CN103141571B - 单冷型水源热泵谷物冷却机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单冷型水源热泵谷物冷却机组，包括机组箱体，特征是：在所述机组箱体前端安装混风箱，混风箱的第一进口端安装回风接管，混风箱的第二进口端为新风进口端，混风箱的出口端安装过滤器，所述粗效过滤器与冷却器进口端连接，冷却器出口端与集风管进口端连接，集风管出口端与风机进口连接，风机出口连接送风接管及接口；在所述机组箱体的后端安装制冷系统，制冷系统包括压缩机和水冷冷凝器，水冷冷凝器上设有进水接口和出水接口，冷却器的制冷剂出口与压缩机进口连接，压缩机出口与水冷冷凝器进口连接，水冷冷凝器的制冷剂出口与冷却器的制冷剂进口连接。本发明节能，运行高效、稳定，降低成本，能连续运行，提高使用效率。

Description

单冷型水源热泵谷物冷却机组

技术领域

本发明涉及一种单冷型水源热泵谷物冷却机组及粮仓低温冷却系统，尤其是一种主要应用于散装粮仓中储粮的降温，以保持散装粮品质稳定的冷却机组和低温冷却系统。

背景技术

保持平均粮温在15℃以下在粮食行业称为低温储藏，平均粮温在15℃-20℃称为准低温储藏。粮食的低温储藏是公认的绿色、环保、安全、保鲜效果好的粮食储藏方法。随着人民生活水平的提高，对粮食安全和绿色无污染要求越来越高。谷物冷却机以确保散装粮降温的功能，具有保鲜、减少杀虫剂的使用等优点，使用数量越来越多。

我国粮食储备普遍采用风冷谷物冷却机，该类设备主要存在如下不足：

（1）现有的风冷谷物冷却机由于制冷系统采用风冷，冷凝温度在50-55℃，而冷凝温度越高压缩机制冷系数COP（Coefficient Of Performance，制冷能效比）越低，如按冷凝温度每升高1℃，COP值降低2.5%计算，采用水冷冷凝温度为40℃，相对风冷COP值提高约25%-37.5%，采用水冷的节能效果显著；在我国有许多地区自然水体的水温较低，节能的幅度更大；风冷谷物冷却机耗电量大，运行成本高，粮食储藏是微利行业而言负担较重，严重的限制了该技术的推广使用；

（2）风冷谷物冷却机在外温高时采取停机方式以节能，机组的使用效率受到影响；而水源热泵谷冷机受外界气温影响较小，可连续运行，提高了设备使用效率，减少设备配置数量；

（3）风冷谷物冷却机在外温较高时，冷凝温度高，如需将降温至较低温度，机组的出力十分勉强，机组易超压保护，且工作效率显著下降；

（4）风冷谷物冷却机制冷压缩机一般配置2-3台，在自动控制和不带回风的工作状态下，是按机组的出风温度控制压缩机的运行台数，由于进风空气的状态会随室外空气有较大的变化，会使压缩机启停频繁，不仅出风温度不宜稳定，还会降低制冷效率；

（5）原谷物冷却机设有氟加热器和电加热器，用于降低蒸发器后空气的相对湿度，其目的是防止相对湿度过高；空气中的水分被仓内谷物所吸附，造成谷物水分偏高，影响谷物的安全储藏；一般蒸发器后的空气的相对湿度>95%，要求相对湿度降为75%，如蒸发器后空气温度为10℃，则升温约3℃才可将空气相对湿度降为75%，使温度升为13℃；设置氟加热器和电加热器不仅降低了制冷效率，也增加空气侧流动阻力，极大的提高了机组的整体能耗；但升高空气温度以降低相对湿度，并没有改变空气的水蒸汽分压，对改变谷物的对水蒸汽的吸附性无作用，多次试验表明，用温升的方法降低蒸发器后空气相对湿度对改变谷物的吸附性效果不明显；

（6）原风冷谷物冷却机进风口仅1个，对散装平房仓低温作业一般采用回风进风方式，但作业时会出现仓外新风焓值低于仓内回风焓值，增加了运行能耗；

（7）原谷物冷却机采用风冷，运行时谷冷机排除的冷凝热加热了谷冷机附近空气环境，不利于设备的运行，特别是新风作为进风影响更大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种单冷型水源热泵谷物冷却机组及粮仓低温冷却系统，节能，运行高效、稳定，降低成本，能连续运行，提高使用效率。

按照本发明提供的技术方案，一种单冷型水源热泵谷物冷却机组，包括机组箱体和机组底座，特征是：在所述机组箱体的前端安装混风箱，混风箱的第一进口端安装回风接管，混风箱的第二进口端为新风进口端，在回风接管安装回风电动阀，在混风箱的新风进口端安装新风电动阀，混风箱的出口端安装粗效过滤器，所述粗效过滤器与直接蒸发式空气冷却器的进口端连接，直接蒸发式空气冷却器的出口端与集风管的进口端连接，集风管的出口端与直连离心风机的进口连接，直连离心风机的出口连接送风接管及接口；在所述机组箱体的后端安装机组制冷系统，机组制冷系统包括安装在机组箱体后端的三台制冷压缩机和管壳三段式水冷冷凝器，管壳三段式水冷冷凝器上设有冷凝器冷却水进水接口和冷凝器冷却水出水接口；所述直接蒸发式空气冷却器的制冷剂出口分别与三台制冷压缩机的进口连接，制冷压缩机的出口分别与管壳三段式水冷冷凝器的三段制冷剂进口连接，管壳三段式水冷冷凝器的制冷剂出口再分别与直接蒸发式空气冷却器的制冷剂进口连接。

在所述回风接管上安装回风温湿度传感器，在机组外侧安装新风温湿度传感器，在集风管上安装出风温湿度传感器。

在所述管壳三段式水冷冷凝器的制冷剂出口与直接蒸发式空气冷却器的制冷剂进口之间连接干燥过滤器。

在所述干燥过滤器和直接蒸发式空气冷却器的制冷剂进口之间连接电子膨胀阀。

在所述制冷压缩机的进口和出口管道上安装高低压控制器。

在所述管壳三段式水冷冷凝器的制冷剂出口管道上安装加液阀。

在所述机组箱体的后端安装机组控制箱，在机组控制箱中设置PLC控制器和风机变频器。所述机组底座包括支架和轮胎。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

（1）本发明所述冷却机组是将粮食储藏技术、制冷技术、暖通技术、自动控制技术、机械等多学科集一体的技术综合体，对原有谷冷机进行大幅度改进和使用新的系统运行模式；使用时机组按进风方式可分为二种：第一种进风方式为仓内回风，一般可按额定风量运行，是平房仓通常使用的方式，也是一种节能方式；第二种进风方式是采用仓外空气，先设定送风温度，机组变频风机自动调节到一定送风量，满足设定温度值；进风经过滤后进入蒸发器降温后送入粮仓，经粮仓内地上笼均匀分配到粮堆内，将粮堆冷却后回到机组（第一种方式）或排至仓外（第二种方式）；

（2）本发明所述冷却机组以自然水体作为制冷系统冷凝器冷却介质，由于降低了冷凝温度，从而提高了机组COP值，降低了机组用电量；

（3）本发明首次在该类型设备中使用了电子膨胀阀，适应了机组使用时制冷负荷变化范围大的特点，提高了机组的稳定性，减小了出口温度波动幅度，同时也可节能；

（4）本发明首次在该类型设备中取消了氟加热器和电加热器，较大幅提高了机组的制冷效率，降低了机组的装机容量和机组的造价，也加快了储粮冷却速度，经试验对储粮未产生不利影响；

（5）本发明所述冷却机组采用三套独立制冷系统并联使用，通过增加或减少运行的制冷系统，以适应制冷负荷大幅度变化，减少制冷系统启动次数和提高了制冷效率，提供了设备的可靠性；

（6）本发明首次在该类型设备中增加新风口，共设回风和新风二个进风口；二个进风口设有电动风阀，根据回风和新风的焓值自动选择焓值低的作为进风，并自动按设定的模式运行，减少了运行成本；新风为机组进风时机组新风阀和仓房的电动窗开启，回风阀关闭；回风为机组进风时机组新风阀和仓房的电动窗关闭，机组回风阀开启；

（7）本发明首次在该类型设备中增加回风温湿度传感器和新风温湿度传感器，按进风温度与设定送风温度的差值来确机组制冷系统的数量，使机组避免频繁启动，保持送风温度和机组运行的相对稳定，也可适当节能；

（8）本发明首次在粮食散装仓房设固定垂直回风管，相比原有的在仓外临时安装的软风道，减少了工作量，热损失小，空气阻力小；

（9）本发明所述的机组制冷系统排出的冷凝热对机组附近的空气影响很小，有利于运行效率的提高；

（10）本发明首次在该类型设备中与仓房的电动窗连锁控制，实现机组的优化运行；

（11）本发明运行方便：集空气过滤、降温减湿、送风、控制为一体，可采集、记录、传输各类信息，可实现自动控制和无人值守运行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B向视图。

图4为图1的C向视图。

图5为图1的D向视图。

图6为图1的D向视图。

图7为本发明所述制冷系统的示意图。

图8为本发明所述机组的工作状态示意图。

图9为图8的F-F剖视图。

图10为图8的G-G剖视图。

图11为图9的H-H剖视图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1～图11所示：所述单冷型水源热泵谷物冷却机组及粮仓低温冷却系统包括回风接管1、回风电动阀2、混风箱3、新风电动阀4、粗效过滤器5、直接蒸发式空气冷却器6、集风管7、直连离心风机8、送风接管及接口9、制冷压缩机10、管壳三段式水冷冷凝器11、干燥过滤器12、电子膨胀阀13、高低压控制器14、加液阀15、回风温湿度传感器16、新风温湿度传感器17、出风温湿度传感器18、控制箱19、PLC控制器19a、风机变频器19b、冷凝器冷却水进水接口20、冷凝器冷却水出水接口21、机组箱体22、机组底座23、支架23a、轮胎23b、粮仓送风接口24、粮仓回风接口25、气体分配箱26、地上笼27、保温软风管28、仓内回风管29、机组电源接线30、粮堆31、散装粮仓32、仓房电动窗33、电气控制箱34等。

如图1所示，本专利包括机组箱体22和机组底座23，在机组箱体22的前端安装混风箱3，混风箱3的第一进口端安装回风接管1，混风箱3的第二进口端为新风进口端，在回风接管1安装回风电动阀2，在混风箱3的新风进口端安装新风电动阀4，混风箱3的出口端安装粗效过滤器5，所述粗效过滤器5与直接蒸发式空气冷却器6的进口端连接，直接蒸发式空气冷却器6的出口端与集风管7的进口端连接，集风管7的出口端与直连离心风机8的进口连接，直连离心风机8的出口连接送风接管及接口9；在所述回风接管1上安装回风温湿度传感器16，在机组外侧安装新风温湿度传感器17，在集风管7上安装出风温湿度传感器18；在所述机组箱体22的后端安装机组制冷系统，如图7所示，所述机组制冷系统包括安装在机组箱体22后端的3台制冷压缩机10和管壳三段式水冷冷凝器11，管壳三段式水冷冷凝器11上设有冷凝器冷却水进水接口20和冷凝器冷却水出水接口21；所述直接蒸发式空气冷却器6的制冷剂出口分别与3台制冷压缩机10的进口连接，制冷压缩机10的出口分别与管壳三段式水冷冷凝器11的三段制冷剂进口连接，管壳三段式水冷冷凝器11的制冷剂出口再分别与直接蒸发式空气冷却器6的制冷剂进口连接；

如图7所示，在所述管壳三段式水冷冷凝器11的制冷剂出口与直接蒸发式空气冷却器6的制冷剂进口之间连接干燥过滤器12，用于去除制冷剂中的水分和杂质；

如图7所示，在所述干燥过滤器12和直接蒸发式空气冷却器6的制冷剂进口之间连接电子膨胀阀13，电子膨胀阀13对制冷剂进行节流；

如图7所示，在所述制冷压缩机10的进口和出口管道上安装高低压控制器14；

如图7所示，在所述管壳三段式水冷冷凝器11的制冷剂出口管道上安装加液阀15；

如图7所示，本发明所述机组制冷系统的工作原理为：从直接蒸发式空气冷却器6的制冷剂出口出来的低压低温制冷剂蒸汽经管道进入制冷压缩机10的进口，被压缩为高温高压气体后进入管壳三段式水冷冷凝器11的制冷剂进口，在地表水冷却下制冷剂成为高压液体，经干燥过滤器12去除制冷剂中的水分和杂质后进入电子膨胀阀13，节流后制冷剂变为低压液体进入直接蒸发式空气冷却器6的制冷剂进口，吸收冷却器外侧空气中的热量，使空气冷却去湿，制冷剂成为低压低温蒸汽，再进入制冷压缩机10，以此循环；

如图1所示，在所述机组箱体22的后端安装机组控制箱19，在机组控制箱19中设置PLC控制器19a和风机变频器19b，PLC控制器19a用于各用电设备的程序控制，风机变频器19b可根据设定的送风温度自动调节风机电机的供电频率，调节风机转速，使送风量与设定送风温度相匹配；本发明所述冷却机组的运行按控制方式分为自动状态和手动状态，根据进风温度（进风温湿度传感器16、新风温湿度传感器17）和设定的送风温度（出风温湿度传感器18）的数值差确定3台制冷压缩机10的加载与卸载；

图2～图6所示，所述机组底座23包括支架23a和轮胎23b。

如图8～图11所示，本发明所述粮仓低温冷却系统包括粮仓32和安装在粮仓32外部的冷却机组；所述粮仓32的粮仓送风接口24通过保温软风管28与冷却机组的送风接管及接口9连接，粮仓32的粮仓回风接口25通过保温软风管28与冷却机组的回风接管1连接；所述粮仓送风接口24与粮仓32内的气体分配箱26连接，气体分配箱26与均匀布置在粮仓32内的地上笼27连接；在所述地上笼27上部堆放粮堆31，粮堆31的上部设置仓房电动窗33；在所述粮仓32外设置电气控制箱34，电气控制箱34通过机组电源接线30与冷却机组连接；

如图9所示，在所述粮仓32内设置有仓内回风管29，仓内回风管29竖直设置在粮仓32内，仓内回风管29的出风端与粮仓回风接口25连接。

本发明所述粮仓低温冷却系统的工作过程为：待处理的空气由冷却机组的回风接管1或混风箱3的新风进口进入混风箱3，经粗效过滤器5去除空气中的较大颗粒，进入直接蒸发式空气冷却器6，被降温减湿后经集风管7进入直连离心风机8，空气被直连离心风机8增压后送至送风接管及接口9，再通过保温软风管28与粮仓32的粮仓送风接口24连接，空气再被送入粮仓32中，经粮仓送风接口24进入粮仓32内的气体分配箱26，空气被分配后进入地上笼27，由地上笼27均匀扩散后低温空气进入粮堆31；将粮堆31冷却后的升温空气有二种流向：第一种为回风型，即由设在粮堆31上部的仓内回风管29吸入，经粮仓回风接口25和连接机组回风接管1的保温软风管28，再回到机组作降温减湿处理，以此循环；第二种流向为直流型，即由仓房窗33直接排至窗外。

进入冷却机组的空气为仓内的回风或新风，根据二者的空气焓值比较，机组自动选择进入的空气方式；机组使用回风时，仓房电动窗33自动关闭，降温后的空气回到机组；在机组使用新风时，仓房电动窗33自动开启，降温后的空气排至仓外。

直接蒸发式空气冷却器6内的制冷剂液在吸收进风热量后蒸发，成为低压低温制冷剂蒸汽进入制冷压缩机10，被压缩为高温高压蒸汽进入管壳三段式水冷冷凝器11，在管壳三段式水冷冷凝器11中被冷凝器冷却水进水口20进入的水冷却，由高温高压蒸汽变为高压液体，通过干燥过滤器12去除制冷剂中的水分和杂质；进入电子膨胀阀13，经节流变为低压液体，再在直接蒸发式空气冷却器6内蒸发吸热成为低温低压蒸汽，再回到制冷压缩机10，以此循环。其中，高低压控制器14用于限制系统高压和低压值，确保系统安全；加液阀15用于制冷系统的制冷剂加注；完成冷却后的冷却水用软管与冷凝器冷却水出水口21连接排至附近雨水井。

本发明按主要部件的型号和规格及技术参数采购或制作各部件，按国家对类似机组的相关技术要求组装设备，配置相应的管道、安装相应的控制线路和控制元件，在系统组装完成后作相应调试和测试，合格后运输至粮库，作业时连接保温软风管、冷却供回水管道、供电线路，完成仓房电动窗与机组的连锁控制即可投入使用。

本发明采用的机组通过专业测试台测试，并在粮仓进行了生产性试验，实仓试验中运行稳定，节能高效，取得较好经济效益，为粮食仓储行业提供了新的装备。

Claims (8)

1. 一种单冷型水源热泵谷物冷却机组，包括机组箱体（22）和机组底座（23），其特征是：在所述机组箱体（22）的前端安装混风箱（3），混风箱（3）的第一进口端安装回风接管（1），混风箱（3）的第二进口端为新风进口端，在回风接管（1）安装回风电动阀（2），在混风箱（3）的新风进口端安装新风电动阀（4），混风箱（3）的出口端安装粗效过滤器（5），所述粗效过滤器（5）与直接蒸发式空气冷却器（6）的进口端连接，直接蒸发式空气冷却器（6）的出口端与集风管（7）的进口端连接，集风管（7）的出口端与直连离心风机（8）的进口连接，直连离心风机（8）的出口连接送风接管及接口（9）；在所述机组箱体（22）的后端安装机组制冷系统，机组制冷系统包括安装在机组箱体（22）后端的三台制冷压缩机（10）和管壳三段式水冷冷凝器（11），管壳三段式水冷冷凝器（11）上设有冷凝器冷却水进水接口（20）和冷凝器冷却水出水接口（21）；所述直接蒸发式空气冷却器（6）的制冷剂出口分别与三台制冷压缩机（10）的进口连接，制冷压缩机（10）的出口分别与管壳三段式水冷冷凝器（11）的三段制冷剂进口连接，管壳三段式水冷冷凝器（11）的制冷剂出口再分别与直接蒸发式空气冷却器（6）的制冷剂进口连接。

2.如权利要求1所述的单冷型水源热泵谷物冷却机组，其特征是：在所述回风接管（1）上安装回风温湿度传感器（16），在机组外侧安装新风温湿度传感器（17），在集风管（7）上安装出风温湿度传感器（18）。

3.如权利要求1所述的单冷型水源热泵谷物冷却机组，其特征是：在所述管壳三段式水冷冷凝器（11）的制冷剂出口与直接蒸发式空气冷却器（6）的制冷剂进口之间连接干燥过滤器（12）。

4.如权利要求3所述的单冷型水源热泵谷物冷却机组，其特征是：在所述干燥过滤器（12）和直接蒸发式空气冷却器（6）的制冷剂进口之间连接电子膨胀阀（13）。

5.如权利要求1所述的单冷型水源热泵谷物冷却机组，其特征是：在所述制冷压缩机（10）的进口和出口管道上安装高低压控制器（14）。

6.如权利要求1所述的单冷型水源热泵谷物冷却机组，其特征是：在所述管壳三段式水冷冷凝器（11）的制冷剂出口管道上安装加液阀（15）。

7.如权利要求1所述的单冷型水源热泵谷物冷却机组，其特征是：在所述机组箱体（22）的后端安装机组控制箱（19），在机组控制箱（19）中设置PLC控制器（19a）和风机变频器（19b）。

8.如权利要求1所述的单冷型水源热泵谷物冷却机组，其特征是：所述机组底座（23）包括支架（23a）和轮胎（23b）。

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