风机11，所述蒸发器10采用翅片式换热器，并利用轴流风机11采用强制冷却，同时还可以将未冷却的水蒸汽再次循环冷却。所述压缩机9采用可以进行变工况工作的小型压缩机，同时压缩机9的供能方式可以是太阳能电池板供电或其他多种供电方式，以适应不同场合的需求。
所述海水蒸发室3和所述蒸汽冷凝室12之间用隔热材料隔开并连接有蒸汽通道。所述海水蒸发室3的底部设有浓海水排水口1，用来排放蒸发后剩余的浓海水；所述海水室6的顶部设有海水添加口7，用来添加海水；所述海水室6的底部设有排水口5，用来排放剩余的海水或者污水；所述蒸汽冷凝室12底部设有淡水排水口13，用来排出生产出的淡水。
下面从工质侧和海水侧两方面说明***的工作过程：
第一，工质侧流程过程，循环工质经压缩机9加压升温后，进入海水蒸发装置(冷凝器)2中，释放热量加热海水，经过节流装置8节流降温，再经过蒸发器10与海水蒸发后产生水蒸汽经行换热后回到压缩机9，完成一次循环。循环工质在以上压缩机9、海水蒸发装置(冷凝器)2、节流装置8和蒸发器10四个部件中不断循环，从而使海水不断地在海水蒸发装置(冷凝器)2上蒸发，在蒸发器10上冷凝生产淡水。
第二，海水侧流程过程，海水通过海水添加口7进入海水室6中，海水滴淋装置4通过滴水孔16将海水均匀滴淋在海水蒸发装置(冷凝器)2上，海水在海水蒸发装置(冷凝器)2上利用循环工质的冷凝热完成蒸发，变成水蒸汽。水蒸汽在轴流风机11的作用下到达蒸发器10，在蒸发器10表面遇冷液化成水滴掉落在蒸汽冷凝室(淡水室)12底部，而未冷凝的水蒸汽可以在轴流风机11的作用下再次回到蒸发器10上冷凝。当蒸汽冷凝室(淡水室)12中的淡水到达一定量时，可以通过淡水排水口13排出，供人们使用。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***，包括海水室(6)、海水蒸发室(3)和淡水室，所述海水蒸发室(3)内设置有海水蒸发装置(2)，其特征在于：
所述海水蒸发装置(2)包括位于所述海水蒸发室(3)顶部的海水滴淋装置(4)和位于所述海水滴淋装置(4)下方的盘管状的换热管(14)，所述海水滴淋装置(4)设有滴水孔(16)，所述滴水孔(16)将海水均匀地滴淋在换热管(14)上，所述换热管(14)外面包覆吸水层(15)；盘管状的换热管(14)中，上下相邻两层换热管之间紧密贴合；
自所述换热管(14)的出口端至所述换热管的入口端通过管路依次连接有节流装置(8)、蒸发器(10)和压缩机(9)，构成一个热泵循环***；
所述淡水室为蒸汽冷凝室(12)，所述蒸发器(10)设置在所述蒸汽冷凝室(12)内，所述蒸汽冷凝室(12)内设有用于冷却所述蒸发器(10)的轴流风机(11)；
所述海水蒸发室(3)和所述蒸汽冷凝室(12)之间用隔热材料隔开并连接有蒸汽通道。
2.根据权利要求1所述带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***，其特征在于：所述节流装置(8)采用毛细管结构。
3.根据权利要求1所述带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***，其特征在于：所述蒸发器(10)采用翅片式换热器。
4.根据权利要求1所述带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***，其特征在于：所述吸水层(15)采用具有良好吸水性的布类材料。
5.根据权利要求1至4的任一所述带有海水蒸发装置的小型热泵式海水淡化***，其特征在于：所述海水蒸发室(3)的底部设有浓海水排水口(1)，所述海水室(6)的顶部设有海水添加口(7)，所述海水室(6)的底部设有排水口(5)，所述蒸汽冷凝室(12)底部设有淡水排水口(13)。
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