熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，包括工作子系統(tǒng)和再生子系統(tǒng)；所述工作子系統(tǒng)包括熱源塔熱泵系統(tǒng)和第二調(diào)節(jié)閥（7）構(gòu)成的系統(tǒng)回路；所述再生子系統(tǒng)包括防凍液再生系統(tǒng)和汲取液再生系統(tǒng)；所述防凍液再生系統(tǒng)和汲取液再生系統(tǒng)之間通過(guò)正滲透裝置（6）相互耦合。
【專利說(shuō)明】熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空調(diào)制冷領(lǐng)域，具體是一種熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了應(yīng)對(duì)冬季空氣源熱泵結(jié)霜的問(wèn)題，目前有兩類解決途徑，一是針對(duì)其結(jié)霜問(wèn)題采取各種化霜措施；另一類途徑則是利用近年來(lái)開(kāi)始逐漸受到重視的熱源塔熱泵系統(tǒng)來(lái)代替空氣源熱泵系統(tǒng)，在避免了結(jié)霜問(wèn)題的同時(shí)又保留了熱泵系統(tǒng)冬夏兩用、效率較高的特點(diǎn)。熱源塔熱泵系統(tǒng)通過(guò)防凍溶液與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換，吸收空氣中的顯熱和潛熱為蒸發(fā)器提供熱源，使系統(tǒng)在0°c以下的工況仍可高效、穩(wěn)定運(yùn)行。熱源塔熱泵系統(tǒng)在節(jié)能市場(chǎng)上具有很大的應(yīng)用潛力，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)熱源塔熱泵系統(tǒng)開(kāi)展的應(yīng)用和研究還很少，從運(yùn)行情況看，亟待解決的一個(gè)主要問(wèn)題是如何對(duì)吸濕后的防凍溶液進(jìn)行再生，可以采用的再生方式分為兩類，即熱力再生和功驅(qū)動(dòng)再生。熱力再生包括非沸騰式再生和沸騰式再生，前者具有低品位能源利用的優(yōu)點(diǎn)，但存在傳質(zhì)勢(shì)差大、熱效率低和運(yùn)行復(fù)雜的缺點(diǎn)，在實(shí)際推廣過(guò)程中存在一定困難(如，申請(qǐng)?zhí)?01010567051.4和200910098008.5的兩篇專利)；后者在真空環(huán)境中使溶液中的水分沸騰蒸發(fā)分離，熱質(zhì)傳遞性能好，對(duì)低品位熱源的溫度水平要求更低，具有較大的節(jié)能潛力，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但防凍溶液在開(kāi)式循環(huán)中所帶有的不凝氣較多，極大地影響真空沸騰效果，因此需要真空泵不斷抽空以保持一定的真空度，從而產(chǎn)生較大的電能需求，使得沸騰式再生的系統(tǒng)效率大大降低而失去可行性。功驅(qū)動(dòng)再生利用反滲透裝置通過(guò)加外壓改變濃溶液中水分的化學(xué)勢(shì)，并使之向稀溶液滲透而實(shí)現(xiàn)水分分離，申請(qǐng)?zhí)枮?00910307940.4的專利首先提出了一種單級(jí)再生系統(tǒng)，但未有效解決防凍液加熱問(wèn)題，操作壓力較大，且未考慮壓力能回收，申請(qǐng)?zhí)枮?01320019403.1的專利采用雙級(jí)滲透降低操作壓力，并引入壓力能回收器和熱泵機(jī)組再冷器優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的效率，但能量回收器的加入增加了系統(tǒng)初投資，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性降低。
[0003]綜上所述，在諸多熱源塔防凍液再生的技術(shù)措施中，沸騰式再生是比較簡(jiǎn)單且高效的一種再生方式，它可有效利用低品位熱源，無(wú)需加高壓，也不需要能量回收器，但要讓該技術(shù)具有可行性，則需解決開(kāi)式系統(tǒng)中必然存在的不凝氣問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，包括工作子系統(tǒng)和再生子系統(tǒng)；所述工作子系統(tǒng)包括熱源塔熱泵系統(tǒng)和第二調(diào)節(jié)閥構(gòu)成的系統(tǒng)回路；所述再生子系統(tǒng)包括防凍液再生系統(tǒng)和汲取液再生系統(tǒng)；所述防凍液再生系統(tǒng)和汲取液再生系統(tǒng)之間通過(guò)正滲透裝置相互耦合。
[0006]作為對(duì)本發(fā)明所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的改進(jìn):所述防凍液再生系統(tǒng)包括第一調(diào)節(jié)閥、過(guò)濾器、溶液換熱器和加熱器；所述熱源塔熱泵系統(tǒng)的防凍溶液出口、第一調(diào)節(jié)閥、過(guò)濾器、溶液換熱器的低溫液體管道以及加熱器的加熱管道依次連接；所述汲取液再生系統(tǒng)包括第三調(diào)節(jié)閥和氣液分離裝置；所述加熱器的加熱管道與正滲透裝置的防凍溶液入口相互連接，所述正滲透裝置的防凍溶液出口與溶液換熱器的高溫液體管道相互連接，所述溶液換熱器的高溫液體管道與熱源塔熱泵系統(tǒng)和第二調(diào)節(jié)閥構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)回路相互連接；所述正滲透裝置汲取溶液出口通過(guò)第三調(diào)節(jié)閥和氣液分離裝置的汲取溶液進(jìn)口相互連接；氣液分離裝置的汲取溶液出口與正滲透裝置汲取溶液進(jìn)口相互連接。
[0007]作為對(duì)本發(fā)明所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述氣液分離裝置的蒸汽出口依次通過(guò)冷凝器的冷凝管道連接有冷凝水箱。
[0008]作為對(duì)本發(fā)明所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的進(jìn)一步改進(jìn):當(dāng)熱源塔熱泵系統(tǒng)為開(kāi)式時(shí)，所述冷凝器冷卻管道的一端通過(guò)第四調(diào)節(jié)閥與熱源塔熱泵系統(tǒng)的防凍溶液出口相連接，所述冷凝器的冷卻管道的另外一端與熱源塔熱泵系統(tǒng)和第二調(diào)節(jié)閥構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)回路相互連接。
[0009]作為對(duì)本發(fā)明所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的進(jìn)一步改進(jìn):當(dāng)熱源塔熱泵系統(tǒng)為閉式時(shí)，所述冷凝器的冷卻管道的一端通過(guò)第四調(diào)節(jié)閥與熱源塔熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溶液出口相連接，所述冷凝器的冷卻管道的另外一端與熱源塔熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溶液進(jìn)口相連接。
[0010]作為對(duì)本發(fā)明所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述氣液分離裝置為精餾器或者發(fā)生器。
[0011]作為對(duì)本發(fā)明所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述汲取液再生系統(tǒng)通過(guò)汲取溶液將防凍液再生系統(tǒng)中的低濃度防凍溶液還原成高濃度防凍溶液。
[0012]作為對(duì)本發(fā)明所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述防凍溶液和汲取溶液選用有機(jī)物水溶液或無(wú)機(jī)物水溶液；所述汲取溶液的滲透高于防凍溶液滲透壓；所述汲取溶液中的水為低沸點(diǎn)組分。
[0013]作為對(duì)本發(fā)明所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述正滲透裝置內(nèi)通過(guò)半透膜將防凍溶液進(jìn)口和防凍溶液出口與汲取溶液進(jìn)口和汲取溶液出口相互隔離；
[0014]所述半透膜選擇性地通過(guò)水分，并截留防凍溶液和汲取溶液中的其余組分。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有熱源塔防凍溶液再生系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]I)相比常規(guī)沸騰式再生方式，避免了不凝氣體問(wèn)題。本發(fā)明采用半透膜將防凍溶液與汲取溶液隔開(kāi)，利用汲取溶液的高滲透壓吸收防凍溶液中的多余水分，然后再對(duì)汲取溶液進(jìn)行沸騰再生，汲取溶液為閉式循環(huán)，不與空氣直接接觸。
[0017]2)相比反滲透再生方式，具有操作壓力低、對(duì)半透膜耐壓要求低、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中將水分從防凍溶液中分離的驅(qū)動(dòng)力為半透膜兩邊的溶液滲透壓差，無(wú)需加外壓，因此也不需要通過(guò)能量回收器來(lái)回收液體壓力能，且可利用低品位熱源來(lái)再生汲取溶液，因此具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。
[0018]3)相比非沸騰式再生方式，避免了再生環(huán)節(jié)的溶質(zhì)飄逸損失，發(fā)生器所需要熱源溫度更低，避免了對(duì)再生空氣的加熱，具有較小的溶液循環(huán)倍率，因此大大節(jié)省了對(duì)溶液的加熱量?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]圖1是本發(fā)明的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置一種結(jié)構(gòu)示意圖(開(kāi)式)；
[0021]圖2是本發(fā)明的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置的另外一種結(jié)構(gòu)示意圖(閉式)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1和圖2給出了一種熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置；包括工作子系統(tǒng)和再生子系統(tǒng)。
[0023]工作子系統(tǒng)包括熱源塔熱泵系統(tǒng)和第二調(diào)節(jié)閥7構(gòu)成的系統(tǒng)回路；在熱源塔熱泵系統(tǒng)內(nèi)裝載防凍溶液，防凍溶液通過(guò)系統(tǒng)回路循環(huán)利用，而在循環(huán)過(guò)程中，通過(guò)第二調(diào)節(jié)閥7進(jìn)行回路調(diào)節(jié)。再生子系統(tǒng)包括防凍液再生系統(tǒng)和汲取液再生系統(tǒng)；防凍液再生系統(tǒng)和汲取液再生系統(tǒng)之間通過(guò)正滲透裝置6相互耦合。在工作子系統(tǒng)中內(nèi)循環(huán)的溶液為防凍溶液，剛開(kāi)始，只有工作子系統(tǒng)工作，再生子系統(tǒng)關(guān)閉，當(dāng)防凍溶液的濃度在工作子系統(tǒng)中循環(huán)若干次后，濃度會(huì)逐漸降低，當(dāng)濃度低于設(shè)定下限時(shí)，將再生子系統(tǒng)打開(kāi)，汲取液再生系統(tǒng)內(nèi)裝載汲取溶液，防凍液再生系統(tǒng)通過(guò)和汲取液再生系統(tǒng)相互配合后，使得防凍溶液的濃度逐漸增加，當(dāng)濃度高于設(shè)定上限時(shí)，再生子系統(tǒng)關(guān)閉，系統(tǒng)重新回到只有工作子系統(tǒng)工作的模式。
[0024]以上所述的防凍溶液和汲取溶液可選用有機(jī)物水溶液(如乙二醇溶液)或無(wú)機(jī)物水溶液(如氯化鈣溶液)，其中汲取溶液的滲透壓須高于防凍溶液滲透壓，其中水為低沸點(diǎn)組分。以上所述的正滲透裝置6內(nèi)通過(guò)半透膜將防凍溶液進(jìn)口和防凍溶液出口與汲取溶液進(jìn)口和汲取溶液出口相互隔離；濃度低的防凍溶液在正滲透裝置6內(nèi)只能將水分滲透過(guò)半透膜，再由汲取溶液將該水分去除。
[0025]開(kāi)式(或閉式)熱源塔熱泵系統(tǒng)主要由開(kāi)式(或閉式)熱源塔、熱泵系統(tǒng)兩部分組成。加熱器5和發(fā)生器9的熱源宜采用15°C?25°C范圍內(nèi)低品位熱源，如太陽(yáng)能、廢熱源、地源能等。
[0026]實(shí)施例1、以下所述為開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia的具體結(jié)構(gòu)特征。
[0027]當(dāng)熱源塔熱泵系統(tǒng)為開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia時(shí)，工作子系統(tǒng)包括開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia和第二調(diào)節(jié)閥7構(gòu)成的系統(tǒng)回路；防凍液再生裝置包括第一調(diào)節(jié)閥2、過(guò)濾器3、溶液換熱器4和加熱器5 ;汲取液再生裝置包括第三調(diào)節(jié)閥8和氣液分離裝置(此時(shí)使用的為發(fā)生器9)。開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia的防凍溶液出口通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥2連接過(guò)濾器3，過(guò)濾器3與溶液換熱器4的低溫液體管道一端相互連接，溶液換熱器4的低溫液體管道另外一端與加熱器5的加熱管道一端相連接，加熱器5的加熱管道另外一端與正滲透裝置6的防凍溶液入口相互連接，正滲透裝置6的防凍溶液出口與溶液換熱器4的高溫液體管道一端相互連接，溶液換熱器4的高溫液體管道另外一端與開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia和第二調(diào)節(jié)閥7構(gòu)成的系統(tǒng)回路相互連接。正滲透裝置6汲取溶液出口通過(guò)第三調(diào)節(jié)閥8和發(fā)生器9的汲取溶液進(jìn)口相互連接；發(fā)生器9的汲取溶液出口通過(guò)汲取溶液循環(huán)泵10與正滲透裝置6汲取溶液進(jìn)口相互連接；發(fā)生器9的蒸汽出口依次通過(guò)冷凝器11的冷凝管道連接有冷凝水箱12，冷凝水箱12上設(shè)置有帶冷凝水泵13的冷凝水排出管道。冷凝器11的冷卻管道的一端通過(guò)第四調(diào)節(jié)閥14與開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia的循環(huán)溶液出口相連接；冷凝器11的冷卻管道的另外一端與開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia和第二調(diào)節(jié)閥7構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)回路相互連接。
[0028]具體的使用的時(shí)候，步驟如下:
[0029]1、當(dāng)開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia的防凍溶液出口流出的防凍溶液濃度在設(shè)定上限和下限之間時(shí)，系統(tǒng)處于工作模式，第二調(diào)節(jié)閥7打開(kāi)，第一調(diào)節(jié)閥2和第四調(diào)節(jié)閥14完全關(guān)閉，即工作子系統(tǒng)運(yùn)行，再生子系統(tǒng)關(guān)閉。
[0030]此時(shí)防凍溶液從防凍溶液出口流出后再通過(guò)第二調(diào)節(jié)閥7又流回開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia的防凍溶液進(jìn)口，與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換。經(jīng)過(guò)反復(fù)不斷循環(huán)，防凍溶液出口流出的防凍溶液濃度將不斷變稀。
[0031]2、當(dāng)開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia的防凍溶液出口流出的防凍溶液濃度低于設(shè)定下限時(shí)，系統(tǒng)處于工作再生模式，第一調(diào)節(jié)閥2和第四調(diào)節(jié)閥14打開(kāi)，即工作子系統(tǒng)和再生子系統(tǒng)都同時(shí)開(kāi)啟。
[0032]2.1、此時(shí)從開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia的防凍溶液出口流出的防凍溶液分為三路:
[0033]2.1.1、第一路直接通過(guò)第二調(diào)節(jié)閥7被旁通；
[0034]2.1.2、第二路通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥2，被過(guò)濾器3過(guò)濾后達(dá)到正滲透裝置6要求的進(jìn)口水質(zhì)，然后進(jìn)入溶液換熱器4的低溫液體管道，吸收高溫液體管道內(nèi)液體所釋放的熱量后，溫度升高，再進(jìn)入加熱器5的加熱管道，吸收外部低品位熱源提供的熱量后，溫度進(jìn)一步升高到0°C以上，再通過(guò)防凍溶液進(jìn)口流入正滲透裝置6，在溶液滲透壓的作用下，防凍溶液中的水分通過(guò)半透膜進(jìn)入另一側(cè)的汲取溶液，濃度變大，再?gòu)姆纼鋈芤撼隹诹鞒觯M(jìn)入溶液換熱器4的高溫液體管道，將熱量釋放給低溫液體管道中的防凍溶液，溫度降低，再與從第二節(jié)流閥7流出的防凍溶液混合；
[0035]正滲透裝置6內(nèi)的濃汲取溶液在溶液滲透壓的作用下，吸收防凍溶液中的水分，濃度變小，成為稀汲取溶液，再?gòu)募橙∪芤撼隹诹鞒?，?jīng)過(guò)第三調(diào)節(jié)閥8降壓到發(fā)生器9的壓力，流入發(fā)生器9，在發(fā)生器9內(nèi)吸收外部低品位熱源提供的熱量后產(chǎn)生水蒸汽，同時(shí)汲取溶液濃度變大，成為濃汲取溶液。產(chǎn)生的水蒸汽和濃汲取溶液分別從發(fā)生器9的氣蒸汽出口和汲取溶液出口流出；
[0036]2.1.3、第三路經(jīng)過(guò)第四調(diào)節(jié)閥14后進(jìn)入冷凝器11的冷卻管道，吸收冷凝管道中水蒸氣(由步驟2.1.2的發(fā)生器9的氣蒸汽出口流出)釋放的冷凝潛熱后，溫度升高，然后再與從第二節(jié)流閥7流出的防凍溶液混合；
[0037]上述水蒸汽將熱量釋放給冷卻管道中的溶液后，溫度降低成為冷凝水，然后進(jìn)入冷凝水箱12，最后從冷凝水箱12的出水口流出，再通過(guò)冷凝水泵13加壓到常壓排出；
[0038]2.2、在第二節(jié)流閥7出口混和的防凍溶液流入開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)la，與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換；
[0039]2.3、濃汲取溶液(由步驟2.1.2的發(fā)生器9的汲取溶液出口經(jīng)汲取溶液循環(huán)泵10后流出)從正滲透裝置6的汲取溶液進(jìn)口進(jìn)入后，在溶液滲透壓的作用下，吸收防凍溶液中的水分，濃度變小，成為稀汲取溶液，再?gòu)募橙∪芤撼隹诹鞒?，?jīng)過(guò)第三調(diào)節(jié)閥8降壓到發(fā)生器壓力，流入發(fā)生器9，在發(fā)生器9內(nèi)吸收外部低品位熱源提供的熱量后產(chǎn)生水蒸汽，同時(shí)汲取溶液濃度變大，成為濃汲取溶液。產(chǎn)生的水蒸汽和濃汲取溶液分別從發(fā)生器的蒸汽出口和汲取溶液出口流出(循環(huán)步驟2.1.3);
[0040]2.4在工作再生模式下，從再生子系統(tǒng)排出的水量大于開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia從空氣中所吸收的水量，經(jīng)過(guò)不斷反復(fù)循環(huán)，防凍溶液濃度將不斷變濃。
[0041]3、當(dāng)開(kāi)式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ia的防凍溶液出口流出的防凍溶液濃度高于設(shè)定上限時(shí)，系統(tǒng)重新回到工作模式，工作子系統(tǒng)運(yùn)行，再生子系統(tǒng)關(guān)閉。
[0042]實(shí)施例2、以下所述為閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的具體結(jié)構(gòu)特征。
[0043]當(dāng)熱源塔熱泵系統(tǒng)為閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib時(shí)，工作子系統(tǒng)包括閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib和第二調(diào)節(jié)閥7構(gòu)成的系統(tǒng)回路。
[0044]防凍液再生裝置包括第一調(diào)節(jié)閥2、過(guò)濾器3、溶液換熱器4和加熱器5 ;汲取液再生裝置包括第三調(diào)節(jié)閥8和氣液分離裝置(此時(shí)使用的為發(fā)生器9);閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的防凍溶液出口通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥2連接過(guò)濾器3，過(guò)濾器3與溶液換熱器4的低溫液體管道一端相互連接，溶液換熱器4的低溫液體管道另外一端與加熱器5的加熱管道一端相連接，加熱器5的加熱管道另外一端與正滲透裝置6的防凍溶液入口相互連接，正滲透裝置6的防凍溶液出口與溶液換熱器4的高溫液體管道一端相互連接，溶液換熱器4的高溫液體管道另外一端與閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib和第二調(diào)節(jié)閥7構(gòu)成的系統(tǒng)回路相互連接。
[0045]正滲透裝置6汲取溶液出口通過(guò)第三調(diào)節(jié)閥8和發(fā)生器9的汲取溶液進(jìn)口相互連接；發(fā)生器9的汲取溶液出口通過(guò)汲取溶液循環(huán)泵10與正滲透裝置6汲取溶液進(jìn)口相互連接；發(fā)生器9的蒸汽出口依次通過(guò)冷凝器11的冷凝管道連接有冷凝水箱12，冷凝水箱12上設(shè)置有帶冷凝水泵13的冷凝水排出管道。冷凝器11的冷卻管道的一端通過(guò)第四調(diào)節(jié)閥14與閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的循環(huán)溶液出口相連接；冷凝器11的冷卻管道的另外一端與閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的循環(huán)溶液進(jìn)口相連接。
[0046]具體的使用的時(shí)候，步驟如下:
[0047]1、當(dāng)閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的防凍溶液出口流出的防凍溶液濃度在設(shè)定上限和下限之間時(shí)，系統(tǒng)處于工作模式，第二調(diào)節(jié)閥7打開(kāi)，第一調(diào)節(jié)閥2和第四調(diào)節(jié)閥14完全關(guān)閉，即工作子系統(tǒng)運(yùn)行，再生子系統(tǒng)關(guān)閉；
[0048]此時(shí)防凍溶液從防凍溶液出口流出后再通過(guò)第二調(diào)節(jié)閥7又流回閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的防凍溶液進(jìn)口，與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換。經(jīng)過(guò)反復(fù)不斷循環(huán)，防凍溶液出口流出的防凍溶液濃度將不斷變稀。
[0049]2、當(dāng)閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的防凍溶液出口流出的防凍溶液濃度低于設(shè)定下限時(shí)，系統(tǒng)處于工作再生模式，第一調(diào)節(jié)閥2和第四調(diào)節(jié)閥14打開(kāi)，即工作子系統(tǒng)和再生子系統(tǒng)都同時(shí)開(kāi)啟。
[0050]2.1、此時(shí)從閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的防凍溶液出口流出的防凍溶液分為兩路:
[0051]2.1.1、第一路直接通過(guò)第二調(diào)節(jié)閥7被旁通；
[0052]2.1.2、第二路通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥2，被過(guò)濾器3過(guò)濾后達(dá)到正滲透裝置6要求的進(jìn)口水質(zhì)，然后進(jìn)入溶液換熱器4的低溫液體管道，吸收高溫液體管道內(nèi)液體所釋放的熱量后，溫度升高，再進(jìn)入加熱器5的加熱管道，吸收外部低品位熱源提供的熱量后，溫度進(jìn)一步升高到0°C以上，再通過(guò)防凍溶液進(jìn)口流入正滲透裝置6，在溶液滲透壓的作用下，防凍溶液中的水分通過(guò)半透膜進(jìn)入另一側(cè)的汲取溶液，濃度變大，再?gòu)姆纼鋈芤撼隹诹鞒?，進(jìn)入溶液換熱器4的高溫液體管道，將熱量釋放給低溫液體管道中的防凍溶液，溫度降低，再與從第二節(jié)流閥7流出的防凍溶液混合；
[0053]正滲透裝置6內(nèi)的濃汲取溶液在溶液滲透壓的作用下，吸收防凍溶液中的水分，濃度變小，成為稀汲取溶液，再?gòu)募橙∪芤撼隹诹鞒觯?jīng)過(guò)第三調(diào)節(jié)閥8降壓到發(fā)生器9的壓力，流入發(fā)生器9，在發(fā)生器9內(nèi)吸收外部低品位熱源提供的熱量后產(chǎn)生水蒸汽，同時(shí)汲取溶液濃度變大，成為濃汲取溶液。產(chǎn)生的水蒸汽和濃汲取溶液分別從發(fā)生器9的氣蒸汽出口和汲取溶液出口流出；
[0054]2.2、在第二節(jié)流閥7出口混和的防凍溶液流入閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)lb，與空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換；
[0055]2.4、閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的循環(huán)溶液出口流出循環(huán)溶液(閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib內(nèi)的防凍溶液)，循環(huán)溶液通過(guò)第四調(diào)節(jié)閥14后，進(jìn)入冷凝器11的冷卻管道，吸收冷凝管道中的水蒸氣(由步驟2.1.2的發(fā)生器9的氣蒸汽出口流出)釋放的冷凝潛熱后，溫度升高，然后再?gòu)拈]式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的循環(huán)溶液進(jìn)口返回閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib內(nèi)；
[0056]上述水蒸汽將熱量釋放給冷卻管道中的溶液后，溫度降低成為冷凝水，然后進(jìn)入冷凝水箱12，最后從冷凝水箱12的出水口流出，再通過(guò)冷凝水泵13加壓到常壓排出；
[0057]2.5在工作再生模式下，從再生子系統(tǒng)排出的水量大于閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib從空氣中所吸收的水量，經(jīng)過(guò)不斷反復(fù)循環(huán)，防凍溶液濃度將不斷變濃。
[0058]3、當(dāng)閉式熱源塔熱泵系統(tǒng)Ib的防凍溶液出口流出的防凍溶液濃度高于設(shè)定上限時(shí)，系統(tǒng)重新回到工作模式，工作子系統(tǒng)運(yùn)行，再生子系統(tǒng)關(guān)閉。
[0059]以上所述的實(shí)施例中，氣液分離裝置可以選用精餾器或者發(fā)生器9。一般情況下選用發(fā)生器9即可，當(dāng)汲取溶液中的高沸點(diǎn)組分也存在較明顯揮發(fā)時(shí)，可采用精餾器代替發(fā)生器9對(duì)蒸發(fā)出的水蒸汽進(jìn)行精餾。而當(dāng)?shù)推肺粺嵩礈囟容^高時(shí)，在發(fā)生器9的再生環(huán)節(jié)可采用多效連接方式以提高熱源利用率。
[0060]實(shí)施實(shí)例I的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1(針對(duì)熱源塔熱泵系統(tǒng)從空氣中吸收的Ikg水蒸汽)，系統(tǒng)處于工作再生模式，設(shè)計(jì)條件為:環(huán)境溫度5°C，防凍溶液和汲取溶液都采用氯化鈣溶液，防凍溶液的冰點(diǎn)為_(kāi)15°C?-10°C，熱源塔吸熱潛熱比為20%,脫水倍率為1.5，防凍溶液設(shè)定濃度范圍為18%?22%，汲取溶液的進(jìn)/出口濃度為35%/28%，正滲透時(shí)可產(chǎn)生9Mpa的滲透壓差。發(fā)生器換熱溫差為5°C，水蒸汽冷凝溫度為5°C。計(jì)算得到的防凍溶液總平均循環(huán)倍率為667，進(jìn)入正滲透裝置的防凍溶液的平均循環(huán)倍率為6.67，發(fā)生器稀溶液循環(huán)倍率為7.5，發(fā)生器壓力為910pa，發(fā)生器所需熱源溫度為16.8°C，發(fā)生器耗熱量為2596.7kJ/kg，其中水蒸發(fā)吸熱占94.8%，加熱器耗熱量為78.2kJ/kg，冷凝水泵和汲取溶液循環(huán)泵功耗分別為0.lkj/kg和1.72kJ/kg，系統(tǒng)最小脫水理論功耗為10.7kJ/kg，實(shí)際消耗熱火用為110.7kJ/kg，消耗的電能為1.82kJ/kg，因此總火用效為9.66%。由于所需熱源溫度低，因此本發(fā)明也比較適合于在冬季利用太陽(yáng)能集熱器提供的20°C?30°C低品位熱源進(jìn)行再生。若采用非沸騰式再生方式，通常溶液循環(huán)倍率約為150，再生器內(nèi)的風(fēng)水比為1.5，為了保證一定的傳質(zhì)動(dòng)力，需要將溶液升溫20°C以上，若水-水回?zé)崞骱涂?空回?zé)崞鞯幕責(zé)嵝蕿?0%，則為彌補(bǔ)回?zé)崃坎蛔愣枰募訜崃烤图s為4950kJ/kg，總耗熱量約為7450kJ/kg，是本發(fā)明的2.8倍，而且所需熱源溫度在25°C以上。若采用反滲透再生方式，取5Mpa驅(qū)動(dòng)壓差時(shí)，則需要21.SMpa的反滲透壓力，對(duì)反滲透膜的耐壓要求很高，而本發(fā)明可在常壓下進(jìn)行，利用濃汲取溶液即可產(chǎn)生9Mpa的驅(qū)動(dòng)壓差，對(duì)正滲透膜的耐壓要求很低，而且也無(wú)需采用昂貴的能量回收器來(lái)回收液體壓力能。
[0061]由此可見(jiàn)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，避免了不凝氣問(wèn)題，再生效率高，具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有效實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的初衷。
[0062]以上實(shí)施實(shí)例中，可綜合考慮具體的使用條件與要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能等因素合理確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，以兼顧系統(tǒng)的適用性和經(jīng)濟(jì)性。
[0063]表1實(shí)施實(shí)例I的熱力計(jì)算結(jié)果(針對(duì)Ikg冷凝器出口液體工質(zhì)R134a)
【權(quán)利要求】
1.熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，包括工作子系統(tǒng)和再生子系統(tǒng)；所述工作子系統(tǒng)包括熱源塔熱泵系統(tǒng)和第二調(diào)節(jié)閥(7)構(gòu)成的系統(tǒng)回路；其特征是:所述再生子系統(tǒng)包括防凍液再生系統(tǒng)和汲取液再生系統(tǒng)； 所述防凍液再生系統(tǒng)和汲取液再生系統(tǒng)之間通過(guò)正滲透裝置(6)相互耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，其特征是:所述防凍液再生系統(tǒng)包括第一調(diào)節(jié)閥(2 )、過(guò)濾器(3 )、溶液換熱器(4 )和加熱器(5 ); 所述熱源塔熱泵系統(tǒng)的防凍溶液出口、第一調(diào)節(jié)閥(2)、過(guò)濾器(3)、溶液換熱器(4)的低溫液體管道以及加熱器(5)的加熱管道依次連接； 所述汲取液再生系統(tǒng)包括第三調(diào)節(jié)閥(8)和氣液分離裝置； 所述加熱器(5)的加熱管道與正滲透裝置(6)的防凍溶液入口相互連接，所述正滲透裝置(6)的防凍溶液出口與溶液換熱器(4)的高溫液體管道相互連接，所述溶液換熱器(4)的高溫液體管道與熱源塔熱泵系統(tǒng)和第二調(diào)節(jié)閥(7)構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)回路相互連接； 所述正滲透裝置(6)汲取溶液出口通過(guò)第三調(diào)節(jié)閥(8)和氣液分離裝置的汲取溶液進(jìn)口相互連接；氣液分離裝置的汲取溶液出口與正滲透裝置(6)汲取溶液進(jìn)口相互連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，其特征是:所述氣液分離裝置的蒸汽出口依次通過(guò)冷凝器(11)的冷凝管道連接有冷凝水箱(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，其特征是:當(dāng)熱源塔熱泵系統(tǒng)為開(kāi)式時(shí)，所述冷凝器(11)冷卻管道的一端通過(guò)第四調(diào)節(jié)閥(14)與熱源塔熱泵系統(tǒng)的防凍溶液出口相連接，所述冷凝器(11)的冷卻管道的另外一端與熱源塔熱泵系統(tǒng)和第二調(diào)節(jié)閥(7)構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)回路相互連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，其特征是:當(dāng)熱源塔熱泵系統(tǒng)為閉式時(shí)，所述冷凝器(11)的冷卻管道的一端通過(guò)第四調(diào)節(jié)閥(14)與熱源塔熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溶液出口相連接，所述冷凝器(11)的冷卻管道的另外一端與熱源塔熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溶液進(jìn)口相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，其特征是:所述氣液分離裝置為精餾器或者發(fā)生器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，其特征是:所述汲取液再生系統(tǒng)通過(guò)汲取溶液將防凍液再生系統(tǒng)中的低濃度防凍溶液還原成高濃度防凍溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，其特征是:所述防凍溶液和汲取溶液選用有機(jī)物水溶液或無(wú)機(jī)物水溶液； 所述汲取溶液的滲透高于防凍溶液滲透壓； 所述汲取溶液中的水為低沸點(diǎn)組分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱源塔防凍溶液的正滲透再生裝置，其特征是:所述正滲透裝置(6)內(nèi)通過(guò)半透膜將防凍溶液進(jìn)口和防凍溶液出口與汲取溶液進(jìn)口和汲取溶液出口相互隔離； 所述半透膜選擇性地通過(guò)水分，并截留防凍溶液和汲取溶液中的其余組分。
【文檔編號(hào)】F24F5/00GK103807947SQ201410038285
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】王厲, 駱菁菁 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)