外行学空分(14)一一开式热泵和闭式热泵

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    热泵是多种多样的，从工作原理的不同可以分为压缩式热泵和吸收式热泵(精馏中应用的都是压缩式开式热泵)，无论是压缩式热泵还是吸收式热泵都有一个共同的特点，其循环工质都在热泵装置中密闭运行，只与受热体和热源体发生热量交换而不发生物质交换，这样的热泵称为闭式热泵，闭式热泵实际上是标准常规的热泵。闭式热泵虽然同样也可以同精馏结合起来，但是存在一些困难，只适合于精馏产品沸点在环境温度附近的精馏过程同时热泵效率也低于开式热泵。如果高低沸点产品沸点离环境温度很远就很难找到合适的闭式热泵循环工质。即使采用以精馏过程低沸点组分及精馏过程中间组分作为闭式热泵的循环工质，但也有很多的不便之处。
   很快人们就发现只要采用精馏原料，精馏过程的中间产物及低沸点精馏产品作为循环工质就能适应千变万化的精馏工况，循环工质确定后，当然仍然可以采用闭式热泵，但是很容易发现设置在精馏塔中的热泵低温换热器是没有必要且有害的，如果把这个热泵低温低压换热器取消，并相应从精馏塔某块塔板处抽取气相作为循环工质，经加压后在设置在提馏塔内的热泵高温换热器中放热给精馏塔并使自身液化，循环工质冷凝液减压后进入精馏塔某块塔板作为回流液，就精馏过程而言效果是完全一样的，这样的改进后当然还是热泵，但却不是经典的闭式热泵，它与精馏过程之间不但有热量交换，而且有物质的交换，这就是所谓用于精馏过程的开式热泵，可以说开式热泵是为了适应精馏运用而开发热泵技术。从精馏的角度来说开式热泵和闭式热泵是完全等效的，而从热泵角度来说开式热泵的效率高于闭式热泵，这也可以解释为什么精馏过程中运用单热泵和多热泵技术都是开式热泵而不是闭式热泵。另外精馏过程中运用的热泵都是压缩式热泵而没有吸收型的热泵。
  M$ y6 _+ G1 G) @3 R    精馏过程中运用的开式热泵，除了其循环工质来自精馏过程又返回精馏过程外，和一般标准常规热泵（用于制冷和制热的空调冰箱空气能热水器）还有一个重要的区别，那就是它不和环境发生热量交换。其受热体及热源体都是精馏过程（精馏塔顶底部的高沸点组分液体和低沸点组分气体）。
0 {9 R4 ]+ X+ ~' h6 H8 y    其实开式热泵在工业制盐及海水淡化中早已经得到的广泛的运用，那就是所谓的乏蒸汽压缩机！其实就是以水为循环工质的开式热泵！

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闭式热泵虽然在精馏过程中也有运用的实例，但在精馏中运用的至要是开式热泵，既包括完全自热的开式热泵精馏流程，也包括单热泵及多热泵技术在开式热泵精馏流程及常规精馏流程中的运用。

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Yb2021

理解了开式热泵的概念，才能理解热泵精馏的实际运用。实际上在精馏过程中运用的都是开式热泵而不是标准常规的闭式热泵。