CN102505435B - 一种机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置及方法，属节能领域。设备包括壳体（2）、通过滚动轴承（6）安装于壳体（2）内的滚筒（1），还包括安装于滚筒（1）导热壁面上的密封夹套（3）、压缩机（4）、排水泵（5）、膨胀机（7）和气液分离器（8）；其中滚筒（1）出口依次与压缩机（4）、密封夹套（3）、膨胀机（7）和气-液分离器（8）相连，气液分离器（3）具有气相出口和液相出口，气液分离器（8）气相出口与滚筒（1）入口相连，气液分离器（8）液相出口与排水泵（5）入口相连，排水泵（5）出口与外界环境相连。该发明具有能耗低、水耗少、工艺流程简单紧凑、衣物适应范围宽的特点，特别适用于现有衣物烘干工艺的节能减排改造。

Description

一种机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置及方法

技术领域

本发明涉及一种机机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置及方法，属于节能领域。

背景技术

随着现代生活节奏加快，洗衣、脱水和烘干一体化的洗衣装置具有越来越广阔的发展前景。特别对于一些环境空气相对湿度较大的场合，衣物烘干显得尤为重要。目前常规衣物烘干主要采用电加热的方式加热空气，利用风机将热空气送入烘干滚筒，加快衣物中水分蒸发。然后利用环境冷水通过水-湿空气换热器，冷凝来自滚筒衣物蒸发的高温湿空气，高温湿空气中部分水分在换热器中被环境冷水冷凝，最后利用冷凝水泵排出烘干系统，而未冷凝的低温湿空气则进入电加热器开始下次烘干循环，通过以上工艺来实现对衣物烘干。

对以上烘干工艺分析可以看到，采用水-湿空气热交换的方式，存在的主要问题是：常压、常温条件下饱和湿空气中水蒸气含量低，为了提高冷却效率，目前常采用电加热提高湿空气温度，然后经过吸湿来提高湿空气中绝对含湿量，并进而通过对高温近饱和湿空气降温来降低绝对含湿量的方法实现烘干。但该方法电耗量大，而且在换热器中冷凝高温湿空气需要消耗大量的冷却水。此外，烘干温度的提高难以满足大量热敏性衣物的要求，这使得现有高温烘干工艺适用的衣物范围非常狭窄。由此可见，现有衣物烘干工艺存在高能耗、高水耗和衣物适应范围窄的问题。有必要开发能耗低、水耗少、工艺流程简单紧凑和衣物适应范围广的低温衣物烘干装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能耗低、水耗少、工艺流程简单紧凑和衣物适应范围广的机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置及方法。

一种机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置，其特征在于包括：壳体、通过滚动轴承安装于壳体内的滚筒，还包括安装于滚筒导热壁面上的密封夹套、压缩机、膨胀机、气液分离器和排水泵；其中滚筒出口依次与压缩机、密封夹套、膨胀机和气液分离器相连，气液分离器具有液相出口和气相出口，气液分离器气相出口与滚筒入口相连，液相出口与排水泵入口相连，排水泵出口与外界环境相连；

该MVR低温衣物烘干装置，采用带密封夹套的高导热壁面滚筒结构，由于可以防止外界环境空气的渗入，该装置的滚筒可以在负压操作条件下工作，从而可降低滚筒的操作温度。与常规烘干装置相比，该装置无电加热器、风机和换热器，而且不需要消耗冷却水，具有操作温度低和工艺流程简单的优势。

该MVR低温烘干工艺的压缩机可以采用离心式、罗茨式、螺杆式、附面层式和轴流式等多种形式。压缩机主要用于为密封夹套和滚筒提供压差，而选择不同形式压缩机机型，主要是根据系统结构紧凑程度、功耗和成本的综合要求而定。升压比选为：1.1-3.5，主要是根据滚筒所需操作温度要求而定。滚筒操作温度越低，要求压缩机压比越高。

该MVR低温衣物烘干装置的烘干方法，包括以下过程：

启动压缩机和滚筒，一方面滚筒被抽真空，这主要用来控制滚筒衣物的干燥温度，真空度越高，干燥温度可以降的越低，而滚筒操作温度的降低，有利于拓宽可烘干衣物的面料范围。另一方面旋转滚筒中不断翻转的衣物与空气接触面积较静止时有所增加，从而使得衣物中水分蒸发较充分且均匀，而从衣物中蒸发出来的水蒸气及滚筒内的湿空气混合后，被压缩机增压为高温湿空气；

从压缩机出来的高温湿空气进入密封夹套。密封夹套内高温湿空气通过滚筒的高导热壁面将热量传递给负压滚筒内的低温衣物，衣物受热后水分蒸发；同时密封夹套内湿空气被冷凝为两相混合物，其中气相湿空气通过密封夹套气相出口进入滚筒，而液相冷凝水在旋转离心力和自然重力作用下沉积在密封夹套底部，最后通过与密封夹套液相出口相连的排水泵排入环境。

密封夹套内高温湿空气加热滚筒促进衣物中水分的蒸发，而自身被冷凝为两相组分。其中未冷凝的空气（未利用热能）又循环回滚筒。该过程相当于协同利用了衣物蒸发水分的潜热和少量压缩机功耗对衣物进行加热。整个烘干工艺中，除了对外排放的冷凝水，不向外散失其他热量。因此具有低能耗的特点。

该MVR低温衣物烘干装置的烘干方法中，滚筒与密封夹套接触的壁面为具有高导热特性的材料。这有利于强化滚筒湿空气与密封夹套内高温湿空气的换热，从而可提高烘干速度。此外，该特点还可以用来降低滚筒与密封夹套内湿空气的换热温差，进而降低压缩机压比及对应功耗。

该MVR低温衣物烘干装置的烘干方法中，滚筒导热壁面可采用使滚筒腔体和密封夹套腔体导通的多孔结构；该结构的功能主要有两方面：一是强化滚筒低温湿空气和密封夹套内高温湿空气的热传递；二是密封夹套内未冷凝的湿空气在压差作用下通过小孔直接进入滚筒，可避免采用气液分离设备。

该MVR低温衣物烘干装置的管道设计，需要满足烘干时滚筒处于负压工况的要求。由于MVR低温衣物烘干工艺在负压条件下工作，管道设计不能采用现有的软橡胶管或者塑料管，需要采用硬质材料的耐压管设计，以防止在负压条件下，软管被外界压力压缩而堵塞流动通道。

该MVR低温衣物烘干装置的膨胀机与压缩机同轴布置。采用膨胀机的好处有两方面：湿空气在膨胀机中焓降增加，有利于提高膨胀机出口湿空气的液相成分比例，从而提高烘干速率；而膨胀机与压缩机同轴可回收部分膨胀功，从而可以降低压缩机的电耗，降低整个烘干系统的能耗。膨胀机出口湿空气压力略高于滚筒压力，这个压差主要是用来克服膨胀机出口至滚筒入口的管道压损。

附图说明

图1是现有水-湿空气高温衣物烘干工艺；

图2是提出的MVR低温衣物烘干工艺；

图中标号名称：1．滚筒，2．壳体，3．密封夹套，4．压缩机，5．排水泵，6．滚动轴承，7．膨胀机，8．气液分离器，9．电加热器，10．风机，11．换热器。

具体实施方式

参照附图，本发明提供一种机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置和方法。其特征在于：包括滚筒1、安装于滚筒1导热壁面上的密封夹套3、安装于密封夹套3外的壳体2，还包括压缩机4、排水泵5、膨胀机7和气液分离器8。其中滚筒1出口与压缩机4入口相连，压缩机出口4与密封夹套3相连，密封夹套3气相出口与滚筒1入口相连，密封夹套3出口与膨胀机7入口相连，膨胀机7出口与气液分离器8入口相连，气液分离器具有液相出口和气相出口，气液分离器8气相出口与滚筒1入口相连，气液分离器8液相出口与排水泵5入口相连，排水泵5出口与外界环境相连；

下面参照附图2，详细说明本发明提供的MVR低温衣物烘干过程。该装置的工作过程如下：首先，启动压缩机4和滚筒1，一方面滚筒1被抽真空，另一方面从滚筒1低温衣物中蒸发的湿空气进入压缩机4，被增压增温为高温湿空气；然后，高温湿空气进入密封夹套3。密封夹套3内高温湿空气通过高导热壁面将热量传递给负压滚筒1内的低温衣物，衣物受热后水分蒸发并进入压缩机4，开始下一次循环。同时密封夹套3内高温湿空气被冷凝为含有少量液相成分的气-液两相混合物，然后进入膨胀机7进一步降低湿空气的压力和温度，而膨胀机7出口液相成分含量较高的气-液两相混合物然后进入气液分离器8，气液分离器8具有液相出口和气相出口，其气相成分进入滚筒1，液相成分经过排水泵5排入环境。从该烘干工艺特点可以看出，该烘干工艺主要通过衣物蒸发的湿空气加压后再对衣物进行加热烘干，这相当于协同利用了衣物蒸发水分的潜热和压缩机4功耗对负压滚筒1衣物进行加热，而且密封夹套3内的未冷凝湿空气又循环进入滚筒，整个烘干工艺除了对外排放冷却水，不向外散失其他能量。而压缩机4少量的功耗仅用来提供密封夹套3和滚筒1间的压差。此外，该烘干工艺不需要增加电加热器，不耗水。该MVR低温衣物烘干装置采用膨胀机7，湿空气在膨胀机7中焓降增加，有利于提高膨胀机7出口湿空气的液相成分比例，从而提高烘干速率；而膨胀机7与压缩机4同轴可回收部分膨胀功，从而可以降低压缩机4的电耗，降低整个烘干系统的能耗。此外，带密封夹套3的滚筒1可在负压操作条件下工作，滚筒1壁面采用高导热材料可以强化滚筒1湿空气与密封夹套3内高温湿空气间换热，进而可有效降低滚筒1操作温度，因此该烘干工艺不仅具有低能耗、烘干速率快和工艺流程简单的优势，而且由于滚筒1操作温度可根据操作压力调整，可适用烘干的衣物范围也更宽。

Claims (7)

1.一种机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置，其特征在于：

包括壳体（2）、通过滚动轴承（6）安装于壳体（2）内的滚筒（1），还包括安装于滚筒（1）导热壁面上的密封夹套（3）、压缩机（4）、排水泵（5）、膨胀机（7）和气液分离器（8）；

其中滚筒（1）出口依次与压缩机（4）、密封夹套（3）、膨胀机（7）和气液分离器（8）相连，气液分离器（8）具有气相出口和液相出口，气液分离器（8）气相出口与滚筒（1）入口相连，气液分离器（8）液相出口与排水泵（5）入口相连，排水泵（5）出口与外界环境相连。

2.根据权利要求1所述的机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置，其特征在于：上述压缩机（4）为离心式、或罗茨式、或螺杆式、或附面层式、或轴流式，且升压比为：1.1-3.5。

3.根据权利要求1所述的机械蒸汽再压缩低温衣物烘干装置的烘干方法，其特征在于包括以下过程：

启动压缩机（4）和滚筒（1），一方面滚筒（1）被抽真空，另一方面从滚筒（1）低温衣物中蒸发出来的湿空气，进入压缩机（4）被增压增温为高温湿空气；

从压缩机（4）出来的高温湿空气进入密封夹套（3），在密封夹套（3）内，高温湿空气将热量传递给处于负压状态的滚筒（1）的低温衣物，衣物受热后水分蒸发；同时密封夹套（3）内湿空气被冷凝为含有少量液相的气-液两相混合物，然后进入膨胀机（7）继续降压降温，膨胀机出口含有较多液相的气-液两相混合物再进入气液分离器（8），气液分离器（8）的气相组分进入滚筒（1），而液相冷凝水通过排水泵（5）排入环境。

4.根据权利要求3所述的烘干方法，其特征于：上述滚筒（1）与密封夹套（3）接触的壁面为具有高导热特性的材料，能够使滚筒（1）内低温湿空气和密封夹套（3）内高温湿空气进行热传递。

5.根据权利要求3所述的烘干方法，其特征于：上述滚筒（1）导热壁面采用使滚筒（1）腔体和密封夹套（3）腔体导通的多孔结构；使得滚筒（1）低温湿空气和密封夹套（3）内高温湿空气进行热传递的同时，密封夹套（3）内未冷凝的湿空气在内外压差作用下，通过壁面小孔直接进入滚筒（1）。

6.根据权利要求3所述的烘干方法，其特征于：上述烘干装置的管道，采用硬质材料的耐压管。

7.根据权利要求3所述的烘干方法，其特征于：上述膨胀机（7）与压缩机（4）同轴布置，膨胀机（7）出口压力略高于滚筒（1）压力。

Images