本發(fā)明涉及一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)。

背景技術：

旋轉蒸發(fā)器是實驗室廣泛應用的一種蒸發(fā)儀器，適用于回流操作、大量溶劑的快速蒸發(fā)、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(fā)器系統(tǒng)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(fā)面積。

在旋轉蒸發(fā)器內(nèi)進行的蒸發(fā)過程屬于單效蒸發(fā)，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。由于實驗室用設備規(guī)模小，很少有人考慮到它的節(jié)能問題，但往往一個實驗室就有數(shù)臺設備，積累起來，能耗的絕對值并不小。工業(yè)上應用的節(jié)能措施有：多效蒸發(fā)、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(tǒng)余熱(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，引出額外蒸汽并不能省略冷阱，系統(tǒng)的余熱也不好利用，只有壓縮式熱泵更適合應用于實驗室規(guī)模的旋轉蒸發(fā)器的節(jié)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，增壓增溫后引入蒸發(fā)器加熱物料，系統(tǒng)中的工質不循環(huán)，節(jié)能效果顯著，但是考慮到實驗室蒸發(fā)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(fā)器、冷凝器、壓縮機和節(jié)流閥，內(nèi)部充滿制冷劑，也稱工質。熱泵工作時，來自蒸發(fā)器的工質蒸氣被壓縮機吸入，經(jīng)壓縮提高壓力和溫度后排入冷凝器中，冷凝器中工質蒸氣放出熱量而成為高壓液體，經(jīng)節(jié)流閥降低壓力和溫度，進入蒸發(fā)器吸收熱量又變成蒸氣，如此不斷循環(huán)。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(fā)器處吸收熱量，如果應用于實驗室旋轉蒸發(fā)，可節(jié)省加熱和冷阱設備的使用，減少能源的浪費。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)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(fā)系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術方案概述如下：

一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)，包括壓縮機1，冷凝器2，節(jié)流閥3和蒸發(fā)器4，壓縮機1的出口通過管道依次與冷凝器2，節(jié)流閥3和蒸發(fā)器4連接后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(fā)器4上部水進口連接，蒸發(fā)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(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明的閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)不僅能夠同時對旋轉蒸發(fā)器蒸發(fā)過程提供所需的熱量和冷量，節(jié)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(diào)節(jié)，配合多種旋轉蒸發(fā)器在不同的操作條件下使用，工藝簡單、能耗低，本發(fā)明方法比傳統(tǒng)工藝節(jié)約電能20％以上，蒸發(fā)效率提高，并同時獲得熱水，大大節(jié)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(fā)系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)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(fā)明，但不對本發(fā)明作任何限制。

一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)，見圖1，包括壓縮機1，冷凝器2，節(jié)流閥3和蒸發(fā)器4，壓縮機1的出口通過管道依次與冷凝器2，節(jié)流閥3和蒸發(fā)器4連接后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(fā)器4上部水進口連接，蒸發(fā)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(fā)明的一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)進行蒸發(fā)操作

放在旋轉蒸發(fā)器水浴鍋(本發(fā)明的待加熱設備，1個)中的蒸發(fā)瓶容量為1L時，蒸發(fā)500mL溶液，通過調(diào)節(jié)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(fā)明的系統(tǒng)，待第一水儲槽內(nèi)水溫達到60℃并高于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(nèi)水溫度恒定在60℃，第二水儲槽內(nèi)水溫度恒定在12℃，通入旋轉蒸發(fā)器冷凝管(本發(fā)明的待冷卻設備，1個)，蒸發(fā)過程平穩(wěn)進行。

利用本發(fā)明的系統(tǒng)蒸發(fā)同樣的溶液體積比傳統(tǒng)工藝節(jié)約電能20％以上，蒸發(fā)時間縮短，并額外獲得60℃熱水可用于其他待加熱設備。

實施例2

用本發(fā)明的一種閉式壓縮式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)進行蒸發(fā)操作

放在旋轉蒸發(fā)器水浴鍋(即本發(fā)明的待加熱設備，1個)中的蒸發(fā)瓶容量為1L時，蒸發(fā)500mL溶液，通過調(diào)節(jié)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(fā)明的系統(tǒng)，待第一水儲槽內(nèi)水溫達到55℃并高于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(nèi)水溫度恒定在55℃，第二水儲槽內(nèi)水溫度恒定在6.5℃，通入旋轉蒸發(fā)器冷凝管(本發(fā)明的待冷卻設備，1個)，蒸發(fā)過程平穩(wěn)進行。

利用本發(fā)明的系統(tǒng)蒸發(fā)同樣的溶液體積比傳統(tǒng)工藝節(jié)約電能38％以上，蒸發(fā)時間縮短，并額外獲得55℃熱水可用于其他待加熱設備。