专利名称：便携式海水淡化用热泵系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用热泵技术进行海水淡化及水处理的系统。
背景技术：
目前，国内外海水淡化装置的基本原理主要是膜分离法和多级蒸馏法，这些方法均适用于规模较大的海水淡化装置，从降低成本角度考虑，不适合应用于某些特殊场合，如船舶、海岛或海上钻井平台等。在这些流动性强、位置偏僻和场地狭窄的地方，需要一种以维生、应急为目的的高效海水淡化装置。现有的小型海水淡化装置基本上属于蒸馏法或冷冻法。蒸馏法需要较高的加热温度，一般需要有高温热源，而蒸汽的冷却大多依靠空气冷却器，由于冷凝温度较高，所以单位时间所产水量较少。冷冻法需要制冷，众所周知“制冷”往往比“加热”困难得多，另外对于冰结晶的输送、分离和洗涤存在一定的困难，且操作烦锁，总体效率较低，并且所产水质较差。因此由于诸多问题的存在而无法解决，所以这种小型的海水淡化装置一直成为人们研究的焦点。
发明内容
本发明的目的是为了解决一些特殊场合(船舶、海岛或海上钻井平台等)下的海水淡化问题，以应急和维持生命为目提供这种便携式海水淡化用热泵装置。
本发明通过以下具体技术方案予以实现。在一密闭系统中，由于海水的饱和蒸汽压低于相同温度下纯水的饱和蒸汽压，海水中的水不能自发地形成蒸汽，只有提升海水的温度，它的饱和蒸汽压才有可能等于或高于较低温度下的纯水的饱和蒸汽压，也就是说要让海水中的水蒸发出来，必须加热海水；另一方面，要让蒸发出来得水蒸汽凝结成纯水，并且要保持纯水的温度低于海水的温度，就必须给水蒸汽制冷。因此热泵装置恰好能满足这种既需要加热，又需要制冷的特殊条件。基于上述原理，本实用新型设计出便携式海水淡化用热泵装置。由压缩机1、冷凝器2、毛细管3蒸发器4以及轴流风机5等组成，将上述各部件(轴流风机5除外)以串接的方式分为上、中、下三部分组成一个(海水流入、淡水流出的)开式系统。上部为淡水槽6，中部为海水槽7，中部与下部之间采用高强度隔离板8封闭。淡水槽6和海水槽7均设计为套筒型结构，套筒可为圆形、方形或其它形状。淡水槽6置于海水槽7的上方空间内，在淡水槽6底部和海水槽7侧壁各设有U型管水封9、10。本发明主要技术特征体现在采用盘管式冷凝器2加热海水的同时，用强迫对流式蒸发器4冷凝水蒸汽，通过热泵装置中的循环工质把热量从低温的水蒸汽转移到高温的海水中，依靠维持一定的温差完成海水淡化。在该装置中，主要利用盘管式冷凝器2中的高温工质以自然对流加热方式升高并维持海水的温度，同时采用翅片管式蒸发器(增加换热器的面积)中的低温工质将水蒸汽冷凝，完成海水淡化。在蒸发器4的上部增加了强迫对流风机5，提高对流换热能力。淡水槽底部的U型管，不仅供排放淡水使用，也提供了水封，保持该海水淡化装置中上部对气体有一定程度的密封性。
本发明所具有的优点及积极效果该装置运行效率高，淡化海水迅速，水质好，另外占地面积也较小、移动性极强、安装维护方便、噪音低而且还可对部分类型的污水进行净化处理。
附图为本发明系统装置图。其中1—压缩机；2—盘管式冷凝器；3—毛细管(节流装置)；4—翅片管式蒸发器；5—轴流风机；6—淡水槽；7—海水槽；8—高强度隔离板；9、10—U型管水封；11—浓海水排出口。
具体实施例方式
参照附图，装置的下部安放压缩机1，中部和下部之间采用高强度隔离板8封闭隔离，以防海水进入下部压缩机工作区，上部淡水槽和中部海水槽设计为套筒型结构，即外部较大的套桶是海水槽，内部较小的桶型为淡水槽。淡水槽外壁加绝热材料，以保证海水和淡水之间维持一定的温差，满足海水淡化时的饱和蒸气压差条件。
便携式海水淡化用热泵系统的运行海水通过U型管水封10向装置中部的海水槽注入海水，启动压缩机1。以下从两方面介绍海水淡化的流程。第一，循环工质(制冷剂)经过压缩机1加压升温后，进入海水槽中的盘管式冷凝器2，释放热量加热海水，经过毛细管3节流降温，再进入装置上部的翅片管式蒸发器4与(由海水蒸发出的)水蒸汽进行换热后回到压缩机1，完成一次循环。制冷剂在以上4个部件中不停流动循环，就可以保持海水和淡水之间的温差，使装置中部海水中的水蒸气不断蒸发，同时装置上部的水蒸汽不断凝结完成淡化。第二，当装置中部海水槽中的海水受热并达到一定温度后，水会相变成为水蒸汽，并在轴流风机5的吸引下，向上部流动，水蒸汽经过风机加速后和翅片管式蒸发器4换热。由于蒸发器的表面温度低于蒸汽的露点温度，所以水蒸汽将冷凝成水滴，并滴落在装置上部的淡水槽内，而另一部分空气和水蒸汽将沿着淡水槽的槽壁再次回到风机的入口并与新流入的水蒸汽汇合，再次加速与翅片管式蒸发器4进行换热。当淡水槽中的淡水达到一定高度后，即可以通过U型管水封9排出淡水，供人们使用。此外，当淡水和海水之间的温差达到一定值后，打开装置中部的排出口11排出浓海水，同时通过U型管水封10向装置中部的海水槽补充新海水。
在本实施例中，采用额定输入电功率为0.8千瓦的压缩机，盘管式冷凝器和翅片管式蒸发器采用与压缩机相匹配的面积，本装置每小时能产出3.6kg以上的淡水，可供1-2人一天时间的应急、维生使用。
权利要求
1.便携式海水淡化用热泵系统，主要由压缩机(1)、冷凝器(2)、毛细管(3)蒸发器(4)以及轴流风机(5)等组成，其特征是将上述各部件(轴流风机5除外)以串接的方式分为上、中、下三部分组成一个开式系统，上部为淡水槽(6)，中部为海水槽(7)，中部与下部之间采用高强度隔离板(8)封闭，在淡水槽(6)底部和海水槽(7)侧壁各设有U型管水封(9)(10)，采用盘管式冷凝器(2)加热海水的同时，用强迫对流式蒸发器(4)冷凝水蒸汽，通过热泵装置中的循环工质把热量从低温的水蒸汽转移到高温的海水中，维持一定的温差完成海水淡化。
2.按照权利要求1所述的便携式海水淡化用热泵系统，其特征是所述淡水槽(6)和海水槽(7)均设计为套筒型结构，套筒可为圆形、方形或其它形状，淡水槽(6)置于海水槽(7)的上方空间内。
全文摘要
本发明涉及一种采用热泵技术进行海水淡化及水处理的系统。本发明主要由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器以及轴流风机等组成，将上述各部件(轴流风机除外)以串接的方式分为上、中、下三部分组成一个开式系统，采用盘管式冷凝器加热海水的同时，用强迫对流式蒸发器冷凝水蒸汽，通过热泵装置中的循环工质把热量从低温的水蒸汽转移到高温的海水中，维持一定的温差完成海水淡化。本发明运行效率高，淡化海水迅速，另外占地面积也较小、移动性极强、安装维护方便、噪音低而且还可对部分类型的污水进行净化处理。如果采用额定输入电功率为0.8千瓦的压缩机，该装置每小时能产出3.6kg以上的淡水，可供1－2人一天时间的应急、维生使用。
文档编号C02F1/02GK1562773SQ20041001877
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月23日 优先权日2004年3月23日
发明者赵力, 朱强 申请人:天津大学