帶熱泵的傳熱實驗裝置的製作方法
2023-05-10 01:33:26
專利名稱：帶熱泵的傳熱實驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶熱泵的傳熱實驗裝置。
背景技術：
傳統的傳熱實驗裝置的蒸汽發生器由儲水罐、電熱管、補水閥組成，電熱管直接對室溫水進行加熱產生過熱蒸汽，當儲水罐內水量不足時，由人工開啟補水閥補水(室溫水)。其缺點是其一，由於給儲水罐補充的是室溫水，補充水水溫太低、加熱太慢，易造成過熱蒸汽的流量、溫度發生變化，影響實驗結果；其二，補水閥的開閉由人工判斷、操作，易發生補水不及時而缺水，引起蒸汽供應中斷而造成實驗失敗，甚至還可能引起蒸汽發生器燒壞、爆炸等重大事故。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種帶熱泵的傳熱實驗裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的帶熱泵的傳熱實驗裝置，包括傳熱實驗裝置C；其特徵在於還包括熱泵系統A，水位控制系統B；其中系統A和C相連；A和B相連；B和C相連。
系統A為回收廢熱蒸汽，並對蒸汽發生器進行熱水補充的。
系統B為對蒸汽發生器進行自動補水的水位顯示、自動補水及低水位報警的。
系統C為傳統的傳熱實驗裝置。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是利用熱泵回收C裝置中實驗後的廢蒸汽及廢熱水熱量，而且熱泵系統的能效比一般在3～4∶1，因此通過熱泵系統提高蒸汽發生器的補水水溫，比傳統型(冷水補水)節能很多；通過自動補水設計保證蒸汽發生器內水位一直正常，使過熱蒸汽的流量、溫度更穩定，實驗的結果更真實有效，同時低水位報警裝置還能減少因缺水造成的蒸汽發生器燒毀，甚至發生爆炸的安全隱患。
圖1是本實用新型的結構示意圖。其中，A熱泵系統，B水位控制系統；C傳熱實驗裝置；1壓縮機；2冷凝器；3膨脹閥；4蒸發器；5、6水泵；7蒸汽發生器；8蒸汽過熱器；9列管式換熱器；10蒸汽反衝罐；11冷水箱；12水位控制裝置；13電加熱裝置；14水位電極；15旁路調節閥；FM閥門；PI壓力表；TI溫度計；W電磁閥。
圖2是本實用新型中B水位控制系統的電路控制圖。其中，101水位檢測模塊，102自動補水模塊，103低水位報警模塊，104電加熱模塊，L外接火線；N外接零線；D低水位開關；G高水位開關；K1中間繼電器；K2水泵接觸器；K3中間繼電器；W電磁閥；13電加熱裝置；16保險；17報警指示燈；18消音按鈕；19蜂鳴器；20急停按鈕。
具體實施方式
下面參照附圖對本實用新型作進一步描述參見附圖1，帶熱泵的傳熱實驗裝置，包括傳熱實驗裝置C；其特徵在於還包括熱泵系統A，水位控制系統B；其中系統A和C相連；A和B相連；B和C相連。
系統A主要由壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥3、蒸發器4、水泵5組成。壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥3、蒸發器4通過管道連接，供製冷劑循環，冷凝器2和水泵5通過管道連接，供製冷劑和水進行熱交換。
系統B是由水位控制裝置12、水位電極14、電磁閥W組成。水位控制裝置12與水位電極14、電磁閥W、水泵5、電加熱裝置13通過導線連接，檢測C系統中蒸汽發生器7內的水位，用來控制電磁閥W、電加熱裝置13及A系統中水泵5的開關。
系統C由蒸汽發生器7；蒸汽過熱器8；列管式換熱器9；蒸汽反衝罐10；冷水箱11；電加熱裝置13；閥門FM；壓力表PI；溫度計TI組成。蒸汽發生器7、蒸汽過熱器8、列管式換熱器9、蒸汽反衝罐10通過管道連接，供蒸汽循環，在整個循環管路中，在各個接點或支路上設有閥門FM，壓力表PI和溫度計TI，用來更好的控制蒸汽流量和溫度以及部分實驗數據。冷水箱11、水泵6與列管式換熱器9通過管道連接，用於冷水與蒸汽的換熱，管路中設有閥門FM及溫度計TI，用於控制水量和水溫。
閥門15用於排出補水管路中的空氣及清洗管路時的進水閥。
本實用新型利用熱泵系統A的蒸發器4將實驗後的廢熱水及廢蒸汽的熱量吸收，此時蒸發器內的低溫液態製冷劑氣化，再通過壓縮機1壓縮，變成高溫高壓的氣態製冷劑，再進入冷凝器2，與補充進來的冷水進行熱交換，冷水吸收高溫製冷劑的熱量變成高溫熱水，利用水泵5經過電磁閥W送入蒸汽發生器7。同時高溫高壓的氣態製冷劑被冷水吸熱後冷凝成高溫高壓的液態製冷劑，再進入膨脹閥3節流降壓，變成低溫低壓的液態製冷劑，再進入蒸發器4吸收廢熱氣化，形成一個製冷循環。
水位控制裝置12通過水位電極14反饋回來的信號來控制電磁閥W的開關，利用水位控制系統B對蒸汽發生器7進行自動補水及低水位報警。由水位電極14檢測蒸汽發生器的水位，有高、低兩個檢測點。當水位在低水位檢測點以下時，檢測信號為低水位，水泵5和電磁閥W同時打開，水位控制裝置12上的報警裝置報警，電加熱裝置13停止工作；當水位在高水位檢測點以上時，檢測信號為高水位，水泵5和電磁閥W同時關閉，但此時水位控制裝置12上的報警裝置不報警，電加熱繼續工作；當水位在低水位與高水位之間時，整個系統處於正常工作中。(具體控制見水位控制系統B的說明)。
經過熱泵加熱過的熱水進入蒸汽發生器7後，利用電加熱裝置13加熱至飽和蒸汽，飽和蒸汽經過蒸汽過熱器8時被進一步加熱至過熱蒸汽，分流進入兩個列管式換熱器9。同時，冷水箱11裡的冷水通過水泵6送入列管式換熱器9，與水蒸氣進行熱交換。換熱後的水蒸氣冷凝成水，經過蒸汽緩衝罐10回到蒸汽發生器7內被重複利用加熱，而換熱後的冷水變成溫水進入熱泵系統A的蒸發器4，熱量被吸收利用。
參見附圖2，是本實用新型中B水位控制系統的電路控制圖。電路控制由水位檢測模塊101，自動補水模塊102，低水位報警模塊103，電加熱模塊104並聯組成；水位檢測模塊用於檢測蒸汽發生器7內的水位高低；自動補水模塊用於控制電磁閥W和水泵5的啟、停；低水位報警模塊用於低水位時報警；電加熱模塊用於控制電加熱裝置的開關。
本圖是對水位控制裝置12的擴展說明。外接火線L、外接零線N形成控制系統的控制電源，控制迴路上裝有保險16和急停按鈕20，用於保護整個電路的安全。
水位檢測模塊101由水位電極14、中間繼電器K1串聯而成。水位電極14檢測蒸汽發生器7內的水位，檢測結果有兩種低水位和高水位。若為低水位時，低水位開關D被關閉，中間繼電器K1形成通路閉合；若為高水位時，則高水位開關G被斷開，中間繼電器K1沒有形成通路。
自動補水模塊102由中間繼電器K1、水泵接觸器K2、電磁閥W串聯而成。當中間繼電器K1形成通路閉合時，水泵接觸器K2和電磁閥W均形成通路，水泵5和電磁閥W開啟；若為高水位時，中間繼電器K1沒有形成通路，水泵5和電磁閥W關閉。
低水位報警模塊103由中間繼電器K1、水位電極14、報警指示燈17、消音按鈕18、蜂鳴器19串聯而成。若為低水位時，中間繼電器K1閉合，報警指示燈17和蜂鳴器19形成通路，開始報警；若為高水位時，中間繼電器K1沒有形成通路，報警指示燈17和蜂鳴器19不工作。在報警時，輕按一下消音按鈕18即可停止聲音報警，但報警並未排除，直至水位超過低水位。
電加熱模塊104由中間繼電器K3、電加熱裝置13、水位電極14串聯而成。若為低水位時，中間繼電器K3得電，電加熱裝置13停止工作；若為高水位時，而中間繼電器K3斷電，電加熱裝置13繼續工作。
權利要求1.帶熱泵的傳熱實驗裝置，包括傳熱實驗裝置C；其特徵在於還包括熱泵系統A，水位控制系統B；其中系統A和C相連；A和B相連；B和C相連。
2.根據權利要求書1所述的帶熱泵的傳熱實驗裝置，其特徵在於所述的系統A主要由壓縮機[1]、冷凝器[2]、膨脹閥[3]、蒸發器[4]、水泵[5]組成；其中，壓縮機[1]、冷凝器[2]、膨脹閥[3]、蒸發器[4]通過管道連接，供製冷劑循環；冷凝器[2]和水泵[5]通過管道連接，供製冷劑和水進行熱交換。
3.根據權利要求書1所述的帶熱泵的傳熱實驗裝置，其特徵在於所述的系統B是由水位控制裝置[12]、水位電極[14]、電磁閥W組成；其中，水位控制裝置[12]與電加熱裝置[13]、水位電極[14]、電磁閥W、水泵[5]通過導線連接，檢測C系統中蒸汽發生器[7]內的水位，用來控制電磁閥W、電加熱裝置[13]及A系統中水泵[5]的開關。
4.根據權利要求書3所述的帶熱泵的傳熱實驗裝置，其特徵在於所述的水位控制裝置由水位檢測模塊[101]，自動補水模塊[102]，低水位報警模塊[103]，電加熱模塊[104]並聯組成；其中，水位檢測模塊用於檢測蒸汽發生器[7]內的水位高低；自動補水模塊用於控制電磁閥W和水泵[5]的啟、停；低水位報警模塊用於低水位時報警；電加熱模塊用於控制電加熱裝置的開關。
專利摘要本實用新型涉及一種帶熱泵的傳熱實驗裝置。帶熱泵的傳熱實驗裝置，包括傳熱實驗裝置C；其特徵在於還包括熱泵系統A，水位控制系統B；其中系統A和C相連；A和B相連；B和C相連。本實用新型節能很多；使過熱蒸汽的流量、溫度更穩定，實驗的結果更真實有效。
文檔編號F22B1/00GK2890740SQ20062002571
公開日2007年4月18日 申請日期2006年4月4日 優先權日2006年4月4日
發明者湯濤 申請人:天津市睿智科技發展有限公司