[发明专利]一种回收蒸馏水热能的方法及节能蒸馏水机

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸馏水制备装置，特别是能回收蒸馏水的热能的节能方法及设备。

背景技术

随着环境污染的加剧、人们生活水平的提高和对健康关注的加强，饮用蒸馏水己经成为生活必需品，而目前的饮用蒸馏水多为工业化生产制取，由于工业设备非常复杂庞大，制取成本高，消费者购买这样的蒸馏水每升需花几元钱。用大桶装的蒸馏水配备饮水机成本稍低，但使用很不方便，且难免二次污染。为使广大消费者的饮水更卫生、更经济、更方便，近来出现了一些家用蒸馏水机，但耗电很高，与购买瓶装蒸馏水比并不合算，所以这种产品很难推广应用。人们力图解决这一问题，出现了一些节能蒸馏水机的设计方案，都是利用换热器用蒸汽加热水源水或生活用水从而回收蒸汽的废热，如申请号为200620200668.1、名为“节能蒸馏水器”的实用新型专利。它们回收的热量最多只能将水源水预热到100℃，回收率最多也不到20％，这种蒸馏水机的节能效果几乎可以略去不计，不足以弥补设备投资，瓶装蒸馏水统治家用蒸馏水市场的局面仍未改变。

发明内容

本发明的目的是提供一种低能耗制取蒸馏水的方法，并按这一方法设计一种低能耗制取蒸馏水的装置，大幅度降低制取蒸馏水的耗电量和成本。

为实现上述目的，本发明提出了一种回收蒸馏水热能的方法，包括回收水蒸汽冷凝相变汽化热和蒸馏水冷却态变热的方法，其特征是：设置一个回收水蒸汽冷凝汽化热的汽水相变换热器，其低温腔为蒸发室，高温腔为冷凝室，两室内充满气液共存的水与水蒸汽。

在汽水相变换热器内设置一个蒸汽泵，其进口与蒸发室相通，出口与冷凝室相通；蒸汽泵将蒸发室的水蒸汽泵送到冷凝室内，使蒸发室内蒸汽的温度和压力低于冷凝室，从而使蒸发室内的饱和水蒸汽温度低于冷凝室内的饱和水蒸汽温度，热量从冷凝室通过换热器内的间壁传递到蒸发室；冷凝室内的水蒸汽释放热量冷凝为蒸馏水，蒸发室内的水源水吸热蒸发为水蒸汽。

根据上方法设计一种节能蒸馏水机，包括汽水相变换热器10、液体介质换热器20、水源水箱30和蒸馏水箱40。

所述汽水相变换热器10用于水和水蒸汽两相共存的介质的相变和换热，包括蒸发室11、冷凝室12和蒸汽泵13，蒸发室11即为换热器的低温腔，其上部有蒸汽出口113，下部有水源水入口112；冷凝室12即为换热器的高温腔，其下部有蒸汽入口121和蒸馏水出口122；蒸汽泵的进口与蒸发室的蒸汽出口113相通，蒸汽泵的出口与冷凝室的蒸汽入口121相通。

所述汽水相变换热器10为双筒式换热器10A，内筒为用导热材料制成的封闭容器，设置在外简之内，内筒内腔为冷凝室12，内外筒之间的空间为蒸发室11，蒸发室内设有电热元件111。

所述汽水相变换热器10也可设计成内置蒸发室式换热器10C，其内筒为用导热材料制成的封闭容器，设置在外简之内，内筒内腔为蒸发室11，内外筒之间的空间为冷凝室12，蒸发室内设有电热元件111。

为增加换热面积，所述汽水相变换热器10最好设计成壳管式换热器10B，包括换热器外壳10B1和置于其内腔的封闭排管组件10B2，排管组件内腔为冷凝室，其管壁与换热器外壳10B1之间的空间形成蒸发室。这种结构制造成本较高，但换热效率将更加提高。

以上各种结构中，所述蒸汽泵13都可以采用叶片式或活塞式真空泵，也可用螺杆式、罗次式真空泵。

所述液体介质换热器20用于回收较高温度的蒸馏水的余热用以预热待蒸发的水源水，其结构形式为套管式液体换热器20A，其内管20A1为螺旋管或蛇形管，其上端与冷凝室12下部的蒸馏水出口122连通，下端与冷蒸馏水龙头42连通；套管式液体换热器的外管20A2套在内管20A1外与之同轴，其上端与蒸发室11的水源水入口112连通，下端与水源水箱30连通。

所述液体介质换热器20较为简化的结构为壳管式液体换热器20B，它包括外壳20B1和置于其内部的蒸馏水管20B2，外壳20B1的上端与蒸发室11的水源水入口112连通，下端与水源水箱30连通；蒸馏水管20B2呈螺旋状或蛇形状，其上端与冷凝室12下部的蒸馏水出口122连通，下端与冷蒸馏水龙头42连通。

所述水源水箱30包括连接水源的进水阀31和连接在进水阀出水口端的减压阀32，进水阀为电磁水阀或伺服水阀。所述蒸发室11内有水位传感器14，用以控制电磁水阀或伺服水阀的开闭以向水源水箱补水保持蒸发室内最佳的水位。进水阀31出水口端的减压阀32出口或套管式液体换热器的外管20A2的下端还设有节流水管33用以防止水源水的压力波动。