ТЕПЛОНАСОСНАЯ ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F25B29/00 

Изобретение относится к устройствам для выпаривания жидкости, преимущественно воды, из концентрированных растворов.

Наиболее близкой по совокупности признаков является солнечная опреснительная установка, содержащая опреснитель с кровлей и циркуляционный контур хладагента, в который последовательно включены компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль и испаритель.

Недостатками установки является то, что:
при использовании ее для выпаривания концентрированных растворов подача выпариваемого раствора в конденсатор теплового насоса влечет за собой недопустимое отложение накипи на трубка конденсатора, что приводит к неработоспособности установки;
что ее работа эффективна только в районах с большой солнечной радиацией и только в летнее дневное время;
относительно небольшая удельная тепловая нагрузка на поверхность испарения раствора приводит к увеличению размеров установки, т.е. делает ее громоздкой, что усложняет конструктивные решения герметичной светопрозрачной кровли. При эксплуатации установок даже небольших размеров для получения дистиллята из слабозасоленной воды происходит разгерметизация уплотнения соединения элементов кровли, что снижает надежность работы установок;
при использовании ее для полного выпаривания растворов ее неприспособленность к извлечению из бассейна выпарной установки выпавших в осадок кристаллов солей.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности работы установки, упрощение и улучшение условий и эксплуатации.

Теплонасосная выпарная установка содержит выпарной бассейн с кровлей, циркуляционные контуры хладагента и воздуха. Выпарной бассейн выполнен в виде цилиндра с коническим днищем и снабжен регулятором уровня выпариваемой жидкости, эжекторным устройством, установленным на вершине конуса днища и расположенной внутри бассейна барботажной системой. В циркуляционный контур хладагента последовательно включены компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль и испаритель. В циркуляционный контур воздуха последовательно соединены вентилятор, вторая полость конденсатора циркуляционного контура хладагента, через барботажную систему выпарной бассейн и вторая полость испарителя циркуляционного контура хладагента.

На фиг. 1 изображена общая схема теплонасосной выпарной установки; на фиг. 2 разрез А-А на фиг;1; на фиг.3 деталь барботажного элемента узел I на фиг.1; на фиг.4 узел II на фиг.3.

Теплонасосная выпарная установка содержит выпарной бассейн 1 с кровлей, циркуляционной контур хладагента и циркуляционный контур воздуха.

Выпарной бассейн 1 выполнен в виде цилиндра с коническим днищем и снабжен регулятором уровня выпариваемой жидкости, выполненным в виде бачка 2 с поплавковым клапаном 3, эжекторным устройством 4, установленным на вершине конуса днища и расположенной внутри бассейна барботажной системой 5.

К эжекторному устройству 4 подведен сжатый воздух от источника (на схеме не показан). Кроме того, эжекторное устройство 4 связано напорным трубопроводом 6 с контейнером 7, имеющим фильтрующее дно. К цилиндрической части выпарного бассейна 1 присоединен регулятор уровня, над бачком 2 которого расположен поддон 8, на который устанавливается контейнер 7.

Циркуляционный контур хладагента представляет собой теплонасосную установку любого типа с использованием электрической или тепловой энергии, например, как показано на фиг.1. компрессорного типа, в которую последовательно включены компрессор 9, конденсатор 10, дроссельный вентиль 11, испаритель 12.

В циркуляционный контур воздуха последовательно соединены вентилятор 13, вторая полость конденсатора 10 циркуляционного контура хладагента, через барботажную систему 5 выпарной бассейн 1 и вторая полость испарителя 12 циркуляционного контура хладагента.

На внешнем воздуховоде 14 установлены выпускной 15 и выпускной 16 воздушные клапаны.

Установка работает следующим образом.

Жидкостью, подлежащей выпариванию, через бачок 2 с поплавковым клапаном 3 заполняют выпарной бассейн 1 до рабочего уровня, который в дальнейшем поплавковым клапаном поддерживается постоянным, т.к. бачок 2 и бассейн выпарной установки являются сообщающимися сосудами.

Затем приводятся в действие циркуляционные контуры хладагента и воздуха, для чего включается компрессор 9 и вентилятор 13.

Нагретый в конденсаторе 10 воздух, проходя через барботажную систему 5, включающую горизонтальные воздухораспределительные трубы и вертикальные барботажные элементы, разогревает жидкость, находящуюся в выпарном бассейне 1, температура которой повышается до температуры мокрого термометра, соответствующий давлению в выпарном бассейне и происходит процесс выпаривания. При выпаривании концентрации солей в выпариваемой жидкости повышается и достигает величины предельной концентрации, после чего из жидкости выпадают твердые соли и скапливаются в зоне входа в эжекторное устройство 4, чему способствует конусное днище выпарного бассейна 1. Горячий воздух, выходящий из барботажной системы 5, взаимодействуя с жидкостью, отдает последней тепло и насыщаясь парами, устремляется вверх и поступает в испаритель 12 теплонасосной установки. В испарителе 12 воздух охлаждается хладагентом, проходящим по трубкам теплообменника, и его температура и влажность уменьшаются. Дистиллят при этом стекает на дно испарителя и отводится из испарителя для использования, а осушенный воздух из верхней части испарителя по воздуховоду 14 направляется в конденсатор 10 теплонасосной установки, где подогревается и опять направляется в барботажную систему 5. Контур хладагента работает в обычном режиме теплового насоса.

По мере накопления выпавших солей в нижней части бассейна включается эжекторное устройство 4 (воздушно-водяной эжектор), которое перекачивает жидкость вместе с солью по трубопроводу 6 в контейнер 7. Жидкость (концентрированная до предельной концентрации) из контейнера 7 стекает через перфорированное дно в поддон 8 и далее через бачок 2 попадает опять в бассейн выпарной установки. Удаление соли из бассейна может производиться периодически или малым расходом постоянно. Через выпускной 16 и выпускной 15 клапаны производят впуск и выпуск воздуха при запуске и остановке выпарной установки, а также частичную замену воздуха при излишках тепла, вносимого в установку компрессором 9 и вентилятором 13 при малых теплопотерях.

Использование: устройства для выпаривания жидкости из концентрированных растворов. Сущность изобретения: установка содержит выпарной бассейн 1 с кровлей и циркуляционные контуры хладагента и воздуха. Выпарной бассейн выполнен в виде цилиндра с коническим днищем и снабжен регулятором уровня выпариваемой жидкости, эжекторным устройством 4, установленным на вершине конуса днища, и расположенной внутри бассейна барботажной системой 5. В циркуляционный контур хладагента последовательно включены компрессор 9, конденсатор 10, дроссельный вентиль 11 и испаритель 12. В циркуляционном контуре воздуха последовательно соединены вентилятор 13, вторая полость конденсатора 10, через барботажную систему 5 выпарной бассейн 1 и вторая полость испарителя 12. 4 ил.

ТЕПЛОНАСОСНАЯ ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА, содержащая выпарной бассейн с кровлей и циркуляционный контур хладагента, в который последовательно включены компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль и испаритель, отличающаяся тем, что выпарной бассейн выполнен в виде цилиндра с коническим днищем и снабжен регулятором уровня выпариваемой жидкости, эжекторным устройством, установленным на вершине конуса днища, и расположенной внутри бассейна барботажной системой, а установка дополнительно содержит циркуляционный контур воздуха, в котором последовательно соединены вентилятор, вторая полость конденсатора циркуляционного контура хладагента, через барботажную систему выпарной бассейн и вторая полость испарителя циркуляционного контура хладагента.