閉式壓縮式熱泵蒸發系統的製作方法

2023-12-04 00:21:41 1

本發明涉及一種閉式壓縮式熱泵蒸發系統。

背景技術：

旋轉蒸發器是實驗室廣泛應用的一種蒸發儀器，適用於回流操作、大量溶劑的快速蒸發、微量組分的濃縮和需要攪拌的反應過程等。接通真空泵，旋轉蒸發器系統可以密封減壓至幾千帕；通電加熱水浴鍋中的溶劑，溫度控制在室溫-180℃，使得蒸餾瓶中的液體沸騰汽化；同時還可進行旋轉，速度為50～280轉/分，使液體形成薄膜，增大蒸發麵積。

在旋轉蒸發器內進行的蒸發過程屬於單效蒸發，能耗很高，實驗室使用過程中通常需要加熱和冷肼同時使用，造成極大的能源浪費。由於實驗室用設備規模小，很少有人考慮到它的節能問題，但往往一個實驗室就有數臺設備，積累起來，能耗的絕對值並不小。工業上應用的節能措施有：多效蒸發、利用二次蒸汽汽化潛熱的蒸汽噴射式熱泵技術、機械壓縮式熱泵技術、引出額外蒸汽預熱原料液和利用系統餘熱(如冷凝水閃蒸和溶液閃蒸)。噴射式熱泵需要高壓蒸汽，實驗室一般不具備條件，引出額外蒸汽並不能省略冷阱，系統的餘熱也不好利用，只有壓縮式熱泵更適合應用於實驗室規模的旋轉蒸發器的節能設計。壓縮式熱泵分為開式和閉式。開式熱泵與用熱裝置結合為一體，二次蒸汽進入壓縮機直接壓縮，增壓增溫後引入蒸發器加熱物料，系統中的工質不循環，節能效果顯著，但是考慮到實驗室蒸發溶劑的多樣性，會對壓縮機有不同的要求，而且蒸汽溫度低時需要大容量的壓縮機，使得設備費用增加。閉式壓縮式熱泵，一般包括蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥，內部充滿製冷劑，也稱工質。熱泵工作時，來自蒸發器的工質蒸氣被壓縮機吸入，經壓縮提高壓力和溫度後排入冷凝器中，冷凝器中工質蒸氣放出熱量而成為高壓液體，經節流閥降低壓力和溫度，進入蒸發器吸收熱量又變成蒸氣，如此不斷循環。熱泵只需要消耗少量的電能就能在冷凝器處提供熱量，而在蒸發器處吸收熱量，如果應用於實驗室旋轉蒸發，可節省加熱和冷阱設備的使用，減少能源的浪費。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種具有相對獨立性和廣泛適用性的閉式壓縮式熱泵蒸發系統。

本發明的技術方案概述如下：

一種閉式壓縮式熱泵蒸發系統，包括壓縮機1，冷凝器2，節流閥3和蒸發器4，壓縮機1的出口通過管道依次與冷凝器2，節流閥3和蒸發器4連接後與壓縮機的入口連接；自來水源13通過管道與第一水儲槽5連接，第一水儲槽5通過管道依次與第一泵6，冷凝器下部水進口連接，冷凝器上部水出口通過管道與待加熱設備的水入口連接，待加熱設備的水出口通過管道與第一水儲槽連接；第二水儲槽10通過管道依次與第二泵11和蒸發器4上部水進口連接，蒸發器4下部水出口通過管道與待冷卻設備12的水入口連接，待冷卻設備的水出口通過管道與第二水儲槽連接。

待加熱設備為1、2、3、4或5個。

本發明的優點：

本發明的閉式壓縮式熱泵蒸發系統不僅能夠同時對旋轉蒸發器蒸發過程提供所需的熱量和冷量，節省了加熱和冷阱兩種單獨設備的使用，而且熱量和冷量可調節，配合多種旋轉蒸發器在不同的操作條件下使用，工藝簡單、能耗低，本發明方法比傳統工藝節約電能20％以上，蒸發效率提高，並同時獲得熱水，大大節省了操作費用，適合實驗室使用。

附圖說明

圖1為閉式壓縮式熱泵蒸發系統示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明作進一步的說明。下述說明僅是為了使本領域的技術人員能夠更好地理解本發明，但不對本發明作任何限制。

一種閉式壓縮式熱泵蒸發系統，見圖1，包括壓縮機1，冷凝器2，節流閥3和蒸發器4，壓縮機1的出口通過管道依次與冷凝器2，節流閥3和蒸發器4連接後與壓縮機的入口連接；自來水源13通過管道與第一水儲槽5連接，第一水儲槽5通過管道依次與第一泵6，冷凝器下部水進口連接，冷凝器上部水出口通過管道與待加熱設備的水入口連接，待加熱設備的水出口通過管道與第一水儲槽連接；第二水儲槽10通過管道依次與第二泵11和蒸發器4上部水進口連接，蒸發器4下部水出口通過管道與待冷卻設備12的水入口連接，待冷卻設備的水出口通過管道與第二水儲槽連接。

圖1中待加熱設備為3個，圖中的7、8、9，還可以是1個，2個，4個，5個等。

實施例1

用本發明的一種閉式壓縮式熱泵蒸發系統進行蒸發操作

放在旋轉蒸發器水浴鍋(本發明的待加熱設備，1個)中的蒸發瓶容量為1L時，蒸發500mL溶液，通過調節真空水泵使得真空度在0.1MPa，第一水儲槽5初始水量2L，第二水儲槽初始水量2L，運轉本發明的系統，待第一水儲槽內水溫達到60℃並高於60℃，以186ml/min的速度向第一水儲槽中注入室溫的自來水，保持第一水儲槽內水溫度恆定在60℃，第二水儲槽內水溫度恆定在12℃，通入旋轉蒸發器冷凝管(本發明的待冷卻設備，1個)，蒸發過程平穩進行。

利用本發明的系統蒸發同樣的溶液體積比傳統工藝節約電能20％以上，蒸發時間縮短，並額外獲得60℃熱水可用於其他待加熱設備。

實施例2

用本發明的一種閉式壓縮式熱泵蒸發系統進行蒸發操作

放在旋轉蒸發器水浴鍋(即本發明的待加熱設備，1個)中的蒸發瓶容量為1L時，蒸發500mL溶液，通過調節真空水泵使得真空度在0.1MPa，第一水儲槽5初始水量2L，第二水儲槽初始水量2L，運轉本發明的系統，待第一水儲槽內水溫達到55℃並高於55℃，以240ml/min的速度向第一水儲槽中注入室溫的自來水，保持第一水儲槽內水溫度恆定在55℃，第二水儲槽內水溫度恆定在6.5℃，通入旋轉蒸發器冷凝管(本發明的待冷卻設備，1個)，蒸發過程平穩進行。

利用本發明的系統蒸發同樣的溶液體積比傳統工藝節約電能38％以上，蒸發時間縮短，並額外獲得55℃熱水可用於其他待加熱設備。