海洋温跃层模拟试验台的热泵双水循环系统，属于海洋船舶工程技术领域。主要包括：水槽，压缩机，冷凝器，温控膨胀阀，蒸发器，回水泵，流量计，冷水箱，冷、热水泵，截止阀，补水阀，变频控制器，控制单元，温度计。本发明专利技术的模拟试验台引入了热泵双水循环系统，使冷热水流借助热泵本身同时具备的冷却和加热功能，方便地与水流换热，使之达到要求的温度，该水槽内的冷、热水流速控制在０．１ｍ／ｓ－０．６ｍ／ｓ之间，冷水与热水的温度控制在８℃－１５℃之间选择运用，在人为控制下真实模拟海洋温度跃层的温度分布和流动情况，可以大量节约水资源和电能，具有明显的经济效益和科学价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双水循环系统，特别是一种利用热泵的海洋温跃层模拟试验 台的热泵双水循环系统，属于海洋船舶工程
技术背景海洋温跃层是海洋中自然存在的、随着水深差异发生水温阶跃的冷热水层。 海洋温跃水层的存在，为人们利用海洋热能提供了特别便利的条件。为此，为了 研究和实验的需要，有必要在实验室内建立模拟海洋温跃层温度分布和流动情况 的试验台，试验台中有流动的水层，其温度差异在8—15'C之间。已有技术中， 王俊雄等在《海洋温差能驱动系统的原理和结构》(华北电力大学学报，2007， 第一期) 一文中提出的模拟试验台中，热水流采用电加热器加热，冷水流借助冷 却塔强迫冷却的方法，该装置不但大量耗费电能，而且冷却塔占据较大空间，还 需要较长的连接管路，冷却塔放出的热蒸汽也造成了环境的热污染。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足与缺陷，本专利技术的模拟试验台引入了热泵双水循环 系统，使冷热水流借助热泵本身同时具备的冷却和加热功能，方便地与水流换热， 使之达到要求的温度，以实现节能、方便、无热污染运行的目的，在人为控制下 真实模拟海洋温度跃层的温度分布和流动情况，可以大量节约水资源和电能。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括水槽，压縮机，冷凝器，温控膨胀阀，蒸发器，热敏元件，回水泵，A流量计，冷水箱，冷水泵，A截止 阀，补水阀，变频控制器，控制单元，B流量计，热水泵，B截止阀，温度数码 显示器，A温度计，B温度计。水槽是一个上面敞开并充满水的长方体，水槽的两端从水平面开始分别沿高 度方向等分为六分，各自以隔板分开，以便使水流形成平稳的流动状态。水槽的 右端是进水口，水槽的左端是出水口。水槽的上部用来通过热水层的流动，下部 用来通过冷水层的流动，左右两端隔板分隔的六个间隔，左右两端上部三个间隔都用于热水的流通，左右两端下部三个间隔都用于冷水的流通。A热电偶安装在 进水口下部冷水进口处中部的水槽内，B热电偶安装在进水口上部热水进口处中部的水槽内，分别测量进水口附近的冷水和热水温度，并将测量的信号馈送到控制单元，8个热电偶温度数码显示器按高度方向均匀布置在水槽的中央，以及时 显示水槽中各层温度的变化。压缩机、冷凝器，温控膨胀阀和蒸发器由铜管连接，组成热泵回路。在蒸发 器的出口处的铜管上，固定着与温控膨胀阀连接的热敏元件，以便根据蒸发器出 口的制冷剂温度来调节控制膨胀阀的开度。该回路的冷凝器就是热水流的加热 器，蒸发器就是冷水流的冷却器。由水槽左端上部三个间隔流出的热水，经管路进入冷凝器，吸收制冷剂释放 的热量，加热后流出冷凝器，经管道流经B流量计，再被热水泵抽吸，经B截止 阀再经水槽右端上部进水口的三个间隔，回流入水槽，用作海洋温跃层热水层的 模拟。由水槽左端下部三个间隔流出的冷水，经管路由回水泵抽吸进入蒸发器，在 其中吸收制冷剂放出的冷量后，经管路流过A流量计，再进入冷水箱储存。冷水 箱的上部由管路连接到补水阀，与自来水管接通，以便随时向整个系统补充水量。 冷水箱流出的水流，经冷水泵抽吸，再经A截止阀进入水槽右端下部的三个间隔， 回流入水槽，以形成完整的冷水回路，用作海洋温跃层冷水层的模拟。回水泵、冷水泵和热水泵都由变频控制器控制流量。变频控制器的工作受控 于控制单元的输出信号；A热电偶、B热电偶、A流量计、B流量计的输出端都与 控制单元的输入端相连，以提供温度和流量信号。控制单元依此根据人为设置的 冷、热水温度和流速需求，控制水泵的工作流量。该水槽内的冷、热水流速控制在0. lm/s—0.6m/s之间，冷水与热水的温度 控制在8'C — 15'C之间选择运用。 -本专利技术的有益效果本专利技术使海洋温跃层模拟试验台所需的冷热水流，借助 热泵本身同时具备的冷却和加热功能，以节能方式与水流换热，使之达到要求的 温度，可以实现节能、方便、无热污染运行的目的。该专利技术能够在人为控制下真 实模拟海洋温度跃层的温度分布和流动情况，并大量节约水资源和电能，具有明 显的经济效益和科学价值。 附图说明图1是本专利技术系统的结构原理图。图中1、水槽，2、压缩机，3、蒸发器，4、温控膨胀阀，5、冷凝器，6、 热敏元件，7、回水泵，8、 A流量计，9、冷水箱，10、冷水泵，11、 A截止阀， 12、补水阔，13、变频控制器，14、控制单元，15、 B流量计，16、热水泵，17、 B截止阀，18、温度数码显示器，19、 A热电偶，20、 B热电偶 具体实施方案以下结合附图对本专利技术的具体实施作进一步说明。如图1所示，本专利技术包括水槽l，压縮机2，蒸发器3，温控膨胀阀4，冷 凝器5，热敏元件6，回水泵7， A流量计8，冷水箱9，冷水泵IO， A截止阀ll， 补水阀12，变频控制器13，控制单元14， B流量计15，热水泵16， B截止阔17， 温度数码显示器18， A热电偶19， B热电偶20。水槽1是一个上面敞开并充满水的长方体，水槽1的两端从水平面开始分别 沿高度方向等分为六分，各自以隔板分开，以便使水流形成平稳的流动状态。水 槽1的右端是进水口，水槽1的左端是出水口。水槽1的上部用来通过热水层的 流动，下部用来通过冷水层的流动，左右两端隔板分隔的六个间隔，水槽两端上 部三个间隔都用于热水的流通，下部三个间隔都用于冷水的流通。A热电偶19 安装在冷水进口处中部的水槽1内，B热电偶20安装在热水进口处中部的水槽1 内，分别测量进水口附近的冷水和热水温度，并将测量的信号馈送到控制单元 14， 8个热电偶温度数码显示器18按高度方向均匀布置在水槽1的中央，以及 时显示水槽1中各层温度的变化。水槽1左端下部的三个隔室连成一组，通过一根管道与回水泵7的进口连接。 回水泵7的出口与蒸发器3的壳程进口连接，蒸发器3壳程出口与冷水箱9的进 口连接。冷水箱9的出口与冷水泵10的进口连接，冷水泵10的出口通过B截 止阀11与水槽1右端下部三个隔室管连接。冷水箱9的补水口通过补水阀12与 自来水管连接。A流量计8安装在蒸发器3壳程出口与冷水箱9进口连接的管路 上。水槽1左端上部的三个隔室，通过管路与冷凝器5壳程的进口连接；冷凝器 5壳程的出口与热水泵16的进口连接，热水泵16的出口通过B截止阀17与水 槽1右端上部的三个隔室管连接。B流量计15安装在冷凝器5壳程出口与热水 泵16进口连接的管路上。 压縮机2的出口与冷凝器5的管程进口连接。冷凝器5的管程出口通过温控 膨胀阀4与蒸发器3管程的进口连接，蒸发器3管程的出口与压縮机2的进口连 接，与温控膨胀阀4连接的热敏元件6捆绑在蒸发器3管程出口管的外壁上。A流量计8、 B流量计15的输出端，都与控制单元14的输入端电连接。控 制单元14的输出端与变频控制器13的输入端电连接，变频控制器13的输出端 与回水泵7、冷水泵IO、热水泵16的控制端电连接。压縮机2、冷凝器5，温控膨胀阀4和蒸发器3组成热泵回路采用的制冷剂 是R-22。试验台工作时，由水槽l左端上部三个间隔流出的热水，经管路进入冷凝器 5，吸收制冷剂释放的热量，加热后流出冷凝器5，经管道流经B流量计15，再 被热水泵16抽吸，经B截止阀17经水槽1右端上部进水口的三个间隔，回流入 水槽1，用作海洋温跃层热水层的模拟。由水槽1左端下部三个间隔流出的冷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种海洋温跃层模拟试验台的热泵双水循环系统，包括：水槽（１），压缩机（２），蒸发器（３），温控膨胀阀（４），冷凝器（５），热敏元件（６），回水泵（７），Ａ流量计（８），冷水箱（９），冷水泵（１０），Ａ截止阀（１１），补水阀（１２），变频控制器（１３），控制单元（１４），Ｂ流量计（１５），热水泵（１６），Ｂ截止阀（１７），温度数码显示器（１８），Ａ热电偶（１９），Ｂ热电偶（２０），其特征在于：水槽（１）是一个上面敞开并充满水的长方体，水槽（１）的两端从水平面开始分别沿高度方向等分为六分，各自以隔板分开，水槽（１）的右端是进水口，水槽（１）的左端是出水口，水槽（１）两端上部三个间隔都用于热水的流通，下部三个间隔都用于冷水的流通；Ａ热电偶（１９）安装在冷水进口处中部的水槽（１）内，Ｂ热电偶（２０）安装在热水进口处中部的水槽（１）内，８个热电偶温度数码显示器（１８）按高度方向均匀布置在水槽（１）的中央；水槽（１）左端下部的三个隔室连成一组，通过管道与回水泵（７）的进口连接，回水泵（７）的出口与蒸发器（３）的壳程进口连接，蒸发器（３）壳程出口与冷水箱（９）的进口连接，冷水箱（９）的出口与冷水泵（１０）的进口连接，冷水泵（１０）的出口通过Ｂ截止阀（１１）与水槽（１）右端下部三个隔室管连接，冷水箱（９）的补水口通过补水阀（１２）与自来水管连接；Ａ流量计（８）安装在蒸发器（３）壳程出口与冷水箱９进口连接的管路上；水槽（１）左端上部的三个隔室，通过管路与冷凝器（５）壳程的进口连接；冷凝器（５）壳程的出口与热水泵（１６）的进口连接，热水泵（１６）的出口通过Ｂ截止阀（１７）与水槽（１）右端上部的三个隔室管连接，Ｂ流量计（１５）安装在冷凝器（５）壳程出口与热水泵（１６）进口连接的管路上；压缩机（２）的出口与冷凝器（５）的管程进口连接，冷凝器（５）的管程出口通过温控膨胀阀（４）与蒸发器（３）管程的进口连接，蒸发器（３）管程的出口与压缩机（２）的进口连接，与温控膨胀阀４连接的热敏元件（６）捆绑在蒸发器（３）管程出口管的外壁上；Ａ流量计（８）、Ｂ流量计（１５）的输出端，都与控制单元（１４）的输入端电连接，控制单元（１４）的输出端与变频控制器（１３）的输入端电连接，变频控制器（１３）的输出端与回水泵（７）、冷水泵（１０）、热水泵（１６）的控制端电连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马捷，夏冬莺，倪园芳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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