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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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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