CN206670123U - 基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，所述***包括热源塔供热***、溶液再生***、太阳能集热***，所述热源塔供热***包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生***包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热***包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八。本实用新型采用水合物法实现溶液再生，再生后的浓溶液经过冷凝器进行加热，然后与热源塔出口溶液混合，送入热泵机组放热，减少了热源塔***的负荷，实现了***的高效运行。
Description
技术领域
本实用新型属于空调***设计领域，具体涉及一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***。
背景技术
长江中下游地区属于夏热冬冷地区，目前，该地区最常见的空调冷热源方案是冷水机组+锅炉、空气源热泵等。在冬季，冷水机组处于闲置状态，设备利用率较低，并且锅炉供热也会污染环境；而空气源热泵在冬季运行时则存在结霜问题。
针对这些问题，部分学者提出了热源塔热泵***。夏季工况，热源塔即为冷却塔，把冷却水***的热量排到空气中；冬季工况，利用热源塔从空气中吸收热量，然后向热泵放热。
热源塔分为开式热源塔和闭式热源塔。闭式热源塔溶液和空气间接换热，换热效率较低，较少采用。开式热源塔溶液和空气直接接触，换热效率较高，但在运行过程中溶液会吸收空气中的水蒸气，造成溶液浓度降低，溶液的冰点上升。为了保障***的安全运行，需要将吸收的水分排出，使溶液浓度升高，实现溶液再生。
因此，如何解决热源塔***的溶液再生问题，设计一种高效运行的热源塔热泵***成为迫切需要解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，实现了热量的高效利用，提高了热泵机的效率。
为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型是一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，所述***包括热源塔供热***、溶液再生***、太阳能集热***，所述热源塔供热***包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生***包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热***包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八；
其中，其中所述热泵机组通过溶液泵一和电磁阀六连接热源塔，所述热源塔与热泵机组通过电磁阀三连接，所述热源塔供热***的工作过程为：所述热泵机组出口的溶液经溶液泵一和电磁阀六进入热源塔，在热源塔中与空气换热，吸热后溶液温度升高，经电磁阀三进入热泵机组继续放热，完成热源塔供热过程；
其中：热泵机组通过溶液泵一和电磁阀五连接水合物生成釜，水合物生成釜通过溶液泵二和电磁阀十连接水合物分离器，水合物分离器溶液泵三和电磁阀十二连接水合物分解器，水合物分离器与所述水合物生成釜通过电磁阀十一，水合物分解器的下部设置电磁阀十五，水合物分解器连接气液分离器，气液分离器连接压缩机，所述压缩机连接冷凝器，冷凝器和水合物生成釜之间设置节流阀；溶液再生***的工作过程为：开启电磁阀五，热泵机组出口的稀溶液经溶液泵一和电磁阀五进入水合物生成釜，在水合物生成釜内，水合剂由下部通入，在低温高压下，水和水合剂生成类似冰晶状的气体水合物，气体水合物经过溶液泵二和电磁阀十进入水合物分离器，继续使气体水合物和溶液分离，上层的气体水合物经溶液泵三和电磁阀十二进入水合物分解器，下层的溶液经电磁阀十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，从蓄热器来的高温水在水合物分解器中加热气体水合物，在高温、常压条件下，气体水合物分解成水和气体水合剂，水合物分解器中，下部的水由电磁阀十五排出，上部的气体水合剂进入气液分离器进行气液分离，然后进入压缩机进行压缩，气体由低压变成高压，之后进入冷凝器进行冷凝，然后经过节流阀进行降压，最后通入水合物生成釜，与水结合生成气体水合物，水合物生成釜内稀溶液变成浓溶液，完成溶液再生***循环；
其中：蓄热器的出水端通过水泵二和电磁阀十六连接太阳能集热器，所述太阳能集热器的出水端与所述蓄热器连接，所述水合物分解器的出水端通过水泵一和电磁阀八连接蓄热器，所述蓄热器的出水端与所述水合物分解器连接，实现循环进行；太阳能集热***的流程为：蓄热器出口的水经过水泵二和电磁阀十六进入太阳能集热器，吸收太阳光的能量，水温升高，然后返回蓄热器，完成集热过程，从水合物分解器返回的水经过水泵一和电磁阀八进入蓄热器，在蓄热器中加热，加热后继续返回水合物分解器进行放热，为气体水合物分解提供热量，放热后再到蓄热器进行吸热，循环进行。
水合物生成釜下部通过过滤器和电磁阀十三连接储液器，所述储液器的一端还通过电磁阀十四与气液分离器连接，气液分离器连接压缩机，压缩机连接冷凝器，所述冷凝器通过电磁阀四连接热源塔。
本实用新型的进一步改进在于：水合物生成釜下部通过过滤器和电磁阀十三连接储液器，所述储液器的一端还通过电磁阀十四与气液分离器连接，气液分离器连接压缩机，压缩机连接冷凝器，所述冷凝器通过电磁阀四连接热源塔；水合物生成釜下部的浓溶液经过过滤器和电磁阀十三进入储液器，随溶液出来的气体水合剂在储液器上层，当积累一定压力后，开启电磁阀十四，使得气体水合剂进入气液分离器，然后再进入压缩机压缩，储液器内的浓溶液进入冷凝器与高温的气体水合剂进行换热，一方面使气体水合剂产生冷凝，另一方面使溶液温度升高，之后浓溶液经过电磁阀四与热源塔出口的溶液混合，一起进入热泵机组进行放热。
本实用新型的进一步改进在于：从水合物分解器通过水泵一和电磁阀七连接板式换热器，热源塔出口通过电磁阀二连接板式换热器，板式换热器通过电磁阀一与热泵机组连接，板式换热器与所述蓄热器连接，蓄热器与水合物分解器连接，蓄热器通过电磁阀九，水泵一和电磁阀七与板式换热器连接；从水合物分解器返回的水温度较高，关闭电磁阀八，经过水泵一和电磁阀七进入板式换热器，关闭电磁阀三，热源塔出口的溶液经过电磁阀二进入板式换热器，在板式换热器内溶液和水进行换热，溶液温度升高后经过电磁阀一进入热泵机组放热，板式换热器出口的水温度降低，然后到蓄热器进行加热，温度升高后再到水合物分解器，为水合物分解提供热量，当溶液浓度较高时，溶液浓缩过程停止，打开电磁阀九，蓄热器出口的水直接经过水泵一和电磁阀七，进入板式换热器与溶液进行换热，之后返回蓄热器吸热。
本实用新型的进一步改进在于：所述水合剂采用R141b、C3H8或CO2 。
本实用新型的进一步改进在于：热源塔***的工质可采用NaCl溶液、CaCl2溶液。
本实用新型的有益效果是：第一、基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，采用水合物法实现溶液再生，再生后的浓溶液经过冷凝器进行加热，然后与热源塔出口溶液混合，送入热泵机组放热，保障了***的安全运行，且实现了热量的高效利用。
第二、基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，采用太阳能集热***不仅为气体水合物分解过程提供热量，还可以加热热源塔出口溶液，提高出口溶液温度，热泵机组蒸发温度升高，因此热泵机组效率提高。
附图说明
图1 是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
如图1所示，本实用新型是一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，其特征在于：所述***包括热源塔供热***、溶液再生***、太阳能集热***，所述热源塔供热***包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生***包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热***包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八；
其中所述热源塔供热***的工作过程为：所述热泵机组出口的溶液经溶液泵一和电磁阀六进入热源塔，在热源塔中与空气换热，吸热后溶液温度升高，经电磁阀三进入热泵机组继续放热，完成热源塔供热过程；
溶液再生***的工作过程为：开启电磁阀五，热泵机组出口的稀溶液经溶液泵一和电磁阀五进入水合物生成釜，在水合物生成釜内，水合剂由下部通入，在低温高压下，水和水合剂生成类似冰晶状的气体水合物，由于密度比溶液密度低，气体水合物浮在水面上，气体水合物经过溶液泵二和电磁阀十进入水合物分离器，继续使气体水合物和溶液分离，上层的气体水合物经溶液泵三和电磁阀十二进入水合物分解器，下层的溶液经电磁阀十一返回水合物生成釜，在水合物分解器中，从蓄热器来的高温水在水合物分解器中加热气体水合物，在高温、常压条件下，气体水合物分解成水和气体水合剂，水合物分解器中，下部的水由电磁阀十五排出，上部的气体水合剂进入气液分离器进行气液分离，然后进入压缩机进行压缩，气体由低压变成高压，之后进入冷凝器进行冷凝，然后经过节流阀进行降压，最后通入水合物生成釜，与水结合生成气体水合物，水合物生成釜内稀溶液变成浓溶液，完成溶液再生***循环；
太阳能集热***的流程为：蓄热器出口的水经过水泵二和电磁阀十六进入太阳能集热器，吸收太阳光的能量，水温升高，然后返回蓄热器，完成集热过程，从水合物分解器返回的水经过水泵一和电磁阀八进入蓄热器，在蓄热器中加热，加热后继续返回水合物分解器进行放热，为气体水合物分解提供热量，放热后再到蓄热器进行吸热，循环进行。
水合物生成釜内水和水合剂生成气体水合物后，使得溶液浓度升高，完成溶液浓缩过程，生成釜下部的浓溶液经过过滤器和电磁阀十三进入储液器，随溶液出来的气体水合剂在储液器上层，当积累一定压力后，开启电磁阀十四，使得气体水合剂进入气液分离器，然后再进入压缩机压缩，储液器内的浓溶液进入冷凝器与高温的气体水合剂进行换热，一方面使气体水合剂产生冷凝，另一方面使溶液温度升高，之后浓溶液经过电磁阀四与热源塔出口的溶液混合，一起进入热泵机组进行放热。
当太阳能集热器吸收的太阳能大于水合物分解所需热量时，可以利用太阳能集热***辅助供热，从水合物分解器返回的水温度较高，关闭电磁阀八，经过水泵一和电磁阀七进入板式换热器，关闭电磁阀三，热源塔出口的溶液经过电磁阀二进入板式换热器，在板式换热器内溶液和水进行换热，溶液温度升高后经过电磁阀一进入热泵机组放热，板式换热器出口的水温度降低，然后到蓄热器进行加热，温度升高后再到水合物分解器，为水合物分解提供热量，当溶液浓度较高时，溶液浓缩过程停止，打开电磁阀九，蓄热器出口的水直接经过水泵一和电磁阀七，进入板式换热器与溶液进行换热，之后返回蓄热器吸热。
其中：所述水合剂可以采用R141b、C3H8或CO2，热源塔***的工质采用NaCl溶液、CaCl2溶液。
本实用新型公开了一种基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，包括热源塔供热回路、溶液再生回路、太阳能集热回路。本实用新型采用水合物法实现溶液再生，再生后的浓溶液经过冷凝器进行加热，然后与热源塔出口溶液混合，送入热泵机组放热，减少了热源塔***的负荷。采用太阳能集热***不仅为气体水合物分解过程提供热量，还可以加热热源塔出口溶液，提高出口溶液温度，进而使热泵机组蒸发温度升高，热泵机组效率提高。本实用新型采用太阳能辅助加热，不仅解决了热源塔溶液再生问题，保障了***安全运行，还充分利用了太阳能和溶液再生热量，实现了***的高效运行。
Claims (3)
1.基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，其特征在于：所述***包括热源塔供热***、溶液再生***、太阳能集热***，所述热源塔供热***包括热泵机组、溶液泵一、电磁阀三、电磁阀六、热源塔，所述溶液再生***包括水合物生成釜、水合物分离器、水合物分解器、气液分离器、压缩机、冷凝器、节流阀、溶液泵二、溶液泵三、电磁阀五、电磁阀十、电磁阀十一、电磁阀十二，所述太阳能集热***包括太阳能集热器、水泵二、电磁阀十六、蓄热器、水泵一、电磁阀八；
其中所述热泵机组通过溶液泵一和电磁阀六连接热源塔，所述热源塔与热泵机组通过电磁阀三连接；
热泵机组通过溶液泵一和电磁阀五连接水合物生成釜，水合物生成釜通过溶液泵二和电磁阀十连接水合物分离器，水合物分离器溶液泵三和电磁阀十二连接水合物分解器，水合物分离器与所述水合物生成釜通过电磁阀十一，水合物分解器的下部设置电磁阀十五，水合物分解器连接气液分离器，气液分离器连接压缩机，所述压缩机连接冷凝器，冷凝器和水合物生成釜之间设置节流阀；
蓄热器的出水端通过水泵二和电磁阀十六连接太阳能集热器，所述太阳能集热器的出水端与所述蓄热器连接，所述水合物分解器的出水端通过水泵一和电磁阀八连接蓄热器，所述蓄热器的出水端与所述水合物分解器连接，实现循环进行。
2.根据权利要求1所述基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，其特征在于：水合物生成釜下部通过过滤器和电磁阀十三连接储液器，所述储液器的一端还通过电磁阀十四与气液分离器连接，气液分离器连接压缩机，压缩机连接冷凝器，所述冷凝器通过电磁阀四连接热源塔。
3.根据权利要求1所述基于水合物法实现溶液再生的热源塔热泵***，其特征在于：从水合物分解器通过水泵一和电磁阀七连接板式换热器，热源塔出口通过电磁阀二连接板式换热器，板式换热器通过电磁阀与热泵机组连接，板式换热器与所述蓄热器连接，蓄热器与水合物分解器连接，蓄热器通过电磁阀九，水泵一和电磁阀七与进入板式换热器连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109179842A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-11 | 南京工程学院 | 一种基于太阳能和空气源热泵的屠宰场工艺用水再生*** |
| CN109589654A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-09 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种基于气浮与虹吸协同作用的气体水合物浆分离装置和方法 |
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- 2017-04-12 CN CN201720380382.4U patent/CN206670123U/zh active Active
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| CN109179842A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-11 | 南京工程学院 | 一种基于太阳能和空气源热泵的屠宰场工艺用水再生*** |
| CN109179842B (zh) * | 2018-10-30 | 2023-11-21 | 南京工程学院 | 一种基于太阳能和空气源热泵的屠宰场工艺用水再生*** |
| CN109589654A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-09 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种基于气浮与虹吸协同作用的气体水合物浆分离装置和方法 |
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