CN103557685B - 空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，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冷凝器，与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的排风机，设置在热交换器与排风机之间并依次排布的第一电动风门和蒸发器，分别与冷凝器和蒸发器连接的热泵循环装置，与蒸发器连接的油水分离装置，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，具有良好的节能效果。

Description

空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机

技术领域

    本发明涉及一种烘干机，具体地说，是涉及一种空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机。

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能热泵烘干除湿及油水分离一体机，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：

空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，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冷凝器，与该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第一电动风门和蒸发器，分别与冷凝器和蒸发器连接的热泵循环装置，与蒸发器连接的油水分离装置，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。

再进一步地，所述第二回风管中还设有与控制器连接的第二电动风阀。

更进一步地，所述第三回风管与热交换器之间还设有第二电动风门。

具体地说，所述热泵循环装置包括输出端与冷凝器连接的压缩机，分别与该压缩机和蒸发器连接的分离器，分别与冷凝器和蒸发器连接的储液罐，以及连接在蒸发器与储液罐之间的膨胀阀。

作为优选，所述膨胀阀与储液罐之间还设有过滤器。

具体地说，所述油水分离装置包括通过冷凝水盘与蒸发器连接的油水分离器，以及与该油水分离器连接的精油脱水存储器。

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℃～90℃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）本发明设置有油水分离装置，其能有效地将前端蒸发器中的空气含有的物料油分进行油水分离，从而得到纯度较高的精油，该种方式不仅达到了能源循环利用的目的，而且分离出来的精油可以作为其他用途，大大降低了运行成本，并且增加了生产厂家的收益，可谓一举多得。

（5）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和油水分离，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；并且，其分离出来的精油，纯度高，使用效果好，可以从另一方面提高厂家的经济效益。

（6）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。

（7）本发明性价比高、功能繁多，并且节能、环保，其很好地改善了物料高温烘干技术的不足，并且集合了烘干与精油分离的功能，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为本发明加热保温烘房内空气温度时的使用状态图。

图3为本发明对保温烘房内空气进行干燥、除湿时的使用状态图。

图4为本发明打开第二电动风门进行新风更换时的使用状态图。

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-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-储液罐，14-过滤器，15-膨胀阀，16-第一电动风门，17-排风机，18-第三回风管，19-第二电动风门，20-冷凝水盘，21-油水分离器，22-精油脱水存储器，23-控制器。

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连通的冷凝器7，与该冷凝器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18的排风机17，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第一电动风门16和蒸发器10，以及与温湿度传感器连接的控制器23；所述第三回风管18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，并且在第三回风管18与热交换器6进风口之间还设有第二电动风门19。本实施例中，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其中一个进风口与第一回风管2连接，另一进风口与第二电动风门19对应，其中一个出风口与冷凝器7对应，另一个出风口则与排风机17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，其包括输出端与冷凝器7连接的压缩机11，分别与该压缩机11和蒸发器10连接的分离器12，分别与冷凝器7和蒸发器10连接的储液罐13，以及连接在蒸发器10与储液罐13之间的膨胀阀15。此外，在膨胀阀15与储液罐13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，或是进入第二回风管3流动，或是同时进入第一回风管2和第二回风管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，该第一电动风阀4与第二电动风阀5均与控制器23连接。

另外，本发明还设置了油水分离装置，其用于将物料烘干过程产生的湿空气中分离出精油。具体地说，该油水分离装置包括通过冷凝水盘20与蒸发器10连接的油水分离器21，以及与该油水分离器21连接的精油脱水存储器22。油水分离器21与精油脱水存储器22均为现有技术，其中油水分离器21可以对油水进行分离和初步干燥，得到精油，而精油脱水存储器22则可以对精油进行二次干燥，分离出高纯度的精油和水，并分别进行存储。

在上述硬件基础上，下面对本发明的工作流程进行详细说明，具体如下所述：

如图2所示，首先，利用控制器23打开第二电动风阀5，5秒后，依次启动送风机9、排风机17，第一电动风门16、电加热器8，30秒后启动压缩机11，外部空气在排风机17作用下，从第一电动风门16进入，并进入到蒸发器10中进行热交换，然后经由排风机17抽入到第三回风管18中，由于保温烘房1此时的内部空气为正压状态，因此，该外部空气通过第三回风管18的第二出风口直接排出到室外。

而保温烘房1内部空气则在送风机9的作用下经第一回风管2、第二回风管3进入到冷凝器7中进行加热，然后再进入到电加热器8中进行二次加热，最后回到保温烘房1中，如此不断循环，直到温湿度传感器检测到保温烘房1内部的空气温度达到物料预热温度的要求，第一电动风门16打开的时长依据物料烘干的特性来决定。

放在保温烘房1中的物料，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，并将信号实时反馈至控制器23，此时，如图3所示，控制器23控制打开第一电动风阀4，并关闭第一电动风门16。保温烘房1内部的空气分两路（分别以A、B表示）排出，A路空气依次通过第一回风管2和热交换器6，然后由排风机17吸入到蒸发器10中，由于压缩机11在运行，并且蒸发器10处于低温状态，因此，空气会在蒸发器10中进行热交换，A路空气除湿并形成低温干燥空气。

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，低温干燥状态的A路空气在送风机9作用下经由第三回风管18的第一出风口吸入到热交换器6中与后续从第一回风管2进入热交换器6的A路空气进行热交换，湿度不变，温度升高，后续进入热交换器6的A路空气则温度和湿度均降低，然后温度升高的A路空气再在送风机9作用下，与同时经由第一回风管2、第二回风管3进入的B路空气进行混合，然后依次进入到冷凝器7、电加热器8中进行加热，形成高温干燥空气，最后回到保温烘房1中。该种方式可以达到在恒温的情况下对保温烘房1内的空气进行除湿的目的。

温度降低的后续A路空气则继续循环上述过程，在与B路空气混合并最终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。由于该后续A路空气在热交换器6中降低了温度和湿度，因而其也减轻了蒸发器10的除湿压力，增加除湿量，如此循环多次后，设备可以持续稳定地运行。

当保温烘房1内部空气湿度过大，设备无法满足除湿要求时，打开第二电动风门19，外部空气从第二电动风门19进入，到热交换器6中，与A路空气进行热交换。热交换后，从第二电动风门19进来的外部空气在送风机9的作用下与B路空气混合，最后再依次进入到冷凝器7和电加热器8中进行加热，从而进入到保温烘房1中。由于引入了外部空气，因此，在第二次循环时，保温烘房1内部空气为接近正压状态，而此时的A路空气则在热交换器6中与外部空气进行热交换后，在排风机17的作用下首先进入到蒸发器10中进行热交换，然后再进入到第三回风管18中，此时，由于受到保温烘房1内部空气压力状态的影响，一部分A路空气将会在送风机9作用下从第三回风管18的第一出风口出来，并与从电动风门19进来的外部空气混合，然后进入到热交换器6中，与后续的A路空气进行热交换，然后从热交换器6出来后，再与B路空气混合，最后在依次经冷凝器7和电加热器8加热形成高温干燥空气后，回到保温烘房1中。而另一部分A路空气则经由第三回风管18直接排出到室外，排出的风量与进入的风量相等，如图4所示。后续的A路空气则与上述过程一样，继续循环，如此一来，便可以将湿度较大的空气排掉，换入相对湿度较低的室外新鲜空气，然后继续烘干和除湿，并保证保温烘房1内的空气随时处于正压平衡状态。

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，并输送到冷凝器7中。气态制冷剂在冷凝器7中与同时进入的空气进行热交换，气态制冷剂放热形成气液混合状态制冷剂，并进入到储液罐13中进行气液分离。

分离后的气态制冷剂进入到过滤器14进行过滤，然后进入到膨胀阀15中进行节流，形成低温低压液态制冷剂，并进入到蒸发器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进入到分离器12中进行气液分离，而空气则通过排风机17进入到上述热交换器6中与后续从第一回风管2进入的空气进行热交换，然后与从第三回风管3进入的空气混合，并一起进入到上述冷凝器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，进行下一个循环。

在上述工作过程中，空气经过蒸发器10时，温度降低，并在冷凝水盘20中冷凝出其中的水分，形成水珠，然后进入到油水分离器21中进行油水分离，并对精油进行初步干燥，而后再进入到精油脱水存储器22中进行二次干燥，从而得到最终的精油，并进行存储。精油脱水存储器22上设有两个阀门，一个阀门用于放出精油，另一个阀门则用于放水。

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.空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，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）连通的冷凝器（7），与该冷凝器（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（18）的排风机（17），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第一电动风门（16）和蒸发器（10），分别与冷凝器（7）和蒸发器（10）连接的热泵循环装置，与蒸发器（10）连接的油水分离装置，以及与温湿度传感器连接的控制器（23）；所述第三回风管（18）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所述的空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，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（23）连接的第一电动风阀（4）。

3.根据权利要求2所述的空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，其特征在于：所述第二回风管（3）中还设有与控制器（23）连接的第二电动风阀（5）。

4.根据权利要求3所述的空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，其特征在于：所述第三回风管（18）与热交换器（6）之间还设有第二电动风门（19）。

5.根据权利要求4所述的空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，其特征在于：所述热泵循环装置包括输出端与冷凝器（7）连接的压缩机（11），分别与该压缩机（11）和蒸发器（10）连接的分离器（12），分别与冷凝器（7）和蒸发器（10）连接的储液罐（13），以及连接在蒸发器（10）与储液罐（13）之间的膨胀阀（15）。

6.根据权利要求5所述的空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，其特征在于：所述膨胀阀（15）与储液罐（13）之间还设有过滤器（14）。

7.  根据权利要求5或6所述的空气能热泵烘干除湿及油水分离一体机，其特征在于：所述油水分离装置包括通过冷凝水盘（20）与蒸发器（10）连接的油水分离器（21），以及与该油水分离器（21）连接的精油脱水存储器（22）。