一种基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及低温蒸发浓缩技术领域，特别是一种基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统及方法。本发明专利技术涉及太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统及方法。该系统包括蓄热单元、热泵单元、蒸发浓缩单元和真空单元，其中PVT太阳能集热器采用平板玻璃、光伏电池、聚氟乙烯复合膜和导热胶等构成，并通过相变储能箱蓄热，实现低温蒸发浓缩。而在真空度升高、环境温度增加或换热性能提高等条件下，可以有效提高系统能效比和蒸发速率，实现制热量上升、功率消耗下降和蒸汽回收利用率提高等效果。本发明专利技术可广泛应用于化工、制药等行业中的低温蒸发浓缩领域。浓缩领域。浓缩领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统及方法


[0001]本专利技术涉及低温蒸发浓缩
，特别是一种基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统及方法。

技术介绍

[0002]经济的发展与人民生活水平的提高都离不开能源的支撑,在“减碳”和“能耗双控”的大背景下,提高能源利用率势在必行。据统计,现阶段我国工业领域能耗约占全国能源消费总量的60％以上。减少工业耗能﹑提高在工业生产中的能源利用率、充分回收利用余热,是现阶段需要解决的问题。
[0003]在蒸发浓缩操作中,热泵蒸发与多效蒸发是提高能量利用经济性的两条最主要途径。在多效蒸发的工艺中,需要用燃煤锅炉或电加热等方式生产蒸汽去加热原料液使其蒸发浓缩,1.造成浪费了大量的能源，蒸汽的比容比较大,对压缩机的要求较高,2.气密性必须保持良好,所以对设备要求比较高，3.在蒸发浓缩中,有些物料具有热敏性、腐蚀性等,对这些腐蚀性﹑热敏材料的蒸发浓缩需要较高能耗。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述或现有技术中存在能源浪费、对压缩机的真空度要求高的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统及方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：蓄热单元，包括PVT太阳能集热器、电磁阀、相变储能箱，所述电磁阀一侧连接相变储能箱另一侧连接PVT太阳能集热器；
[0008]热泵单元，风冷翅片式蒸发器、压缩机、四通阀、相变储能箱、节流阀，所述风冷翅片式蒸发器一侧连接四通阀，另一侧连接节流阀，所述压缩机一侧连接四通阀另一侧连接相变储能箱；
[0009]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统的一种优选方案，其中：蒸发浓缩单元，包括蒸发浓缩罐、保温层、搅拌机、真空表、消泡件、搅拌片、加热盘管、水泵、原料罐、浓缩液罐，所述蒸发浓缩罐一侧连接搅拌机，所述真空表设于蒸发浓缩罐一侧，所述保温层设于蒸发浓缩罐内壁，所述消泡件设于蒸发浓缩罐内，所述搅拌机输出端伸入蒸发浓缩罐，所述搅拌片绕设于搅拌机输出端。
[0010]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统的一种优选方案，其中：真空单元，包括膨胀阀、换热器、真空射流器、水箱、多孔管、抽真空循环泵组成，所述换热器一侧连接膨胀阀另一侧连接真空射流器，所述水箱一侧连接抽真空循环泵另一侧连接
真空射流器，所述多孔管设于水箱内。
[0011]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统的一种优选方案，其中：所述PVT太阳能集热器包括平板玻璃、光伏电池、聚氟乙烯复合膜和导热胶、吸热板、保温层、集热管，所述平板玻璃底部连接光伏电池，所述聚氟乙烯复合膜和导热胶底部连接吸热板，所述保温层设于吸热板底部，所述集热管设于保温层内。
[0012]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统的一种优选方案，其中：所述相变储能箱包括箱体、恒温层、换热盘管、载冷剂、滤网箱、相变蓄热球、固定扣，所述恒温层设于箱体内侧，所述换热盘管设于箱体内，所述载冷剂绕设于换热盘管外侧，所述相变蓄热球设于滤网箱内，所述固定扣设于滤网箱顶部。
[0013]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩方法的一种优选方案，其中：根据真空度减少，实现换热器效率提高及蒸汽回收利用率提高；
[0014]根据真空度提高能耗降低，实现制热量的上升及功率消耗下降；
[0015]根据真空度和温度提高，实现热泵能效比COP和蒸发速率提高。
[0016]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩方法的一种优选方案，其中：原料液加热，控制蒸发浓缩罐真空度，升高真空泵真空度。
[0017]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩方法的一种优选方案，其中：通过调控真空度和蒸发温度升降，判断换热量升降；通过调控真空度及原料液蒸发温度，判断压缩机耗能升降。
[0018]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩方法的一种优选方案，其中：通过调控真空度改变COP和蒸发速率；通过调控环境温度升降，判断压缩机的排气温度、系统能耗、制热量、蒸发速率与COP升降。
[0019]作为本专利技术基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩方法的一种优选方案，其中：通过调控真空度、原料液蒸发温度、换热性能和风扇温度，改变空气温度和蒸汽利用率。
[0020]本专利技术的一种基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统及方法的有益效果：本专利技术的应用可以为工业生产、废水处理等领域提供高效、节能、环保的低温蒸发浓缩技术，该技术方案利用太阳能储能和热泵的低温蒸发浓缩系统，能够实现对废水等原料液的有效处理和回收利用，达到节约能源和资源的目的。同时，通过对真空度和环境温度的控制和调节，可以提高系统的能效比和蒸发速率，减少能耗和生产成本，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0022]图1本专利技术的整体系统示意图。
[0023]图2为太阳能光伏光热板的截面示意图。
[0024]图3为本专利技术相变储能箱的示意图。
[0025]图4本专利技术相变储能箱的的剖面示意图。
[0026]图5不同真空度下的原料液温度变化示意图。
[0027]图6不同真空度下的换热温差与换热量变化示意图。
[0028]图7不同真空度下的制热量与消耗功率变化示意图。
[0029]图8不同真空度下的热泵COP与蒸发速率变化示意图。
[0030]图9环境温度对换热后空气温度影响示意图。
[0031]图10环境温度对压缩机排气温度影响示意图。
[0032]图11环境温度对系统能耗、制热量影响示意图。
[0033]图12环境温度对系统蒸发速率、COP影响示意图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0035]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统，其特征在于：包括，蓄热单元(100)，包括PVT太阳能集热器(101)、电磁阀(102)、相变储能箱(103)，所述电磁阀(102)一侧连接相变储能箱(103)另一侧连接PVT太阳能集热器(101)；热泵单元(200)，风冷翅片式蒸发器(201)、压缩机(202)、四通阀(203)、相变储能箱(103)、节流阀(204)，所述风冷翅片式蒸发器(201)一侧连接四通阀(203)，另一侧连接节流阀(204)，所述压缩机(202)一侧连接四通阀(203)另一侧连接相变储能箱(103)。2.如权利要求1所述的基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统，其特征在于：还包括蒸发浓缩单元(300)，包括蒸发浓缩罐(301)、保温层(302)、搅拌机(303)、真空表(304)、消泡件(305)、搅拌片(306)、加热盘管(307)、水泵(308)、原料罐(309)、浓缩液罐(310)，所述蒸发浓缩罐(301)一侧连接搅拌机(303)，所述真空表(304)设于蒸发浓缩罐(301)一侧，所述保温层(302)设于蒸发浓缩罐(301)内壁，所述消泡件(305)设于蒸发浓缩罐(301)内，所述搅拌机(303)输出端伸入蒸发浓缩罐(301)，所述搅拌片(306)绕设于搅拌机(303)输出端。3.如权利要求2所述的基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统，其特征在于：还包括真空单元(400)，包括膨胀阀(401)、换热器(402)、真空射流器(403)、水箱(404)、多孔管(405)、抽真空循环泵(406)，所述换热器(402)一侧连接膨胀阀(401)另一侧连接真空射流器(403)，所述水箱(404)一侧连接抽真空循环泵(406)另一侧连接真空射流器(403)，所述多孔管(405)设于水箱(404)内。4.如权利要求2或3所述的基于太阳能相变储能热泵的低温蒸发浓缩系统，其特征在于：所述PVT太阳能集热器(101)包括平板玻璃(101a)、光伏电池(101b)、聚氟乙烯复合膜和导热胶(101c)、吸热板(101d)...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯陈晨，蒋绿林，刘之恒，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：