[發明專利]熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統及方法

有效

• 申請號: 201611214236.0
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106839494B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 何緯峰;韓東;岳晨;蒲文灝;張軒愷
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

一種熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統及方法，屬于能源與動力工程及蒸發領域。本發明依據壓縮式熱泵及空氣?水系統內部的能量傳遞及轉換機理，利用熱泵系統的冷凝器來驅動蒸發系統，通過加濕，脫濕及系統內部的熱量回收過程，提升蒸發系統的能量利用效率。本發明充分利用了熱泵系統性能系數高的優勢，突破了熱源條件對蒸發系統的限制，同時將傳熱傳質過程引入脫濕過程，大大減少了減少了常規表面式冷凝器中耐腐蝕貴金屬運用帶來的成本問題，且充分利用了系統內部淡水和濃溶液的顯熱，提升蒸發系統的能量利用效率，節能效果顯著，符合國家節能減排及可持續發展戰略的目標。

技術領域

本發明涉及一種熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統及方法，屬于能源與動力工程及蒸發領域。

背景技術

在常規的加濕工藝中，通常采用熱能驅動加濕過程，蒸發系統不可避免的受到熱源的限制，且能源利用效率低下，燃燒不可避免的產生環境污染。加濕后的濕空氣被直接排入大氣，濕空氣中的水分及相應潛熱并未得到有效回收。對于用于回收濕空氣中水分的表面式冷凝器，基于空氣與冷源傳熱的傳熱系數低，最終導致換熱面積龐大，且蒸發系統中涉及的溶液或污水等工質通常由腐蝕性，必須采用耐腐蝕貴金屬，導致設備投資成本較大。對于將先進節能技術，如熱泵技術，引入加濕脫濕蒸發系統，集成節能高效型蒸發系統的研究并未引起重視。

發明內容

本發明的目的在于提出一種熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統及其方法。

一種熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統，其特征在于包括溶液泵、余熱回收器、冷凝器、加濕器，濃溶液泵，風機，除濕器，淡水泵、蒸發器、淡水罐，膨脹閥、壓縮機；其中溶液泵出口與余熱回收器冷側進口相連，余熱回收器冷側出口與冷凝器冷側進口相連，冷凝器冷側出口與加濕器頂端溶液進口相連，加濕器底端溶液出口與濃溶液泵進口相連，濃溶液泵出口與余熱回收器熱側進口相連，隨后濃溶液從余熱回收器熱邊出口排出；加濕器上端空氣出口與風機進口相連，風機出口與除濕器下端空氣進口相連，除濕器上端空氣出口與加濕器下端空氣進口相連；除濕器底端淡水出口與淡水泵進口相連，淡水泵出口與蒸發器的熱側進口相連，蒸發器的熱側出口分成第一出口支路和第二出口支路，第一出口支路與除濕器頂端淡水進口相連，第二出口支路與淡水罐進口相連；冷凝器熱側出口與膨脹閥進口相連，膨脹閥出口與蒸發器冷側進口相連，蒸發器冷側出口與壓縮機進口相連，壓縮機出口與冷凝器熱側進口相連。

所述的熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統的工作方法，其特征在于包括以下過程：溶液經過溶液泵升壓后通過余熱回收器預熱，經過預熱后的溶液經冷凝器加熱，然后通過加濕器頂端進入加濕器中對加濕器下端空氣進口進入的空氣進行加濕，而剩余的濃溶液通過加濕器底端溶液出口排出，通過濃溶液泵進入余熱回收器中放熱給進口溶液，回收顯熱；加濕后的濕空氣通過風機從除濕器下端空氣進口進入，與除濕器頂端淡水進口進入的淡水進行傳熱傳質，被除濕后的濕空氣通過除濕器上端空氣出口被排出，通過加濕器下端空氣進口進入，在加濕器中進行加濕，然后通過加濕器上端空氣出口排出；濕空氣中的水蒸氣冷凝后在除濕器底端淡水出口排出，通過淡水泵進入蒸發器中對熱泵工質放熱，淡水被冷卻后一部分淡水通過第二出口支路進入淡水罐，而另一部分淡水通過第一出口支路從除濕器頂端進入，對濕空氣進行冷卻除濕；在蒸發器中被淡水加熱過后的熱泵工質從蒸發器的冷側出口排出，通過壓縮機變成高溫高壓氣體，隨后進入冷凝器中冷凝，放出的熱量被進口溶液吸收，而冷凝之后的工質變成液體，該液體經膨脹閥節流降溫后再次流入蒸發器。

上述熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統中的加濕器、除濕器內部采用的填料為耐腐蝕的高分子材料，也可以是塑料、陶瓷材料。

上述熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統中的加濕器、除濕器內部采用的噴嘴為實心錐噴嘴，并帶有流量調節裝置。

上述熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統中的余熱回收器，冷凝器及蒸發器采用板式換熱器。

.上述熱泵雙熱質耦合加濕脫濕蒸發系統中的壓縮機為渦旋壓縮機。