專利名稱：一種間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)和方法，屬于能源與動(dòng)力領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在水資源日趨緊缺的今天，開發(fā)利用海水資源，發(fā)展海水淡化技術(shù)，已成解決局部地區(qū)淡水緊張的途徑之一。海水淡化技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，其技術(shù)已經(jīng)較為成熟。常見的海水淡化方法主要有1、多級(jí)閃蒸法。是指將經(jīng)過加熱的海水，依次在多個(gè)壓力逐漸降低的閃蒸室中進(jìn)行 蒸發(fā)，將蒸汽冷凝得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級(jí)閃蒸方法產(chǎn)量最大，技術(shù)最成熟，運(yùn)行安全性高彈性大，主要與火電站聯(lián)合建設(shè)，適合于大型和超大型淡化裝置，主要在海灣國(guó)家采用。多級(jí)閃蒸除了消耗加熱蒸汽外，要消耗電能4 5kWh / m3淡水，用于海水循環(huán)和流體輸送。因此降低單位電力消耗，提高傳熱效率是其主要的發(fā)展趨勢(shì)。2、低溫多效蒸餾法。將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，用蒸汽輸入通過多次的蒸發(fā)和冷凝，后面一效的蒸發(fā)溫度均低于前面一效，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。低溫多效蒸餾淡化技術(shù)除了要消耗加熱蒸汽外，要耗電能1. 8kWh / m3用于流體輸送。因此該技術(shù)仍存在能耗高的不足。3、反滲透法。該法主要是利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開。在通常情況下，淡水通過半透膜擴(kuò)散到海水一側(cè)，從而使海水一側(cè)的液面逐漸升高，直至一定高度才停止，這個(gè)過程為滲透。此時(shí)，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對(duì)海水一側(cè)施加一大于海水滲透壓的外壓，那么海水中的純水將反滲透到淡水中。主要發(fā)展趨勢(shì)為降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，廉價(jià)高效預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能力等。但其操作壓力和流量較高，直接得到的淡水味道不佳，還需要深加工。4、冷凍法。即冷凍海水使之結(jié)冰，在液態(tài)淡水變成固態(tài)冰的同時(shí)鹽被分離出去。冷凍法難以克服的弊端在于會(huì)消耗大量的能源并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋垢，而所得到的淡水并不多。此外，得到的淡水味道也不佳，難以使用。比較以上各種海水淡化技術(shù)，其中反滲透法和冷凍法得到的淡水卻存在品質(zhì)較差的不足，而蒸餾法和閃蒸法得到的淡水品質(zhì)較高，但其能耗較高。分析蒸餾法或者閃蒸法的特點(diǎn)，可見蒸發(fā)海水中淡水并對(duì)其冷凝是保持淡水品質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵，而蒸發(fā)潛熱巨大且回收利用率低是導(dǎo)致其能耗高的關(guān)鍵。熱泵循環(huán)的蒸發(fā)器和冷凝器存在大量負(fù)荷。如果能夠利用熱泵循環(huán)的工質(zhì)冷凝器為熱泵循環(huán)提供熱量用于初始海水蒸發(fā)，并利用熱泵循環(huán)的工質(zhì)蒸發(fā)器回收利用蒸發(fā)淡水的潛熱，則該系統(tǒng)可以得到高品質(zhì)的淡水。蒸發(fā)器和冷凝器械均為雙側(cè)相變換熱器，其換熱系數(shù)高，可以選擇結(jié)構(gòu)緊湊的小溫差換熱器，系統(tǒng)的能耗也不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用于實(shí)現(xiàn)低溫、低能耗的間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)和方法。一種間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由以下結(jié)構(gòu)組成自然海水經(jīng)過第一球形閥與初始海水儲(chǔ)罐相連，初始海水儲(chǔ)罐出口經(jīng)過海水循環(huán)泵與工質(zhì)冷凝器冷側(cè)入口相連，工質(zhì)冷凝器冷側(cè)出口分為兩路一路經(jīng)過第二球形閥與初始海水儲(chǔ)罐入口相連,另一路與氣液分離器入口相連；氣液分離器包括氣相出口和液體相出口 液相出口通過第七球形閥與濃海水儲(chǔ)罐入口相連，氣相出口通過第四球形閥與工質(zhì)冷凝器熱側(cè)入口相連。工質(zhì)冷凝器熱側(cè)出口通過第六球形閥與淡水儲(chǔ)罐入口相連，淡水儲(chǔ)罐包括一個(gè)真空泵出口和兩個(gè)物料出口三個(gè)出口 第一物料出口通過第八球形閥與外界環(huán)境相連，第二物料出口通過淡水循環(huán)泵，經(jīng)過第五球形閥與工質(zhì)蒸發(fā)器熱側(cè)入口相連；濃海水儲(chǔ)罐包括一個(gè)真空泵出口和一個(gè)物料出口 物料出口通過第九球形閥與外界環(huán)境相連；淡水儲(chǔ)罐的真空泵出口與濃海水儲(chǔ)罐的真空泵出口同時(shí)通過第十球形閥與真空泵相連；淡水儲(chǔ)罐 與濃海水儲(chǔ)罐之間具有導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)；壓縮機(jī)出口經(jīng)過油分離器與工質(zhì)冷凝器熱側(cè)入口相連，工質(zhì)冷凝器熱側(cè)出口依次與工質(zhì)儲(chǔ)罐、節(jié)流閥、干燥器和工質(zhì)蒸發(fā)器冷側(cè)入口相連，工質(zhì)蒸發(fā)器冷側(cè)出口與壓縮機(jī)入口相連。所述的間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)的海水淡化方法，其特征在于包括以下過程
一、抽真空過程
關(guān)閉第一球形閥、第八球形閥和第九球形閥，打開其他球形閥；然后啟動(dòng)真空泵待其絕對(duì)壓力不低于7. 4kPa，關(guān)閉第十球形閥、第一球形閥和第五球形閥(19)；
二、海水淡化過程
關(guān)閉第二球形閥，關(guān)閉第二球形閥、關(guān)閉第五球形閥和淡水循環(huán)泵，打開第一球形閥，在內(nèi)外壓力差驅(qū)動(dòng)下，自然海水吸入初始海水儲(chǔ)罐。然后關(guān)閉第一球形閥，初始海水儲(chǔ)罐中海水通過循環(huán)泵進(jìn)入工質(zhì)蒸發(fā)器冷側(cè)，自然海水在工質(zhì)蒸發(fā)器中部分蒸發(fā)，并通過第三球形閥進(jìn)入氣液分離器，得到的濃海水通過第七球形閥進(jìn)入濃海水儲(chǔ)罐，得到的水蒸氣通過第四球形閥進(jìn)入工質(zhì)蒸發(fā)器熱側(cè)，被冷凝后通過第六球形閥進(jìn)入淡水儲(chǔ)罐；
三、自然過冷海水預(yù)熱過程
開啟第一球形閥，自然過冷海水在系統(tǒng)內(nèi)外壓差作用下，進(jìn)入自然過冷海水儲(chǔ)罐，關(guān)閉第一球形閥；
關(guān)閉第四球形閥，打開第二球形閥，打開第五球形閥和第六球形閥，啟動(dòng)鮮海水循環(huán)泵和淡水循環(huán)泵，自然海水進(jìn)入工質(zhì)冷凝器冷側(cè)吸收熱量后，又通過海水循環(huán)泵進(jìn)入初始海水儲(chǔ)罐，海水溫度不斷提高；
淡水通過淡水循環(huán)泵和第五球形閥進(jìn)入工質(zhì)蒸發(fā)器熱側(cè)釋放熱量，然后通過第六球形閥進(jìn)入淡水儲(chǔ)罐，淡水儲(chǔ)罐中淡水溫度不斷下降；濃海水儲(chǔ)罐中的高溫濃海水通過高導(dǎo)熱界面向淡水儲(chǔ)罐中淡水釋放熱量，溫度不斷下降；
四、熱泵蒸發(fā)冷凝過程
有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過壓縮機(jī)升壓升溫后，再經(jīng)過油分離器進(jìn)入工質(zhì)冷凝器熱側(cè)，加熱自然海水促使其蒸發(fā)，同時(shí)自身被冷凝，進(jìn)入工質(zhì)儲(chǔ)液罐，工質(zhì)儲(chǔ)液罐出口的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過節(jié)流閥后，溫度降低，壓力降低，然后再經(jīng)過干燥器后進(jìn)入工質(zhì)蒸發(fā)器冷側(cè)，吸收蒸汽冷凝潛熱，有機(jī)工質(zhì)被加熱蒸發(fā)，從工質(zhì)蒸發(fā)器冷側(cè)出來的氣相有機(jī)工質(zhì)再進(jìn)入壓縮機(jī)升壓后開始下輪熱泵循環(huán)；上述自然海水預(yù)熱過程和飽和海水淡化過程間隔分時(shí)運(yùn)行，海水淡化過程持續(xù)到初始海水儲(chǔ)罐中海水完全蒸發(fā)；自然海水預(yù)熱過程持續(xù)到初始海水儲(chǔ)罐中海水接近溫度飽和；上述熱泵蒸發(fā)冷凝過程持續(xù)運(yùn)行。上述淡水儲(chǔ)罐與濃海水儲(chǔ)罐可以為融合式結(jié)構(gòu)，所述換熱結(jié)構(gòu)即為設(shè)于淡水儲(chǔ)罐與濃海水儲(chǔ)罐之間的通過自然對(duì)流方式換熱的高效導(dǎo)熱材料界面。上述淡水儲(chǔ)罐與濃海水儲(chǔ)罐也可以為分體式結(jié)構(gòu)，所述換熱結(jié)構(gòu)即為設(shè)于淡水儲(chǔ)罐與濃海水儲(chǔ)罐之間的通過強(qiáng)制對(duì)流方式實(shí)現(xiàn)換熱的換熱器?！び捎谧匀缓Ｋ^冷度較高，上述間歇式海水淡化子系統(tǒng)初次運(yùn)行時(shí)，盡管可以借助熱泵循環(huán)子系統(tǒng)，利用工質(zhì)冷凝器負(fù)荷高于工質(zhì)蒸發(fā)器負(fù)荷的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然海水的預(yù)熱，但仍不足以將自然過冷海水預(yù)熱至近飽和狀態(tài)。上述間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)中，自然海水預(yù)熱過程和飽和海水淡化過程間隔分時(shí)運(yùn)行，自然海水預(yù)熱過程持續(xù)到初始海水儲(chǔ)罐中海水接近溫度飽和，然后海水淡化過程開始，海水淡化過程持續(xù)到初始海水儲(chǔ)罐中海水完全蒸發(fā)。從系統(tǒng)整體進(jìn)出料特點(diǎn)來看，系統(tǒng)處于間歇運(yùn)行狀態(tài)。上述間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)中，且熱泵循環(huán)子的工質(zhì)冷凝器和工質(zhì)蒸發(fā)器，分別作為海水淡化過程的海水蒸發(fā)器和淡水冷凝器，以上兩換熱器內(nèi)均發(fā)生的是雙側(cè)相變換熱，復(fù)合換熱系數(shù)不低。因此制冷劑的蒸發(fā)冷凝溫差小，可選擇為3飛。C，熱泵循環(huán)的能效比(COP )高達(dá)30-40。上述間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)中，其對(duì)自然海水采用兩種預(yù)熱方式，首次啟動(dòng)時(shí)，由于沒有其他熱源對(duì)過冷自然海水進(jìn)行預(yù)熱，可采用電加熱或者其他方式預(yù)熱至40°C (接近飽和);首次啟動(dòng)后，由于融合式淡水濃海水儲(chǔ)罐中有溫度約為40°C的淡水和濃水，相對(duì)于過冷度較高的自然海水，具有大量顯熱，可以借助COP高于I的熱泵循環(huán)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高溫淡水和濃水對(duì)低溫自然海水預(yù)熱，并實(shí)現(xiàn)間歇式進(jìn)出料。上述間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)中，由于海水淡化子系統(tǒng)采用真空操作，因此間歇式海水淡化子系統(tǒng)的進(jìn)料控制方法簡(jiǎn)單，僅需要關(guān)閉第三球形閥，開啟第一球形閥，在外界環(huán)境和初始儲(chǔ)罐的壓差作用下，自然海水即可吸入初始海水儲(chǔ)罐中，直至達(dá)到要求的液面位置，然后關(guān)閉第一球形閥。不需要消耗外功即可實(shí)現(xiàn)自然進(jìn)料。上述間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)中，由于海水淡化子系統(tǒng)采用真空操作，其出料方式與常壓系統(tǒng)或者開式系統(tǒng)不同。在系統(tǒng)完成一個(gè)海水淡化過程后，需要關(guān)閉第六球形閥和第七球形閥，打開第十球形閥，直至淡水儲(chǔ)罐和濃海水儲(chǔ)罐中壓力升至外界環(huán)境壓力，然后打開第八球形閥和第九球形閥，在自然重力作用下實(shí)現(xiàn)出料。待出料完成后關(guān)閉第八球形閥和第九球形閥。


圖1是間歇式小溫差熱泵海水淡化系統(tǒng)；
圖中標(biāo)號(hào)名稱1、初始海水儲(chǔ)罐，2、工質(zhì)冷凝器，3、氣液分離器4、工質(zhì)蒸發(fā)器，5、淡水儲(chǔ)罐6、濃水罐，7、真空泵，8、干燥器，9、節(jié)流閥，10、油分離器，11、工質(zhì)儲(chǔ)罐，12、壓縮機(jī)，13、淡水循環(huán)泵，14、海水循環(huán)泵，15、第一球形閥，16、第二球形閥，17、第三球形閥，18、第四球形閥，19、第五球形閥，20、第六球形閥，21、第七球形閥，22、第八球形閥，23、第九球形閥，24、第十球形閥,25,導(dǎo)熱界面。
具體實(shí)施例方式下面參照?qǐng)D1說明該熱泵海水淡化系統(tǒng)運(yùn)行過程。首次啟動(dòng)該系統(tǒng)時(shí)，需要進(jìn)行抽真空操作。主要操作步驟如下關(guān)閉第一球形閥15、第八球形閥22和第九球形閥23，保持其他閥在開啟狀態(tài)，然后啟動(dòng)真空泵7，將整個(gè)閉式系統(tǒng)抽真空至飽和海水溫度為40°C對(duì)應(yīng)的真空度后，關(guān)閉第十球形閥24。在首次啟動(dòng)時(shí)，由于自然海水過冷度較高，因此在自然海水進(jìn)入初始海水儲(chǔ)罐前，需要利用電加熱等方法將自然海水預(yù)熱至約為40°C近飽和溫 度，之后運(yùn)行過程不再利用該方式進(jìn)行預(yù)熱。其次，打開第一球形閥15，自然海水借助內(nèi)外壓差進(jìn)入初始海水儲(chǔ)罐I。然后，關(guān)閉第二球形閥16和第五球形閥19，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，之后通過熱泵循環(huán)子系統(tǒng)的工質(zhì)蒸發(fā)器4和工質(zhì)冷凝器2連續(xù)提供負(fù)荷，初始海水在工質(zhì)冷凝器2中部分蒸發(fā)，淡水在工質(zhì)蒸發(fā)器4中冷凝；待初始海水儲(chǔ)罐I海水全部蒸發(fā)，打開第一球形閥15，給初始海水罐I中沖入過冷度自然海水后，關(guān)閉第一球形閥15。打開第二球形閥16和第五球形閥19，關(guān)閉第三閥17、第四球形閥18和第七球形閥21。之后，溫度約為40°C保溫溫度的淡水和濃水借助采用融合式換熱結(jié)構(gòu)，通過熱泵循環(huán)子系統(tǒng)，將待初始海水罐I中定過冷自然海水預(yù)熱至接近飽和后，關(guān)閉第五球形閥19、第六球形閥20和第七球形閥21。打開第十球形閥24，待儲(chǔ)液管系統(tǒng)升壓至常壓后，關(guān)閉第十球形閥24 ;最后，打開第八球形閥22和第九球形閥23，從淡水儲(chǔ)罐5釋放淡水和從濃海水儲(chǔ)罐6濃海水后，關(guān)閉第八球形閥22和第九球形閥23。至此，該間歇式小溫差熱泵海水淡化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一次進(jìn)出料。關(guān)閉第一球形閥15、第八球形閥22和第九球形閥23，開啟其他球形閥，啟動(dòng)真空泵7再次抽真空后，重復(fù)上述步驟。整個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉過程如下首先，關(guān)閉熱泵子系統(tǒng)；然后打開第二-7球形閥(16-21)和第十球形閥(24)，待海水淡化子系統(tǒng)內(nèi)操作壓力恢復(fù)至外界環(huán)境一致，關(guān)閉第十球形閥24，打開第一球形閥15、第八球形閥22和第九球形閥23。待系統(tǒng)所有液體全部排出后，最后關(guān)閉第一球形閥15、第八球形閥22和第九球形閥23。
權(quán)利要求
1.一種間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由以下結(jié)構(gòu)組成 自然海水經(jīng)過第一球形閥(15)與初始海水儲(chǔ)罐(I)相連，初始海水儲(chǔ)罐(I)出口經(jīng)過海水循環(huán)泵(14)與工質(zhì)冷凝器(2)冷側(cè)入口相連，工質(zhì)冷凝器(2)冷側(cè)出口分為兩路一路經(jīng)過第二球形閥(16)與初始海水儲(chǔ)罐(I)入口相連，另一路與氣液分離器(3)入口相連；氣液分離器(3)包括氣相出口和液體相出口 液相出口通過第七球形閥(21)與濃海水儲(chǔ)罐(6)入口相連，氣相出口通過第四球形閥(18)與工質(zhì)冷凝器(4)熱側(cè)入口相連；工質(zhì)冷凝器熱側(cè)出口通過第六球形閥(20)與淡水儲(chǔ)罐(5)入口相連，淡水儲(chǔ)罐(5)包括一個(gè)真空泵出口和兩個(gè)物料出口三個(gè)出口 第一物料出口通過第八球形閥與外界環(huán)境相連，第二物料出口通過淡水循環(huán)泵(13)，經(jīng)過第五球形閥(19)與工質(zhì)蒸發(fā)器(4)熱側(cè)入口相連； 濃海水儲(chǔ)罐(6)包括一個(gè)真空泵出口和一個(gè)物料出口 物料出口通過第九球形閥(23)與外界環(huán)境相連； 淡水儲(chǔ)罐(5)的真空泵出口與濃海水儲(chǔ)罐(6)的真空泵出口同時(shí)通過第十球形閥(24)與真空泵(24)相連； 淡水儲(chǔ)罐(5)與濃海水儲(chǔ)罐(6)之間具有導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)(25)； 壓縮機(jī)(12)出口經(jīng)過油分離器(10)與工質(zhì)冷凝器(2)熱側(cè)入口相連，工質(zhì)冷凝器(2)熱側(cè)出口依次與工質(zhì)儲(chǔ)罐(11)、節(jié)流閥(9)、干燥器(8)和工質(zhì)蒸發(fā)器(4)冷側(cè)入口相連，工質(zhì)蒸發(fā)器(4 )冷側(cè)出口與壓縮機(jī)(12 )入口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)，其特征在于上述淡水儲(chǔ)罐(5)與濃海水儲(chǔ)罐(6)為融合式結(jié)構(gòu)，所述換熱結(jié)構(gòu)即為設(shè)于淡水儲(chǔ)罐(5)與濃海水儲(chǔ)罐(6 )之間的通過自然對(duì)流方式換熱的高效導(dǎo)熱材料界面(25 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)，其特征在于上述淡水儲(chǔ)罐(5)與濃海水儲(chǔ)罐(6)為分體式結(jié)構(gòu)，所述換熱結(jié)構(gòu)即為設(shè)于淡水儲(chǔ)罐(5)與濃海水儲(chǔ)罐(6)之間的通過強(qiáng)制對(duì)流方式實(shí)現(xiàn)換熱的換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)的海水淡化方法，其特征在于包括以下過程 一、抽真空過程 關(guān)閉第一球形閥(15)、第八球形閥(22)和第九球形閥(23)，打開其他球形閥；然后啟動(dòng)真空泵(7)待其絕對(duì)壓力不低于7. 4kPa，關(guān)閉第十球形閥(24)、第一球形閥(15)和第五球形閥(19)； 二、海水淡化過程 關(guān)閉第二球形閥(16)，關(guān)閉第二球形閥(16)、關(guān)閉第五球形閥(19)和淡水循環(huán)泵(13)，打開第一球形閥(15)，在內(nèi)外壓力差驅(qū)動(dòng)下，自然海水吸入初始海水儲(chǔ)罐(I);然后關(guān)閉第一球形閥(15)，初始海水儲(chǔ)罐(I)中海水通過循環(huán)泵(14)進(jìn)入工質(zhì)蒸發(fā)器(I)冷側(cè)，自然海水在工質(zhì)蒸發(fā)器(I)中部分蒸發(fā)，并通過第三球形閥(17 )進(jìn)入氣液分離器(3 )，得到的濃海水通過第七球形閥(21)進(jìn)入濃海水儲(chǔ)罐(6)，得到的水蒸氣通過第四球形閥(18)進(jìn)入工質(zhì)蒸發(fā)器(4 )熱側(cè)，被冷凝后通過第六球形閥(20 )進(jìn)入淡水儲(chǔ)罐(5 ); 三、自然過冷海水預(yù)熱過程 開啟第一球形閥(15)，自然過冷海水在系統(tǒng)內(nèi)外壓差作用下，進(jìn)入自然過冷海水儲(chǔ)罐(1)，關(guān)閉第一球形閥(15)；關(guān)閉第四球形閥(18)，打開第二球形閥(16)，打開第五球形閥(19)和第六球形閥(20)，啟動(dòng)鮮海水循環(huán)泵(14)和淡水循環(huán)泵(13)，自然海水進(jìn)入工質(zhì)冷凝器(2)冷側(cè)吸收熱量后，又通過海水循環(huán)泵(14)進(jìn)入初始海水儲(chǔ)罐(I )，海水溫度不斷提高； 淡水通過淡水循環(huán)泵(13)和第五球形閥(19)進(jìn)入工質(zhì)蒸發(fā)器(4)熱側(cè)釋放熱量，然后通過第六球形閥(20)進(jìn)入淡水儲(chǔ)罐(5)，淡水儲(chǔ)罐(5)中淡水溫度不斷下降；濃海水儲(chǔ)罐(6)中的高溫濃海水通過高導(dǎo)熱界面(25)向淡水儲(chǔ)罐(5)中淡水釋放熱量，溫度不斷下降； 四、熱泵蒸發(fā)冷凝過程 有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過壓縮機(jī)(12)升壓升溫后，再經(jīng)過油分離器(10)進(jìn)入工質(zhì)冷凝器(2)熱偵牝加熱自然海水促使其蒸發(fā)，同時(shí)自身被冷凝，進(jìn)入工質(zhì)儲(chǔ)液罐(11)，工質(zhì)儲(chǔ)液罐(11)出口的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過節(jié)流閥(9)后，溫度降低，壓力降低，然后再經(jīng)過干燥器(8)后進(jìn)入工質(zhì)蒸發(fā)器(4)冷側(cè)，吸收蒸汽冷凝潛熱，有機(jī)工質(zhì)被加熱蒸發(fā)，從工質(zhì)蒸發(fā)器(4)冷側(cè)出來的氣相有機(jī)工質(zhì)再進(jìn)入壓縮機(jī)(12)升壓后開始下輪熱泵循環(huán)； 上述自然海水預(yù)熱過程和飽和海水淡化過程間隔分時(shí)運(yùn)行，海水淡化過程持續(xù)到初始海水儲(chǔ)罐(I)中海水完全蒸發(fā)；自然海水預(yù)熱過程持續(xù)到初始海水儲(chǔ)罐(I)中海水接近溫度飽和；上述熱泵蒸發(fā)冷凝過程持續(xù)運(yùn)行。
全文摘要
一種間歇式小溫差熱泵低溫海水淡化系統(tǒng)和方法，屬于能源與動(dòng)力領(lǐng)域。該系統(tǒng)啟動(dòng)前需要采用真空泵(7)將海水淡化系統(tǒng)抽真空。該系統(tǒng)海水淡化過程的特點(diǎn)在于，熱泵循環(huán)的工質(zhì)蒸發(fā)器(4)和工質(zhì)冷凝器(2)，分別為海水蒸發(fā)和蒸汽冷凝提供高換熱系數(shù)的雙側(cè)相變換熱條件，COP達(dá)30-40。該系統(tǒng)海水淡化過程與自然海水預(yù)熱過程間隔進(jìn)行，自然過冷海水預(yù)熱的特點(diǎn)在于借助淡水儲(chǔ)罐(5)和濃海水儲(chǔ)罐(6)間的高導(dǎo)熱界面(25)，將高溫淡水和高溫濃海水的顯熱傳遞給熱泵循環(huán)的工質(zhì)蒸發(fā)器(4)。借助熱泵循環(huán)的工質(zhì)冷凝器(2)預(yù)熱淡水儲(chǔ)罐(1)中的自然過冷淡水。通過熱泵循環(huán)，利用高溫海水淡化產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)對(duì)自然過冷海水的預(yù)熱。
文檔編號(hào)C02F103/08GK102992422SQ201210424389
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者韓東, 彭濤, 劉晗月 申請(qǐng)人:南京紫晶藤節(jié)能科技有限公司