CN211570156U - 一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海水淡化技术领域，具体为一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，制冷剂循环***包括压缩机、冷凝器、节流阀以及蒸发器，第一海水淡化***包括第一海水水箱、第一水泵、冷凝器、真空泵、第一换热器以及淡水水箱，第一海水水箱内的海水由第一水泵送至冷凝器加热汽化形成不含盐分的水蒸气；第二海水淡化***包括通第二海水水箱、第二水泵以及蒸发器，第二海水水箱内的海水由第二水泵送至蒸发器的海水通道内形成不含盐分的冰。本实用新型冷凝器与蒸发器相结合共同制取淡水，提高海水淡化速度，节约海水淡化成本。

Description

一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置

技术领域

本实用新型属于海水淡化技术领域，具体涉及一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置。

背景技术

全球性水资源短缺已成为人们的共识，我国淡水资源丰富，总储量位居全球的前6位，但由于人口基数大，人均淡水量远低于世界平均水平。在我国北方及沿海地区，水资源短缺形势尤为严峻，对我国经济的可持续发展造成很大的影响。面对这种局面，海水淡化是解决我国淡水资源危机问题的重要途径之一

海水淡化技术是指利用物理或化学方法将海水中的水分和盐分进行分离，从而得到产品淡水的过程。目前最常用的淡化方法主要有热法和膜法，热法可分为多级闪蒸、多级蒸发、压汽蒸馏，膜法可分为反渗透法和电渗析法，但是都普遍存在技术难度大、成本高、产品水质差的缺点。同时，普通的热泵式海水淡化装置只是利用了冷凝器侧的热量，而忽略了蒸发器侧的冷量。因此，需要一种能降低淡化成本又能大范围推广并且节能的装置以满足现有需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提出了一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置。

为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，包括制冷剂循环***，制冷剂循环***包括压缩机、冷凝器、节流阀以及蒸发器，还包括第一海水淡化***与第二海水淡化***，其中，第一海水淡化***包括第一海水水箱、第一水泵、冷凝器、真空泵、第一换热器以及淡水水箱；真空泵使第一海水淡化***为真空状态，第一海水水箱通过第一水泵与冷凝器的海水入口相连通；冷凝器的水蒸气出口依次通过真空泵、第一换热器与淡水水箱相连通；第一海水水箱设有海水补入口，冷凝器设有废水出口。第二海水淡化***包括通第二海水水箱、第二水泵以及蒸发器；第二海水水箱通过第二水泵与蒸发器的海水通道入口相连通；第二海水水箱设有海水补入口，蒸发器设有排冰口与废水出口。

进一步地，制冷剂循环***还包括第二换热器；第二换热器与蒸发器并联，节流阀制冷剂出口还通过第二换热器与压缩机的制冷剂入口相连通；真空泵的蒸汽出口还与蒸发器内的水蒸气管道入口相连通，水蒸气管道出口与淡水水箱相连通。

进一步地，蒸发器内的换热器为金属平板，所述水蒸气管道与制冷剂管道均贯穿金属平板的一侧，金属平板的另一侧内部中空构成所述海水通道。

进一步地，真空泵蒸汽出口与蒸发器蒸汽进口之间的管道设有第三截止阀；第三截止阀与第一换热器并联，真空泵蒸汽出口通过第三截止阀与蒸发器内的水蒸气管道入口相连通。

进一步地，节流阀制冷剂出口与蒸发器制冷剂进口之间的管道设有第四截止阀；第四截止阀与第二换热器并联，节流阀制冷剂出口通过第四截止阀与蒸发器制冷剂入口相连通。

进一步地，第二换热器制冷剂出口与压缩机制冷剂进口之间的管道设有第五截止阀；第五截止阀与蒸发器并联；第二换热器制冷剂出口通过第五截止阀与压缩机的制冷剂入口相连通。

进一步地，第一海水水箱与第一水泵之间的管道设有第一截止阀。

进一步地，第二海水水箱与第二水泵之间的管道设有第二截止阀。

进一步地，第一换热器与第二换热器均为强制对流的风冷翅片换热器。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果为：

本实用新型通过回收热泵冷凝器侧的冷凝潜热，在冷凝器侧将海水加热形成不含盐分的水蒸气，完成海水淡化；同时利用热泵蒸发器侧的冷量，在蒸发器侧将海水冷冻形成不含盐分的冰，完成海水淡化；本实用新型冷凝器与蒸发器相结合，共同制取淡水，提高海水淡化的速度，节约海水淡化成本。

附图说明

图1为本实施例一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置连接结构图；

图2为本实施例蒸发器结构图。

图中：1-压缩机，2-冷凝器，3-第一海水水箱，4-第一水泵，5-节流阀，6-第二水泵，7-第二海水水箱，8-蒸发器，9-第二换热器，10-淡水水箱，11-真空泵，12-第一换热器，101-第一截止阀，102-第二截止阀，103-第三截止阀，104-第四截止阀，105-第五截止阀，13-水蒸气管道，14-海水通道，15-制冷剂管道，16-排冰口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步地描述，但本实用新型的保护范围并不仅仅限于此。

如图1、图2所示，本实施例一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，包括制冷剂循环***、第一海水淡化***以及第二海水淡化***。制冷剂循环***包括压缩机1、冷凝器2、节流阀5以及蒸发器8，压缩机1、冷凝器2、节流阀5、蒸发器8通过管道依次连接构成闭合的制冷剂循环回路，其中，压缩机1的出口与冷凝器2制冷剂入口相连接，冷凝器2的制冷剂出口与节流阀5的入口相连接，节流阀5出口与蒸发器8的制冷剂入口相连接，蒸发器8的制冷剂出口又连接到压缩机1的入口。第一海水淡化***包括第一海水水箱3、第一水泵4、冷凝器2、真空泵11、第一换热器12以及淡水水箱10。为便于将海水加热汽化形成不含盐分的水蒸气，真空泵11使第一海水淡化***为真空状态。第一海水水箱3通过第一水泵4与冷凝器2的海水入口相连通。冷凝器2的水蒸气出口依次通过真空泵11、第一换热器12与淡水水箱10相连通。第一海水水箱3设有海水补入口，冷凝器2设有废水出口。第一海水水箱3内的海水由第一水泵4送至冷凝器2加热汽化形成不含盐分的水蒸气，水蒸气由真空泵11进入第一换热器12冷凝形成淡水后进入淡水水箱10，冷凝器内高浓度的废水从冷凝器废水出口排出。第二海水淡化***包括第二海水水箱7、第二水泵6以及蒸发器8。第二海水水箱7通过第二水泵6与蒸发器8的海水通道14入口相连通。第二海水水箱7设有海水补入口，蒸发器8设有排冰口16与废水出口。第二海水水箱7内的海水由第二水泵6送至蒸发器8的海水通道14内形成不含盐分的冰，冰融化或破碎后从排冰口16排出，高浓度废水从废水出口排出。

蒸发器8内，制冷剂在相应的制冷剂管道15内流动，海水在制冷剂管道15外的海水通道14内流动，制冷剂将冷量传递给海水，使海水在海水通道15内壁结冰。冷凝器2内，制冷剂在相应的制冷剂管道内流动，海水在相应的海水管道内流动，制冷剂释放的热量传递给海水，使海水变成水蒸气。本实施例中同时通过冷凝器2与蒸发器8制取淡水，通过回收热泵冷凝器2侧的冷凝潜热，在冷凝器2侧将海水加热形成不含盐分的水蒸气，完成海水淡化；同时利用热泵蒸发器8侧的冷量，在蒸发器8侧将海水冷冻形成不含盐分的冰，完成海水淡化。本实施例冷凝器2与蒸发器8相结合，共同制取淡水，提高海水淡化的速度，节约海水淡化成本。

制冷剂循环***还包括第二换热器9。第二换热器9与蒸发器8并联，节流阀5制冷剂出口还通过第二换热器9与压缩机1的制冷剂入口相连通。真空泵11的蒸汽出口还与蒸发器8内的水蒸气管道13入口相连通，水蒸气管道13出口与淡水水箱10相连通。制冰时，真空泵11出口的水蒸气进入第一换热器12，节流阀5流出的制冷剂经蒸发器8进入压缩机1。除冰时，真空泵11的出口与蒸发器8内的水蒸气管道13连通。真空泵11出口的水蒸气一部分进入第一换热器12，另一部分进入水蒸气管道13以使海水通道14内的冰融化；水蒸气管道13与淡水水箱10连通，水蒸气在水蒸气管道13内形成的冷凝水进入淡水水箱10，节流阀5流出的制冷剂经第二换热器9进入压缩机1。真空泵11、蒸发器8、淡水水箱10之间形成的水蒸气流通管路同样为真空状态。当水蒸气通入蒸发器的水蒸气管道13使蒸发器海水通道14内的冰融化时，制冷剂禁止通入蒸发器8，第二换热器9充当蒸发器来维持制冷剂循环的正常运行。

为提高蒸发器8内的制冷剂与海水之间的换热效率，同时提高水蒸气管道13内的水蒸气与海水通道14内的冰块之间的换热效率，蒸发器8内的换热器为金属平板。所述水蒸气管道13与制冷剂管道15均贯穿金属平板的一侧，金属平板的另一侧内部中空构成所述海水通道14。金属平板的导热系数很高，制冰时，制冷剂很快将冷量传递给海水使其结冰；融冰时，水蒸气很快将热量传递给冰块使其融化。

为便于水蒸气进入蒸发器8内，真空泵11蒸汽出口与蒸发器8蒸汽进口之间的管道设有第三截止阀103。第三截止阀103与第一换热器12并联。真空泵11蒸汽出口通过第三截止阀103与蒸发器8内的水蒸气管道13入口相连通。除冰时，打开第三截止阀103，真空泵11出口的水蒸气一部分进入第一换热器12，一部分经第三截止阀103进入蒸发器8内的水蒸气管道13。

为便于融冰时，防止制冷剂进入蒸发器8，并使得制冷剂进入第二换热器9，节流阀5制冷剂出口与蒸发器8制冷剂进口之间的管道设有第四截止阀104，第四截止阀104与第二换热器9并联。节流阀5制冷剂出口通过第四截止阀104与蒸发器8制冷剂入口相连通。第二换热器9制冷剂出口与压缩机1制冷剂进口之间的管道设有第五截止阀105，第五截止阀105与蒸发器8并联。第二换热器9制冷剂出口通过第五截止阀105与压缩机1的制冷剂入口相连通。关闭第四截止阀104，打开第五截止阀105，节流阀5流出的制冷剂由第二换热器9进入压缩机1。打开第四截止阀104，关闭第五截止阀105，节流阀5流出的制冷剂由蒸发器8进入压缩机1。

为便于开启第一海水淡化***，第一海水水箱3与第一水泵4之间的管道设有第一截止阀101。为便于开启第二海水淡化***，第二海水水箱7与第二水泵6之间的管道设有第二截止阀102。为增强第一换热器12与第二换热器9的换热效果，第一换热器12与第二换热器9均为强制对流的风冷翅片换热器。

本实施例海水淡化过程包括运行模式。运行模式下，打开第一截止阀101、第二截止阀102和第四截止阀104，关闭第三截止阀103和第五截止阀105，在冷凝器2侧，海水由第一水泵4从第一海水水箱3抽取，通入海水管道经过冷凝器2加热气化，冷凝器2得到淡水的原理基于盐分几乎不溶于低压水蒸气的原理，运行时用真空泵11使第一海水淡化***保持较高真空度，然后利用冷凝器2对海水加热使之在高真空下蒸发汽化，得到的水蒸气通过管道进入换热器12进行冷凝，得到的淡水进入淡水水箱10；同时蒸发器8侧，海水由第二水泵6从第二海水水箱7抽取，通入海水管道并在蒸发器8的海水通道14内表面结冰，由于冰中几乎不含有盐分，所以冰也可以作为淡水。

本实施例海水淡化过程还包括除冰模式。除冰模式下，在运行模式的基础上，打开第三截止阀103和第五截止阀105，关闭第四截止阀104，此时，冷凝器2侧产生的水蒸气不仅通过管道到达淡水水箱10，还经过第三截止阀103进入蒸发器8内部的水蒸气管道13，通过水蒸气管道13水蒸气给海水通道14内的冰块加热，使冰融化并从海水通道14内壁上脱落，然后从蒸发器8的排冰口16处排出，得到淡水，同时用于融化冰块的水蒸气也遇冷凝结，通过管道回到淡水水箱10中。由于此时蒸发器8用于融冰要通入热的水蒸气，所以使制冷剂进入换热器9，来维持制冷剂循环回路的正常运行。运行模式与除冰模式可以互相切换，当蒸发器8中的海水通道14内已经结成冰块时，就可以进入除冰模式，除冰完成，再回到运行模式。本实施例不仅能用于海水的淡化，也可以用于其他溶液或污水中水的淡化提取。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，包括制冷剂循环***，制冷剂循环***包括压缩机、冷凝器、节流阀以及蒸发器，其特征在于：

还包括第一海水淡化***与第二海水淡化***，其中，

第一海水淡化***包括第一海水水箱、第一水泵、冷凝器、真空泵、第一换热器以及淡水水箱；真空泵使第一海水淡化***为真空状态，第一海水水箱通过第一水泵与冷凝器的海水入口相连通；冷凝器的水蒸气出口依次通过真空泵、第一换热器与淡水水箱相连通；第一海水水箱设有海水补入口，冷凝器设有废水出口；第二海水淡化***包括通第二海水水箱、第二水泵以及蒸发器；第二海水水箱通过第二水泵与蒸发器的海水通道入口相连通；第二海水水箱设有海水补入口，蒸发器设有排冰口与废水出口。

2.根据权利要求1所述的蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，其特征在于：

制冷剂循环***还包括第二换热器；第二换热器与蒸发器并联，节流阀制冷剂出口还通过第二换热器与压缩机的制冷剂入口相连通；

真空泵的蒸汽出口还与蒸发器内的水蒸气管道入口相连通，水蒸气管道出口与淡水水箱相连通。

3.根据权利要求2所述的蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，其特征在于：蒸发器内的换热器为金属平板，所述水蒸气管道与制冷剂管道均贯穿金属平板的一侧，金属平板的另一侧内部中空构成所述海水通道。

4.根据权利要求2所述的蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，其特征在于：真空泵蒸汽出口与蒸发器蒸汽进口之间的管道设有第三截止阀；第三截止阀与第一换热器并联，真空泵蒸汽出口通过第三截止阀与蒸发器内的水蒸气管道入口相连通。

5.根据权利要求2-4任一项所述的蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，其特征在于：节流阀制冷剂出口与蒸发器制冷剂进口之间的管道设有第四截止阀；第四截止阀与第二换热器并联，节流阀制冷剂出口通过第四截止阀与蒸发器制冷剂入口相连通。

6.根据权利要求2-4任一项所述的蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，其特征在于：第二换热器制冷剂出口与压缩机制冷剂进口之间的管道设有第五截止阀；第五截止阀与蒸发器并联；第二换热器制冷剂出口通过第五截止阀与压缩机的制冷剂入口相连通。

7.根据权利要求1所述的蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，其特征在于：第一海水水箱与第一水泵之间的管道设有第一截止阀。

8.根据权利要求1所述的蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，其特征在于：第二海水水箱与第二水泵之间的管道设有第二截止阀。

9.根据权利要求2所述的蒸发器冷凝器双侧利用的热泵海水淡化装置，其特征在于：第一换热器与第二换热器均为强制对流的风冷翅片换热器。

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