~30°内为宜。
[0044] 其中，翅片式蒸发器5和初级预热器10带有翅片，蒸发式冷凝器20和次级预热器16 无翅片。海水和浓海水中含有较多的盐分矿物质，在换热器表面易结垢，增大换热器热阻， 降低换热效果。为了减缓换热器的换热效果衰减，分别跟海水、浓海水换热的蒸发式冷凝器 20、次级预热器16均使用无翅片换热管，而且管外均被水膜覆盖，高换热系数弥补了小换热 面积。而相反，由于和洁净水换热，蒸发器5使用翅片管换热，来增大与水蒸气接触的表面 积，提尚淡化率。
[0045] 发生器1左侧由于温度高，水蒸气不断被加热蒸发，压力高;发生器1右侧温度低， 水蒸气冷凝，压力低;但左右侧的压差较小，水蒸气从左至右流通较慢，系统的淡化率较低。 为了增大水蒸气流通量，在绝热隔板2上方引入轴流风机4增大风压。
[0046] 如图2所示，喷淋器22为管状结构，其底端开有一定数量的喷嘴21，但是从中间至 两侧延伸时，由于水压逐渐降低，水流量随之衰减，最终冷凝器中部水量大、两侧少。为了解 决这一问题，喷淋器喷嘴21分布成"中间疏两端密、中间细两端粗"，以保证蒸发式冷凝器20 表面均匀覆盖水膜，避免对已蒸发水蒸气的过度加热，提高热量利用率。
[0047]下面详细描述该装置的工作原理：
[0048] 如图1所示，该装置包括:疏水盖板3、轴流风机4、初级预热器10、次级预热器16、喷 淋器22。本海水淡化装置利用梯级预热、热量回收和膜状蒸发技术能提高系统热量利用率 和淡化率。
[0049] 在制冷系统回路工作前，保持淡水流量调节阀13、海水流量调节阀15关闭，调节初 级压力平衡阀6、次级压力平衡阀23、海水流量调节阀23至某一中间开度，然后开启海水栗 12，水流路还是工作，喷淋器22开始给发生器1内的蒸发式冷凝器20供水。
[0050] 当蒸发式冷凝器20表面覆盖满水膜时，启动滚动转子压缩机7电源，制冷系统回路 开始工作。待制冷系统进入稳定阶段后，启动轴流风机4电源。冷凝器热量的加热下，发生器 1内冷凝器侧开始产生水蒸气，在轴流风机4的风压驱使下，水蒸气迀移至发生器1的蒸发器 侦L在温度较低的翅片式蒸发器5表面冷凝。发生器1左侧分离的浓海水进入浓海水储罐17 与次级预热器16热交换，发生器1右侧从海水中分离出的淡水进入淡水储罐9与初级预热器 10进行热交换。
[0051] 当初级预热器10、次级预热器16被液体完全浸润后，海水栗12驱动海水原料依次 流经初级预热器10和次级预热器16进行梯级预热，而初级预热器10、次级预热器16与来自 海水储罐11的海水换热后排走。之后经喷淋器22均匀喷洒在蒸发式冷凝器20表面，海水吸 热蒸发产生的水蒸气上升到顶部后，在轴流风机4的压差驱动下迀移至低温低压的翅片式 蒸发器5侧，在低温的蒸发器表面放热凝结成水滴。之后，分离的淡水进入淡水储罐9，而浓 海水进入浓海水储罐17,分别对海水进行预热。至此，系统开始持续循环运行。
[0052]本实用新型的第二个目的是提供了一种海水淡化效率的评价方法，以及连续生产 时需补充海水、输出淡水产品和排走高浓度海水质量之间的关系。
[0053]为了保证海水淡化装置连续高效稳定运行，应使海水储罐内盐浓度保持相对恒 定，故需实时补充海水并输出淡水和浓海水。
[0054] 由海水中盐分的质量分数表达式： (7·.ν, -f ιν *λ· - m. ·λ , y. x
[0055] -J^;-- = -v： (1) (./ + /;? -my -m
[0056] 化简得：ms · s=ms · si_m · si (2)
[0057] 又由质量守恒可知：
[0058] m+mi=ms (3)
[0059] 联立(2)、（3)可得：
[0060]
[0061 ]由能量守恒可知：
[0062]发生器1内海水蒸发的吸热量：
[0063] Qi=ms · CPi · (ti-ts)+m · π (6)
[0064] 发生器1内淡水冷凝的放热量：
[0065] Q2=m · CP2 · (ti_t2)+m · ? (7)
[0066] 其中:ms为补充海水的质量;ts为补充海水的温度;s为补充海水的浓度;G为海水槽 的总质量;^为海水槽内的温度; S1为海水槽内的浓度;m为淡水产品输出量;nu为高浓度海 水输出量;t2为冷凝后的淡水温度;Cpi为海水的定压比热;C P2为水的定压比热;ri为海水的 汽化潜热;r2为水的汽化潜热；
[0067]定义淡化率：
[0068]
[0069]把相关数值带入以上各式计算可得：
[0070] 简单热栗系统(无预热处理）的淡化率为：c〇Q=1.44kg/(kW · h);利用本实用新型 中两级预热系统时的淡化率：ω 1=1.97kg/(kW · h)，可见淡化率提高约37%。
[0071]以上，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本 实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于 本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:包括制冷系统回路、闭合水回 路和收集系统； 所述的制冷系统回路包括发生器（1);发生器（1)被绝热隔板（2)隔开为冷凝器侧和蒸 发器侧，冷凝器侧和蒸发器侧上部连通，冷凝器侧和蒸发器侧内部分别设置蒸发式冷凝器 (20)和蒸发器(5);蒸发式冷凝器(20)和蒸发器(5)上部管路通过热力膨胀阀（24)连通，下 部管路通过滚动转子压缩机(7)连通组成闭合制冷系统回路； 所述的收集系统包括淡水储罐(9)和浓海水储罐（17);淡水储罐(9)与发生器（1)的蒸 发器侧通过排水管连接，用于储存发生器（1)排出的淡水产品；浓海水储罐（17)与发生器 (1)的冷凝器侧通过排水管连接，用于储存发生器(1)排出的浓海水;淡水储罐(9)和浓海水 储罐(17)内部分别盘绕有初级预热器(10)和次级预热器(16); 所述的闭合水回路包括海水储罐（11)和安装在蒸发式冷凝器(20)上部的喷淋器(22)， 海水储罐（11)通过用于驱动海水进行循环流动的海水栗（12)依次连通初级预热器（10)、次 级预热器(16)和喷淋器(22)。2. 根据权利要求1所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:还包括 压力平衡系统，压力平衡系统包括初级压力平衡阀（6)和次级压力平衡阀（19);淡水储罐 (9)与发生器（1)的蒸发器侧通过设置有初级压力平衡阀（6)的回水管连接，浓海水储罐 (17)与发生器(1)的冷凝器侧通过设置有次级压力平衡阀（19)的回水管连接。3. 根据权利要求1所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:所述的 淡水储罐(9)的排水管上设有淡水流量计（14)和淡水流量调节阀（13)，并通过设置在淡水 储罐(9)内的淡水测温仪(26)来控制淡水流量调节阀（13)的开度;设置在浓海水储罐（17) 内的浓海水测温仪(27)控制浓海水储罐(17)的排水管上的浓海水流量阀（15)。4. 根据权利要求3所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:所述的 次级预热器（16)和喷淋器（22)之间的管路上设置有海水流量计（18);所述的淡水测温仪 (26)、浓海水测温仪(27)共同控制海水流量调节阀（23)的开度。5. 根据权利要求1所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:所述的 发生器（1)顶部倾斜设置有用于盖板上的冷凝水方便流入蒸发器侧的疏水盖板(3);疏水盖 板(3)内表面铺设疏水材料。6. 根据权利要求5所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:所述的 疏水盖板(3)与水平线的夹角Θ范围为15°~30°。7. 根据权利要求1所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:所述的 喷淋器(22)上设有喷嘴(21)，喷嘴(21)按照中间疏两端密、中间细两端粗的方式布置在喷 淋器(22)上。8. 根据权利要求1所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:所述的 绝热隔板(2)上方还设置有用于抽吸冷凝器侧的水蒸气到蒸发器侧进行冷凝的轴流风机 ⑷。9. 根据权利要求1所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:所述的 蒸发器(5)和初级预热器(10)带有翅片，蒸发式冷凝器(20)和次级预热器(16)无翅片。10. 根据权利要求1所述的一种带梯级预热的热栗式海水淡化装置，其特征在于:所述 的制冷系统的外部管路上设置有保温棉套（25);所述的蒸发式冷凝器(20)的制冷剂选用
【专利摘要】本实用新型公开了一种带梯级预热的热泵式海水淡化装置，它包括蒸发式冷凝器、翅片式蒸发器、滚动转子压缩机、轴流风机、初级预热器和次级预热器等部件。本实用新型主要创新点在于初级预热器和次级预热器对海水的梯级预热，通过回收淡水和浓海水的热量，提高海水蒸发时的初始温度和系统的热量利用率；以及喷淋器和蒸发式冷凝器的耦合配置，实现海水在冷凝器表面的膜状高效蒸发。该装置具有结构简单，安全可靠，运行成本低，热量利用率高，节能效果好等特点。
【IPC分类】C02F103/08, C02F1/12, C02F1/08
【公开号】CN205294886
【申请号】
【发明人】冷永强, 张振亚, 黄东
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月14日