劉德勝

摘? 要：在工業(yè)化社會(huì)發(fā)展過程中，能源是非常重要的因素，但是近年來，能源緊張也已經(jīng)成為世界各國(guó)都在面對(duì)的問題，因而如何開發(fā)新能源以及提高現(xiàn)有能源的利用率也就成了行業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的問題。熱泵技術(shù)作為新能源技術(shù)當(dāng)中的重要分支，得到了一定的推廣，與常規(guī)設(shè)備相比，其消耗的能源較少，產(chǎn)出比較高，因而針對(duì)其節(jié)能特點(diǎn)進(jìn)行分析，并計(jì)算其節(jié)能效益就極有必要。該文針對(duì)熱壓式蒸餾水機(jī)的節(jié)能的工作原理以及節(jié)能效益進(jìn)行了分析與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：熱泵;熱壓式蒸餾水機(jī);節(jié)能特點(diǎn);效益

中圖分類號(hào)： TK17? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

應(yīng)用了蒸汽再壓縮的蒸發(fā)器設(shè)備即是熱泵蒸發(fā)器設(shè)備，其也可以稱為開式熱泵。而應(yīng)用壓縮二次蒸汽壓縮機(jī)所采用的類型則包括了3種，分別是壓縮式、熱動(dòng)力式與化學(xué)吸收式 ，其中壓縮式也分為往復(fù)式、羅茨式與離心式、軸流式與螺桿式;熱動(dòng)力式則主要是指蒸汽噴射器。在正常情況下，熱泵系統(tǒng)當(dāng)中，其應(yīng)用的機(jī)械壓縮機(jī)數(shù)量較多，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)設(shè)備對(duì)于二次蒸汽所進(jìn)行的再壓縮則無須消耗大量電能即可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)蒸發(fā)過程，因而節(jié)約了大量能源。

1 熱泵節(jié)能技術(shù)簡(jiǎn)介

熱泵的工作性能主要決定于性能系數(shù)，即能效比（COP），該系數(shù)是能量從高溫物體向低溫物體進(jìn)行傳遞，需要的熱量與動(dòng)力之間的比值。因而從實(shí)質(zhì)上來看，熱泵是一種用于提高能源利用率的設(shè)備，其自身的運(yùn)行并不需要很高的電能，但是可以從低溫介質(zhì)當(dāng)中提取數(shù)倍的電能，因而可以實(shí)現(xiàn)較高的節(jié)能效益。

結(jié)合熱泵的工作原理，我們不難發(fā)現(xiàn)熱泵可以實(shí)現(xiàn)較大量的熱能回收，而應(yīng)用低溫?zé)嵩碤2同與輸入的機(jī)械能AW共同供給即可以實(shí)現(xiàn)向高溫?zé)嵩吹墓┙o，因而可以表示為Q1=Q2+AW，即為高溫?zé)嵩此玫降臒崮堋?/p>

熱泵供熱系數(shù)可以應(yīng)用如下公式來表示：COP=Q1/AW，其中COP用于表示熱泵供熱效率。在正常情況下，一臺(tái)正常工作的熱泵制熱系數(shù)多在5～6倍左右，而在正常工作壓力下的廢熱蒸汽所用的熱泵實(shí)現(xiàn)再壓縮，其壓縮溫度可以進(jìn)一步提高到110 ℃，在這種情況下，COP可以達(dá)到18以上，這也是熱能量所提高的系數(shù)。在正常情況下，僅僅需要1 kW的電力，經(jīng)由熱泵的作用，即可以將低溫廢熱源當(dāng)中的18 kW熱量向設(shè)備投送。結(jié)合現(xiàn)階段熱泵的工作情況來看，蒸發(fā)以及干燥、精餾與地?zé)岬鹊阮I(lǐng)域都得到了一定程度的推廣。在未來，壓縮機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展水平也將不斷提高，熱泵技術(shù)也將會(huì)在更多領(lǐng)域得到普及。

2 熱壓蒸餾機(jī)水機(jī)的節(jié)能特點(diǎn)與工作原理

熱壓式蒸餾水機(jī)設(shè)備在工作當(dāng)中，所應(yīng)用的原理即是用熱泵技術(shù)來實(shí)現(xiàn)熱源品位的提升，形成高品位的熱源來進(jìn)行輸出。在構(gòu)成方面，主要包括了蒸發(fā)器設(shè)備、壓縮機(jī)設(shè)備以及熱交換設(shè)備與脫氣器設(shè)備等，同時(shí)也應(yīng)用如電機(jī)、閥門與儀表、控制系統(tǒng)等設(shè)備輔助工作。熱壓式蒸餾水機(jī)設(shè)備方面，蒸汽壓縮工藝操作方面與機(jī)械制冷循環(huán)在原理上基本相同。

根據(jù)上文我們不難發(fā)現(xiàn)，常溫水可以經(jīng)過蒸餾水換熱、不凝型氣體換熱器，之后再進(jìn)入冷凝器。在經(jīng)過換熱管時(shí)，即會(huì)被蒸發(fā)，形成二次蒸汽，在分離器部分水滴被除去。再經(jīng)側(cè)面的蒸汽管進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)即熱泵，二次蒸汽被熱泵壓縮后，其溫度升高5℃～7 ℃，驅(qū)動(dòng)蒸汽壓縮機(jī)的電能轉(zhuǎn)換為飽和蒸汽的熱能。經(jīng)過壓縮后熱焓量提高的二次蒸汽，經(jīng)由蒸汽排出管進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器的殼程，在加熱換熱管內(nèi)原料水的同時(shí)自身冷凝為蒸餾水。由于其在冷凝時(shí)釋放出大量的冷凝潛熱，正好作為換熱管內(nèi)原料水的加熱源，這樣既節(jié)省了加熱蒸汽，又省去了冷卻水。蒸發(fā)冷凝器內(nèi)生成的熱蒸餾水經(jīng)回流罐及蒸餾水泵進(jìn)入蒸餾水換熱器的殼程，和管程內(nèi)的原料水進(jìn)行熱交換;回流罐上部的不凝型氣體含有一定的剩余熱量，進(jìn)入不凝型氣體換熱器的殼程，和管程內(nèi)的原料水進(jìn)行熱交換。經(jīng)過以上的流程，所有的熱量都在機(jī)器內(nèi)部被充分的熱交換，在蒸發(fā)過程中除了壓縮機(jī)耗電外，只需要補(bǔ)充極少量的外部加熱蒸汽即可，以抵消外殼散熱等熱損失。此工藝過程不斷重復(fù)，即可在低能耗的基礎(chǔ)上生產(chǎn)滿足質(zhì)量要求的注射用水。

熱壓式蒸餾水機(jī)設(shè)備應(yīng)用的熱泵技術(shù)是通過蒸汽壓縮設(shè)備來二次壓縮蒸汽，從而抽取蒸餾水，其所制取的蒸餾水在質(zhì)量上也符合我國(guó)藥典的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在工作原理方面，蒸汽壓縮的設(shè)計(jì)即是對(duì)蒸餾當(dāng)中潛在的熱量進(jìn)行傳輸與回收。將原料水加熱，之后收集其蒸汽，再經(jīng)由蒸汽的溫度與壓力作用來一步提高內(nèi)部壓力，之后即可以將蒸汽經(jīng)過冷凝，形成蒸餾水。

飽和蒸汽可以進(jìn)一步作為加熱蒸汽來使用，二次蒸汽也可以經(jīng)過壓縮機(jī)設(shè)備的壓縮來提供溫度，作為原料水的蒸發(fā)動(dòng)力。在數(shù)據(jù)分析中我們可以發(fā)現(xiàn)，在二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)做功的情況下，大約9.3 KJ/Kj熱焓值即可以將蒸汽溫度提高6 ℃，之后二次蒸汽也可以將其中的潛熱放出，經(jīng)過冷凝作用而形成蒸餾水。普通蒸發(fā)干凈蒸汽就可以轉(zhuǎn)變成蒸餾水，需要應(yīng)用大量冷卻水才能將其中的潛熱能吸收，冷卻水會(huì)帶走一部分熱能，而繼續(xù)蒸發(fā)所需要應(yīng)用的熱能也需要蒸汽來進(jìn)行補(bǔ)充。從這個(gè)角度來看，熱泵蒸發(fā)可以有效地利用熱功率，從而節(jié)約能源，提高資源利用率。

3 熱壓蒸餾汽油機(jī)的節(jié)能效益

從前文分析中我們已經(jīng)了解，蒸餾水設(shè)備當(dāng)中，熱壓式蒸餾水機(jī)具有相當(dāng)強(qiáng)的節(jié)能性，為了可以更直觀地看出其在節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)針對(duì)2種設(shè)備的工作情況進(jìn)行對(duì)比與分析。按每產(chǎn)蒸餾水1 t為基準(zhǔn)，蒸汽與電力、去離子水價(jià)格均按照市場(chǎng)價(jià)格估計(jì)。電力每度0.85元、去離子水每噸3.5元、蒸汽每噸200元。成本見表1。

應(yīng)用多效式蒸餾水機(jī)，生產(chǎn)成本為每噸60.65元、應(yīng)用熱壓式蒸餾水機(jī)，成本則為每噸36.155元。經(jīng)過對(duì)比，可以看出熱壓蒸餾水機(jī)具有3個(gè)特點(diǎn)。1）有較為明顯的節(jié)能效果，成本可節(jié)約40%。2）直接在系統(tǒng)內(nèi)部完成熱交換，因而不依賴于冷卻水。3）對(duì)于大噸位的蒸餾水生產(chǎn)，熱壓式蒸餾水機(jī)已經(jīng)有了良好的適應(yīng)性，而在多效式蒸餾水機(jī)的應(yīng)用方面，其需要耗費(fèi)的蒸汽壓力也需要提高;最后，在應(yīng)用的設(shè)備方面，熱壓式蒸餾水機(jī)無須應(yīng)用壓力容器，因而不需要經(jīng)過壓力容器檢測(cè)環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語

隨著我國(guó)工業(yè)化發(fā)展水平的不斷提高，環(huán)境污染以及資源緊張也成為我們需要面對(duì)的問題，因此需要我們積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能政策。在設(shè)備的應(yīng)用方面，天然氣鍋爐的應(yīng)用以及潔凈能源的推廣也是推廣清潔能源的重要手段。熱壓蒸餾水機(jī)在應(yīng)用過程中可以有效地減少燃燒鍋所產(chǎn)生的廢氣污染，已經(jīng)得到了社會(huì)各界的普遍關(guān)注;而熱壓蒸餾水機(jī)的制造工藝也在不斷地進(jìn)步與改善，壓縮機(jī)設(shè)備的制作水平也越來越高，因而對(duì)我國(guó)熱壓蒸餾水的發(fā)展也創(chuàng)造了必要的條件，將會(huì)在我國(guó)醫(yī)用蒸餾水的制備上得到推廣。

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