CN106698559A - 热泵海水淡化装置 - Google Patents

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刘倩
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Abstract

本发明提出了一种热泵海水淡化装置，该装置主要包括热泵***、海水蒸发设备、冷凝换热器、淡化水箱、水泵及风机。所述热泵***包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀。本发明通过提高海水温度来提高海水蒸发后空气的露点温度。其中，环境海水吸收冷凝换热器中高温饱和蒸汽的冷凝热和热泵***的冷凝器中高温高压的气态制冷剂的冷凝热完成升温过程，升温后的高温海水进入海水蒸发设备与环境空气直接接触进行热湿交换，得到的高温饱和湿空气通过湿空气流通管道进入冷凝换热器和热泵***的蒸发器发生两次冷凝，冷凝水通过冷凝换热器和蒸发器的冷凝水管流至淡水箱。本装置只有压缩机需要外界提供能量，能耗低，且装置结构简单，易推广。

Description

热泵海水淡化装置
技术领域
本发明涉及一种热泵海水淡化装置。
背景技术
在水资源相对短缺的今天，海水淡化技术已经成为是解决我国水资源危机的一种根本性举措，并且成为沿海地区经济可持续发展的有力保障，海水淡化技术的发展具有重大的现实意义和战略意义。
发明内容
本发明提供了一种热泵海水淡化装置，利用热泵***对海水进行淡化。
本发明的技术方案如下：
热泵海水淡化装置包括：热泵***、海水蒸发设备、冷凝换热器、淡化水箱、水泵及风机。所属热泵***包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀。本发明通过提高海水温度来提高海水蒸发后空气的露点温度。其中，环境海水吸收冷凝换热器中高温饱和蒸汽的冷凝热和热泵***的冷凝器中高温高压的气态制冷剂的冷凝热完成升温过程。
环境海水通过海水入口进入冷凝换热器，冷凝换热器的海水侧出口通过淡化用海水通道与热泵***的冷凝器、海水蒸发设备连接。环境空气由海水蒸发设备的空气入口进入海水蒸发设备，出口的高温饱和湿空气通过湿空气流通管道与冷凝换热器的湿空气侧、热泵***的蒸发器连接。冷凝换热器和蒸发器的冷凝水管与淡水箱相连。水泵设置于冷凝换热器与热泵***的冷凝器之间的淡化用海水通道上。
环境海水进入冷凝换热器后，在冷凝换热器中吸收高温饱和湿空气的冷凝热进行一次升温，在热泵***的冷凝器中吸收高温高压的气态制冷剂的冷凝热进行二次升温，升温后的高温海水进入海水蒸发设备。环境空气进入海水蒸发设备后，与高温海水在海水蒸发设备中直接接触，进行热湿交换，海水蒸发放热降温，环境空气被加热加湿，变为高温饱和湿空气。高温饱和湿空气进入冷凝换热器中进行一次冷凝，进入热泵***的蒸发器中进行二次冷凝。得到的冷凝水通过冷凝水管流到淡水箱。
附图说明
图1为热泵海水淡化装置的结构示意图。
图2为添加了中间换热器的热泵海水淡化装置的结构示意图。
图中：1-水泵；2-膨胀阀；3-冷凝器；4-压缩机；5-蒸发器；6-冷凝换热器；7-冷凝水管；8-淡水箱；9-海水入口；10-电磁阀；11-中间换热器；12-海水蒸发设备空的气入口；13-海水蒸发设备；14-风机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理、结构和具体方式做进一步说明。
图1为热泵海水淡化装置的结构示意图。该装置主要包括热泵***、海水蒸发设备13、冷凝换热器6、淡化水箱8；所述热泵***包括膨胀阀2，冷凝器3、压缩机4和蒸发器5。
环境海水经由海水入口进入冷凝换热器，在冷凝换热器中与高温饱和湿空气换热，吸收高温饱和湿空气的冷凝热，进行一次升温。
一次升温后的海水进入热泵***进行二次升温。热泵***中，低温低压的液态制冷剂在蒸发器中吸收低温热源的热量而气化，压缩机吸入低温的气态制冷剂，将低温低压的气态制冷剂压缩成为高温高压的气态制冷剂，并输送到冷凝器中，高温高压的气态制冷剂在冷凝器中冷凝，向高温热源放热，变为高温高压的液态制冷剂，高温高压的液态制冷剂再经过膨胀阀节流成为低温低压的液态制冷剂。本发明中，低温热源为冷凝换热器湿空气侧出口的湿空气，高温热源为一次升温后的海水。一次升温后的海水进入热泵***的冷凝器中吸收高温高压气态制冷剂的冷凝热，进行二次升温。
二次升温后的海水进入海水蒸发设备与经由海水蒸发设备的空气入口进入的环境空气直接接触进行热湿交换。当海水与环境空气直接接触时，由于水滴表面的蒸发作业，在水滴表面形成一层饱和空气薄层。因为海水表面饱和空气层中的水蒸气分压力大于环境空气的水蒸气分压力，则会造成海水表面饱和空气层中的水分子跳进环境空气，则环境空气被加湿。高温海水和环境空气的温度差，使得热量由高温海水传向环境空气，环境空气温度升高。热湿交换的结果表现为，海水降温，环境空气被加热加湿为接近饱和状态的高温饱和湿空气。
海水蒸发设备出口的高温饱和湿空气通过湿空气流通管道进入冷凝换热器，与环境海水换热，进行一次冷凝。由于高温饱和湿空气的露点温度接近于其干球温度，而环境海水的温度低于高温饱和湿空气的露点温度，所以高温饱和湿空气在冷凝换热器中大量放热冷凝，温度和湿度均降低，变为湿空气，而环境海水在冷凝换热器中得到一次升温。冷凝换热器中得到的淡水通过冷凝水管流至淡水箱。
冷凝换热器湿空气侧出口的湿空气进入热泵***的蒸发器进一步放热冷凝，冷凝得到的淡水通过蒸发器的冷凝水管进入淡水箱。
图2为添加了中间换热器的热泵海水淡化装置的结构示意图。为避免装置运行后冷凝器的结垢问题，在装置1的基础上，增设中间换热器11。传热介质进入热泵***的冷凝器中吸收高温高压的气态制冷剂的冷凝热升温，环境海水在冷凝换热器中得到一次升温后，进入中间换热器与传热介质进行热交换，得到二次升温。二次升温后的海水进入海水蒸发设备，同装置1所述。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.热泵海水淡化装置，图1为热泵海水淡化装置的结构示意图；该装置主要包括热泵***、海水蒸发设备13、冷凝换热器6、淡化水箱8；所述热泵***包括膨胀阀2，冷凝器3、压缩机4和蒸发器5；其特征在于：本发明通过提高海水温度来提高海水蒸发后空气的露点温度，其中，环境海水吸收冷凝换热器中高温饱和蒸汽的冷凝热和热泵***的冷凝器中高温高压的气态制冷剂的冷凝热完成升温过程；
环境海水经由海水入口进入冷凝换热器，冷凝换热器的海水侧出口通过淡化用海水通道与热泵***的冷凝器、海水蒸发设备连接；环境空气由海水蒸发设备的空气入口进入海水蒸发设备，出口的高温饱和湿空气经由湿空气流通管道与冷凝换热器的湿空气侧、热泵***的蒸发器连接；冷凝换热器和蒸发器的冷凝水管与淡水箱相连；水泵设置于冷凝换热器与热泵***的冷凝器之间的淡化用海水通道上；
环境海水进入冷凝换热器后，在冷凝换热器中吸收高温饱和湿空气的冷凝热进行一次升温，在热泵***的冷凝器中吸收高温高压的气态制冷剂的冷凝热进行二次升温，升温后的高温海水进入海水蒸发设备；环境空气进入海水蒸发设备后，与高温海水在海水蒸发设备中直接接触，进行热湿交换，海水蒸发放热降温，环境空气被加热加湿，变为高温饱和湿空气；高温饱和湿空气进入冷凝换热器中进行一次冷凝，进入热泵***的蒸发器中进行二次冷凝；得到的冷凝水通过冷凝水管流到淡水箱。
2.根据权利要求1所述的热泵海水淡化装置，其特征在于：所述海水蒸发设备为气-液直接接触的热质交换设备。
3.根据权利要求1所述的热泵海水淡化装置，其特征在于：所述冷凝换热器和中间换热器为间壁式换热器。
4.根据权利要求1所述的热泵海水淡化装置，其特征在于：在海水蒸发设备和热泵***的蒸发器之间设置冷凝换热器作为一次冷凝设备，在冷凝高温饱和湿空气的同时对环境海水进行一次升温。
5.根据权利要求1所述的热泵海水淡化装置，其特征在于：冷凝器海水侧出口通过淡化用海水通道与热泵***的冷凝器、海水蒸发设备连接。
6.根据权利要求1所述的热泵海水淡化装置，其特征在于：海水蒸发设备的出口通过湿空气流通管路与冷凝换热器的湿空气侧、热泵***的蒸发器连接。
7.根据权利要求1所述的热泵海水淡化装置，其特征在于：被淡化海水流量、空气流量、热泵***的制热（冷）量可以根据需要进行调节。
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