一种回收蒸馏水热能的方法及节能蒸馏水机技术

一种回收蒸馏水热能的方法及节能蒸馏水机，属于低能耗制取蒸馏水的设备，本发明专利技术提供一种回收蒸馏水热能的方法，其特征是：用汽水相变换热器回收水蒸汽冷凝相变汽化热和蒸馏水冷却态变热。实施此方法的节能蒸馏水机，包括汽水相变换热器、液体介质换热器、水源水箱和蒸馏水箱；汽水相变换热器包括蒸发室、冷凝室和蒸汽泵，蒸汽泵的进口与蒸发室的蒸汽出口相通，蒸汽泵的出口与冷凝室的蒸汽入口相通。本发明专利技术的最大特点是能回收蒸汽冷凝为蒸馏水时释放的汽化热用于水源水的汽化，大幅度降低了制取蒸馏水的能耗和用户使用时的电力负荷，具有较高的推广应用价值，为广大消费者改善饮水条件做出贡献。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蒸馏水制备装置，特别是能回收蒸馏水的热能的节能方法及设备。
技术介绍
随着环境污染的加剧、人们生活水平的提高和对健康关注的加强，饮用蒸馏水己经成为生活必需品，而目前的饮用蒸馏水多为工业化生产制取，由于工业设备非常复杂庞大，制取成本高，消费者购买这样的蒸馏水每升需花几元钱。用大桶装的蒸馏水配备饮水机成本稍低，但使用很不方便，且难免二次污染。为使广大消费者的饮水更卫生、更经济、更方便，近来出现了一些家用蒸馏水机，但耗电很高，与购买瓶装蒸馏水比并不合算，所以这种产品很难推广应用。人们力图解决这一问题，出现了一些节能蒸馏水机的设计方案，都是利用换热器用蒸汽加热水源水或生活用水从而回收蒸汽的废热，如申请号为200620200668.1、名为“节能蒸馏水器”的技术专利。它们回收的热量最多只能将水源水预热到100℃，回收率最多也不到20%，这种蒸馏水机的节能效果几乎可以略去不计，不足以弥补设备投资，瓶装蒸馏水统治家用蒸馏水市场的局面仍未改变。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低能耗制取蒸馏水的方法，并按这一方法设计一种低能耗制取蒸馏水的装置，大幅度降低制取蒸馏水的耗电量和成本。为实现上述目的，本专利技术提出了一种回收蒸馏水热能的方法，包括回收水蒸汽冷凝相变汽化热和蒸馏水冷却态变热的方法，其特征是：设置一个回收水蒸汽冷凝汽化热的汽水相变换热器，其低温腔为蒸发室，高温腔为冷凝室，两室内充满气液共存的水与水蒸汽。在汽水相变换热器内设置一个蒸汽泵，其进口与蒸发室相通，出口与冷凝室相通；蒸汽泵将蒸发室的水蒸汽泵送到冷凝室内，使蒸发室内蒸汽的温度和压力低于冷凝室，从而使蒸发室内的饱和水蒸汽温度低于冷凝室内的饱和水蒸汽温度，热量从冷凝室通过换热器内的间壁传递到蒸发室；冷凝室内的水蒸汽释放热量冷凝为蒸馏水，蒸发室内的水源水吸热蒸发为水蒸汽。根据上方法设计一种节能蒸馏水机，包括汽水相变换热器10、液体介质换热器20、水源水箱30和蒸馏水箱40。所述汽水相变换热器10用于水和水蒸汽两相共存的介质的相变和换热，包括蒸发室11、冷凝室12和蒸汽泵13，蒸发室11即为换热器的低温腔，其上部有蒸汽出口111，下部有水源水入口112；冷凝室12即为换热器的高温腔，其下部有蒸汽入口121和蒸馏水出口122；蒸汽泵的进口与蒸发室的蒸汽出口111相通，蒸汽泵的出口与冷凝室的蒸汽入口121相通。所述汽水相变换热器10为双筒式换热器10A，内筒为用导热材料制成的封闭容器，设置在外简之内，内筒内腔为冷凝室12，内外筒之间的空间为蒸发室11，蒸发室内设有电热元件111。所述汽水相变换热器10也可设计成内置蒸发室式换热器10C，其内筒为用导热材料制成的封闭容器，设置在外简之内，内筒内腔为蒸发室11，内外筒之间的空间为冷凝室12，蒸发室内设有电热元件111。为增加换热面积，所述汽水相变换热器10最好设计成壳管式换热器10B，包括换热器外壳10B1和置于其内腔的封闭排管组件10B2，排管组件内腔为冷凝室，其管壁与换热器外壳10B1之间的空间形成蒸发室。这种结构制造成本较高，但换热效率将更加提高。以上各种结构中，所述蒸汽泵13都可以采用叶片式或活塞式真空泵，也可用螺杆式、罗次式真空泵。所述液体介质换热器20用于回收较高温度的蒸馏水的余热用以预热待蒸发的水源水，其结构形式为套管式液体换热器20A，其内管20A1为螺旋管或蛇形管，其上端与冷凝室12下部的蒸馏水出口122连通，下端与冷蒸馏水龙头42连通；套管式液体换热器的外管20A2套在内管20A1外与之同轴，其上端与蒸发室11的水源水入口112连通，下端与水源水箱30连通。所述液体介质换热器20较为简化的结构为壳管式液体换热器20B，它包括外壳20B1和置于其内部的蒸馏水管20B2，外壳20B1的上端与蒸发室11的水源水入口112连通，下端与水源水箱30连通；蒸馏水管20B2呈螺旋状或蛇形状，其上端与冷凝室12下部的蒸馏水出口122连通，下端与冷蒸馏水龙头42连通。所述水源水箱30包括连接水源的进水阀31和连接在进水阀出水口端的减压阀32，进水阀为电磁水阀或伺服水阀。所述蒸发室11内有水位传感器14，用以控制电磁水阀或伺服水阀的开闭以向水源水箱补水保持蒸发室内最佳的水位。进水阀31出水口端的减压阀32出口或套管式液体换热器的外管20A2的下端还设有节流水管33用以防止水源水的压力波动。所述冷凝室12的蒸馏水出口122的上端还设有浮子水阀123，当蒸馏水制取速度低于用水速度使蒸馏水箱内水位下降到设定位置时浮子水阀自动关闭防止水蒸汽从取水龙头喷出。为准确控制汽水相变换热器10内的压力，还需在所述汽水相变换热器的蒸发室和冷凝室内各设一个温度传感器15，用以测量它们的水蒸汽的温度，通过电控系统换算出相应的水蒸汽的压力，以便实时调节蒸汽泵的转速保持蒸发室和冷凝室内的温度在设定范围内。蒸馏水机工作时，蒸发室内的电热元件加热水源水使之蒸发，蒸汽泵将蒸发室内的水蒸汽泵送到冷凝室，在冷凝室和蒸发室之间形成温差，冷凝室内的水蒸汽的热量通过它们之间的间壁传导给蒸发室内的水源水，加速水源水的蒸发，同时也促使冷凝室内水蒸汽冷凝为蒸馏水，蒸馏水放出时流过液体介质换热器，通过其间壁将余热传递给送往蒸发室的水源水将其预热。本专利技术的有益效果是：本专利技术的最大特点是能回收蒸汽冷凝为蒸馏水时释放的汽化热用于水源水的汽化，大幅度降低了制取蒸馏水的能耗，同时也大幅度降低了用户使用时的电力负荷，具有较高的推广应用价值，为广大消费者改善饮水条件作出贡献。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。图1是实施例1的结构示意图，图2是实施例2的结构示意图图3是实施例3的结构示意图，具体实施方式实施例1本专利技术的实施例1是一种节能蒸馏水机，其结构原理如图1所示，它包括汽水相变换热器10、液体介质换热器20、水源水箱30和蒸馏水箱40。所述汽水相变换热器10用于水和水蒸汽两相共存的介质的换热，包括蒸发室11、冷凝室12和蒸汽泵13，蒸发室11即为换热器的低温腔，其上部有蒸汽出口111，下部有水源水入口112；冷凝室12即为换热器的高温腔，其下部有蒸汽入口121和蒸馏水出口122；蒸汽泵的进口与蒸发室的蒸汽出口111相通，蒸汽泵的出口与冷凝室的蒸汽入口121相通。所述汽水相变换热器10为双筒式换热器10A，内筒为用导热材料制成的封闭容器，设置在外简之内，内筒内腔为冷凝室12，外筒为圆桶形，周边为带保温夹层的圆筒，顶盖为带保温夹层的球面盖，用螺钉固定在圆筒周边上，维修清理水垢时可卸下；内外筒之间的空间为蒸发室11，蒸发室内设有电热元件111，电热元件可有多种成熟的技术，本例采用市售常见的环形金属壳电热管。所述蒸汽泵13可以采用叶片式或活塞式真空泵，也可用螺杆式、罗次式真空泵，它们的驱动电机以伺服电机或步进电机为宜。所述液体介质换热器20用于回收较高温度的蒸馏水的余热用以预热待蒸发的水源水，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收蒸馏水热能的方法，包括回收水蒸汽冷凝相变汽化热和蒸馏水冷却态变热的方法，其特征是：设置一个回收水蒸汽冷凝汽化热的汽水相变换热器，其低温腔为蒸发室，高温腔为冷凝室，两室内充满气液共存的水与水蒸汽；在汽水相变换热器内设置一个蒸汽泵，其进口与蒸发室相通，出口与冷凝室相通；蒸汽泵将蒸发室的水蒸汽泵送到冷凝室内，使蒸发室内蒸汽的温度和压力低于冷凝室，从而使蒸发室内的饱和水蒸汽温度低于冷凝室内的饱和水蒸汽温度，热量从冷凝室通过换热器内的间壁传递到蒸发室；冷凝室内的水蒸汽释放热量冷凝为蒸馏水，蒸发室内的水源水吸热蒸发为水蒸汽。

【技术特征摘要】
1.一种回收蒸馏水热能的方法，包括回收水蒸汽冷凝相变汽化热和蒸馏水冷却态变热的方法，其特征是：设置一个回收水蒸汽冷凝汽化热的汽水相变换热器，其低温腔为蒸发室，高温腔为冷凝室，两室内充满气液共存的水与水蒸汽；
在汽水相变换热器内设置一个蒸汽泵，其进口与蒸发室相通，出口与冷凝室相通；蒸汽泵将蒸发室的水蒸汽泵送到冷凝室内，使蒸发室内蒸汽的温度和压力低于冷凝室，从而使蒸发室内的饱和水蒸汽温度低于冷凝室内的饱和水蒸汽温度，热量从冷凝室通过换热器内的间壁传递到蒸发室；冷凝室内的水蒸汽释放热量冷凝为蒸馏水，蒸发室内的水源水吸热蒸发为水蒸汽。
2.一种节能蒸馏水机，其特征在于：它包括汽水相变换热器（10）、液体介质换热器（20）、水源水箱（30）和蒸馏水箱（40）；
所述汽水相变换热器（10）包括蒸发室（11）、冷凝室（12）和蒸汽泵（13），蒸发室（11）即为换热器的低温腔，其上部有蒸汽出口（111），下部有水源水入口（112）；冷凝室（12）即为换热器的高温腔，其下部有蒸汽入口（121）和蒸馏水出口（122）；蒸汽泵的进口与蒸发室的蒸汽出口（111）相通，蒸汽泵的出口与冷凝室的蒸汽入口（121）相通。
3.根据权利要求2所述节能蒸馏水机，其特征在于：所述汽水相变换热器（10）为双筒式换热器（10A），内筒为用导热材料制成的封闭容器，设置在外简之内，内筒内腔为冷凝室（12），内外筒之间的空间为蒸发室（11），蒸发室内设有电热元件（111）；所述蒸汽泵（13）为叶片式或活塞式、螺杆式、罗次式真空泵。
4.根据权利要求2所述节能蒸馏水机，其特征在于：所述汽水相变换热器（10）为内置蒸发室式换热器（10C），内筒为用导热材料制成的封闭容器，设置在外简之内，内筒内腔为蒸发室（11），内外筒之间的空间为冷凝室（12），蒸发室内设有电热元件（111）；所述蒸汽泵（13）为叶片式或活塞式、螺杆式、罗次式真空泵。

【专利技术属性】
技术研发人员：张希军，胡光南，胡向红，胡星昭，
申请(专利权)人：胡光南，
类型：发明
国别省市：广东;44