用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元及系统的制作方法

本实用新型涉及料液蒸发分离技术领域，特别涉及一种用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元及系统。

背景技术：

蒸发被用作一种从被污染水源中蒸馏出水的方法。最常见的应用是使用包含无法通过诸如过滤、生物或化学处理的其它方法去除的高浓度污染物的废水。例如，使用蒸发作为从海水中脱盐以提供饮用水的方法的最大领域。

然而，本申请发明人发现，现有的用于蒸发冷凝的装置通常结构较复杂、体积较庞大，因此不利于安装维护。从而，如何提供一种结构紧凑、便于安装维护的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元及系统，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元及系统，以解决现有的蒸发冷凝装置不利于安装维护的技术问题。

本实用新型提供一种用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元，包括：蒸发室和冷凝室，且所述蒸发室和所述冷凝室由循环的载气气流连通；所述蒸发室内能够使料液对气流进行加湿，所述冷凝室内能够使气流中携带的水分冷凝并得到冷凝液；所述蒸发冷凝单元中设有独立的气体循环以控制不同的气流速度，并适应所述料液和所述载气气流之间的换热需求。

其中，所述蒸发室和所述冷凝室均为长方体结构的腔室；所述载气气流由所述蒸发室的底部长边侧进入、经所述蒸发室的短边处流出、并在所述蒸发室短边侧的外侧向下移动，所述载气气流由所述冷凝室的底部短边侧进入、经所述冷凝室的长边侧流出、并通过所述冷凝室与所述蒸发室的中间区域返回所述蒸发室的长边侧底部。

具体地，所述蒸发室与所述冷凝室的中间区域设有隔板，所述隔板能够作为检查/安装平台。

相对于现有技术，本实用新型所述的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元具有以下优势：

本实用新型提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元中，包括：蒸发室和冷凝室，且蒸发室和冷凝室由循环的载气气流连通；蒸发室内能够使料液对气流进行加湿，冷凝室内能够使气流中携带的水分冷凝并得到冷凝液；蒸发冷凝单元中设有独立的气体循环以控制不同的气流速度，并适应料液和载气气流之间的换热需求。由此分析可知，本实用新型提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元，通过设置蒸发冷凝单元中气体的不同流速和温度，以降低蒸发过程的整体能耗，从而能够在高温时降低气体流速、在低温时提高气体流速；同时，废水和净水还能够通过蒸发冷凝单元进行换热，从而使废水在较大温差内的传热效率显著提高，并与气体热容量在蒸发及冷凝过程中匹配。此外，由于本实用新型提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元中的蒸发室和冷凝室均为长方体结构的腔室，并且载气气流能够流经蒸发室进入冷凝室、再流经冷凝室进入蒸发室，同时蒸发室和冷凝室之间设有隔板，因此本实用新型提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元结构紧凑，有利于安装维护。

本实用新型还提供一种用于分离料液中水分的系统，包括：如上述任一项所述的蒸发冷凝单元；热源，在蒸发冷凝过程中所述料液依次通过所述蒸发室以释放热量且蒸发水分，并在所述冷凝室内进行热量的回收；在每个所述蒸发冷凝单元中均有独立的气体循环以控制不同的气流速度。

实际应用时，所述蒸发过程中的能量回收是通过放置于所述冷凝室外的换热器进行的，回收过程为所述换热器吸收所述冷凝液的热量并利用吸收的热量加热所述料液。

其中，所述冷凝室内通过水作为换热介质进行热量的回收。

具体地，所述冷凝室内热量的回收是通过所述水和所述载气气流的直接接触完成的。

实际应用时，所述热源能够加热所述料液；和/或，所述热源能够加热所述载气气流。

其中，所述热源为太阳能或电能。

其中，所述热源为蒸汽或热水。

具体地，所述用于分离料液中水分的系统还包括：冷源；所述冷源通过热泵与所述热源连接，所述冷源能够将热量释放至所述热源中；和/或，所述冷源能够直接将热量释放至外环境中。

进一步地，所述用于分离料液中水分的系统还包括：固体去除装置，所述固体去除装置设于所述蒸发室的底部，能够除去所述料液中存在的固体物质或由于所述料液的水分蒸发而产生的固体析出物。

更进一步地，所述用于分离料液中水分的系统还包括：洗涤装置，所述洗涤装置能够除去所述载气气流由所述料液中带出的气体。

实际应用时，所述料液为盐水，所述载气气流为空气、氦气或氮气。

其中，所述载气气流带出的气体为所述料液中的挥发性物质。

相对于现有技术，本实用新型所述的用于分离料液中水分的系统具有以下优势：

本实用新型提供的用于分离料液中水分的系统中，包括：蒸发冷凝单元，每个蒸发冷凝单元分别包括蒸发室和冷凝室，蒸发室和冷凝室由循环的载气气流连通，蒸发室内能够使料液对气流进行加湿，冷凝室内能够使气流中携带的水分冷凝并得到冷凝液；热源，在蒸发冷凝过程中料液依次通过蒸发室以释放热量且蒸发水分，并在冷凝室内进行热量的回收；在每个蒸发冷凝单元中均有独立的气体循环以控制不同的气流速度。由此分析可知，本实用新型提供的用于分离料液中水分的系统，将气体的整个循环过程分为多个并联且独立的小循环过程，通过设置每个小循环过程的不同流速和温度，以降低蒸发过程的整体能耗，从而能够在高温时降低气体流速、在低温时提高气体流速从而使废水在较大温差内的传热效率显著提高，并与气体热容量在蒸发及冷凝过程中匹配。此外，由于本实用新型提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元结构紧凑，有利于安装维护，因此本实用新型提供的用于分离料液中水分的系统也具有结构紧凑、利于安装维护的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的系统的结构示意图。

图中：

1－蒸发冷凝单元； 11－蒸发室；

12－冷凝室； 13－热源；

14－换热器； 15－冷源；

2－固体去除装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元的结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元，包括：蒸发室11和冷凝室12，且蒸发室11和冷凝室12由循环的载气气流连通；蒸发室11内能够使料液对气流进行加湿，冷凝室12内能够使气流中携带的水分冷凝并得到冷凝液；蒸发冷凝单元1中设有独立的气体循环以控制不同的气流速度，并适应料液和载气气流之间的换热需求。

相对于现有技术，本实用新型实施例所述的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元具有以下优势：

本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元中，如图1所示，包括：蒸发室11和冷凝室12，且蒸发室11和冷凝室12由循环的载气气流连通；蒸发室11内能够使料液对气流进行加湿，冷凝室12内能够使气流中携带的水分冷凝并得到冷凝液；蒸发冷凝单元1中设有独立的气体循环以控制不同的气流速度，并适应料液和载气气流之间的换热需求。由此分析可知，本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元，通过设置蒸发冷凝单元1中气体的不同流速和温度，以降低蒸发过程的整体能耗，从而能够在高温时降低气体流速、在低温时提高气体流速；同时，废水和净水还能够通过蒸发冷凝单元1进行换热，从而使废水在较大温差内的传热效率显著提高，并与气体热容量在蒸发及冷凝过程中匹配。此外，由于本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元中的蒸发室11和冷凝室12均为长方体结构的腔室，并且载气气流能够流经蒸发室11进入冷凝室12、再流经冷凝室12进入蒸发室11，同时蒸发室11和冷凝室12之间设有隔板，因此本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元结构紧凑，有利于安装维护。

其中，如图1所示，蒸发室11和冷凝室12均为长方体结构的腔室；载气气流由蒸发室11的底部长边侧进入、经蒸发室11的短边处流出、并在蒸发室11短边侧的外侧向下移动，载气气流由冷凝室12的底部短边侧进入、经冷凝室12的长边侧流出、并通过冷凝室12与蒸发室11的中间区域返回蒸发室11的长边侧底部。此种设置，能够保证蒸发冷凝单元1形成两个逆流的腔室，且蒸发室11与冷凝室12的结构紧凑，易于观察和维护；此外，蒸发室11和冷凝室12均为长方体结构的腔室，能够有效地实现最大程度的气流分布。

此处需要补充说明的是，图1中，带有箭头的黑色线条为载气气流的流向示意；蒸发室11内为废水；冷凝室12内为清水。

具体地，如图1所示，蒸发室11与冷凝室12的中间区域可以设有隔板，该隔板能够作为检查/安装平台，同时也作为载气气流的导流板。

图2为本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的系统的结构示意图。

如图2所示，本实用新型实施例提供一种料液分离系统，包括：蒸发冷凝单元1，每个蒸发冷凝单元1分别包括蒸发室11和冷凝室12，蒸发室11和冷凝室12由循环的载气气流连通，蒸发室11内能够使料液对气流进行加湿，冷凝室12内能够使气流中携带的水分冷凝并得到冷凝液；热源13，在蒸发冷凝过程中料液依次通过蒸发室11以释放热量且蒸发水分，并在冷凝室12内进行热量的回收；在每个蒸发冷凝单元1中均有独立的气体循环以控制不同的气流速度。

相对于现有技术，本实用新型实施例所述的用于分离料液中水分的系统具有以下优势：

本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的系统中，如图2所示，包括：蒸发冷凝单元1，每个蒸发冷凝单元1分别包括蒸发室11和冷凝室12，蒸发室11和冷凝室12由循环的载气气流连通，蒸发室11内能够使料液对气流进行加湿，冷凝室12内能够使气流中携带的水分冷凝并得到冷凝液；热源13，在蒸发冷凝过程中料液依次通过蒸发室11以释放热量且蒸发水分，并在冷凝室12内进行热量的回收；在每个蒸发冷凝单元1中均有独立的气体循环以控制不同的气流速度。由此分析可知，本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的系统，将气体的整个循环过程分为多个并联且独立的小循环过程，通过设置每个小循环过程的不同流速和温度，以降低蒸发过程的整体能耗，从而能够在高温时降低气体流速、在低温时提高气体流速，从而使废水在较大温差内的传热效率显著提高，并与气体热容量在蒸发及冷凝过程中匹配。此外，由于本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的蒸发冷凝单元结构紧凑，有利于安装维护，因此本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的系统也具有结构紧凑、利于安装维护的优点。

实际应用时，蒸发过程中的能量回收是通过放置于冷凝室12外的换热器14进行的，回收过程为换热器14吸收冷凝液的热量并利用吸收的热量加热料液。

其中，为了保证冷凝室12内的换热效果，上述冷凝室12内通过水作为换热介质进行热量的回收。

具体地，为了提高冷凝室12内的换热效果和换热效率，上述冷凝室12内热量的回收可以是通过换热介质水和载气气流的直接接触完成，从而利用直接接触能够有效提高换热效果和换热效率。

实际应用时，本实用新型实施例提供的用于分离料液中的水分的系统中，上述热源13不仅能够加热料液，而且能够加热载气气流。

其中，为了保证热源13的稳定性，其可以为电能；当然，为了节约经费，热源13也可以为太阳能。

其中，上述热源13可以优选为蒸汽或热水，以有效提高热源13的供热能力。

具体地，本实用新型实施例提供的用于分离料液中水分的系统还可以包括：至少一个冷源15，从而通过冷源15和热源13以使系统形成较大的温差；理论上，热源13与冷源15之间的温差越大，系统中所能交换的热量越多。实际装配时，上述冷源15可以通过热泵与热源13连接，从而将热量释放至上述热源13中；和/或，该冷源15能够直接将热量释放至外环境中。

进一步地，用于分离料液中水分的系统还可以包括：固体去除装置2，该固体去除装置2设于蒸发室11的底部，能够除去料液中存在的固体物质或由于料液的水分蒸发而产生的固体析出物。

更进一步地，用于分离料液中水分的系统还可以包括：洗涤装置，该洗涤装置能够除去载气气流由料液中带出的气体。

实际应用时，上述料液可以为盐水，上述载气气流可以为空气、氦气或氮气。在一些优选的实施方式中，载气气流可以优选为氦气，其热力学性能比普通环境空气好；在其它实施方式中，为了避免爆炸的风险，提高安全系数，载气气流可以采用氮气，以缓解风险。

其中，载气气流带出的气体可以为料液中的挥发性物质。

本实用新型实施例还提供一种蒸发方法，通过如上述任一项所述的用于分离料液中水分的系统从料液流体中蒸发分离出水分的方法，由于每个蒸发冷凝单元处的料液流体的流速被调节为与由蒸发冷凝单元确定的温度的载气气流的热容量相匹配，因此能够解决现有的由于料液和气流的热容量不匹配而引起的热交换效率低、效果差的技术问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。