CN103206799A

CN103206799A - 一种食用菌干燥装置用热泵回路

Info

Publication number: CN103206799A
Application number: CN2013101575209A
Authority: CN
Inventors: 张敬坤; 李克成; 张忠斌; 黄虎; 姜睿; 唐彪锋
Original assignee: JIANGSU MENERGY TECHNOLOGY Ltd; Nanjing Normal University
Current assignee: JIANGSU MENERGY TECHNOLOGY Ltd; Nanjing Normal University
Priority date: 2013-04-28
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-04-28
Also published as: CN103206799B

Abstract

本发明公开了一种食用菌干燥装置用热泵回路，包括冷凝器和并联设置的三组压缩机和蒸发器总成，压缩机和蒸发器总成包括依次连接的膨胀阀、蒸发器和压缩机。冷凝器包括依次连接的集气混合装置、蛇形管束和集液混合装置，集气混合装置包括集气内管和套在集气内管外部的集气外管，集气内管与集气外管之间的空隙为集气静压层，集液混合装置包括集液内管和套在集液内管外部的集液外管，集液内管与集液外管之间的空隙为集液静压层。本发明在现有冷凝器仅能实现能量交换的基础上实现了工质的交换，提高冷凝器的利用效率，提高换热效率，降低了处理不均匀导致的制冷工质之间的热力不均，提高空气处理机组的出力范围和处理能力，提高了空气处理的均匀性。

Description

一种食用菌干燥装置用热泵回路

技术领域

本发明涉及空调机组相关设备技术领域，具体涉及一种食用菌干燥装置用热泵回路。

背景技术

烘干储存是一种普遍应用于含水量较大的农产品的有效保存方式，烘烤房是进行大批量生产时普遍使用的设备。烘干时水分从农产品中蒸发到周围空气中，使空气的湿度增加温度降低。作为烘烤房的核心设备，空气处理机组起到除湿升温的作用。目前农村地区使用较多烘烤房是利用烟气加热的热空气对流式干燥烘烤房，这种传统型烘烤房设备简单，初投资较少，但是存在烘烤效率低下、烘干食物质量不佳、环境污染等一系列问题。同时现有的烘烤房中也大量存在使用电加热装置来加热空气的空气处理机组，使用这种空气处理机组的烘烤房清洁度较好，但是热电偶功率大，耗电量高，从而经济效益较低。

发明专利 200810023883.2 热湿分段处理的空调机组及其空气处理方法，采用两级表冷器实现对空气湿热负荷和湿负荷分段处理，第一表冷器用于除去热湿负荷使温度降到露点温度，第二表冷器用于除去湿负荷，从而提高除湿效果，提高整个空调系统的能耗比。

发明专利 200810023883.2 热湿分段处理的空调机组及其空气处理方法，除湿效果好，适用于空调除湿效果要求高的领域。对于烘烤房，其空气湿度较大，对除湿要求不高，一般的固体吸附除湿方法即能达到除湿要求。进一步地，烘烤房空气湿度大，空气处理量大，所述发明除湿加热负荷不能达到要求。进一步地，所述发明并没有对加热器部分做出详细的规定，当使用电加热时，电耗高经济效益较低。所述发明主要用于除湿要求高的领域，烘烤房的热负荷要求高而除湿要求相对低，所述专利并不适用于烘烤房。

发明内容

发明内容：针对现有技术电耗较高、效率较低、处理能力不高的缺陷，本发明提供了一种基于热泵的能够提高经济效率和换热效率、出力范围广、处理能力强的食用菌干燥装置用热泵回路。

技术方案：本发明食用菌干燥装置用热泵回路，包括冷凝器和并联设置的三组压缩机和蒸发器总成，压缩机和蒸发器总成包括依次连接的膨胀阀、蒸发器和压缩机，三组压缩机和蒸发器总成中膨胀阀的制冷剂进口分别与冷凝器的制冷剂出口连接，压缩机的制冷剂出口分别与冷凝器的制冷剂进口连接。

冷凝器包括依次连接的集气混合装置、蛇形管束和集液混合装置，集气混合装置包括集气内管和套在集气内管外部的集气外管，集气内管与集气外管之间的空隙为集气静压层，集气内管上设置的三个制冷剂进口即为冷凝器的制冷剂进口，集气内管的三个制冷剂进口分别与一个压缩机和蒸发器总成中的压缩机连接，集气外管与蛇形管束的进口连接。集液混合装置包括集液内管和套在集液内管外部的集液外管，集液内管与集液外管之间的空隙为集液静压层，集液内管与蛇形管束的出口连接，集液外管上设置的三个制冷剂出口即为冷凝器的制冷剂出口，集液外管的三个制冷剂出口分别与一个压缩机和蒸发器总成中的膨胀阀连接。

本发明中，集气内管的管壁上均匀分布有与集气静压层连通的排气孔口，集液内管的管壁上均匀分布有与集液静压层连通的排液孔口。

本发明集气混合装置采用内管和套在内管外部的外管的双层结构，内管和外管之间空隙为静压层，静压层起使气态制冷剂充分混合和稳压作用，外管内径d_w和内管外径d_n比值d_w/d_n应为2.5~3.5。比值小时混合与稳压效果差，阻力大；比值过大时混合与稳压效果提高幅度降低，金属耗量大，经济性差。内管均匀布置排气孔口，使气态冷剂均匀的从集气混合装置的内管扩散到静压层，为了提高扩散的均匀性和降低扩散阻力，排气孔口的直径应为集气混合装置内管直径的1/3。集气混合装置内管通过毛细管与三个气态制冷剂进口连接，为了减轻集气混合装置内管两端对气流组织的影响和毛细管之间的相互影响，两侧毛细管到集气混合装置内管两端的距离应为内管直径的5倍，即5d_n，两相邻毛细管之间的距离应为2d_n~3d_n。

本发明集液混合装置同样采用内外双层管结构，内管和外管之间空隙为静压层，静压层起使液态制冷剂充分混合的作用，外管内径d_w和内管外径d_n比值d_w/d_n应在1.5~2.5之间。比值小时混合效果差，且阻力大；比值过大时混合效果提高幅度降低，金属耗量大，经济性差。内管均匀布置排液孔口，使液态冷剂均匀的从集液混合装置的内管流动到静压层，为了提高流动的均匀性和降低流动阻力，排液孔口的直径应为集气混合装置内管直径的1/2。集液混合装置内管通过毛细管冷凝器出口连接，为了提高混合的均匀性及减轻集液混合装置内管两端和毛细管之间的互相影响，两侧毛细管到集液混合装置内管两端的距离应为内管直径的2倍，即2d_n，两相邻毛细管之间的距离应为0.5d_n~1.5d_n。

空气处理机组的制热循环如下：气态制冷剂通过三个气态制冷剂进口进入集气混合装置内管；气态制冷剂通过集气混合装置内管上均匀布置的排气孔口均匀扩散到集气混合装置静压层；在集气混合装置静压层内气态制冷剂充分混合；气态制冷剂通过集气混合装置外管进入蛇形管束；气态制冷剂在蛇形管束内液化放热由气态变成液态；液态制冷剂从蛇形管束进入集液混合装置内管；液态制冷剂从均匀分布在集液混合装置内管上的排液孔口流进集液混合装置静压层；在集液混合装置静压层内液态制冷剂充分混合；液态制冷剂通过集液混合装置外管上的三个液态制冷剂出口分别进入三组压缩机和蒸发器总成的膨胀阀；在压缩机和蒸发器总成内，液态制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，在蒸发器内液态制冷剂吸热从液态变成气态，气态制冷剂通过压缩机进入气态制冷剂进口，完成循环。

本发明冷凝器在蛇形管束进口和出口分别设置集气混合装置和集液混合装置实现三组压缩机和蒸发器总成制冷工质之间的交换，在现有冷凝器仅能实现能量交换的基础上实现了工质的交换，提高冷凝器的利用效率，提高换热效率，降低了处理不均匀导致的制冷工质之间的热力不均，提高空气处理机组的出力范围和处理能力，提高了空气处理的均匀性。

有益效果：与现有空气处理机组相比，本发明有以下优点：

（1）本发明冷凝器在现有冷凝器仅能实现能量交换的基础上实现了工质的交换，降低处理不均匀导致的制冷工质之间的热力不均，提高了空气处理的均匀性。

（2）本发明冷凝器显著提高冷凝器的利用效率，在低负荷只有部分压缩机和蒸发器总成运行时仍能充分利用冷凝器，从而提高了冷凝器的利用效率，提高换热效率。

（3）本发明冷凝器可以根据需要调节开启的压缩机和蒸发器总成数，提高了空气处理机组的出力范围，当空气处理机组低负荷运行时可以开启1~2压缩机和蒸发器总成，使空气处理机组负荷调节更加灵活方便。

（4）本发明冷凝器在蛇形管束进口和出口分别设置集气混合装置和集液混合装置，制冷剂进入和流出冷凝器分别通过集气混合装置和集液混合装置，实现制冷工质之间的充分混合，从而消除制冷工质之间的热力不均。

（5）本发明集气混合装置和集液混合装置均采用内外双层管结构，内管和外管之间的间隙为静压层，提高了制冷工质的混合效果。

附图说明

图1是本发明食用菌干燥装置用热泵回路的原理结构图；

图中：1-冷凝器；11-集气混合装置；111-集气混合装置内管；112-集气混合装置外管；113-集气混合装置静压层；114-排气孔口；12-蛇形管束；13-集液混合装置；131-集液混合装置内管；132-集液混合装置外管；133-集液混合装置静压层；134-排液孔口；21-第一液态制冷剂出口；22-第二液态制冷剂出口；23-第三液态制冷剂出口；31-第一膨胀阀；32-第二膨胀阀；33-第三膨胀阀；41-第一蒸发器；42-第二蒸发器；43-第三蒸发器；51-第一压缩机；52-第二压缩机；53-第三压缩机；61-第一气态制冷剂进口；62-第二气态制冷剂进口；63-第三气态制冷剂进口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

本发明一种食用菌干燥装置用热泵回路，包括冷凝器1和并联设置的三组压缩机和蒸发器总成。压缩机和蒸发器总成一包括依次连接的第一膨胀阀31、第一蒸发器41和第一压缩机51；压缩机和蒸发器总成二包括依次连接的第二膨胀阀32、第二蒸发器42和第二压缩机52；压缩机和蒸发器总成三包括依次连接的第三膨胀阀33、第三蒸发器43和第三压缩机53。冷凝器1包括沿制冷剂流动方向的集气混合装置11、蛇形管束12和集液混合装置13。三组压缩机和蒸发器总成的气态制冷剂先进入集气混合装置11充分混合，之后再进入蛇形管束12冷凝液化成液态制冷剂，液态制冷剂再进入集液混合装置13充分混合后分成三路分别返回三组压缩机和蒸发器总成，即采用总-分-总-分的形式实现空气处理机组的制热过程。集气混合装置11采用内管111和套在内管111外部的外管112的双层结构，集气混合装置内管111和集气混合装置外管112之间的间隙为集气混合装置静压层113，集气混合装置内管111均匀布置排气孔口114；集液混合装置13同样采用内管131和套在内管131外部的外管132的双层结构，集液混合装置内管131和外管132之间的间隙为集液混合装置静压层133，集液混合装置内管131均匀布置排液孔口134。集气混合装置内管111连接三个气态制冷剂进口61、62、63，三个气态制冷剂进口61、62、63分别与三组压缩机和蒸发器总成的压缩机51、52、53连接；蛇形管束12进口与集气混合装置外管112连接，蛇形管束12出口与集液混合装置内管131连接；集液混合装置外管132连接三个液态制冷剂出口21、22、23，三个液态制冷剂出口21、22、23分别与三组压缩机和蒸发器总成的膨胀阀31、32、33连接。

空气处理系统的制热循环如下：气态制冷剂通过第一气态制冷剂进口61、第二气态制冷剂进口62、第三气态制冷剂进口63进入集气混合装置内管111；气态制冷剂通过集气混合装置内管111上均匀布置的排气孔口114均匀扩散到集气混合装置静压层113；在集气混合装置静压层113内气态制冷剂充分混合；气态制冷剂通过集气混合装置外管112进入蛇形管束12；气态制冷剂在蛇形管束12内液化放热由气态变成液态；液态制冷剂从蛇形管束12出口进入集液混合装置内管131；液态制冷剂从均匀分布在集液混合装置内管131上的排液孔口134流进集液混合装置静压层133；在集液混合装置静压层133内液态制冷剂充分混合；液态制冷剂通过集液混合装置外管132上的第一液态制冷剂出口21、第二液态制冷剂出口22、第三液态制冷剂出口23分别进入第一膨胀阀31、第二膨胀阀32、第三膨胀阀33；在压缩机和蒸发器总成内，液态制冷剂通过第一膨胀阀31、第二膨胀阀32、第三膨胀阀33分别进入第一蒸发器41、第二蒸发器42、第三蒸发器43，在第一蒸发器41、第二蒸发器42、第三蒸发器43内液态制冷剂吸热从液态变成气态，气态制冷剂通过第一压缩机51、第二压缩机52、第三压缩机53分别进入第一气态制冷剂进口61、第二气态制冷剂进口62、第三气态制冷剂进口63，完成循环。

本发明具体实施例，在只有两个压缩机和蒸发器总成运行的低负荷情况下，具体运行如下：气态制冷剂通过第一气态制冷剂进口61、第二气态制冷剂进口62进入集气混合装置内管111；气态制冷剂通过集气混合装置内管111上均匀布置的排气孔口114均匀扩散到集气混合装置静压层113；在集气混合装置静压层113内气态制冷剂充分混合；气态制冷剂通过集气混合装置外管112进入蛇形管束12；气态制冷剂在蛇形管束12内液化放热由气态变成液态；液态制冷剂从蛇形管束12出口进入集液混合装置内管131；液态制冷剂从均匀分布在集液混合装置内管131上的排液孔口134流进集液混合装置静压层133在集液混合装置静压层133内液态制冷剂充分混合；液态制冷剂通过集液混合装置外管132上的第一液态制冷剂出口21、第二液态制冷剂出口22分别进入两组压缩机和蒸发器总成的第一膨胀阀31、第二膨胀阀32；在压缩机和蒸发器总成内，液态制冷剂通过第一膨胀阀31、第二膨胀阀32分别进入第一蒸发器41、第二蒸发器42，在第一蒸发器41、第二蒸发器42内液态制冷剂吸热从液态变成气态，气态制冷剂通过第一压缩机51、第二压缩机52分别进入第一气态制冷剂进口61、第二气态制冷剂进口62，完成循环。

Claims

1. 一种食用菌干燥装置用热泵回路，其特征在于，该热泵回路包括冷凝器（1）和并联设置的三组压缩机和蒸发器总成，所述压缩机和蒸发器总成包括依次连接的膨胀阀、蒸发器和压缩机，三组压缩机和蒸发器总成中膨胀阀的制冷剂进口分别与冷凝器（1）的制冷剂出口连接，压缩机的制冷剂出口分别与冷凝器（1）的制冷剂进口连接；

所述冷凝器（1）包括依次连接的集气混合装置（11）、蛇形管束（12）和集液混合装置（13）；

所述集气混合装置（11）包括集气内管（111）和套在所述集气内管（111）外部的集气外管（112），集气内管（111）与集气外管（112）之间的空隙为集气静压层（113），集气内管（111）上设置的三个制冷剂进口即为冷凝器（1）的制冷剂进口，集气内管（111）的三个制冷剂进口分别与一个压缩机和蒸发器总成中的压缩机连接，集气外管（112）与蛇形管束（12）的进口连接；

集液混合装置（13）包括集液内管（131）和套在所述集液内管（131）外部的集液外管（132），集液内管（131）与集液外管（132）之间的空隙为集液静压层（133），集液内管（131）与蛇形管束（12）的出口连接，集液外管（132）上设置的三个制冷剂出口即为冷凝器（1）的制冷剂出口，集液外管（132）的三个制冷剂出口分别与一个压缩机和蒸发器总成中的膨胀阀连接。

2.根据权利要求1所述的一种食用菌干燥装置用热泵回路，其特征在于，所述集气内管（111）的管壁上均匀分布有与集气静压层（113）连通的排气孔口（114），所述集液内管（131）的管壁上均匀分布有与集液静压层（133）连通的排液孔口（134）。

3.根据权利要求1所述的一种食用菌干燥装置用热泵回路，其特征在于，所述集气外管（112）内径与集气内管（111）外径的比值为2.5~3.5，所述集液外管（132）内径与集液内管（131）外径的比值为1.5~2.5。