专利名称：一种新型蒸发冷凝装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种热回收蒸发冷凝装置，它是能回收全部潜热(例如制备蒸馏水)的装置。
常规的蒸馏水制备装置制取蒸馏水的原理是在蒸发器中消耗加热器的热能，使水蒸发产生蒸汽，蒸汽进入冷凝器并被冷却水冷凝成高温饱和蒸馏水，再经过热回收换热器冷却成常温蒸馏水。蒸发器的补水通过热回收换热器加热至接近饱和温度后补入蒸发器；蒸发器中被蒸发浓缩的残余水通过排污口排放，冷却水接入冷却设备放热。如此反复循环，不断制取出蒸馏水。
通过上述工作过程可知，常规的蒸馏水制备装置蒸发器中的加热器要承担水汽蒸发的全部潜热负荷和补水未被加热至饱和部份的显热负荷，如果不计排污损失，制取蒸馏水的最少耗热量为2278．01KJ／kg(水从95℃加热至100℃饱和蒸汽)，同时，必须通过冷却设备处理潜热冷凝负荷2256．9 KJ／kg(100℃饱和蒸汽冷凝成100℃饱和水)，实际有效回收热量314．13 KJ／kg(补水从20℃加热至95℃)，热回收率仅12．11％(热回收量与水自20℃加热至100℃饱和蒸汽时耗能之比)，效能比1．13w／w。100℃饱和蒸汽至25℃出水的有效热量与95℃水加热至100℃饱和蒸汽耗能之比。
本发明的目的是提供一种热回收率高、耗能少、能回收全部潜热的装置，如余热回收的蒸馏水制备装置。
为达到此目的，本发明的技术方案是一种由补水进水管、热回收器、饱和蒸气管、汽液分离器、气体压缩机、过热蒸气管等组成的蒸发冷凝装置，热回收器的进水管接补水进水管，热回收器的出水管接饱和蒸汽管，饱和蒸汽管接汽液分离器，汽液分离器中的饱和蒸汽出汽管接气体压缩机进气管，气体压缩机的排气管接过热蒸汽管，过热蒸汽管道从热回收器中通过，从补水进水管附近引出。汽液分离器中有启动用加热器，下部有排污口。
由于上述技术方案中采用了气体压缩机，对饱和气体压缩升压，提高其饱和凝结温度，使之足以保证补水有达到饱和并汽化的传热温差，这样除初次启动需一次性短时加热外，正常运行时无需任何加热，仅靠气体压缩机的耗功就完全能保证装置的正常运行。在同样不计排污损失的情况下，本装置较常规装置热回收率由12．11％提高到98．87％，能耗仅为常规装置的2．31％，效能比提高43．168倍。同时，不用设置冷凝器，不需冷却设备，无冷却系统能耗和水耗。
下面结合附图
和实施例对本发明作进一步的详细说明图一为常规蒸馏水制备装置的构成原理图；图二为本装置的构成原理图；图三为常规蒸馏水制备装置状态点示意图；图四为本装置状态点示意图；如图二所示，本装置由补水进水管11、热回收器12、饱和蒸汽管13、汽液分离器14、气体压缩机17、过热蒸汽管18组成。热回收器12的进水管接补水进水管11，热回收器12的出水管接饱和蒸汽管13，饱和蒸汽管13接入汽液分离器14，汽液分离器中的饱和蒸汽出汽管接气体压缩机17的进气管，气体压缩机17的排气管接过热蒸汽管18，过热蒸汽管18通过热回收器12，从补水进水管附近引出，汽液分离器14中有加热器16、下部有排污口15。
当初次启动该装置时，先用件16加热件14中的水，使之达到饱和并产生蒸汽，件17对饱和蒸汽压缩升压成过热蒸汽，并提高其饱和温度后送入件12，在件12中过热蒸汽被冷却成饱和蒸汽后，进一步凝结成饱和液态，最后被冷却成常温的蒸馏水。在此过程中，过热蒸汽在件12中放出全部的潜热和绝大部分显热，与此同时，进入件12的补充水先被加热成饱和水，再被高饱和温度的蒸汽加热成饱和蒸汽，最后进入件14，又被件17吸入并压缩，如此连续运行。经蒸发浓缩的残余水沉积在件14下部通过件15排除。当装置正常启动后，可停止使用件16加热，仅靠件17的耗功就完全能保持装置的正常运行。
常规蒸馏水制备装置之所以不能使蒸汽凝结潜热得以全部回收，最主要的原理是两工质之间无必需的传热温差，要将蒸汽凝结潜热全部回收，根据能量平衡原理，必须使补水在换热器中升温至饱和温度，并且完全汽化。如图三所示，同一工质要使1状态的常温液体变成2状态的饱和蒸汽的先决条件是状态4的饱和压力大于状态2的饱和压力，从而使t4＞t2，而要维持系统循环，必须是P1＞P2＞P3＞P4＞P5，即P2＞P4，则t2＞t4，状态2无法达到饱和温度，也就无法汽化，当状态2不能汽化时，1至2仅是显热温升，只能回收部分显热，而补水至汽化的显热量仅是全热的10-15％，而要使4状态的饱和汽变成5状态的常温蒸馏水，必须放出全部的潜热和大部分显热，因此两种流体的能量无法平衡，只得用冷却水带走多余的潜热，所以常规装置热回收率仅10-15％。
要回收蒸汽的全部潜热，必须使补水全部汽化，而要使补水汽化，则t4饱和温度必须大于t2饱和温度，但饱和温度是由饱和压力决定的，只有P4＞P2，才能使t4＞t2，要维持P4＞P2，则补水无法补入(常规状态P4≈P3)，系统流动循环无法维持，如果既要维持P4＞P2，又要维持系统流动循环的动力，必须对状态3的饱和蒸汽进行压缩升压，使P3提升到P4(P4＞P3)，使t4=t2+(3-5℃)，足以保证补水有达到饱和并汽化的传热温差，所以必须对饱和蒸汽压缩升压，提高其饱和凝结温度，如图四所示。
本装置在同样不计排污的情况下，制取蒸馏水的单位能耗为53．14KJ／kg(压缩机绝热压缩耗能)，实际有效回收2592．14KJ／kg(补水自20℃加热至100℃饱和蒸汽)，热回收率达98．77％(热回收量与水自20℃加热并压缩至过热状态耗能之比)，效能比(压缩机排气状态过热蒸汽至蒸馏水的焓差与压缩机耗能之比)48．78w／w。制取1kg蒸馏水仅耗电0．0147KWh(压缩机理论绝热压缩耗能)。
必须说明汽液分离器中启动用加热器也可以设置在热回收器中或其它能使补水产生饱和蒸汽的管道处。
本装置的所有管道均应设置保温层。
权利要求
1．一种主要由热回收器、汽液分离器及管道组成的新型蒸发冷凝装置，其特征在于该装置内还接有一个气体压缩机；热回收器的进水管接补水进水管，热回收器的出水管接汽液分离器的进水管，汽液分离器中的饱和蒸汽出气管接气体压缩机的进气管，气体压缩机的排气管通过热回收器。
2．根据权利要求1所述的新型蒸发冷凝装置，其特征在于所述汽液分离器，内部有加热器。
3．根据权利要求2所述的新型蒸发冷凝装置，其特征在于加热器也可以设置在热回收器中或其它能使补水产生饱和蒸汽的管道处。
全文摘要
本发明公开了一种由热回收器、汽液分离器、气体压缩机和管道组成的用于回收全部潜热的蒸发冷凝装置,热回收器的出水管接汽液分离器的进水管,汽液分离器的饱和蒸汽出汽管接气体压缩机的进气管,气体压缩机的排气管通过热回收器。该装置耗能少,热回收率高,不需设置冷凝器和冷却设备。
文档编号C02F1/04GK1292357SQ9911496
公开日2001年4月25日 申请日期1999年6月28日 优先权日1999年6月28日
发明者刘永言 申请人:成都希望电子研究所