CN103557683B - 一种空气源三联供热泵烘干机组 - Google Patents

一种空气源三联供热泵烘干机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空气源三联供热泵烘干机组,解决物料高温烘干方式存在能耗高、浪费热能的问题。本发明包括内部设有温湿度传感器的保温烘房,通过第一回风管与保温烘房连通的热交换器,与第一回风管连通的第一冷凝器,与第一冷凝器连接的电加热器,进风口与电加热器相对应、出风口与保温烘房连通的送风机,进风口与热交换器出风口相对应、出风口连接有第三回风管的排风机,设置在热交换器与排风机之间并依次排布的电动风门和蒸发器,分别与第一冷凝器和蒸发器连接的热泵循环装置,以及与温湿度传感器连接的控制器;第三回风管设有与热交换器对应的第一出风口和与室外连通的第二出风口。本发明结构合理,功能繁多,其具有良好的节能效果。

Description

一种空气源三联供热泵烘干机组
技术领域
    本发明涉及一种烘干机,具体地说,是涉及一种空气源三联供热泵烘干机组。
背景技术
在我国,高温烘干主要应用在一些特殊的物料场所,例如茶叶、城市淤泥、尖果、肥料等产品的高温烘干。高温烘干常用的烘干方式有蒸汽烘干、微波烘干、热风炉烘干等。由于物料的干燥必须至少满足两个条件:加温和排湿,而高温烘干的过程中排湿会浪费很大的热量,这种热量的浪费有时会占到总热量的70%。
具体来说,传统的高温烘干方式的不足主要表现在以下方面:
1、通过蒸汽烘干和热风炉烘干需要燃烧大量煤、柴等一次能源,排湿时直接将高温高湿气体排出烘房外,能源耗巨大,同时燃烧煤的同时产生大量的有害气体及废渣,如一氧化硫、一氧化碳、二氧化碳等CO2等有害气体,大量的氮化物和硫化物造成酸雨等灾害,与国家节能环保的可持续发展政策相反。
2、在高温烘干过程中,例如采用蒸汽烘干和热风炉烘干,烘房内部温度主要通过燃料的增减量来调节,因而烘房内的温度不能稳定控制,温差较大,物料烘干的产品质量得不到保障。
3、在高温烘干过程中,燃烧煤、柴过程中产生的热量在物料排湿时大部分热能直接排出室外,没有得到循环利用。节能效果及差。
4、在排湿时,有些物料(例如材叶)中的香味及营养成分会直接排出室外,降低茶叶的功效,另一方面,在物料的烘干过程中,会出现有害气体进入物料烘干房内,形成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气源三联供热泵烘干机组,主要解决现有的物料高温烘干方式存在能耗高、浪费热能的问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种空气源三联供热泵烘干机组,包括内部设有温湿度传感器的保温烘房,通过第一回风管与该保温烘房连通的热交换器,通过第二回风管与第一回风管连通的第一冷凝器,与该第一冷凝器连接的电加热器,进风口与该电加热器相对应、出风口与保温烘房连通的送风机,进风口与热交换器出风口相对应、出风口连接有第三回风管的排风机,设置在热交换器出风口与排风机进风口之间并依次排布的电动风门和蒸发器,分别与第一冷凝器和蒸发器连接的热泵循环装置,以及与温湿度传感器连接的控制器;所述第三回风管设有与热交换器进风口对应的第一出风口和与室外连通的第二出风口。
进一步地,所述第一回风管中靠近热交换器处还设有与控制器连接的第一电动风阀。
同样,所述第二回风管中还设有与控制器连接的第二电动风阀。
具体地说,所述热泵循环装置包括输出端与第一冷凝器连接的压缩机,输出端与该压缩机输入端连接的分离器,分别与分离器和蒸发器连接的四通阀,与蒸发器连接的储液罐,连接在蒸发器与储液罐之间的膨胀阀,以及分别与该储液罐和四通阀连接的第二冷凝器;所述第一冷凝器与四通阀输入端连接。
再进一步地,所述第二回风管还连接有第四回风管,并且该第四回风管中还设有与控制器连接的第三电动风阀;所述第四回风管位于第二电动风阀的下方。
再进一步地,所述第二冷凝器连接有风机盘管。
更进一步地,本发明还包括循环泵和保温水箱;所述第二冷凝器与保温水箱连接,所述循环泵则设置在第二冷凝器与保温水箱之间。
作为优选,所述膨胀阀与蒸发器之间还设有过滤器。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明结构巧妙,设计合理,使用方便。
(2)本发明将热泵除湿技术、全热新风交换技术及二次加热器(电加热或蒸汽加热)技术有机结合为一体,其烘干温度可达到80℃~120℃左右,温度可依据需要来进行调整,扩宽了不同物料烘干的应用领域。
(3)本发明采用循环换热方式,将前后两次不同温度和湿度的空气在热交换器中进行热交换,从而一方面确保了保温烘房的烘干温度,另一方面也减轻了后续空气在设备中除湿的压力。
(4)本发明的工作模式依据用户使用需求,可灵活调节,各种模式之间相互独立,不相干扰,因而可完取代传统空调、热水器、壁挂炉等设备,减少设备的投资。
(5)本发明在给物料提供烘干温度并对其进行保温时,不仅可以额外提供热水,而且还可以对环境进行制冷或制热,因此,其功能非常繁多,本发明集成化的设置方式也大大增强了其实用性。
(6)本发明全程采用自动化控制,不需要人员操作即可实现自动烘干,一方面可节省烘干时的人力成本,另一方面也可以依据物料烘干的要求,采用分时段温湿度控制,自动加温排湿,温度精度可控制0.1度以内,湿度精度可控制0.2%以内,可适用于流水线物料的烘干,烘干物料的品质、层色、香味得到提高,保证烘干品质。
(7)本发明由经验丰富的工程师经过大量的计算和实际实验后设计得出,其很好地将理论与实际进行了结合,具有烘干和除湿效果好、无需使用燃料、且可以实现能量循环利用的优点,因此,其相比现有技术来说,具有突出的实质性特点和显著的进步。
(8)本发明性价比高、节能、环保,很好地改善了物料高温烘干技术的不足,解决了现有技术的缺陷,因此,其具有广泛的市场应用前景和巨大的市场发展潜力,适于大范围推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明对物料进行烘干时的使用状态图。
图3为本发明对保温烘房内部空气进行除湿时的使用状态图。
图4为本发明同时对物料进行烘干、除湿和制冷时的使用状态图。
图5为本发明提供热水时的使用状态图。
其中,附图标记对应的零部件名称为:
1-保温烘房,2-第一回风管,3-第二回风管,4-第一电动风阀,5-第二电动风阀,6-热交换器,7-第一冷凝器,8-电加热器,9-送风机,10-蒸发器,11-压缩机,12-分离器,13-四通阀,14-过滤器,15-膨胀阀,16-储液罐,17-第二冷凝器,18-循环泵,19-风机盘管,20-保温水箱,21-电动风门,22-排风机,23-第三回风管,24-控制器,25-第四回风管,26-第三电动风阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示,本发明包括保温烘房1,通过第一回风管2与该保温烘房1连通的热交换器6,通过第二回风管3与第一回风管2连通的第一冷凝器7,与该第一冷凝器7连接的电加热器8,进风口与该电加热器相对应、出风口与保温烘房1连通的送风机9,进风口与热交换器6出风口相对应、出风口连接有第三回风管23的排风机22,设置在热交换器出风口与排风机进风口之间并依次排布的电动风门21和蒸发器10。本实施例中,所述第三回风管23设有第一出风口和第二出风口,其中,第一出风口与热交换器6进风口对应,第二出风口则与室外连通。所述热交换器6为现有技术,其具有两个进风口和两个出风口,可以同时进入两路空气进行热交换,该热交换器6其中一个出风口与第一冷凝器7对应,另一个出风口则与排风机22对应。
为实现对保温烘房1内的空气进行循环除湿,本发明还设置了热泵循环装置,其包括输出端与第一冷凝器7连接的压缩机11,输出端与该压缩机11输入端连接的分离器12,分别与分离器和蒸发器连接的四通阀13,与蒸发器10连接的储液罐16,连接在蒸发器10与储液罐16之间的膨胀阀15,以及分别与该储液罐16和四通阀13连接的第二冷凝器17;所述第一冷凝器7与四通阀13输入端连接。此外,在膨胀阀15与蒸发器10之间还设有过滤器14。
而为了实现保温烘房1内的空气在第一回风管2和/或第二回风管3中流动,所述第一回风管2中靠近热交换器6处还设有第一电动风阀4;所述第二回风管3中还设有第二电动风阀5。并且,所述第二回风管3还连接有第四回风管25,并且该第四回风管25中还设有与控制器24连接的第三电动风阀26;所述第四回风管25位于第二电动风阀5的下方。
另外,本发明还设置了循环泵18、风机盘管19以及保温水箱20。所述风机盘管19与第二冷凝器17连接,该种设置方式可以实现对环境进行制冷效果。所述保温水箱20也与第二冷凝器17连接,保温水箱20前端设有阀门,循环泵18设置在保温水箱20与第二冷凝器17之间,当阀门和循环泵18均开启时,循环泵18会将保温水箱20中的常温水泵入到第二冷凝器17中,由第二冷凝器17对常温水进行加热,然后再将其返回到保温水箱20,如此便可实现提供热水的功能。
根据上述硬件基础,本发明可以实现以下三种工作模式。
烘干+除湿模式:
如图2所示,控制器24控制第二电动风阀5打开,并启动送风机9和电加热器8,同时打开电动风门21。启动排风机22和压缩机11,保温烘房1内部的空气从第一回风管2排出,并通过第二回风管3进入到第一冷凝器7中,由于压缩机11在运行,因此,空气在第一冷凝器7中进行热交换,温度升高,然后再进入到电加热器8中进行二次加热,形成高温空气,并由送风机9送回保温烘房1中,对物料进行预热。外部空气从电动风门21进入,并经由排风机22吸入到蒸发器10中进行热交换,热交换后,外部空气进入到第三回风管23中,此时,由于保温烘房1内部空气为正压状态,因此,该外部空气将通过第三回风管23的第二出风口直接排出到室外。
当物料被预热到一定时间后(物料预热的时长根据物料的特性决定),便会开始对物料进行烘干,而在预热和烘干的过程中,放在保温烘房1中的物料,随着温度的快速升高,水份也会被快速蒸发出来,然后在保温烘房1内形成水蒸气,从而使得保温烘房1内的湿度也不断增大。此时,温湿度传感器检测保温烘房1的湿度,并将信号实时反馈至控制器24,然后控制器24便控制第一电动风阀4打开,同时将电动风门21关闭,系统开始对保温烘房1内部的空气进行除湿,如图3所示。
此时,保温烘房1内部的空气分两路排出(分别以A、B表示),B路空气经由第一回风管2、换热器6进入到蒸发器10中,由于压缩机11在运行,因此,B路空气在蒸发器10中形成低温干燥空气,然后经由排风机22抽入到第三回风管23中。由于此时的保温烘房1内部空气处于负压状态,因此,在负压影响下,B路空气被送风机9从第三回风管23的第一出风口吸入到换热器6中,与后续从第一回风管2进入的B路空气进行热交换,温度升高,后续进入的B路空气温度降低。温度升高的B路空气,其与从第二回风管3进入的A路空气,在送风机9作用下进行混合,然后依次进入到第一冷凝器7和电加热器8中进行加热,形成高温干燥空气,最后由送风机14送回到保温烘房1中。
后续的B路空气则继续进入到蒸发器10中进行热交换,然后与上述过程一样,依次到换热器6中进行热交换,然后在送风机9作用下与A路空气混合,然后再一次进入到第一冷凝器7和电加热器8中加热形成高温干燥空气,最后回到保温烘房1中。由于该后续的B路空气在进入蒸发器10之前温度已被降低,因此,其可以减轻蒸发器10的除湿压力,增加除湿量,如此循环多次后,设备的运行会持续保持稳定。
上述过程中,空气在流动的同时,压缩机11将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂,并输送到第一冷凝器7中。气态制冷剂在第一冷凝器7中与同时进入的A、B路混合空气进行热交换,气态制冷剂放热形成气液混合状态制冷剂,并通过四通阀13进入到第二冷凝器17中,然后再进入到储液罐16中进行气液分离。
分离后的气态制冷剂进入到膨胀阀15中进行节流,形成低温低压液态制冷剂,并经过滤器14过滤后进入到蒸发器10中,与同时进入的B路空气进行热交换,液态制冷剂吸热形成低温低压气液混合状态制冷剂,低温低压气液混合状态制冷剂通过四通阀13进入到分离器12中进行气液分离,而B路空气则通过排风机22进入到上述热交换器6中,并由送风机9吸入,然后与从第二回风管3进入的A路空气混合后进入到上述第一冷凝器7中进行热交换,最后经电加热器8加热变成高温干燥空气后由送风机9送回到保温烘房1中,对物料进行烘干。
分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器12中,而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机11中。
烘干+除湿+制冷模式:
与图2一样,控制器24控制第二电动风阀5打开,并启动送风机9和电加热器8,同时打开电动风门21。启动压缩机11,保温烘房1内部的空气从第一回风管2排出,并通过第二回风管3进入到第一冷凝器7中,由于压缩机11在运行,因此,空气在第一冷凝器7中进行热交换,温度升高,然后再进入到电加热器8中进行二次加热,形成高温空气,并由送风机9送回保温烘房1中对物料进行预热。外部空气从电动风门21进入,并经由排风机22吸入到蒸发器10中进行热交换,热交换后,外部空气进入到第三回风管23中,此时,由于保温烘房1内部空气为正压,因此,该外部空气将通过第三回风管23的第二出风口直接排出到室外。
当物料被预热到一定时间后(物料预热的时长根据物料的特性决定),便会开始对物料进行烘干,而在预热和烘干的过程中,放在保温烘房1中的物料,随着温度的快速升高,水份也会被快速蒸发出来,然后在保温烘房1内形成水蒸气,从而使得保温烘房1内的湿度也不断增大。此时,温湿度传感器检测保温烘房1的湿度,并将信号实时反馈至控制器24,然后控制器24便控制第一电动风阀4打开,同时将电动风门21关闭,并同时打开四通阀13、循环泵18、风机盘管19和第三电动风阀26,此时,机组同时开始进行烘干、除湿和制冷,如图4所示。
保温烘房1内部的空气分两路排出(分别以A、B表示),A路空气从第一回风管2、第二回风管3进入,同时外部空气从第四回风管25进入,两路空气混合后,在送风机9作用下依次经第一冷凝器7、电加热器8加热后形成高温空气,然后送回到保温烘房1中,对物料进行烘干。
B路空气则经由第一回风管2、换热器6进入到蒸发器10中,由于压缩机11在运行,因此,B路空气在蒸发器10中形成低温干燥空气。由于第三电动风阀26的打开,因而保温烘房1内的空气为接近正压状态,因此,在蒸发器10中换热后的B路空气在排风机22作用下,进入到第三回风管23中,并在送风机9作用下,一部分B路空气经第三回风管23第一出风口回到换热器6中,与后续从第一回风管2进入的B路空气进行热交换,温度升高,后续进入的B路空气温度降低。温度升高的空气再在送风机9作用下与A路空气和外部空气混合,然后依次进入到第一冷凝器7和电加热器8中进行加热,形成高温干燥空气,最后送回到保温烘房1中。而另一部分B路空气则经第三回风管23第二出风口直接排出室外,排出的高湿空气量等于进入的相对湿度较低的外部新鲜空气量,如此循环,保温烘房1内的空气可以在除湿的同时确保空气量大体相等,保证保温烘房1内部空气时刻处于正压平衡状态。
后续的B路空气则继续进入到蒸发器10中进行热交换,然后与上述过程一样,一部分空气直接排出室外,另一部分空气则到换热器6中进行热交换,然后再与A路空气和外部空气混合,最后再依次进入到第一冷凝器7、电加热器8中加热形成高温干燥空气后,由送风机9回到保温烘房1中。由于该后续的B路空气在进入蒸发器10之前温度已被降低,因此,其可以减轻蒸发器10的除湿压力,增加除湿量,确保设备持续稳定地运行。
上述过程中,物料在进行预热和烘干时,压缩机11将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂,并输送到第一冷凝器7中。气态制冷剂在第一冷凝器7中与同时进入的A、B路混合空气进行热交换,气态制冷剂放热形成气液混合状态制冷剂,由于四通阀13此时处于关闭状态,因此,气液混合状态制冷剂将通过四通阀13进入到第二冷凝器17中,然后再进入到储液罐16中进行气液分离。
分离后的气态制冷剂进入到膨胀阀15中进行节流,形成低温低压液态制冷剂,并经过滤器14过滤后进入到蒸发器10中,与同时进入的B路空气进行热交换,液态制冷剂吸热形成低温低压气液混合状态制冷剂,低温低压气液混合状态制冷剂通过四通阀13进入到分离器12中进行气液分离,而B路空气则通过排风机22进入到上述热交换器6中,并由送风机9吸入,然后与从第二回风管3进入的B路空气混合后进入到上述第一冷凝器7中进行热交换,最后经电加热器8加热变成高温干燥空气后由送风机9送回到保温烘房1中,对物料进行烘干。
分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器12中,而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机11中。
而在烘干、除湿和制冷过程中,空气在流动的同时,压缩机11将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂,并输送到第一冷凝器7中。制冷剂在第一冷凝器7中与同时进入的空气进行热交换,形成气液混合状态制冷剂。由于四通阀13此时处于开启状态,因此,气液混合状态制冷剂将通过四通阀13进入到蒸发器10中,与同时进入的空气进行热交换,形成气态制冷剂,然后经过滤器14过滤后进入到膨胀阀15中进行节流,形成低温低压气液混合状态制冷剂。
低温低压气液混合状态制冷剂进入到储液罐16中进行气液分离,分离后的气态制冷剂进入到第二冷凝器17中,同时循环泵18不断将风机盘管19中的水抽到第二冷凝器17中与气态制冷剂进行热交换,水温不断被降低后流回风机盘管19中对环境进行制冷,而气态制冷剂则放热形成低温低压气液混合状态制冷剂,并通过四通阀13进入到分离器12中进行气液分离。分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器12中,而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机11中。
热水模式
如图5所示,打开排风机22、循环泵18、电动风门21,并打开保温水箱5的阀门,启动压缩机11。由于送风机9没有启动,因此,外部空气从电动风门21进入后,在排风机22的作用下进入到蒸发器10中进行热交换,温度升高,然后经由排风机22吸入,并从第三回风管23第二出风口直接排出。
上述过程中,在空气流动的同时,压缩机11将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂,并依次输送到第一冷凝器7、四通阀13、第二冷凝器17中,同时循环泵18不断将保温水箱20中的水循环到第二冷凝器17中,常温水与第二冷凝器17中的高温制冷剂在温差的作用下进行热交换,常温水不断被加热后又回到保温水箱20中。气态制冷剂放热形成气液混合状态制冷剂,并通过四通阀13进入到第二冷凝器17中,然后再进入到储液罐16中进行气液分离。
分离后的气态制冷剂进入到膨胀阀15中进行节流,形成低温低压液态制冷剂,并经过滤器14过滤后进入到蒸发器10中,与同时进入的空气进行热交换,液态制冷剂吸热形成低温低压气液混合状态制冷剂,低温低压气液混合状态制冷剂通过四通阀13进入到分离器12中进行气液分离,而空气则通过排风机22经由第三回风管23直接排出室外。
分离的低温低压液态制冷剂存储在分离器12中,而低温低压气态制冷剂则进入到压缩机11中。
本领域技术人员根据上述实施例的内容,并在结合现有技术和公知常识后,可以毫无疑义地知晓本发明完整的技术方案。而值得说明的是,上述实施例仅为本发明较佳的三种实现方式,不应当用以限制本发明的保护范围,但凡在本发明的主体设计思想和精神下所作出的任何毫无实质意义的改动和润色,或是进行等同置换,其所解决的技术问题实质上与本发明一致的,也应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种空气源三联供热泵烘干机组,其特征在于,包括内部设有温湿度传感器的保温烘房(1),通过第一回风管(2)与该保温烘房(1)连通的热交换器(6),通过第二回风管(3)与第一回风管(2)连通的第一冷凝器(7),与该第一冷凝器(7)连接的电加热器(8),进风口与该电加热器相对应、出风口与保温烘房(1)连通的送风机(9),进风口与热交换器(6)出风口相对应、出风口连接有第三回风管(23)的排风机(22),设置在热交换器出风口与排风机进风口之间并依次排布的电动风门(21)和蒸发器(10),分别与第一冷凝器(7)和蒸发器(10)连接的热泵循环装置,以及与温湿度传感器连接的控制器(24);所述第三回风管(23)设有与热交换器(6)进风口对应的第一出风口和与室外连通的第二出风口。
2.根据权利要求1所述的一种空气源三联供热泵烘干机组,其特征在于,所述第一回风管(2)中靠近热交换器(6)处还设有与控制器(24)连接的第一电动风阀(4)。
3.根据权利要求2所述的一种空气源三联供热泵烘干机组,其特征在于,所述第二回风管(3)中还设有与控制器(24)连接的第二电动风阀(5)。
4.根据权利要求3所述的一种空气源三联供热泵烘干机组,其特征在于,所述热泵循环装置包括输出端与第一冷凝器(7)连接的压缩机(11),输出端与该压缩机(11)输入端连接的分离器(12),分别与分离器和蒸发器连接的四通阀(13),与蒸发器(10)连接的储液罐(16),连接在蒸发器(10)与储液罐(16)之间的膨胀阀(15),以及分别与该储液罐(16)和四通阀(13)连接的第二冷凝器(17);所述第一冷凝器(7)与四通阀(13)输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种空气源三联供热泵烘干机组,其特征在于,所述第二回风管(3)还连接有第四回风管(25),并且该第四回风管(25)中还设有与控制器(24)连接的第三电动风阀(26);所述第四回风管(25)位于第二电动风阀(5)的下方。
6.根据权利要求5所述的一种空气源三联供热泵烘干机组,其特征在于,所述第二冷凝器(17)连接有风机盘管(19)。
7.根据权利要求6所述的一种空气源三联供热泵烘干机组,其特征在于,还包括循环泵(18)和保温水箱(20);所述第二冷凝器(17)与保温水箱(20)连接,所述循环泵(18)则设置在第二冷凝器(17)与保温水箱(20)之间。
8.根据权利要求7所述的一种空气源三联供热泵烘干机组,其特征在于,所述膨胀阀(15)与蒸发器(10)之间还设有过滤器(14)。
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