熱泵蒸發技術是一項成熟且應用可靠的技術，隨著蒸汽壓縮機的廣泛應用，這項技術的工業應用在這幾年也得到了快速發展，尤其在節約能源，環境保護方面做出了貢獻。
一．熱泵的基本概念
概括地說，凡是能把低溫處的熱量抽取出來，讓低溫處達到制冷的目的，或者把低溫處的熱量抽取出來并把它送到用熱的高溫處成為有用的熱能的機械設備，均可稱為熱泵。熱泵在運行時要消耗外功，而不是對外做功。消耗一定量的外功，才能把低溫處的熱量送往高溫處并成為有用的熱能。
熱泵的工作過程不是熱泵（壓縮機）裝置本身，而是要有一套與其匹配的設備，如蒸發器、冷凝器等串聯在一起組成一個完整的系統，稱為回路。工作介質在密閉回路中運行一圈，則為循環一次，或者工作介質從進入回路到排出回路也是循環一次。要達到供熱或其它目的，在上述回路中還必須要有工作介質起到橋梁作用，來轉運熱量。必須連續不斷的循環運行，而這種循環就形成了閉式循環或開式循環的回路。在開式循環中，載熱的工作介質就是送入系統的物料本身（水溶液），通過物料中溶劑水的變化（即物料中的水吸熱變為蒸汽，蒸汽冷凝放出汽化潛熱又凝結為水）來傳遞熱量。同時蒸汽經壓縮機壓縮消耗的外功所轉變成的熱量，也補充進系統之中。這樣就實現熱泵運行供熱的目的。運行過程中要被處理的水溶液連續不斷地排出系統之外，熱力循環系統的首末端并不是連接在一起形成密閉回路的，進出的物料都是敞開的。在閉式循環中，載熱介質是在一個密閉的環路中運行，在一定時間內不會有新的介質加入，也不會有介質從密閉環路中向外泄漏。運行過程中密閉環路中的介質在蒸發器中吸收低溫熱源的熱量而汽化，汽化了的介質蒸汽經壓縮后去冷凝器放熱而冷凝，經膨脹閥進一步降溫，變為原液態介質。蒸發端即吸熱端有風扇不斷向蒸發器管外送風供蒸發器吸熱來保證蒸發器內介質的汽化。在冷凝端也有風扇連續不斷地送風，冷凝器放出的熱量擴散到環境中去，使冷凝器內的蒸汽介質轉變為液體回到蒸發器中再次循環，而介質在相變的吸熱放熱過程中是完全被封閉在密閉的環路中與外界不直接接觸。
熱泵供熱，只有熱泵（壓縮機）本身是不能完成供熱任務的，必須要有一套巧妙設計與之相匹配的設備組成一個回路，由于在回路中所采用的設備種類不同，便構成了不同類型的熱泵生產流程。
1.空氣壓縮式熱泵
這是以空氣作為介質，主要是根據氣體本身的溫度隨其壓力的增高而升高，隨其壓力的降低而下降的原理設計的設備，它的回路是由空氣壓縮機、冷凝器、膨脹機和熱交換器所組成，其工作介質是空氣，由于空氣的比容小，從低溫熱源吸取的熱量少，實際工作中用的不多。
2.蒸汽壓縮式熱泵
這是以系統中工作介質的物態變化，即汽化吸熱冷凝放熱的特性來實現供熱的設備，由蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流閥以及系統中的工作介質所組成，其循環是以對蒸汽狀態的工作介質進行壓縮做功作為補償，以干蒸汽壓縮代替濕蒸汽壓縮過程，這種熱泵是工業生產中使用較多的一種。
3.蒸汽噴射式熱泵
這種熱泵和蒸汽壓縮式熱泵都屬于以蒸汽為工作介質的壓縮式熱泵。但兩者的運行方式是不同的；蒸汽噴射式熱泵是以消耗高壓蒸汽的熱能作為補償來工作的，而機械蒸汽壓縮式熱泵則是以對工作介質做功，消耗外功為補償來工作的。噴射式熱泵用噴射器達到對蒸汽的壓縮，即從鍋爐來的高壓蒸汽進入噴射器的噴嘴，在排出高壓蒸汽的同時從喉管吸入并載帶低壓低溫蒸汽，使其壓力溫度升高。由鍋爐來的高壓蒸汽同蒸發器出來的二次蒸汽在噴射出口混合，一同在噴射器的擴壓器中被壓縮，然后進入蒸發器的加熱室，在此釋放出潛熱，使蒸發器內溶液繼續沸騰蒸發，蒸汽本身則被冷凝。冷凝液流入收集槽后再用泵送回鍋爐，如果冷凝液不送回鍋爐連續使用，將作為蒸餾水或凈化水排走。
4.吸收式熱泵
這種熱泵是利用溶液的特性來完成工作循環和實現供熱的，是以消耗熱能為補償，以廢熱熱能為主要動力的熱泵。它用的工作介質是一種二元溶液，這種溶液由兩種相互溶解，而沸點截然不同的物質所組成。溶液中沸點較低受熱容易揮發的物質就是溶質（制冷劑），而沸點較高的就是溶劑（吸收劑）。二元溶液（以水為溶劑的氨水、硫酸溶液或以水為溶質的溴化鋰溶液等）所以能制熱就是利用溶質在溶液中，溶解度隨溫度的變化而改變的特性，即在一定的壓力下溫度越高溶解度越小，從而產生所需要的高壓蒸汽；反之，溫度越低溶解度越大，易于被吸收溶解。其循環系統一般由發生器、冷凝器、調節閥、蒸發器和吸收器組成。
5.半導體熱泵
半導體熱泵又稱為溫差電熱熱泵或熱電式熱泵，其工作原理是把一個P型半導體元件和一個N型半導體元件用銅連接片焊接成電偶對，當直流電流從N型半導體元件流向P型半導體元件時，進入端接頭附近產生電子，空穴對，使接頭處的熱能減少，溫度降低，并從周圍介質吸熱，此端稱為冷端；而另外兩端接頭處電流方向相反，電子，空穴對在接頭附近復合，使接頭處熱能增加，溫度升高，并且向周圍介質放熱，這個接頭稱為熱端。如果將電流方向反過來，則冷端和熱端將互換。這種熱泵的特點是沒有機械運轉部件，無噪聲、無振動、體積小、重量輕，在車、船、核潛艇、衛星站、飛機、地下建筑中得到廣泛應用，但耗電量大，造價高，應用受到限制。
二．機械蒸汽再壓縮式熱泵的應用
從經驗和實際的經濟效果來看，目前機械蒸汽再壓縮式熱泵效率及經濟效益高，適合工業生產應用。在工業生產上，一般多采用開式熱泵循環，尤其在蒸發、濃縮過程中更是如此，在設備的配置上不用膨脹機或者節流閥，并且要壓縮干蒸汽，工業生產絕大多數是以溶液中的溶劑（水）做為工作介質，以生產目的不同而可把濃縮物作為產品，也有把蒸餾液用作產品的。
（一）工業用機械蒸汽壓縮式熱泵特點
生產中，機械蒸汽壓縮式熱泵在壓縮過程中，都會過熱，為了消除過熱對壓縮機的影響，會在壓縮機進口或出口噴水，確保干飽和蒸汽進入壓縮機，有時為了保險起見，希望進入壓縮機之前的蒸汽略有過熱。
1.系統所處理的蒸汽量大，蒸汽量小則每小時幾噸到幾十噸上下，大則每小時處理上百噸，生產能力越大則越加節能。
2.供熱溫度高，壓縮機出口的溫度即壓力就要求高。
3.多采用敞開式機械蒸汽壓縮循環過程。在適宜場合下，也可以采用蒸汽噴射式熱泵。
4.為了使系統啟動運行，要有啟動熱源，正常運行后要有適當的熱量補充以達到系統熱量的平衡，系統有散熱的損失。
5.處理對象多為水溶液，循環介質正是溶液中的溶劑（水）。
（二）機械蒸汽再壓縮式熱泵在生產工藝中的應用
熱泵蒸發技術是一項高效節能技術，具有突出的經濟效益，應用范圍廣泛，如海水淡化、廢水處理、化工生產、造紙工業、食品工業、制藥工業等，其所采用的熱泵類型一般多為蒸汽再壓縮式熱泵。
一．熱泵的基本概念
概括地說，凡是能把低溫處的熱量抽取出來，讓低溫處達到制冷的目的，或者把低溫處的熱量抽取出來并把它送到用熱的高溫處成為有用的熱能的機械設備，均可稱為熱泵。熱泵在運行時要消耗外功，而不是對外做功。消耗一定量的外功，才能把低溫處的熱量送往高溫處并成為有用的熱能。
熱泵的工作過程不是熱泵（壓縮機）裝置本身，而是要有一套與其匹配的設備，如蒸發器、冷凝器等串聯在一起組成一個完整的系統，稱為回路。工作介質在密閉回路中運行一圈，則為循環一次，或者工作介質從進入回路到排出回路也是循環一次。要達到供熱或其它目的，在上述回路中還必須要有工作介質起到橋梁作用，來轉運熱量。必須連續不斷的循環運行，而這種循環就形成了閉式循環或開式循環的回路。在開式循環中，載熱的工作介質就是送入系統的物料本身（水溶液），通過物料中溶劑水的變化（即物料中的水吸熱變為蒸汽，蒸汽冷凝放出汽化潛熱又凝結為水）來傳遞熱量。同時蒸汽經壓縮機壓縮消耗的外功所轉變成的熱量，也補充進系統之中。這樣就實現熱泵運行供熱的目的。運行過程中要被處理的水溶液連續不斷地排出系統之外，熱力循環系統的首末端并不是連接在一起形成密閉回路的，進出的物料都是敞開的。在閉式循環中，載熱介質是在一個密閉的環路中運行，在一定時間內不會有新的介質加入，也不會有介質從密閉環路中向外泄漏。運行過程中密閉環路中的介質在蒸發器中吸收低溫熱源的熱量而汽化，汽化了的介質蒸汽經壓縮后去冷凝器放熱而冷凝，經膨脹閥進一步降溫，變為原液態介質。蒸發端即吸熱端有風扇不斷向蒸發器管外送風供蒸發器吸熱來保證蒸發器內介質的汽化。在冷凝端也有風扇連續不斷地送風，冷凝器放出的熱量擴散到環境中去，使冷凝器內的蒸汽介質轉變為液體回到蒸發器中再次循環，而介質在相變的吸熱放熱過程中是完全被封閉在密閉的環路中與外界不直接接觸。
熱泵供熱，只有熱泵（壓縮機）本身是不能完成供熱任務的，必須要有一套巧妙設計與之相匹配的設備組成一個回路，由于在回路中所采用的設備種類不同，便構成了不同類型的熱泵生產流程。
1.空氣壓縮式熱泵
這是以空氣作為介質，主要是根據氣體本身的溫度隨其壓力的增高而升高，隨其壓力的降低而下降的原理設計的設備，它的回路是由空氣壓縮機、冷凝器、膨脹機和熱交換器所組成，其工作介質是空氣，由于空氣的比容小，從低溫熱源吸取的熱量少，實際工作中用的不多。
2.蒸汽壓縮式熱泵
這是以系統中工作介質的物態變化，即汽化吸熱冷凝放熱的特性來實現供熱的設備，由蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流閥以及系統中的工作介質所組成，其循環是以對蒸汽狀態的工作介質進行壓縮做功作為補償，以干蒸汽壓縮代替濕蒸汽壓縮過程，這種熱泵是工業生產中使用較多的一種。
3.蒸汽噴射式熱泵
這種熱泵和蒸汽壓縮式熱泵都屬于以蒸汽為工作介質的壓縮式熱泵。但兩者的運行方式是不同的；蒸汽噴射式熱泵是以消耗高壓蒸汽的熱能作為補償來工作的，而機械蒸汽壓縮式熱泵則是以對工作介質做功，消耗外功為補償來工作的。噴射式熱泵用噴射器達到對蒸汽的壓縮，即從鍋爐來的高壓蒸汽進入噴射器的噴嘴，在排出高壓蒸汽的同時從喉管吸入并載帶低壓低溫蒸汽，使其壓力溫度升高。由鍋爐來的高壓蒸汽同蒸發器出來的二次蒸汽在噴射出口混合，一同在噴射器的擴壓器中被壓縮，然后進入蒸發器的加熱室，在此釋放出潛熱，使蒸發器內溶液繼續沸騰蒸發，蒸汽本身則被冷凝。冷凝液流入收集槽后再用泵送回鍋爐，如果冷凝液不送回鍋爐連續使用，將作為蒸餾水或凈化水排走。
4.吸收式熱泵
這種熱泵是利用溶液的特性來完成工作循環和實現供熱的，是以消耗熱能為補償，以廢熱熱能為主要動力的熱泵。它用的工作介質是一種二元溶液，這種溶液由兩種相互溶解，而沸點截然不同的物質所組成。溶液中沸點較低受熱容易揮發的物質就是溶質（制冷劑），而沸點較高的就是溶劑（吸收劑）。二元溶液（以水為溶劑的氨水、硫酸溶液或以水為溶質的溴化鋰溶液等）所以能制熱就是利用溶質在溶液中，溶解度隨溫度的變化而改變的特性，即在一定的壓力下溫度越高溶解度越小，從而產生所需要的高壓蒸汽；反之，溫度越低溶解度越大，易于被吸收溶解。其循環系統一般由發生器、冷凝器、調節閥、蒸發器和吸收器組成。
5.半導體熱泵
半導體熱泵又稱為溫差電熱熱泵或熱電式熱泵，其工作原理是把一個P型半導體元件和一個N型半導體元件用銅連接片焊接成電偶對，當直流電流從N型半導體元件流向P型半導體元件時，進入端接頭附近產生電子，空穴對，使接頭處的熱能減少，溫度降低，并從周圍介質吸熱，此端稱為冷端；而另外兩端接頭處電流方向相反，電子，空穴對在接頭附近復合，使接頭處熱能增加，溫度升高，并且向周圍介質放熱，這個接頭稱為熱端。如果將電流方向反過來，則冷端和熱端將互換。這種熱泵的特點是沒有機械運轉部件，無噪聲、無振動、體積小、重量輕，在車、船、核潛艇、衛星站、飛機、地下建筑中得到廣泛應用，但耗電量大，造價高，應用受到限制。
二．機械蒸汽再壓縮式熱泵的應用
從經驗和實際的經濟效果來看，目前機械蒸汽再壓縮式熱泵效率及經濟效益高，適合工業生產應用。在工業生產上，一般多采用開式熱泵循環，尤其在蒸發、濃縮過程中更是如此，在設備的配置上不用膨脹機或者節流閥，并且要壓縮干蒸汽，工業生產絕大多數是以溶液中的溶劑（水）做為工作介質，以生產目的不同而可把濃縮物作為產品，也有把蒸餾液用作產品的。
（一）工業用機械蒸汽壓縮式熱泵特點
生產中，機械蒸汽壓縮式熱泵在壓縮過程中，都會過熱，為了消除過熱對壓縮機的影響，會在壓縮機進口或出口噴水，確保干飽和蒸汽進入壓縮機，有時為了保險起見，希望進入壓縮機之前的蒸汽略有過熱。
1.系統所處理的蒸汽量大，蒸汽量小則每小時幾噸到幾十噸上下，大則每小時處理上百噸，生產能力越大則越加節能。
2.供熱溫度高，壓縮機出口的溫度即壓力就要求高。
3.多采用敞開式機械蒸汽壓縮循環過程。在適宜場合下，也可以采用蒸汽噴射式熱泵。
4.為了使系統啟動運行，要有啟動熱源，正常運行后要有適當的熱量補充以達到系統熱量的平衡，系統有散熱的損失。
5.處理對象多為水溶液，循環介質正是溶液中的溶劑（水）。
（二）機械蒸汽再壓縮式熱泵在生產工藝中的應用
熱泵蒸發技術是一項高效節能技術，具有突出的經濟效益，應用范圍廣泛，如海水淡化、廢水處理、化工生產、造紙工業、食品工業、制藥工業等，其所采用的熱泵類型一般多為蒸汽再壓縮式熱泵。
