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什么是低温热泵?
近好几个客户朋友问我低温热泵蒸发器的选型,交流过程中了解到几个问题或者说认知模糊。接下来,统一给朋友们解释一下。
首先我们看看知乎网友和维基百科网友是怎么定义低温热泵的;
知乎网友的解释:
● 低温蒸发的工作原理是物料的沸点随着压强的降低而降低。由真空泵将蒸发室抽成真空状态,真空度约为-95%~-97%,在此压强下水的沸点为35℃~40℃,溶液通过强制循环泵将物料连续循环雾化至换热器上,物料中水分被蒸发;蒸发器的主要动力部件压缩机通过作用于冷媒,在不同的换热部位通过对冷媒的压力控制同时实现蒸发与冷却,余热随冷媒循环利用,同时低温蒸发与环境温度接近,不存在大温差热交换,将热量损失降到,达到节能的目的。
维基百科网友的解释:
● 可能在技术角度来讲,翻译过来我们中文表达就不一样了,也有可能词条查询不够精准。以下是维基百科词条查询结果:
热泵热水器,又被称为“空气能热水器”,就是利用逆朗肯循环,通过介质,把热量从低温物体传递到高温的水里的设备。热泵装置,可以使介质(冷媒)相变,变成比低温热源更低,从而自发吸收低温热源热量;回到压缩机后的介质,又被压缩成高温(比高温的水还高)高压气体,从而自发放热到高温热源;实现从将低温热源“搬运”热量到高温热源。
热泵工作的原理与空调完全一样。避免了传统太阳能产品在阴雨天气、夜晚不能工作的缺陷,外界温度在5-25℃时,其性能系数(供热能力相对输入功率的比例)高达3到5。
一台热泵的主要装置由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀(英语:Thermal expansion valve)组成。工作过程是通过介质不断完成蒸发(吸取环境中的能量)→压缩→冷凝(放出能量)→节流→再蒸发的热力循环过程,将环境中的热量转移到加热对象中。从而使加热对象的温度达到使用范围。由于电不是直接参与加热,故所需的电量不要很多。电能的热利用率可达到300%。
热泵装置一般可分为空气源热泵、水源热泵及地热源热泵。
经过对比,那我们再详细的了解一下热泵如何工作的?又是如何达到蒸发目标的?它又有哪些弊端?
低温热泵是由什么组成的?又是怎么工作的?
● 热泵主要是由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀所组成
1. 蒸发器代表的低温低压;
2. 冷凝器代表的高温高压;
3. 压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动流体机械;
4. 膨胀阀的功能节流降压作用。
● 那么热泵到底是怎么工作的呢?
蒸发(吸取环境中的能量)→压缩→冷凝(放出能量)→膨胀→再蒸发。
压缩机从吸气口吸入低温低压的制冷剂气体,通过电机运转带动活塞(根据压缩机类型决定工作方式)对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体。
我们需要先了解一下蒸发和冷凝的意义。
蒸发在压缩介质来讲,在膨胀之后,膨胀之前介质处于高压高温状态,这是针对介质来讲,而高压高温的介质在废水中被废水吸收热量,所以对于废水来说是加热蒸发的一个过程,而对于热泵来说,它是一个放热冷凝的过程。所以我们在看到热泵的工作过程和蒸发的过程属于一个相对的状态。
热泵蒸发工作对应废水蒸汽冷凝工作;热泵冷凝工作对应废水加热蒸发工作。
所以热泵蒸发是吸取能量的过程,热泵冷凝是放出能量的过程。
现在我们总结一下对低温热泵的了解;通过压缩机的做工,压缩介质从低压低温提升至高压高温,高温高压介质通过冷凝工作放出热量后,高温高压介质因为放出热量成为低温高压介质,低温高压介质通过膨胀工作形成低温低压介质,继而吸收环境中热量并且再次被压缩,依次循环。
在热泵工作的过程中,热泵蒸发与冷凝就形成了吸收能量和放出能量。能量的放出和吸收应用在废水上面就形成了蒸发与冷凝。
● 低温热泵跟热泵又有什么关系?
因为热泵的原理和做工限制,产生热量有限,温度升高和功率和热泵成本成比例。所以热泵一般用于低温蒸发工艺,所需热量能够满足。亦因为热泵的应用成熟,所以造价成本较MVR类型蒸发器成本低。
在极限真空的环境下,待处理废液中的水成分沸点降低,在30-50℃的环境下,进行蒸发,分离沸点偏差物料。
真空度越低,蒸发温度就越低,反之亦然。
● 低温热泵蒸发器的定义
就是在极低真空度环境下,以极低的温度进行物料的沸点偏差分离,以此达到废水的蒸发处理。
低温热泵蒸发器适用范围:乳化液、切削液、含油废水等高有机废水。
工作能耗:约200-270Kwh/Ton
根据低温热泵的特性,低温热泵蒸发器一般使用在水量少,高COD环境的废水上面。因为低温蒸发,有机物带出极少;水量少,低温热泵蒸发器投入少。
当废水量超过2T/d的时候,不建议低温热泵蒸发器。
低温热泵与MVR、能量回收的区别
● 低温热泵蒸发器
通过压缩机的工作原理,来进行能量的吸收与放出,以此来进行废水的蒸发。
低温热泵蒸发器优点是可以在低温环境下蒸发,有利于有机废水的处理。但是由于能耗较高,吨处理废水能耗200-270Kwh/Ton,故适用于量少或者富含有机废水的处理。
● MVR蒸发器
通过MVR(机械式蒸汽再压缩技术)的工作原理,对已经通过加热至85℃的废水所产生的85℃蒸汽再次压缩提高温升,将85℃蒸汽压缩至121℃蒸汽,利用高温蒸汽再次对废水进行加热蒸发,并在放热的过程中冷凝出冷凝水。
MVR蒸发器的优点在于蒸汽的二次利用,能耗低,吨处理废水能耗40-50Kwh/Ton。投入成本较高,适用于8T/d以上的水量蒸发。
● 能量回收蒸发器
通过余热或蒸汽等能量,来提供废水的蒸发处理。吨处理废水消耗蒸汽1.2m³/Ton(根据多效而不同)。
适用范围水量没有太大限制,废水类型也没有太大限制。投入成本根据废水量大小不同,价位区别较大。
总结
这篇文章只是浅浅的介绍了低温热泵的情况,MVR、能量回收等其他类型蒸发器并没有描述。
只是因为很多朋友对低温蒸发和蒸汽蒸发有着模糊认知。
若是还有疑问,欢迎随时沟通。
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