[发明专利]一种基于外部热泵的蒸发系统

说明书

本发明涉及热泵与蒸发技术领域，公开了一种基于外部热泵的蒸发系统，包括热泵子系统和蒸发子系统；热泵子系统包括通过第一管路依次构成闭环连通的压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器；蒸发子系统连接在冷凝器与蒸发器之间，并用于利用冷凝器的热能进行单次或多次蒸发浓缩，蒸发产生的二次蒸汽通过蒸发器进行冷凝；本发明通过设计热泵子系统和蒸发子系统的耦合结构，使得蒸发子系统产生的二次蒸汽的比容及夹带的腐蚀性物质不会对热泵子系统中的压缩机造成影响，从而提高了系统的运行可靠性，并大大提升了系统的整体能效。

技术领域

本发明涉及热泵与蒸发技术领域，特别是涉及一种基于外部热泵的蒸发系统，可应用于海水淡化、废水蒸发浓缩、果蔬汁浓缩的蒸发技术领域。

背景技术

热泵技术具有高效节能特性，在果汁浓缩、蛋白质浓缩以及海水淡化等领域具有明显的优势。

MVR是机械式蒸汽再压缩技术(mechanical vapor recompression)的简称，是利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽及其能量，将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功，提升为高品位的蒸汽热源，从而以此循环，向蒸发系统提供热能，进而减少对外界能源的需求的一项节能技术。

尽管MVR技术在压缩利用系统产生的二次蒸汽方面，具有明显的节能性能，但是，直接压缩二次蒸汽也带来一定的局限性。首先，低温度增大了蒸汽的比容，例如：20℃的饱和蒸汽与100℃的饱和蒸汽相比，其比容增大34.5倍，这使在同样的蒸发量条件下压缩机的容量增大34.5倍，其次，二次蒸汽夹带一些低沸点的腐蚀物质，如维生素C，与压缩机的直接接触会腐蚀压缩机，降低其寿命。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供一种基于外部热泵的蒸发系统，用于解决或部分解决现有的MVR技术在直接压缩二次蒸汽时，存在二次蒸汽的比容以及夹带的腐蚀性物质会对压缩机造成影响的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于外部热泵的蒸发系统，包括热泵子系统和蒸发子系统；所述热泵子系统包括通过第一管路依次构成闭环连通的压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器；所述蒸发子系统连接在所述冷凝器与所述蒸发器之间，并用于利用所述冷凝器的热能进行单次或多次蒸发浓缩，蒸发产生的二次蒸汽通过所述蒸发器进行冷凝。

其中，所述蒸发子系统包括多个依次串联的蒸发单元；所述蒸发单元包括分离器、循环水泵和冷凝器，所述分离器的液相出口、所述循环水泵、所述冷凝器及所述分离器的入口通过第二管路依次构成闭环连通；位于首效的所述蒸发单元采用所述热泵子系统的冷凝器；上一效的所述蒸发单元中分离器的气相出口通过第三管路连通下一效的所述蒸发单元中的冷凝器，末效的所述蒸发单元中分离器的气相出口通过所述第三管路连通所述蒸发器。

其中，所述蒸发单元中分离器的液相出口连通第四管路，所述第四管路上装有排液泵；和/或，下一效的所述蒸发单元中分离器的液相出口通过所述第四管路连通上一效的所述蒸发单元中的第三管路。

其中，所述蒸发子系统还包括冷凝单元；所述冷凝单元包括与每效的所述蒸发单元相对应的冷凝水罐；每效的所述冷凝水罐通过第五管路连通下一效的所述蒸发单元中的冷凝器，末效的所述冷凝水罐通过所述第五管路连通蒸发器；所述冷凝水罐通过第六管路连通真空泵。

其中，还包括预热子系统；所述预热子系统包括与每效的所述蒸发单元相对应的预热器；每效的所述冷凝水罐通过第七管路连通位于同一效的所述预热器，所述第七管路上装有冷凝水泵；各效的所述预热器通过第八管路依次串联，并与末效的所述蒸发单元中的第二管路相连通，或各效的所述预热器通过第八管路对应与相应效的所述蒸发单元中的第二管路相连通。

其中，各效所述蒸发单元中的所述分离器的结构各不相同，所述分离器的气相出口处设有除沫器。