CN201059543Y - 一种节能热泵式蒸气发生器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种节能热泵式蒸气发生器，包括电能加热器，该电能加热器具有进水口和蒸气出口；此外，还包括热泵机组，所述热泵机组具有冷水入口和热水出口，该热水出口连接到所述电能加热器的进水口。本实用新型在传统电能加热器的前面，增设了热泵机组，即首先通过热泵机组对冷水进行加热而获得低温热水，然后再将该低温热水输送到电能加热器进行二次加热，使之在密闭容器内通过电能加热形成高温饱和水，进而产生高温高压蒸气，并从蒸气出口排出以供使用。本实用新型充分利用热泵的优越节能功能，与传统电能蒸气发生器相结合，采用预热和二次加热的方式，节能效果显着，降低了生产成本，有利于提高企业的经济效益。

Description

一种节能热泵式蒸气发生器
技术领域
本实用新型涉及一种供热技术，尤其涉及一种用以提供蒸气的蒸气发生器。
背景技术
目前现有的蒸气发生器，完全采用电能的加热方式，其工作原理如下：在一个密闭容器内加入水，然后利用电能将水加温成饱和水产生蒸气，从而将一般常温水加热变相为蒸气。此过程必须消耗大量的电能方能产生蒸气。例如，以此方式将1000公升的水，由常温(20℃)加热至100℃的温度，必须输入80000大卡的热量，加热过程需耗电能103kw。显然，传统的电能蒸气发生器其耗电量过大，能源成本过高，难以满足企业提高经济效益的需求，制约和阻碍了企业经济的发展。
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，提供一种节能效果显着、可大幅度降低生产成本的节能热泵式蒸气发生器。
本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：
本实用新型提供的一种节能热泵式蒸气发生器，包括电能加热器，该电能加热器具有进水口和蒸气出口；此外，还包括热泵机组，所述热泵机组具有冷水入口和热水出口，该热水出口连接到所述电能加热器的进水口。
本实用新型在传统电能加热器的前面，增设了热泵机组，即首先通过热泵机组对冷水进行加热而获得低温热水，然后再将该低温热水输送到电能加热器进行二次加热，使之在密闭容器内通过电能加热形成高温饱和水，进而产生高温高压蒸气，并从蒸气出口排出以供使用。热泵的热效率高达380％以上，是传统电能制热耗能成本的1/4。本实用新型充分利用热泵的优越节能功能，通过改造传统电能蒸气发生器的加热流程，采用预热和二次加热的方式，从而达到节能降耗、节约成本的目的。
本实用新型可采取如下进一步措施：所述热泵机组包括蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀，其中压缩机设置在蒸发器至冷凝器的管路上，膨胀阀设置在冷凝器至蒸发器的管路上；所述冷水入口和热水出口分别设置在冷凝器的上部和下部。本实用新型的热泵机组利用空气热泵卡诺逆循环原理，首先将使用的低温低压液态制冷剂(例如氟利昂)，在蒸发器里从空气中的低温热源吸热并气化。然后由压缩机抽取蒸发器里气化后的制冷剂气体并通过压缩机压缩到冷凝器内，此时制冷剂气体变成高温高压气体。该高温高压气体在冷凝器内与进入的冷水进行热交换，冷水被加热成为60℃低温热水，并通过热水出口排出输送到电能加热器内进行二次加热。而高温高压气体则通过热交换冷却凝结成液体，变成高温高压液体制冷剂。再经膨胀阀形成低温低压液态制冷剂进入蒸发器内，从而完成一个循环。
为防止连接管道内滞留的冷水进入电能加热器，避免造成热量损失，本实用新型所述热泵机组的热水出口至电能加热器进水口的管路上还设有返回冷凝器的分支回路；该分支回路以及电能加热器进水口的管路上分别设置有回路电磁阀和进水电磁阀；所述电磁阀为常开/常闭式，并与时间定时器连接。这样，当管路内有滞留的冷水时，根据其量的大小和流量速度，以时间定时器做回路控制，设定回路电磁阀开启时间，其流量应保证大于管道内的滞流水量，以便能够充分将滞留在管道内的冷水通过分支回路输送回冷凝器进行加热。当时间定时器再度动作时，回路电磁阀断开，同时进水电磁阀开启，从而将冷凝器预热的60℃低温水输送到电能加热器，以确保电能加热器的加热效率。
本实用新型所述冷水入口的管路上还设置有软水机，以便对加入的水首先进行处理，防止冷凝器等设备产生结垢等现象，以提高设备运行的可靠性。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)充分利用热泵的优越节能功能，与传统电能蒸气发生器相结合，采用预热和二次加热的方式。充分利用温差，在最低耗能的情况下，发挥最大的功率输出，节能效果显着，降低了生产成本。同样加热1000公升的常温水，首先以热泵加热至60℃后，再经电能加热器二次加热至100℃形成蒸气，同样输入80000大卡的热量，其耗能仅需要63.9kw即可完成，与完全采用电能的传统蒸气发生器相比，可节约电能39.1kw。企业长期以此方式加热运行，节能效率可达76％，节能降耗效果显着。
(2)给水首先经过软水机处理，可减轻设备结垢等现象，提高了设备运行的可靠性。给水经热泵加热到60℃后，可起到脱氧作用，可降低对电能加热器的氧腐蚀作用，有利于提高设备的使用寿命。
(3)热泵换热过程中，所排放的冷风能够有效降低环境温度。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步的详细描述：
图1是本实用新型实施例的结构原理图。
图中：热泵机组1，蒸发器11，冷凝器12，压缩机13，膨胀阀14，冷水入口15，热水出口16，电能加热器2，进水口21，蒸气出口22，给水泵3，软水机4，分支回路5，回路电磁阀6，进水电磁阀7，时间定时器8
具体实施方式
图1所示为本实用新型的实施例，包括热泵机组1和电能加热器2。如图1所示，热泵机组1包括蒸发器11、冷凝器12、压缩机13和膨胀阀14，其中压缩机13设置在蒸发器11至冷凝器12的管路上，膨胀阀14设置在冷凝器12至蒸发器11的管路上。冷凝器12的上部和下部分别设有冷水入口15和热水出口16。冷水入口15的管路上还设置有软水机4。
电能加热器2具有进水口21和蒸气出口22。热泵机组1通过其热水出口16经给水泵3与电能加热器2的进水口21连接，使得热泵机组1设置在电能加热器2的前面而构成整个加热流程。
为防止连接管道内滞留的冷水进入电能加热器2，避免造成热量损失，热泵机组的热水出口16至电能加热器进水口21的管路上还设有返回冷凝器12的分支回路5；该分支回路5以及电能加热器进水口21的管路上分别设置有回路电磁阀6和进水电磁阀7。电磁阀6、7为常开/常闭式，并与时间定时器8连接。其运用操作设定方法如下：
1)先计算出管道内滞留的水量。
2)然后再计算出给水泵3每秒钟的流量？
3)依测算出的流量结果设定回路电磁阀6的开启/关闭时间。回路电磁阀6的开启时间，应使得其流量能够保证大于管道内的滞流水量，以便能够充分将滞留在管道内的冷水通过分支回路5输送回冷凝器12进行加热。
4)当定时器8再度动作时，回路电磁阀6断开，同时进水电磁阀7开启，从而将冷凝器12预热的60℃低温水输送到电能加热器2，以确保电能加热器的加热效率。
本实施例的工作原理如下：
冷水从冷水入口15经过软水机4的处理，首先进入热泵机组1的冷凝器12里。在热泵机组1中，利用空气热泵卡诺逆循环原理，通过低温低压的液态制冷剂(例如氟利昂)，首先在蒸发器11里从空气中的低温热源吸热并气化。然后由压缩机13抽取蒸发器11里气化后的制冷剂气体并通过压缩机13压缩到冷凝器12内，此时制冷剂气体变成高温高压气体。该高温高压气体在冷凝器12内与进入的冷水进行热交换，冷水被加热成为60℃低温热水，并通过热水出口16排出，由给水泵3经过电能加热器的进水口21输送到电能加热器的密闭容器内，经电能加热器2的二次加热形成高温饱和水，进而产生高温高压蒸气，并从蒸气出口22排出以供使用。而冷凝器12内的高温高压气体则通过热交换冷却凝结成液体，变成高温高压液体制冷剂。再经膨胀阀14形成低温低压液态制冷剂进入蒸发器11内，从而完成一个循环。
节能计算参数条件：
a.电能加热器：
Figure Y20072005275600061
(相当于蒸气蒸发量52公斤/小时)
b.电能加热器效率：90％
c.消耗功率：36kw/h
d.电费成本：0.8/kw
e.热泵效率：380％
f.热泵消耗功率：0.8kw/h
g.给水温度：20℃
h.环境温度：20℃
i.每日工作时间：8h
j.每月工作日数：26天
节能效果计算：
a.电能蒸气发生器加热60℃热量需求：
52×8×(20℃-60℃)＝16640kcal
b.电能蒸气发生器的电功率消耗：
16640/774×0.8＝17.2元/D
17.2×26＝447.2元/M(447.2×12＝5366元/Y)
c.热泵制热热量需求：
52×8×(20℃-60℃)＝16640kcal
d.热泵的电功率消耗：
16640/3268×0.8＝4元/D
4×26＝104元/M(104×12＝1248元/Y)
e.有效节能成本：
b-d＝5366-1248＝4118元/Y
节能效率＝76％

Claims (4)

1.一种节能热泵式蒸气发生器，包括电能加热器(2)，该电能加热器(2)具有进水口(21)和蒸气出口(22)；其特征在于：还包括热泵机组(1)，所述热泵机组(1)具有冷水入口(15)和热水出口(16)，该热水出口(12)连接到所述电能加热器(2)的进水口(21)。
2.根据权利要求1所述的节能热泵式蒸气发生器，其特征在于：所述热泵机组(1)包括蒸发器(11)、冷凝器(12)、压缩机(13)和膨胀阀(14)，其中压缩机(13)设置在蒸发器(11)至冷凝器(12)的管路上，膨胀阀(14)设置在冷凝器(12)至蒸发器(11)的管路上；所述冷水入口(15)和热水出口(16)分别设置在冷凝器(12)的上部和下部。
3.根据权利要求2所述的节能热泵式蒸气发生器，其特征在于：所述热泵机组的热水出口(16)至电能加热器进水口(21)的管路上还设有返回冷凝器(12)的分支回路(5)；该分支回路(5)以及电能加热器进水口(21)的管路上分别设置有回路电磁阀(6)和进水电磁阀(7)；所述电磁阀(6、7)为常开/常闭式，并与时间定时器(8)连接。
4.根据权利要求1或2所述的节能热泵式蒸气发生器，其特征在于：所述冷水入口(15)的管路上还设置有软水机(4)。
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