CN104236283A - 一种热泵干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热泵干燥装置，其特征在于：包括膜除湿装置、干燥室、浓盐溶液再生装置和热泵系统；干燥室和膜除湿装置之间形成空气循环回路，膜除湿装置和浓盐溶液再生装置之间形成盐溶液再生循环回路；热泵系统包括第一冷凝器、第二冷凝器和一个蒸发器，第一冷凝器设置在空气循环回路中以对进入干燥室内的空气进行加热，第二冷凝器则设置在盐溶液再生循环回路中以对进入浓盐溶液再生装置的稀盐溶液进行预加热，蒸发器设置在盐溶液再生循环回路中以对经浓盐溶液再生装置再生后的浓盐溶液进行冷却。本装置在整个干燥循环中没有能量抵消过程，故干燥能耗低。

Description

一种热泵干燥装置

技术领域

本发明涉及一种可以用于生物料(包括植物、蔬菜、水产品)干燥的装置，尤其涉及一种热泵干燥装置。 

背景技术

干燥技术是众多工业、农业生产加工过程中一项重要的工序，深入国民经济各个领域。传统干燥行业是能耗较大的产业，为此有一种相对能耗低且环保的热泵干燥装置被使用。常见的热泵干燥技术进行干燥过程，从干燥室出来的空气通过制冷系统蒸汽发生器时，通过将空气冷却到露点以下，这时空气温度下降冷却，同时所携带的水蒸气发生相变凝结，这时空气相对湿度几乎饱和，不再具有干燥能力，随后去湿后的饱和空气又通过冷凝器加热器加热，使其相对湿度减小，使其重新具有干燥能力。 

如一专利号为ZL201220116357.2(公告号为CN202511591U)的中国实用新型专利《一种热泵干燥装置》就披露了这样一种热泵干燥装置，包括具有进风口和出风口的干燥器，还包括一风机和一热泵系统，热泵系统包括压缩机、冷凝器以及蒸发器，蒸发器包括第一制冷剂进口、第一制冷剂出口、第一冷风出口以及第一热风进口，冷凝器包括第二制冷剂进口、第二制冷剂出口、第二热风出口、第二冷风进口，风机设置在第一冷风出口和第二冷风进口之间的第三管路上，第二热风出口与干燥器的进风口连接，第一热风进口与干燥器的出风口连接。本发明将热泵与干燥器直接耦合，利用热泵加热空气进行干燥，不仅利用了热泵高效节能的特点，而且采用的空气循环系统，使得空气不断地进行着升温、吸湿和降温除湿三过程的循环，使得热泵系统的热负荷保持在较低的水平。 

这种热泵干燥装置，很重要特点是对空气处理过程存在冷热抵消弱点，将空气除湿和降温合二为一，因而制冷系统蒸发温度低、干燥能耗大。 

为此现有的热泵干燥装置还可作进一步改进。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种干燥能力强且能耗更低的热泵干燥装置。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种热泵干燥装置，其特征在于：包括膜除湿装置、干燥室、浓盐溶液再生器和热泵系统；所述干燥室和膜除湿装置之间 通过管路连接形成独立的空气循环回路，空气循环回路的管路上设有抽风机，所述膜除湿装置和浓盐溶液再生器之间通过管路连接形成独立的盐溶液再生循环回路，所述盐溶液循环回路上设有溶液泵，所述浓盐溶液再生器用以将稀的盐溶液再生呈浓的盐溶液；所述热泵系统包括第一冷凝器、第二冷凝器和蒸发器，其中第一冷凝器设置在空气循环回路中以对进入干燥室内的空气进行加热，第二冷凝器则设置在盐溶液再生循环回路中以对进入浓盐溶液再生器的稀盐溶液进行预加热，所述蒸发器设置在盐溶液再生循环回路中以对经浓盐溶液再生器再生后的浓盐溶液进行冷却。 

上述第一冷凝器中的冷凝管设置在第一箱体内形成对进入干燥室内的空气进行加热的气体加热器，该第一箱体上设有进气端和出气端，其为采用冷凝器作为气体加热源的一种具体实现结构；所述第二冷凝器中的冷凝管设置在第二箱体内形成进入浓盐溶液再生器的稀盐溶液进行预加热的溶液加热器，第二箱体内还设有第一螺旋管，其为采用冷凝器作为溶液加热源的一种具体实现结构；所述蒸发器的蒸发管设置在第三箱体内形成对经浓盐溶液再生器再生后的浓盐溶液进行冷却的冷却装置，第三箱体内还设有第二螺旋管，其为采用冷凝器作为溶液冷却源的一种具体实现结构。 

上述干燥室的出气口通过出气管路与膜除湿装置中的进气端连通，所述抽风机设置在进气管路上，所述干燥室的进气口通过进气管路与气体加热器的出气端连通，而膜除湿装置中的出气端通过进气管路与气体加热器的进气端连通；所述膜除湿装置中的出液端通过出液管路与溶液加热器中第一螺旋管的一端连通，第一螺旋管的另一端通过出液管路与浓盐溶液再生装置的进液端连通，所述溶液泵设置在进液管路上，所述浓盐溶液再生装置的出液端通过进液管路与冷却装置中第二螺旋管的一端连通，第二螺旋管的另一端通过进液管路与膜除湿装置中的进液端连通；所述热泵系统中压缩机的出口端通过管道与气体加热器中第一冷凝器的制冷剂进口端连通，气体加热器中第一冷凝器的制冷剂出口端通过管道与溶液加热器中第二冷凝器的制冷剂进口端连通，溶液加热器中第二冷凝器的制冷剂出口端通过管道经由节流阀与蒸发器的输入端连通，蒸发器的输出端经由管路与压缩机的进口端相连通。 

上述蒸发器和压缩机之间的管路上设有干燥过滤器。干燥过滤器起干燥作用，目的是将从蒸发器中流出气体中含有的少量水分截住，将液气分离，防止残留的蒸汽直接进入到压缩机内。 

一种热泵干燥装置，其特征在于：包括膜除湿装置、干燥室、反渗透装置和热泵系统；所述干燥室和膜除湿装置之间通过管路连接形成独立的空气循环回路，所述空气循环回路的管路上设有抽风机，所述膜除湿装置和反渗透装置之间通过管路连接形成独立的盐溶液再生循环回路，所述盐溶液循环回路上设有溶液泵，所述反渗透装置用以将稀的盐溶液再生呈浓的盐溶液，反渗透装置的淡水出口通过出水管引出；所述热泵系统包括第一冷凝器和蒸发器，其中所述第一冷凝器设置在空气循环回路中以对进入干燥室内 的空气进行加热，所述蒸发器设置在盐溶液再生循环回路中以对反渗透装置再生后的浓盐溶液进行冷却。 

通过反渗透装置将含水的稀盐溶液中的水份分离出来，使稀盐溶液再生成浓盐溶液，恢复除湿能力，这一过程正好也制备出淡水，本装置和现有干燥装置相比不但可以制备淡水，而且无需额外电加热器对盐溶液进行干燥，具有干燥效率、能耗低的优点。 

上述第一冷凝器中的冷凝管设置在第一箱体内形成对进入干燥室内的空气进行加热的气体加热器，该第一箱体上设有进气端和出气端；所述蒸发器的蒸发管设置在第三箱体内形成对经浓盐溶液再生器再生后的浓盐溶液进行冷却的冷却装置，第三箱体内还设有第二螺旋管。 

上述干燥室的出气口通过出气管路与膜除湿装置中的进气端连通，所述抽风机设置在出气管路上，所述干燥室的进气口通过进气管路与气体加热器的出气端连通，而膜除湿装置中的出气端通过进气管路与气体加热器的进气端连通；所述膜除湿装置中的出液端通过出液管路与反渗透装置的进液端连通，所述溶液泵设置在进液管路上，所述反渗透装置的出液端通过进液管路与冷却装置中第二螺旋管的一端连通，第二螺旋管的另一端通过进液管路与膜除湿装置中的进液端连通；所述热泵系统中压缩机的出口端通过管道与气体加热器中第一冷凝器的制冷剂进口端连通，气体加热器中第一冷凝器的制冷剂出口端通过管道与经由节流阀与蒸发器的输入端连通，蒸发器的输出端经由管路与压缩机的进口端相连通。 

上述蒸发器和压缩机之间的管路上设有干燥过滤器。 

与现有技术相比，本发明的优点在于：本装置的运行由空气循环、盐溶液(LiCl等)循环和热泵循环组成，先对失去干燥能力空气除湿，将空气中水分转移到盐（LiCl等）溶液中，除湿后的空气温度没有降低，然后再通过冷凝器加热，使其干冷除湿能力更强，这种技术特点是将空气除湿同时空气温度并没有降低，实际上这时已经具备干燥能力，如果再通过冷凝器加热，使其干燥能力进一步提升，在整个干燥循环中没有能量抵消过程，故干燥能耗低。 

附图说明

图1为本发明第一个实施例的结构示意图； 

图2为本发明第二个实施例的结构示意图。 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 

如图1所示，为本发明的第一个实施例。 

一种热泵干燥装置，包括有膜除湿装置1、干燥室2、浓盐溶液再生器3a和热泵系统6；这种将稀的盐溶液转换成浓的盐溶液的浓盐溶液再生器3a种类有很多，可根据需要选择使用。干燥室2和膜除湿装置1之间通过管路连接形成独立的空气循环回路，空气循环回路的管路上设有抽风机4，膜除湿装置1和浓盐溶液再生器3a之间通过管路连接形成独立的盐溶液再生循环回路，盐溶液循环回路上设有溶液泵5，浓盐溶液再生器3a用以将稀的盐溶液再生呈浓的盐溶液；热泵系统包括第一冷凝器61、第二冷凝器62和蒸发器63，其中第一冷凝器61设置在空气循环回路中以对进入干燥室2内的空气进行加热，第二冷凝器62则设置在盐溶液再生循环回路中以对进入浓盐溶液再生器3a的稀盐溶液进行预加热，蒸发器63也设置在盐溶液再生循环回路中以对经浓盐溶液再生器3a再生后的浓盐溶液进行冷却。 

第一冷凝器61中的冷凝管设置在第一箱体7a内形成对进入干燥室2内的空气进行加热的气体加热器8，该第一箱体7a上设有进气端81和出气端82；第二冷凝器62中的冷凝管设置在第二箱体7b内形成进入浓盐溶液再生器3a的稀盐溶液进行预加热的溶液加热器9，第二箱体9内还设有第一螺旋管91；蒸发器63的蒸发管设置在第三箱体7c内形成对经浓盐溶液再生器3a再生后的浓盐溶液进行冷却的冷却装置10，第三箱体7c内还设有第二螺旋管101。 

干燥室2的出气口21通过出气管路15与膜除湿装置1中的进气端11连通，抽风机4设置在出气管路15上，干燥室2的进气口22通过进气管路16与气体加热器8的出气端82连通，而膜除湿装置1中的出气端12通过进气管路15与气体加热器8的进气端81连通；膜除湿装置1中的出液端13通过出液管路17与溶液加热器9中第一螺旋管91的一端连通，第一螺旋管91的另一端通过出液管路17与浓盐溶液再生装置3的进液端31连通，溶液泵5设置在进液管路17上，浓盐溶液再生器3a的出液端32通过进液管路18与冷却装置10中第二螺旋管101的一端连通，第二螺旋管101的另一端通过进液管路18与膜除湿装置1中的进液端14连通；热泵系统6中压缩机66的出口端通过管道与气体加热器8中第一冷凝器61的制冷剂进口端611连通，气体加热器8中第一冷凝器61的制冷剂出口端612通过管道与溶液加热器9中第二冷凝器62的制冷剂进口端621连通，溶液加热器9中第二冷凝器62的制冷剂出口端622通过管道经由节流阀64与蒸发器63的输入端631连通，蒸发器63的输出端632经由管路与压缩机66的进口端相连通，蒸发器63和压缩机66之间的管路上设有干燥过滤器65。 

第一个实施例的工作原理及过程如下：从干燥室2出来的潮湿空气在抽风机4驱动下进入膜除湿装置1中，水蒸气透过膜为盐溶液吸收，流出膜除湿装置1后的空气经过第一冷凝器61加热后，将变为低湿度干空气，然后又进入干燥室2干燥；膜除湿装置1中的浓盐溶液在膜除湿组件吸收水蒸气后，变为含水的稀溶液，经过第二冷凝器62加热 后被溶液泵5泵送进入浓盐溶液再生器3a再生为浓溶液，再生后的浓盐溶液经过蒸发器63冷却后，又进入膜除湿装置1中，完成循环；热泵系统的制冷剂循环中从压缩机66出来高温高压制冷剂蒸汽，经过第一冷凝器61和第二冷凝器62后变成中温高压的制冷剂液体，经过节流阀64节流后，成为低温低压的液体，再进入蒸发器63蒸发成为低温低压的气体后，最后被压缩机66吸入重新压缩为高温高压气体完成一个循环，第一冷凝器61用于提高空气相对干燥度，提高干燥能力，第二冷凝器62用于再生盐溶液前预热，蒸发器63用于冷却再生后的浓盐溶液。 

如图2所示，为本发明的第二个实施例。 

一种热泵干燥装置，包括膜除湿装置1、干燥室2、反渗透装置3b和热泵系统6；干燥室2和膜除湿装置1之间通过管路连接形成独立的空气循环回路，空气循环回路的管路上设有抽风机4，膜除湿装置1和反渗透装置3b之间通过管路连接形成独立的盐溶液再生循环回路，盐溶液循环回路上设有溶液泵5，反渗透装置3b用以将稀的盐溶液再生呈浓的盐溶液，反渗透装置3b的淡水出口通过出水管33引出；热泵系统包括第一冷凝器61和蒸发器63，其中第一冷凝器61设置在空气循环回路中以对进入干燥室2内的空气进行加热，蒸发器63设置在盐溶液再生循环回路中以对反渗透装置3b再生后的浓盐溶液进行冷却。 

第一冷凝器61中的冷凝管设置在第一箱体7a内形成对进入干燥室2内的空气进行加热的气体加热器8，该第一箱体7a上设有进气端81和出气端82；蒸发器63的蒸发管设置在第三箱体7c内形成对经浓反渗透装置3b再生后的浓盐溶液进行冷却的冷却装置10，第三箱体7c内还设有第二螺旋管101。 

干燥室2的出气口21通过出气管路15与膜除湿装置1中的进气端11连通，抽风机4设置在出气管路15上，干燥室2的进气口22通过进气管路16与气体加热器8的出气端82连通，而膜除湿装置1中的出气端12通过进气管路15与气体加热器8的进气端81连通；膜除湿装置1中的出液端13通过出液管路17与反渗透装置3b的进液端31连通，溶液泵5设置在进液管路17上，反渗透装置3b的出液端32通过进液管路18与冷却装置10中第二螺旋管101的一端连通，第二螺旋管101的另一端通过进液管路18与膜除湿装置1中的进液端14连通；热泵系统6中压缩机66的出口端通过管道与气体加热器8中第一冷凝器61的制冷剂进口端611连通，气体加热器8中第一冷凝器61的制冷剂出口端612通过管道与经由节流阀64与蒸发器63的输入端631连通，蒸发器63的输出端632经由管路与压缩机66的进口端相连通。蒸发器63和压缩机66之间的管路上设有干燥过滤器65。 

本实施例的工作原理及过程如下：从干燥室2出来的潮湿空气在抽风机4驱动下进 入膜除湿装置1中，水蒸气透过膜为盐溶液吸收，流出膜除湿装置1后的空气经过第一冷凝器61加热后，将变为低湿度干空气，然后又进入干燥室2干燥；膜除湿装置1中的浓盐溶液在膜除湿组件吸收水蒸气后，变为含水的稀溶液，经过溶液泵5泵送进入反渗透装置3b再生为浓溶液，再生后的浓盐溶液经过蒸发器63冷却后，又进入膜除湿装置1中，完成循环，同时反渗透装置3b反应生成的淡水经由出水管33排出；热泵系统的制冷剂循环中从压缩机66出来高温高压制冷剂蒸汽，经过第一冷凝器61后变成中温高压的制冷剂液体，经过节流阀64节流后，成为低温低压的液体，再进入蒸发器63蒸发成为低温低压的气体后，最后被压缩机66吸入重新压缩为高温高压气体完成一个循环，第一冷凝器61用于提高空气相对干燥度，提高干燥能力，第二冷凝器62用于再生盐溶液前预热，蒸发器63用于冷却再生后的浓盐溶液。 

反渗透装置的原理：当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。 

Claims (8)

1.一种热泵干燥装置，其特征在于：包括膜除湿装置(1)、干燥室(2)、浓盐溶液再生器(3a)和热泵系统(6)；所述干燥室(2)和膜除湿装置(1)之间通过管路连接形成独立的空气循环回路，所述空气循环回路的管路上设有抽风机(4)，所述膜除湿装置(1)和浓盐溶液再生器(3a)之间通过管路连接形成独立的盐溶液再生循环回路，所述盐溶液循环回路上设有溶液泵(5)，所述浓盐溶液再生器(3a)用以将稀的盐溶液再生呈浓的盐溶液；所述热泵系统包括第一冷凝器(61)、第二冷凝器(62)和蒸发器(63)，其中第一冷凝器(61)设置在空气循环回路中以对进入干燥室(2)内的空气进行加热，第二冷凝器(62)则设置在盐溶液再生循环回路中以对进入浓盐溶液再生器(3a)的稀盐溶液进行预加热，所述蒸发器(63)设置在盐溶液再生循环回路中以对经浓盐溶液再生器(3a)再生后的浓盐溶液进行冷却。

2.根据权利要求1所述的热泵干燥装置，其特征在于：所述第一冷凝器(61)中的冷凝管设置在第一箱体(7a)内形成对进入干燥室(2)内的空气进行加热的气体加热器(8)，该第一箱体(7a)上设有进气端(81)和出气端(82)；所述第二冷凝器(62)中的冷凝管设置在第二箱体(7b)内形成进入浓盐溶液再生器(3a)的稀盐溶液进行预加热的溶液加热器(9)，第二箱体(9)内还设有第一螺旋管(91)；所述蒸发器(63)的蒸发管设置在第三箱体(7c)内形成对经浓盐溶液再生器(3a)再生后的浓盐溶液进行冷却的冷却装置(10)，第三箱体(7c)内还设有第二螺旋管(101)。

3.根据权利要求2所述的热泵干燥装置，其特征在于：所述干燥室(2)的出气口(21)通过出气管路(15)与膜除湿装置(1)中的进气端(11)连通，所述抽风机(4)设置在出气管路(15)上，所述干燥室(2)的进气口(22)通过进气管路(16)与气体加热器(8)的出气端(82)连通，而膜除湿装置(1)中的出气端(12)通过进气管路(15)与气体加热器(8)的进气端(81)连通；所述膜除湿装置(1)中的出液端(13)通过出液管路(17)与溶液加热器(9)中第一螺旋管(91)的一端连通，第一螺旋管(91)的另一端通过出液管路(17)与浓盐溶液再生器(3a)的进液端(31)连通，所述溶液泵(5)设置在进液管路(17)上，所述浓盐溶液再生器(3a)的出液端(32)通过进液管路(18)与冷却装置(10)中第二螺旋管(101)的一端连通，第二螺旋管(101)的另一端通过进液管路(18)与膜除湿装置(1)中的进液端(14)连通；所述热泵系统(6)中压缩机(66)的出口端通过管道与气体加热器(8)中第一冷凝器(61)的制冷剂进口端(611)连通，气体加热器(8)中第一冷凝器(61)的制冷剂出口端(612)通过管道与溶液加热器(9)中第二冷凝器(62)的制冷剂进口端(621)连通，溶液加热器(9)中第二冷凝器(62)的制冷剂出口端(622)通过管道经由节流阀(64)与蒸发器(63)的输入端(631)连通，蒸发器(63)的输出端(632)经由管路与压缩机(66)的进口端相连通。

4.根据权利要求3所述的热泵干燥装置，其特征在于：所述蒸发器(63)和压缩机(66)之间的管路上设有干燥过滤器(65)。

5.一种热泵干燥装置，其特征在于：包括膜除湿装置(1)、干燥室(2)、反渗透装置(3b)和热泵系统(6)；所述干燥室(2)和膜除湿装置(1)之间通过管路连接形成独立的空气循环回路，所述空气循环回路的管路上设有抽风机(4)，所述膜除湿装置(1)和反渗透装置(3b)之间通过管路连接形成独立的盐溶液再生循环回路，所述盐溶液循环回路上设有溶液泵(5)，所述反渗透装置(3b)用以将稀的盐溶液再生呈浓的盐溶液，反渗透装置(3b)的淡水出口通过出水管(33)引出；所述热泵系统包括第一冷凝器(61)和蒸发器(63)，其中所述第一冷凝器(61)设置在空气循环回路中以对进入干燥室(2)内的空气进行加热，所述蒸发器(63)设置在盐溶液再生循环回路中以对反渗透装置(3b)再生后的浓盐溶液进行冷却。

6.根据权利要求5所述的热泵干燥装置，其特征在于：所述第一冷凝器(61)中的冷凝管设置在第一箱体(7a)内形成对进入干燥室(2)内的空气进行加热的气体加热器(8)，该第一箱体(7a)上设有进气端(81)和出气端(82)；所述蒸发器(63)的蒸发管设置在第三箱体(7c)内形成对经反渗透装置(3b)再生后的浓盐溶液进行冷却的冷却装置(10)，第三箱体(7c)内还设有第二螺旋管(101)。

7.根据权利要求6所述的热泵干燥装置，其特征在于：所述干燥室(2)的出气口(21)通过出气管路(15)与膜除湿装置(1)中的进气端(11)连通，所述抽风机(4)设置在出气管路(15)上，所述干燥室(2)的进气口(22)通过进气管路(16)与气体加热器(8)的出气端(82)连通，而膜除湿装置(1)中的出气端(12)通过进气管路(15)与气体加热器(8)的进气端(81)连通；所述膜除湿装置(1)中的出液端(13)通过出液管路(17)与反渗透装置(3b)的进液端(31)连通，所述溶液泵(5)设置在进液管路(17)上，所述反渗透装置(3b)的出液端(32)通过进液管路(18)与冷却装置(10)中第二螺旋管(101)的一端连通，第二螺旋管(101)的另一端通过进液管路(18)与膜除湿装置(1)中的进液端(14)连通；所述热泵系统(6)中压缩机(66)的出口端通过管道与气体加热器(8)中第一冷凝器(61)的制冷剂进口端(611)连通，气体加热器(8)中第一冷凝器(61)的制冷剂出口端(612)通过管道与经由节流阀(64)与蒸发器(63)的输入端(631)连通，蒸发器(63)的输出端(632)经由管路与压缩机(66)的进口端相连通。

8.根据权利要求7所述的热泵干燥装置，其特征在于：所述蒸发器(63)和压缩机(66)之间的管路上设有干燥过滤器(65)。