專利名稱：便攜式海水淡化用熱泵系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種采用熱泵技術進行海水淡化及水處理的系統。
背景技術：
目前，國內外海水淡化裝置的基本原理主要是膜分離法和多級蒸餾法，這些方法均適用于規模較大的海水淡化裝置，從降低成本角度考慮，不適合應用于某些特殊場合，如船舶、海島或海上鉆井平臺等。在這些流動性強、位置偏僻和場地狹窄的地方，需要一種以維生、應急為目的的高效海水淡化裝置。現有的小型海水淡化裝置基本上屬于蒸餾法或冷凍法。蒸餾法需要較高的加熱溫度，一般需要有高溫熱源，而蒸汽的冷卻大多依靠空氣冷卻器，由于冷凝溫度較高，所以單位時間所產水量較少。冷凍法需要制冷，眾所周知“制冷”往往比“加熱”困難得多，另外對于冰結晶的輸送、分離和洗滌存在一定的困難，且操作煩鎖，總體效率較低，并且所產水質較差。因此由于諸多問題的存在而無法解決，所以這種小型的海水淡化裝置一直成為人們研究的焦點。
發明內容
本發明的目的是為了解決一些特殊場合(船舶、海島或海上鉆井平臺等)下的海水淡化問題，以應急和維持生命為目提供這種便攜式海水淡化用熱泵裝置。
本發明通過以下具體技術方案予以實現。在一密閉系統中，由于海水的飽和蒸汽壓低于相同溫度下純水的飽和蒸汽壓，海水中的水不能自發地形成蒸汽，只有提升海水的溫度，它的飽和蒸汽壓才有可能等于或高于較低溫度下的純水的飽和蒸汽壓，也就是說要讓海水中的水蒸發出來，必須加熱海水；另一方面，要讓蒸發出來得水蒸汽凝結成純水，并且要保持純水的溫度低于海水的溫度，就必須給水蒸汽制冷。因此熱泵裝置恰好能滿足這種既需要加熱，又需要制冷的特殊條件。基于上述原理，本實用新型設計出便攜式海水淡化用熱泵裝置。由壓縮機1、冷凝器2、毛細管3蒸發器4以及軸流風機5等組成，將上述各部件(軸流風機5除外)以串接的方式分為上、中、下三部分組成一個(海水流入、淡水流出的)開式系統。上部為淡水槽6，中部為海水槽7，中部與下部之間采用高強度隔離板8封閉。淡水槽6和海水槽7均設計為套筒型結構，套筒可為圓形、方形或其它形狀。淡水槽6置于海水槽7的上方空間內，在淡水槽6底部和海水槽7側壁各設有U型管水封9、10。本發明主要技術特征體現在采用盤管式冷凝器2加熱海水的同時，用強迫對流式蒸發器4冷凝水蒸汽，通過熱泵裝置中的循環工質把熱量從低溫的水蒸汽轉移到高溫的海水中，依靠維持一定的溫差完成海水淡化。在該裝置中，主要利用盤管式冷凝器2中的高溫工質以自然對流加熱方式升高并維持海水的溫度，同時采用翅片管式蒸發器(增加換熱器的面積)中的低溫工質將水蒸汽冷凝，完成海水淡化。在蒸發器4的上部增加了強迫對流風機5，提高對流換熱能力。淡水槽底部的U型管，不僅供排放淡水使用，也提供了水封，保持該海水淡化裝置中上部對氣體有一定程度的密封性。
本發明所具有的優點及積極效果該裝置運行效率高，淡化海水迅速，水質好，另外占地面積也較小、移動性極強、安裝維護方便、噪音低而且還可對部分類型的污水進行凈化處理。
附圖為本發明系統裝置圖。其中1—壓縮機；2—盤管式冷凝器；3—毛細管(節流裝置)；4—翅片管式蒸發器；5—軸流風機；6—淡水槽；7—海水槽；8—高強度隔離板；9、10—U型管水封；11—濃海水排出口。
具體實施例方式
參照附圖，裝置的下部安放壓縮機1，中部和下部之間采用高強度隔離板8封閉隔離，以防海水進入下部壓縮機工作區，上部淡水槽和中部海水槽設計為套筒型結構，即外部較大的套桶是海水槽，內部較小的桶型為淡水槽。淡水槽外壁加絕熱材料，以保證海水和淡水之間維持一定的溫差，滿足海水淡化時的飽和蒸氣壓差條件。
便攜式海水淡化用熱泵系統的運行海水通過U型管水封10向裝置中部的海水槽注入海水，啟動壓縮機1。以下從兩方面介紹海水淡化的流程。第一，循環工質(制冷劑)經過壓縮機1加壓升溫后，進入海水槽中的盤管式冷凝器2，釋放熱量加熱海水，經過毛細管3節流降溫，再進入裝置上部的翅片管式蒸發器4與(由海水蒸發出的)水蒸汽進行換熱后回到壓縮機1，完成一次循環。制冷劑在以上4個部件中不停流動循環，就可以保持海水和淡水之間的溫差，使裝置中部海水中的水蒸氣不斷蒸發，同時裝置上部的水蒸汽不斷凝結完成淡化。第二，當裝置中部海水槽中的海水受熱并達到一定溫度后，水會相變成為水蒸汽，并在軸流風機5的吸引下，向上部流動，水蒸汽經過風機加速后和翅片管式蒸發器4換熱。由于蒸發器的表面溫度低于蒸汽的露點溫度，所以水蒸汽將冷凝成水滴，并滴落在裝置上部的淡水槽內，而另一部分空氣和水蒸汽將沿著淡水槽的槽壁再次回到風機的入口并與新流入的水蒸汽匯合，再次加速與翅片管式蒸發器4進行換熱。當淡水槽中的淡水達到一定高度后，即可以通過U型管水封9排出淡水，供人們使用。此外，當淡水和海水之間的溫差達到一定值后，打開裝置中部的排出口11排出濃海水，同時通過U型管水封10向裝置中部的海水槽補充新海水。
在本實施例中，采用額定輸入電功率為0.8千瓦的壓縮機，盤管式冷凝器和翅片管式蒸發器采用與壓縮機相匹配的面積，本裝置每小時能產出3.6kg以上的淡水，可供1-2人一天時間的應急、維生使用。
權利要求
1.便攜式海水淡化用熱泵系統，主要由壓縮機(1)、冷凝器(2)、毛細管(3)蒸發器(4)以及軸流風機(5)等組成，其特征是將上述各部件(軸流風機5除外)以串接的方式分為上、中、下三部分組成一個開式系統，上部為淡水槽(6)，中部為海水槽(7)，中部與下部之間采用高強度隔離板(8)封閉，在淡水槽(6)底部和海水槽(7)側壁各設有U型管水封(9)(10)，采用盤管式冷凝器(2)加熱海水的同時，用強迫對流式蒸發器(4)冷凝水蒸汽，通過熱泵裝置中的循環工質把熱量從低溫的水蒸汽轉移到高溫的海水中，維持一定的溫差完成海水淡化。
2.按照權利要求1所述的便攜式海水淡化用熱泵系統，其特征是所述淡水槽(6)和海水槽(7)均設計為套筒型結構，套筒可為圓形、方形或其它形狀，淡水槽(6)置于海水槽(7)的上方空間內。
全文摘要
本發明涉及一種采用熱泵技術進行海水淡化及水處理的系統。本發明主要由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發器以及軸流風機等組成，將上述各部件(軸流風機除外)以串接的方式分為上、中、下三部分組成一個開式系統，采用盤管式冷凝器加熱海水的同時，用強迫對流式蒸發器冷凝水蒸汽，通過熱泵裝置中的循環工質把熱量從低溫的水蒸汽轉移到高溫的海水中，維持一定的溫差完成海水淡化。本發明運行效率高，淡化海水迅速，另外占地面積也較小、移動性極強、安裝維護方便、噪音低而且還可對部分類型的污水進行凈化處理。如果采用額定輸入電功率為0.8千瓦的壓縮機，該裝置每小時能產出3.6kg以上的淡水，可供1－2人一天時間的應急、維生使用。
文檔編號C02F1/02GK1562773SQ20041001877
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月23日 優先權日2004年3月23日
發明者趙力, 朱強 申請人:天津大學