CN103557684B - 空气能双效除湿烘干机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气能双效除湿烘干机组，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。本发明包括内部设有温湿度传感器的保温烘房、送风机、第二电加热器、第二冷凝器、第一回风管、第二回风管、第一蒸发器、第一冷凝器、第一电加热器、第二蒸发器、第一热泵循环装置、第二热泵循环装置、排风机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第一蒸发器进风口对应的第一出风口和与室外连通的第二出风口；所述第二热交换器位于第二蒸发器下方，所述第二冷凝器则位于第二热交换器下方。本发明不仅具有良好的节能效果，而且环保。

Description

空气能双效除湿烘干机组

技术领域

    本发明涉及一种烘干机组，具体地说，是涉及一种空气能双效除湿烘干机组。

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、药材、柠檬等产品的高温烘干。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能双效除湿烘干机组，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：

空气能双效除湿烘干机组，包括内部设有温湿度传感器的保温烘房，出风口与保温烘房连通的送风机，与该送风机进风口对应的第二电加热器，与该第二电加热器连接的第二冷凝器，与保温烘房连通并连接有第一热交换器的第一回风管，与该第一回风管连通并连接有第二热交换器的第二回风管，设置在第一热交换器相对两侧的第一蒸发器和第一冷凝器，与第一冷凝器连接的第一电加热器，设置在第一热交换器底部的第二蒸发器，分别与第一蒸发器和第一冷凝器连接的第一热泵循环装置，分别与第二蒸发器和第二冷凝器连接的第二热泵循环装置，进风口与第二热交换器出风口对应、出风口连接有第三回风管的排风机，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第一蒸发器进风口对应的第一出风口和与室外连通的第二出风口；所述第二热交换器位于第二蒸发器下方，所述第二冷凝器则位于第二热交换器下方。

进一步地，所述第一回风管中靠近第一热交换器处设有与控制器连接的第一电动风阀。

再进一步地，所述第二回风管中设有与控制器连接的第二电动风阀。

更进一步地，所述第三回风管出风口与第一蒸发器之间还设有电动风门。

具体地说，所述第一热泵循环装置包括第一压缩机、第一分离器、第一储液罐和第一膨胀阀；所述第一分离器输入端与第一蒸发器输出端连接，该第一分离器输出端则与第一压缩机输入端连接，第一压缩机输出端与第一冷凝器输入端连接，第一储液罐输入端与第一冷凝器输出端连接，该第一储液罐输出端与第一蒸发器输入端连接，所述第一膨胀阀则设置在第一储液罐与第一蒸发器之间。

具体地说，所述第二热泵循环装置包括第二压缩机、第二分离器、第二储液罐和第二膨胀阀；所述第二分离器输入端与第二蒸发器输出端连接，该第二分离器输出端则与第二压缩机输入端连接，第二压缩机输出端与第二冷凝器输入端连接，第二储液罐输入端与第二冷凝器输出端连接，该第二储液罐输出端与第二蒸发器输入端连接，所述第二膨胀阀则设置在第二储液罐与第二蒸发器之间。

更进一步地，所述第一储液罐与第一膨胀阀之间、第二储液罐与第二膨胀阀之间均设有过滤器。

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，其在环境温度为-50°C～50°C之间均可稳定运行，并且可以起到恒温快速除湿的作用。

（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℃～100℃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）由于本发明可以将烘房温度提高到80℃～100℃之间，设备内部设定了双路热交换器，因此，其一方面可以回收物料排湿时浪费的热能，另一方面可以通过主机直接除去物料的水份，使烘房内部热能损失得到循环利用，物料烘干更节能。

（4）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0.1%以内，可适用于流水线物料的烘干，烘干物料的品质、层色、香味和营养成分均得到提高。

（5）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，具有烘干效果好、双效除湿、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。

（6）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，解决了现有技术存在的缺陷，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为图1中C处旋转后的放大示意图。

图3为本发明的第一种使用状态图。

图4为本发明的第二种使用状态图。

图5为本发明的第三种使用状态图。

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-第一热交换器，7-第一蒸发器，8-第一冷凝器，9-第一电加热器，10-第二蒸发器，11-第二热交换器，12-第二冷凝器，13-第二电加热器，14-送风机，15-排风机，16-第一压缩机，17-第一储液罐，18-过滤器，19-第一膨胀阀，20-第一分离器，21-第二压缩机，22-第二储液罐，23-第二膨胀阀，24-第二分离器，25-电动风门，26-控制器，27-第三回风管。

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、2所示，本发明包括内部设有温湿度传感器的保温烘房1，出风口与保温烘房1连通的送风机14，与该送风机14进风口对应的第二电加热器13，与该第二电加热器13连接的第二冷凝器12，一端与保温烘房1连通、另一端连接有第一热交换器6的第一回风管2，一端与该第一回风管2连通、另一端连接有第二热交换器11的第二回风管3，设置在第一热交换器6相对两侧的第一蒸发器7和第一冷凝器8，与第一冷凝器8连接的第一电加热器9，设置在第一热交换器6底部的第二蒸发器10，进风口与第二热交换器11出风口对应的排风机15，以及与温湿度传感器连接的控制器26；所述第二热交换器11位于第二蒸发器10下方，所述第二冷凝器12则位于第二热交换器11下方。为实现保温烘房1内部的空气在除湿后能够流回到保温烘房1中，所述排风机15出风口连接有第三回风管27，该第三回风管27设有第一出风口和第二出风口，其中，第一出风口与第一蒸发器7进风口对应，第二出风口则与室外连通。另外，本实施例所述的第一热交换器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，该第一热交换器6其中一个进风口与第一回风管2连接，另一个进风口与第一蒸发器7出风口连接，其中一个出风口与第一冷凝器8进风口连接，另一出风口则与第二蒸发器10进风口连接。

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中靠近第一热交换器6处设有第一电动风阀4；而所述第二回风管3中则设有第二电动风阀5，该第一电动风阀4和第二电动风阀5均与控制器26连接。

此外，本发明还设置了第一热泵循环装置和第二热泵循环装置，以用于实现空气的循环换热。具体地说，所述第一热泵循环装置包括第一压缩机16、第一分离器20、第一储液罐17和第一膨胀阀19；所述第一分离器20输入端与第一蒸发器输出端连接，该第一分离器20输出端则与第一压缩机16输入端连接，第一压缩机16输出端与第一冷凝器输入端连接，第一储液罐17输入端与第一冷凝器输出端连接，该第一储液罐17输出端与第一蒸发器输入端连接，所述第一膨胀阀19则设置在第一储液罐17与第一蒸发器7之间。

而所述第二热泵循环装置包括第二压缩机21、第二分离器24、第二储液罐22和第二膨胀阀23；所述第二分离器24输入端与第二蒸发器输出端连接，该第二分离器24输出端则与第二压缩机21输入端连接，第二压缩机21输出端与第二冷凝器输入端连接，第二储液罐22输入端与第二冷凝器输出端连接，该第二储液罐22输出端与第二蒸发器输入端连接，所述第二膨胀阀23则设置在第二储液罐22与第二蒸发器10之间。

另外，在第一储液罐17与第一膨胀阀19之间、第二储液罐22与第二膨胀阀23之间均设有过滤器18。

基于上述硬件基础，本发明的工作过程具有三种模式，分别如下所述。

第一种工作模式：

如图3所示，首先，利用控制器26打开第一电动风阀4，启动第二电加热器13和送风机14，保温烘房1内部空气经第一回风管2、第一热交换器6、第一蒸发器10、第二热交换器11、第二冷凝器12后进入到第二电加热器13中。由于第一压缩机16和第二压缩机21均没有启动，因此，空气在第一热交换器6、第一蒸发器10、第二热交换器11和第二冷凝器12中均没有进行热交换，而是直接进入到第二电加热器13中加热，形成高温空气，然后在送风机14的作用下送入保温烘房1，在送风机14不断循环保温烘房1空气的作用下，保温烘房1内部烘干温度短时间内可达到物料烘干温度，然后对物料进行预热。

放在保温烘房1的物料，随着温度的快速升高，水份也被快速蒸发出来，在保温烘房1内形成水蒸气，保温烘房1内的湿度也不断增大，温湿度传感器检测保温烘房1的湿度，并将信号传输至控制器26，控制器26显示出保温烘房1内的湿度大，此时，需要对空气进行除湿。

启动第二压缩机21，保温烘房1内部的空气从第一回风管2排出，并与上述过程一样，依次通过第一热交换器6、第一蒸发器10、第二热交换器11和第二冷凝器12。由于第二压缩机21正在运行，因此，空气首先会在第一蒸发器10中放热，形成低温干燥空气，然后在第二冷凝器12中加热升温，形成常温干燥空气，最后再在第二电加热器13中进一步加热升温，形成高温干燥空气，然后由送风机14送回保温烘房1中。

空气在流动的同时，第二压缩机21将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并输送到第二冷凝器12中。制冷剂在第二冷凝器12中与同时进入第二冷凝器12的空气进行热交换，气态制冷剂放热形成气液混合状态制冷剂，并进入到第二储液罐22中进行分离。分离后，液态制冷剂存储在第二储液罐22中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤。

过滤后的气态制冷剂进入到第二膨胀阀23中进行节流，形成低温低压液态制冷剂。低温低压液态制冷剂进入到第二蒸发器10中，与同时从第一热交换器6进入的空气进行热交换，液态制冷剂加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进入到第二分离器24中进行气液分离，而空气则进入到上述第二冷凝器12中与制冷剂进行除湿、热交换，形成最终的低温干燥空气，然后经第二电加热器13加热变成高温干燥空气后经送风机14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第二分离器24中，而低温低压气态制冷剂则进入到第二压缩机21中。

第二种工作模式：

如图4所示，利用控制器26打开第一电动风阀4和第二电动风阀5，启动送风机14，然后利用第二电加热器13对保温烘房1内部空气进行加热，使其达到物料烘干所需的温度。接着依次启动排风机15、第一压缩机16、第二压缩机21，保温烘房1内部的空气分两路排出（分别以A、B表示），A路空气经由第一回风管2、第一热交换器6进入到第二蒸发器10中，由于第二压缩机21在运行，因此，A路空气在第二蒸发器10中放热，形成低温干燥空气，然后进入到第二热交换器11中。B路空气则经第二回风管3进入到第二热交换器11中，与A路空气进行热交换。热交换后，A路空气温度升高，然后进入到第二冷凝器12中进行热交换，接着再经第一电加热器13加热后，变成高温干燥空气，最后由送风机14送回到保温烘房1中。

B路空气在第二热交换器11中进行热交换后，温度降低，并由排风机15抽入到第三回风管27中，由于此时的保温烘房1内部的空气处于负压状态，因此，在负压影响下， B路空气被送风机14经由第三回风管27的第一出风口吸入到第一蒸发器7中。又因为第一压缩机16在运行，因此，B路空气会在第一蒸发器7中进行热交换，形成低温干燥空气，由于B路空气在进入第一蒸发器7之前温度已被降低，因此，其可以减轻第一蒸发器7的除湿压力，增加除湿量。B路空气形成低温干燥空气后，进入到第一热交换器6中，再与后续从第一回风管2进入的A路空气进行热交换，温度升高，并使后续的A路空气温度降低，从而减轻第二蒸发器10的除湿压力，增加除湿量。然后B路空气再依次进入到第二冷凝器12和第一电加热器9加热，形成高温干燥空气，最后由送风机14送回保温烘房1中。

上述过程中，空气在流动的同时，第一压缩机16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8中。气态制冷剂在第一冷凝器8中与同时进入的B路空气进行热交换，气态制冷剂放热形成气液混合状态制冷剂，并进入到第一储液罐17中进行分离。分离后，液态制冷剂存储在第一储液罐17中，气态制冷剂则进入到过滤器18中进行过滤。

过滤后的气态制冷剂进入到第一膨胀阀19中进行节流，形成低温低压液态制冷剂。低温低压液态制冷剂进入到第一蒸发器7中，与B路空气进行热交换，液态制冷剂加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进入到第一分离器20中进行气液分离，而B路空气则进入到上述第一蒸发器7中与制冷剂进行热交换，形成低温干燥空气，然后经第一冷凝器8和第一电加热器9加热变成高温干燥空气后经送风机14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第一分离器20中，而低温低压气态制冷剂则进入到第一压缩机16中。

而第二压缩机21则将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，并输送到第二冷凝器12中。气态制冷剂在第二冷凝器12中与同时进入第二冷凝器12的A路空气进行热交换，气态制冷剂放热形成气液混合状态制冷剂，并进入到第二储液罐22中进行分离。分离后，液态制冷剂存储在第二储液罐22中，气态制冷剂则进入到过滤器中进行过滤。

过滤后的气态制冷剂进入到第二膨胀阀23中进行节流，形成低温低压液态制冷剂。低温低压液态制冷剂进入到第二蒸发器10中，与同时从第一热交换器6进入的A路空气进行热交换，液态制冷剂加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进入到第二分离器24中进行气液分离，而A路空气则进入到上述第二蒸发器10中与制冷剂进行热交换，形成低温干燥空气，然后经第二冷凝器12和第二电加热器13加热变成高温干燥空气后经送风机14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第二分离器24中，而低温低压气态制冷剂则进入到第二压缩机21中。

第二种工作模式相对于第一种来说，可以很好地减轻蒸发器的除湿压力，并增加除湿量，从而很好地保证了进入蒸发器的空气温度，因而使设备保持稳定运行。

第三种工作模式：

如图5所示，按照第二种工作模式的步骤运行一段时间后，当保温烘房1内湿度过大、主机难以满足除湿要求时，打开电动风门25。外部空气（该外部空气湿度较保温烘房1内空气相对湿度低）从电动风门25进入到第一蒸发器7中进行热交换，形成低温干燥空气，然后进入到第一热交换器6中，与后续从第一回风管2进入的A路空气进行热交换，温度升高，然后依次进入到第一冷凝器8和第一电加热器9中进行热交换，形成高温干燥空气，最后由送风机14送回保温烘房1中。

另外一边的B路空气则从第二回风管3进入后，在排风机15作用下进入到第二热交换器11中，与A路空气进行热交换。热交换后，A路空气温度升高，然后依次进入到第二冷凝器12和第一电加热器13中进行热交换，形成高温干燥空气，最后由送风机14送回到保温烘房1中。而热交换后的B路空气则经由排风机15抽入，由于通入了外部空气，因而此时的保温烘房1内部的空气处于接近正压状态，因此，在受到保温烘房1内部空气压力状态的影响下，一部分B路空气将在送风机14的作用下，通过第三回风管27的第一出风口出来，并与外部空气混合后进入到第一蒸发器7中进行热交换，然后再进入到第一热交换器6中，与同时进来的A路空气进行热交换，最后在依次进入到第一冷凝器8和第一电加热器9加热后，形成高温干燥空气，然后回到保温烘房1中。而另一部分B路空气则直接从第三回风管27的第二出风口直接排出室外，排出的高湿度空气量等于进入的相对湿度较低的外部空气量，如此不断循环，便将保温烘房1中的空气进行了更换，从而使整个烘干机组继续保持着对保温烘房1内的空气进行除湿和干燥，并保证保温烘房1内的空气时刻保持正压平衡状态。

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 (7)

1.空气能双效除湿烘干机组，其特征在于，包括内部设有温湿度传感器的保温烘房（1），出风口与保温烘房（1）连通的送风机（14），与该送风机（14）进风口对应的第二电加热器（13），与该第二电加热器（13）连接的第二冷凝器（12），与保温烘房（1）连通并连接有第一热交换器（6）的第一回风管（2），与该第一回风管（2）连通并连接有第二热交换器（11）的第二回风管（3），设置在第一热交换器（6）相对两侧的第一蒸发器（7）和第一冷凝器（8），与第一冷凝器（8）连接的第一电加热器（9），设置在第一热交换器（6）底部的第二蒸发器（10），分别与第一蒸发器（7）和第一冷凝器（8）连接的第一热泵循环装置，分别与第二蒸发器（10）和第二冷凝器（12）连接的第二热泵循环装置，进风口与第二热交换器（11）出风口对应、出风口连接有第三回风管（27）的排风机（15），以及与温湿度传感器连接的控制器（26）；所述第三回风管（27）设有与第一蒸发器（7）进风口对应的第一出风口和与室外连通的第二出风口；所述第二热交换器（11）位于第二蒸发器（10）下方，所述第二冷凝器（12）则位于第二热交换器（11）下方。

2.根据权利要求1所述的空气能双效除湿烘干机组，其特征在于，所述第一回风管（2）中靠近第一热交换器（6）处设有与控制器（26）连接的第一电动风阀（4）。

3.根据权利要求2所述的空气能双效除湿烘干机组，其特征在于，所述第二回风管（3）中设有与控制器（26）连接的第二电动风阀（5）。

4.根据权利要求3所述的空气能双效除湿烘干机组，其特征在于，所述第三回风管（27）出风口与第一蒸发器（7）之间还设有电动风门（25）。

5.根据权利要求4所述的空气能双效除湿烘干机组，其特征在于，所述第一热泵循环装置包括第一压缩机（16）、第一分离器（20）、第一储液罐（17）和第一膨胀阀（19）；所述第一分离器（20）输入端与第一蒸发器输出端连接，该第一分离器（20）输出端则与第一压缩机（16）输入端连接，第一压缩机（16）输出端与第一冷凝器输入端连接，第一储液罐（17）输入端与第一冷凝器输出端连接，该第一储液罐（17）输出端与第一蒸发器输入端连接，所述第一膨胀阀（19）则设置在第一储液罐（17）与第一蒸发器（7）之间。

6.根据权利要求5所述的空气能双效除湿烘干机组，其特征在于，所述第二热泵循环装置包括第二压缩机（21）、第二分离器（24）、第二储液罐（22）和第二膨胀阀（23）；所述第二分离器（24）输入端与第二蒸发器输出端连接，该第二分离器（24）输出端则与第二压缩机（21）输入端连接，第二压缩机（21）输出端与第二冷凝器输入端连接，第二储液罐（22）输入端与第二冷凝器输出端连接，该第二储液罐（22）输出端与第二蒸发器输入端连接，所述第二膨胀阀（23）则设置在第二储液罐（22）与第二蒸发器（10）之间。

7.根据权利要求6所述的空气能双效除湿烘干机组，其特征在于，所述第一储液罐（17）与第一膨胀阀（19）之间、第二储液罐（22）与第二膨胀阀（23）之间均设有过滤器（18）。