热液喷射多单元蒸气压缩装置及热泵制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高效的热液喷射多单元蒸气压缩装置及热泵，属压缩机及热泵领域。所述热液喷射多单元蒸气压缩装置，用增压的饱和蒸气凝液即热液压缩同成分的低品位蒸气或二次蒸气，由于热液温度高，不会产生低品位蒸气或二次蒸气冷凝，而是在高速两相流中被压缩，整个压缩过程在有大量热液下进行的，则不会发生如MVR和所有机械压缩机及蒸汽喷射热泵，绝热压缩时，其中80％以上的能量消耗于增温过热，不足20％的能量用于增压；故能耗低，增压比高；其和蒸发器、精馏塔等构成的热泵，无需锅炉生蒸汽、冷却水就能完成目标产能，达绿色低碳、降碳增效；另其二级扩容分离室作为蒸发器的二级扩容蒸发室，又具蒸发效率高，气液分离好的特点；应用领域极其广泛。

【技术实现步骤摘要】
热液喷射多单元蒸气压缩装置及热泵
本专利技术涉及压缩机及热泵领域，尤其是一种热液喷射多单元蒸气压缩装置及热泵。
技术介绍
众所周知：低品位蒸气或二次蒸气的利用，是当今节能减排、绿色低碳经济、碳中和及循环经济的重大课题。现有技术中一般采用以下方法实现对低品位蒸气或二次蒸气的节能利用。1、机械蒸汽再压缩技术，简称MVR(mechanicalvaporrecompression)MVR是重新利用蒸发产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术，其工作过程是将二次蒸汽经MVR压缩机压缩，温度、压力提高，热焓增加，然后进入蒸发器冷凝，以充分利用蒸汽的潜热。除开车启动外，整个蒸发过程中无需生蒸汽；这样，原来要废弃的二次蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率，其经济性相当于20效的多效蒸发。但MVR一次性投资大于多效蒸发，一般为多效蒸发1.5倍以上。另外多效蒸发因没特殊设备，建设周期短，而MVR因压缩机设备特殊，生产周期较长，建设周期为多效蒸发的3倍之多。另外鉴于水蒸汽难于压缩的特点，MVR压缩和其他绝热压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.热液喷射多单元蒸气压缩装置，其特征在于：包括热液喷射多单元蒸气压缩器(1)、二级扩容分离室(2)、热液循环增压泵(3)；所述热液喷射多单元蒸气压缩器(1)具有增压循环热液进口(101)、低品位蒸气或二次蒸气进口(105)以及多压缩单元出口的花板(109)；所述二级扩容分离室(2)具有两相流的进口(201)、热液出口(206)以及增压的饱和蒸气出口(205)；/n所述热液循环增压泵(3)具有的增压热液出口与热液喷射多单元蒸气压缩器(1)增压循环热液进口(101)连通；热液喷射多单元蒸气压缩器(1)低品位蒸气或二次蒸气进口(105)与界外装置或设备具有的低品位蒸气或二次蒸气出口连通；热液喷射多...

【技术特征摘要】
20210602 CN 20211061478281.热液喷射多单元蒸气压缩装置，其特征在于：包括热液喷射多单元蒸气压缩器(1)、二级扩容分离室(2)、热液循环增压泵(3)；所述热液喷射多单元蒸气压缩器(1)具有增压循环热液进口(101)、低品位蒸气或二次蒸气进口(105)以及多压缩单元出口的花板(109)；所述二级扩容分离室(2)具有两相流的进口(201)、热液出口(206)以及增压的饱和蒸气出口(205)；
所述热液循环增压泵(3)具有的增压热液出口与热液喷射多单元蒸气压缩器(1)增压循环热液进口(101)连通；热液喷射多单元蒸气压缩器(1)低品位蒸气或二次蒸气进口(105)与界外装置或设备具有的低品位蒸气或二次蒸气出口连通；热液喷射多单元蒸气压缩器(1)多压缩单元出口的花板(109)与所述二级扩容分离室(2)两相流进口(201)连通；二级扩容分离室(2)增压的饱和蒸气出口(205)与界外装置或设备具有的增压的饱和蒸气进口连通；二级扩容分离室(2)热液出口(206)与热液循环增压泵(3)具有的热液进口连通；
所述热液喷射多单元蒸气压缩装置对低品位蒸气或二次蒸气进行压缩使其变成增压的饱和蒸气以进行利用或循环利用包括以下步骤：
1)通过热液循环增压泵(3)将增压的饱和蒸气凝液或同温度、同成分的热液增压，从热液喷射多单元蒸气压缩器(1)增压循环热液进口(101)进入液室(102)，经花板分配到多喷嘴(103)，喷嘴数≥2；在气液混合室(104)喷出，使热液的压力能转变为动能，形成园锥形的热液喷射流，吸引从外界进入气液混合室的低品位蒸气或二次蒸气，通过花板进入与喷嘴(103)一一对应的多压缩单元(106)，压缩单元数≥2；在压缩单元(106)的加速段(1081)被加速后，进入压缩单元(106)的两相流压缩段(1082)，形成声速或超声速的两相流，因热液的温度大于吸入同组成的低品位蒸气或二次蒸气，故低品位蒸气或二次蒸气不能被冷凝，同时由于热液具有不可压缩性，故只能是低品位蒸气或二次蒸气在声速或超声速的两相流中被压缩，此时又有几十倍质量比其温度高的热液存在，也不能成为增压的过热蒸气，最高也莫过于与高温热液同温的饱和蒸气，即增压的饱和蒸气，两相流经扩压段(1083)扩压后经多压缩单元出口的花板(109)排出，进入二级扩容分离室(2)；
2)两相流入二级扩容分离室(2)，首先进入第一级扩容分离室(202)，因第一级扩容分离室(202)的横切面积是多压缩单元(106)出口横切面积总和的数倍，利用在一定流量下，流体的流速与流通面积成反比的原理，实现第一次扩容降速，将动能转化为压力能；再进入第二级扩容分离室(203)，第二级扩容分离室(203)的横切面积又是第一级扩容分离室(202)的横切面积的数倍，将动能进一步转化为压力能，与此同时，在一定流量下，流体的压力也与流通面积成反比，于是实现流体在第一级扩容分离室(202)降压，将热液的压力能转化为热能，使被压缩蒸气补焓升温；进入第二级扩容分离室(203)，实现流体在第二级扩容分离室(203)进一步降压，将热液的压力能进一步转化为热能，使被压缩蒸气进一步补焓升温，成为与热液同温的饱和蒸气，此时增压的饱和蒸气处于低压；另外由于二级降速和二级降压，则满足了因热液与蒸气因密度差很大，液滴受重力有向下沉降，蒸气要向上升的意向，并提供了足够的空间和停留时间，也使饱和蒸气从气液两相流中与热液很好地分离，通过高效的伞形丝网除沫器(204)除沫后，由于增压的饱和蒸气出口(205)横切面积比第二级扩容分离室(203)横切面积小很多倍，这就使得气液分离能在比背压更低的场景下实现；除沫后的饱和蒸气在增压的饱和蒸气出口(205)成为增压的饱和蒸气并以较高速度排出，进入界外装置或设备具有的增压的饱和蒸气进口，实现利用或循环利用；被分离出的液滴沉降于第二级扩容分离室(2)下部，从热液出口(206)排出；
3)从二级扩容分离室(2)热液出口(206)排出的热液进入热液循环增压泵(3)的热液进口，热液被增压后从热液循环增压泵(3)的热液出口又进入热液喷射多单元蒸气压缩器(1)，实现循环利用。


2.如权利要求1所述的热液喷射多单元蒸气压缩装置，其特征在于：包括热液喷射多单元蒸气压缩器(1)、二级扩容分离室(2)、热液循环增压泵(3)；所述热液喷射多单元蒸气压缩器(1)，包括具有锥形封头或椭圆形封头和圆柱形内腔的液室(102)，具有圆柱形内腔、上花板(1081)、下花板(1082)的气液混合室(104)，具有圆柱形内腔并底部具有多压缩单元出口的花板(109)的多压缩单元室(107)；
所述液室(102)的锥形封头或椭圆形封头设置有增压循环热液进口(101)；所述气液混合室(104)的上花板(1081)装有多个喷嘴(103)，喷嘴(103)的数量≥2并与液室(102)相通，气液混合室(104)的圆柱形内腔侧壁设置有低品位蒸气或二次蒸气进口(105)，所述多压缩单元室(107)内具有多压缩单元(106)，所述多压缩单元(106)安装在气液混合室(104)的下花板(1082)底部，多压缩单元(106)的数量≥2并与气液混合室(104)相通；
所述压缩单元(106)，包括具有圆台形内腔的加速段(1061)、具有圆柱形内腔的高速两相流压缩段(1062)和具有圆台形内腔的扩压段(1063)；所述加速段(1061)直径较大的一端装于气液混合室(104)的下花板(1082)并与气液混合室(104)相通，直径较小的一端通过高速两相流压缩段(1062)和扩压段(1063)的直径较小的一端连通，扩压段(1063)的直径较大的一端与多压缩单元出口的花板(109)连通；
所述增压循环热液进口(101)的中心线、液室(102)圆柱形内腔的中心线、气液混合室(104)圆柱形内腔的中心线、多压缩单元室(107)圆柱形内腔的中心线以及多压缩单元出口的花板(109)的中心线共线；
所述上花板(1081)的喷嘴安装孔中心线、喷嘴(103)的中心线、下花板(1082)的压缩单元(106)安装孔的中心线、加速段(1061)的圆台形内腔中心线、高速两相流压缩段(1062)的圆柱形内腔中心线、扩压段(1063)的圆台形内腔中心线以及多压缩单元出口的花板(109)的压缩单元(106)安装孔的中心线共线；
所述低品位蒸气或二次蒸气进口(105)的中心线与气液混合室(104)圆柱形内腔的中心线垂直。


3.如权利要求1所述的热液喷射多单元蒸气压缩装置，其特征在于：包括热液喷射多单元蒸气压缩器(1)、二级扩容分离室(2)、热液循环增压泵(3)；所述二级扩容分离室(2)，包括具有圆柱形内腔的第一级扩容分离室(202)，具有上椭圆形封头或蝶形封头、下椭圆形封头或蝶形封头、圆柱形内腔的第二级扩容分离室(203)，在第二级扩容分离室(203)圆柱形内腔内壁与第一级扩容分离室(202)圆柱形内腔外壁之间具有伞形丝网除沫器(204)；
所述第一级扩容分离室(202)的上端具有两相流进口(201)，下端具有第一级扩容分离室的出口，也是第二级扩容分离室进口；所述第二级扩容分离室(203)的上椭圆形封头或蝶形封头上设置有第一级扩容分离室(202)，所述下椭圆形封头或蝶形封头设置有热液出口(206)，所述第二级扩容分离室(203)圆柱形内腔的侧壁上部设置有增压的饱和蒸气出口(205)，下部设置有液位计口(207)、补液口(208)；
所述第一级扩容分离室(202)圆柱形内腔的中心线、第二级扩容分离室(203)圆柱形内腔的中心线、伞形丝网除沫器(204)的中心线以及热液出口(206)的中心线共线；
所述增压的饱和蒸气出口(205)的中心线与所述第二级扩容分离室(203)圆柱形内腔的中心线垂直。


4.由如权利要求1所述热液喷射多单元蒸气压缩装置构成的热泵，其特征在于：所述热泵，包括热液喷射多单元蒸气压缩装置、蒸发器；所述蒸发器，包括加热室、二级扩容蒸发室(22)；所述二级扩容蒸发室(22)，包括具有圆柱形内腔的第一级扩容蒸发室(222)，具有上椭圆形封头或蝶形封头、下椭圆形封头或蝶形封头、圆柱形内腔的第二级扩容蒸发室(223)，第二级扩容蒸发室(223)圆柱形内腔的内壁与第一级扩容蒸发室(222)圆柱形内腔的外壁之间具有气相伞形丝网除沫器(224)；
所述第一级扩容蒸发室(222)，上端具有沸腾蒸发液进口(221)，下端具有第一级扩容蒸发室的出口，也是第二级扩容蒸发室进口；所述第二级扩容蒸发室(223)的上椭圆形封头或蝶形封头设置有第一级扩容蒸发室(222)，所述下椭圆形封头或蝶形封头设置有浓缩蒸发液出口(226)，所述第二级扩容蒸发室(223)圆柱形内腔的侧壁上部设置有二次蒸气出口(225)，下部设置有浓缩蒸发液液位计口(227)；
所述第一级扩容蒸发室(222)圆柱形内腔的中心线、第二级扩容蒸发室(223)圆柱形内腔的中心线、气相伞形丝网除沫器(224)的中心线以及浓缩蒸发液出口(226)的中心线共线；
所述二次蒸气出口(225)的中心线与所述第二级扩容蒸发室(223)圆柱形内腔的中心线垂直。


5.如权利要求4所述的热泵，其特征在于：所述热泵，包括热液喷射多单元蒸气压缩装置、蒸发器；所述蒸发器为降膜蒸发器，包括降膜加热室(4)、二级扩容蒸发室(22)；所述蒸气为二次蒸气；
所述热液喷射多单元蒸气压缩装置具有低品位蒸气或二次蒸气进口(105)为二次蒸气进口、增压的饱和蒸气出口(205)；所述降膜蒸发器具有与二级扩容蒸发室(22)连通的二次蒸气出口(225)以及与降膜加热室(4)连通的增压的饱和蒸气进口；所述热液喷射多单元蒸气压缩装置二次蒸气进口与二级扩容蒸发室(22)二次蒸气出口(225)连通；所述热液喷射多单元蒸气压缩装置增压的饱和蒸气出口(205)与降膜加热室(4)增压的饱和蒸气进口连通；
所述热泵对二次蒸气的压缩循环利用实现蒸发液蒸发浓缩包括以下步骤：
1)蒸发液从降膜蒸发器上部进入降膜加热室(4)并分布于降膜管内壁，蒸发液在重力的作用下呈膜状下降，膜层很薄，被从热液喷射多单元蒸气压缩装置增压的饱和蒸气出口(205)排出，从降膜加热室(4)增压的饱和蒸气进口进入降膜管外壁的增压的饱和蒸气加热成沸腾状态，从下部的花板进入降膜蒸发器的二级扩容蒸发室(22)；
2)沸腾状态蒸发液首先进入二级扩容蒸发室(22)的第一级扩容蒸发室(222)，再进入第二级扩容蒸发室(223)，使沸腾状态蒸发液进行二级压力闪蒸蒸发和二级降速，而蒸发背压一般均为常压或真空状态，因流通面积的关系，这就使得蒸发、浓缩蒸发液在比背压更低的场景下实现，且因没有大量浓缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅朝清，李赛，傅皓，
申请(专利权)人：傅朝清，
类型：发明
国别省市：四川;51