CN105241220A - 多级热回收空气能热泵烘干机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级热回收空气能热泵烘干机，包括：主机体，主机体内设有热回收储存器、烘干系统、补温系统、排湿系统、新风除湿系统、热回收系统。热回收储存器内设有内胆，内胆将热回收储存器分为不连通的两部分，内胆内为气液分离间，内胆外、热回收储存器内为工质储液间，内胆外壁上缠绕有传温管，传温管的一端只与气液分离间相连通。相比现有技术，通过多次对空气中热能的回收极大的提高了工作效率，节约了能源。

Description

多级热回收空气能热泵烘干机

技术领域

本发明涉及热泵领域，特别是一种多级热回收空气能热泵烘干机。

背景技术

随着燃煤锅炉的综合整治工作的推进，高效清洁的空气能能源正成为烘干领域的新宠，空气能产业绿色、节能、环保、无废气排放，不污染空气，是传统烧煤锅炉类烘干设备的最佳替代品之一。

空气能热泵是按照逆卡诺原理工作的，通过压缩机系统运转工作，吸收空气中热量制造表面热能。现有其流程大致为：工质进入蒸发器，在蒸发器中工作吸热蒸发，此时工质从低温热源中吸收热量后进入压缩机；工质经过压缩机的压缩、升温后进入冷凝器，在冷凝器热量传递给空气；高压工质经过节流降压后再次进入蒸发器，以此不断循环工作。但目前广泛使用的烘干机还存在许多问题：

（1）加热物料过程中，保温干燥仓有排温风口，含有大量能量的湿热空气直排大气中，造成能源的浪费。

（2）补新风过程无空气预加热，使得加热过程慢。

（3）补新风过程直接引入空气，同时空气中的湿水分也引入干燥库内，降低了烘干效率。

（4）无制冷剂余热回收，机器在夏季高温环境中，制冷剂温度过高，甚至可达55℃，耗能高，机器不能正常工作。

（5）机器在冬季环境温度低时，过冷的制冷剂使压缩机有湿运行的存在，影响压缩机的使用效率与寿命。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明提供了一种多级热回收空气能热泵烘干机。

多级热回收空气能热泵烘干机，包括：主机体，主机体内设有热回收储存器、烘干系统、补温系统、排湿系统、新风除湿系统、热回收系统。

热回收储存器内设有内胆，内胆将热回收储存器分为不连通的两部分，内胆内为气液分离间，内胆外、热回收储存器内为工质储液间，内胆外壁上缠绕有传温管，传温管的一端只与气液分离间相连通，气液分离间和工质储液间内均储有工质。

烘干系统包括：冷凝器、副冷凝器、压缩机、烘干风机，气液分离间、压缩机、冷凝器、副冷凝器、工质储液间依次通过管道相连，冷凝器与烘干风机的位置相对应并且使得烘干风机将空气流经冷凝器吹入保温干燥仓。

补温系统包括：蒸发器、电子膨胀阀、补温风机，工质储液间、电子膨胀阀、蒸发器、气液分离间依次通过管道相连，补温风机与蒸发器对应设置，使得补温风机吹入的空气流经蒸发器。

排湿系统包括：通风道，通风道内设有排湿风机，通风管道的两端分别对应保温干燥仓和蒸发器，使得排湿风机能将吹出的保温干燥仓的空气流经蒸发器。

新风除湿系统包括：第一毛细管、副蒸发器、新风除湿风机，工质储液间、第一毛细管、副蒸发器、气液分离间依次通过管道相连，新风除湿风机位置与副蒸发器相对应，使得由新风除湿风机吹入的空气能流经副蒸发器并最终吹入保温干燥仓。

热回收系统包括：温度感应装置、第二毛细管，工质储液间、第二毛细管、传温管依次通过管道相连，温度感应装置设置于热回收储存器上用于检测工质储液间内工质的温度。

优选的，热回收储存器上设有电磁三通，电磁三通的入口与工质储液间相连，出口分别与补温系统的电子膨胀阀、新风除湿系统的第一毛细管、热回收系统的第二毛细管相连。

优选的，工质储液间与副冷凝器之间设有干燥过滤器。

优选的，压缩机与冷凝器间设有油分离器。

优选的，保温干燥仓内设有温度检测装置。

优选的，通风道内设有挡风板。

优选的，挡风板上设有到位检测装置，到位检测装置用于控制挡风板的开启程度。

优选的，主机体上设有智能PLC控制仪。

优选的，管道和传温管为铜管。

优选的，蒸发器下方设有接水盘。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）含有大量热量的空气不会直接排放到空气中，而是继续被本装置利用，节约了能源，提高了烘干效率。

（2）补充新风过程中有预加热，使得整体加热过程变快。

（3）补新风过程中对新风除湿，提高了烘干效率。

（4）热回收系统可以回收工质的余热，保证本装置即使在夏季高温的环境中也不会因为制冷剂压力温度过高导致无法工作。

（5）在冬季低温环境下工作时，不会存在工质温度过低导致压缩机内部有水影响压缩机使用效率的问题。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图2为热回收存储器整体结构示意图。

其中，附图中标记对应的零部件名称为：101-压缩机，102-油分离器，103-冷凝器，104-烘干风机，105-副冷凝器，201-电子膨胀阀，202-蒸发器，203-补温风机，301-通风道，302-排湿风机，303-挡风板，401-第一毛细管，402-副蒸发器，403-新风除湿风机，501-第二毛细管，6-电磁三通，7-热回收储存器，701-气液分离间，702-工质储液间，703-传温管，8-温度检测装置。

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

多级热回收空气能热泵烘干机，包括：主机体，主机体内设有热回收储存器7、烘干系统、补温系统、排湿系统、新风除湿系统、热回收系统。

热回收储存器7内设有内胆，内胆将热回收储存器分为不连通的两部分，内胆内为气液分离间701，内胆外、热回收储存器7内为工质储液间702，内胆外壁上缠绕有传温管703，传温管703的一端只与气液分离间701相连通，气液分离间701和工质储液间702内均储有工质，这里的工质为冷凝剂。

烘干系统包括：冷凝器103、副冷凝器105、压缩机101、烘干风机104，气液分离间701、压缩机101、冷凝器103、副冷凝器105、工质储液间702依次通过管道相连，冷凝器103与烘干风机104的位置相对应并且使得烘干风机104将空气流经冷凝器103吹入保温干燥仓。

制冷剂从空气中吸取低品质热能，经压缩机101，压缩制冷剂气体，在压缩机101高压出口，形成高温高压的气态蒸汽，经过油分离器102，分离出制冷润滑油，制冷剂蒸汽向分液器流动，分多路进入冷凝器103，冷凝器103的铜管发热，烘干风机104将冷凝器103的铜管周围的热空气吹入保温干燥仓，加热保温干燥仓的空气和物料，空气的温度逐渐升高，同时带走了制冷剂蒸汽的热量，其中部分制冷剂开始液化。制冷剂经过集液器合成一路，通过铜管连接到副冷凝器105，副冷凝器105继续释放热能，使铜管内的制冷剂进一步液化，液化制冷剂流经干燥过滤器，过滤制冷剂中的水分与杂质，使纯净的制冷剂进入工质储液间702进行储存。

补温系统包括：蒸发器202、电子膨胀阀201、补温风机203，工质储液间702、电子膨胀阀201、蒸发器202、气液分离间701依次通过管道相连，补温风机203与蒸发器202对应设置，使得补温风机203吹入的空气流经蒸发器202；其中，电子膨胀阀201主要作用限制制冷剂经过的流量，使制冷剂在冷凝器103中有充分的停留的时间，释放热能，便于制冷剂液化，同时形成一定的压力，由于电子膨胀阀201的节流作用，制冷剂在电子膨胀阀201两端形成压力差，电子膨胀阀201出口处制冷剂形成低温液态制冷剂，经过分液器分成多路铜管连接进入蒸发器202，由于蒸发器202的内部铜管空间体积增大，制冷剂液体快速吸收蒸发器202的铜管壁及周围空气的热能，形成气态制冷剂，铜管表面温度快速降低，这时与蒸发器202相对应的补温风机203强行进行空气对流，吸入新的空气，新空气的热能加速了制冷剂的汽化，完全汽化后的制冷剂最终流入气液分离间701。压缩机101的吸气口也与气液分离间701相连，制冷剂形成一个循环回路。

排湿系统包括：通风道301，通风道301内设有排湿风机302，通风管道的两端分别对应保温干燥仓和蒸发器202，使得排湿风机302能将吹出的保温干燥仓的空气流经蒸发器202。

新风除湿系统包括：第一毛细管401、副蒸发器402、新风除湿风机403，工质储液间702、第一毛细管401、副蒸发器402、气液分离间701依次通过管道相连，新风除湿风机403位置与副蒸发器402相对应，使得由新风除湿风机403吹入的空气能流经副蒸发器402并最终吹入保温干燥仓；液态制冷剂管道进入第一毛细管401的入口端，此时为常温高压液态制冷剂，第一毛细管401的管通路是有限额的，在第一毛细管401的出口形成一定压力差，液态制冷剂流出第一毛细管401，进入副蒸发器402，由于副蒸发器402的铜管体积增大，液态制冷剂吸收铜管壁及周围空气的热能，快速汽化。由于干燥库是密封状态，排湿风机302排出干燥房内的高温高湿气体，就必须补充室外空气，空气经过副蒸发器402时，水分子失去热能，变成液态水，向外排出，这样进入干燥室的空气就是干燥的，节约加热水分的热量。

热回收系统包括：温度感应装置、第二毛细管501，工质储液间702、第二毛细管501、传温管703依次通过管道相连，温度感应装置设置于热回收储存器7上用于检测工质储液间702内工质的温度。

热回收储存器7上设有电磁三通6，电磁三通6的入口与工质储液间702相连，出口分别与补温系统的电子膨胀阀201、新风除湿系统的第一毛细管401、热回收系统的第二毛细管501相连，使得工质储液间702的制冷剂可以通过电磁三通6的三个出口分别流入补温系统、新风除湿系统、热回收系统。

工质储液间702与副冷凝器105之间设有干燥过滤器。干燥过滤器主要是起到杂质过滤的作用。

压缩机101与冷凝器103间设有油分离器102。油分离器102的作用是将制冷压缩机101排出的高压蒸汽中的润滑油进行分离，以保证装置安全高效地运行。根据降低气流速度和改变气流方向的分油原理，使高压蒸汽中的油粒在重力作用下得以分离。一般气流速度在1m/s以下，就可将蒸汽中所含直径在0.2mm以上的油粒分离出来。

保温干燥仓内设有温度检测装置8。

通风道301内设有挡风板303，用来控制通风道301的开启和关闭。

挡风板303上设有到位检测装置，到位检测装置用于控制挡风板303的开启程度。

主机体上设有智能PLC控制仪，用以控制各系统，实现本装置的智能化作业。

管道和传温管703为铜管，铜的传温性质很好，价格相对便宜，是市面上广泛采用的材质。

蒸发器202下方设有接水盘，用来收集冷凝留下的液态水。

本实施例还包括设置于主机体上的高低压力表、高低压继电器、吸热继电器，高低压力表用于检测制冷剂压力，高低压继电器用来保护本装置在设定的电压范围内工作，吸热继电器保护设备在设定的吸热量内工作。

本实施例中，温度检测装置8检测到保温干燥仓内温度达到50℃时，排湿系统和新风除湿系统开始工作，其工作原理如下：

排湿系统：当温度检测装置8检测到保温干燥仓内温度达到设定温度时，挡风板303开启从而打开通风管，排湿风机302启动，排出保温干燥仓内的湿热气体，流经蒸发器202，蒸发器202吸收从干燥库仓排出的空气的热能，湿热空气的气态水在蒸发器202表面液化成液态水并流出主机体至蒸发器202下方的接水盘中。

新风除湿系统：当温度感应装置检测到保温干燥仓内温度达到设定温度时，新风除湿系统开启，工质先进入第一毛细管401进而流入副蒸发器402，在副蒸发器402中汽化并吸收热量，新风除湿风机403吸入室外空气并流经副蒸发器402时，吸入的空气中的气态水失去热能，变为液态水，流出主机体，使得进入保温干燥仓的空气是干燥的。

本实施例中，热回收系统的工作原理如下：

当夏天环境温度高时，冷凝器103流入的液态制冷剂，温度随之升高。热回收存储器上的温度感应装置温度设定范围为27℃至32℃，当温度感应装置感应到工质储液间702达到32℃，热回收系统开始工作，制冷剂流经第二毛细管501降压，再流入传温管703，吸收制冷剂的热量，制冷剂受热汽化吸热，吸收热量后，回到气液分离间701形成循环。当检测到制冷剂低于27℃时热回收系统停止工作。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，包括：主机体、管道，主机体内设有热回收储存器（7）、烘干系统、补温系统、排湿系统、新风除湿系统、热回收系统；

热回收储存器（7）内设有内胆，内胆将热回收储存器（7）分为不连通的两部分，内胆内为气液分离间（701），内胆外、热回收储存器（7）内为工质储液间（702），内胆外壁上缠绕有传温管（703），传温管（703）的一端只与气液分离间（701）相连通，气液分离间（701）和工质储液间（702）内均储有工质；

烘干系统包括：冷凝器（103）、副冷凝器（105）、压缩机（101）、烘干风机（104），气液分离间（701）、压缩机（101）、冷凝器（103）、副冷凝器（105）、工质储液间（702）依次通过管道相连，冷凝器（103）与烘干风机（104）的位置相对应并且使得烘干风机（104）将空气流经冷凝器（103）吹入保温干燥仓；

补温系统包括：蒸发器（202）、电子膨胀阀（201）、补温风机（203），工质储液间（702）、电子膨胀阀（201）、蒸发器（202）、气液分离间（701）依次通过管道相连，补温风机（203）与蒸发器（202）对应设置，使得补温风机（203）吹入的空气流经蒸发器（202）；

排湿系统包括：通风道（301），通风道（301）内设有排湿风机（302），通风管道的两端分别对应保温干燥仓和蒸发器（202），使得排湿风机（302）能将吹出的保温干燥仓的空气流经蒸发器（202）；

新风除湿系统包括：第一毛细管（401）、副蒸发器（402）、新风除湿风机（403），工质储液间（702）、第一毛细管（401）、副蒸发器（402）、气液分离间（701）依次通过管道相连，新风除湿风机（403）位置与副蒸发器（402）相对应，使得由新风除湿风机（403）吹入的空气能流经副蒸发器（402）并最终吹入保温干燥仓；

热回收系统包括：温度感应装置、第二毛细管（501），工质储液间（702）、第二毛细管（501）、传温管（703）依次通过管道相连，温度感应装置设置于热回收储存器（7）上用于检测工质储液间（702）内工质的温度。

2.根据权利要求1所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，热回收储存器（7）上设有电磁三通（6），电磁三通（6）的入口与工质储液间（702）相连，出口分别与补温系统的电子膨胀阀（201）、新风除湿系统的第一毛细管（401）、热回收系统的第二毛细管（501）相连。

3.根据权利要求1所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，工质储液间（702）与副冷凝器（105）之间设有干燥过滤器。

4.根据权利要求1所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，压缩机（101）与冷凝器（103）间设有油分离器（102）。

5.根据权利要求1所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，保温干燥仓内设有温度检测装置（8）。

6.根据权利要求1所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，通风道（301）内设有挡风板（303）。

7.根据权利要求6所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，挡风板（303）上设有到位检测装置，到位检测装置用于控制挡风板（303）的开启程度。

8.根据权利要求1所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，主机体上设有智能PLC控制仪。

9.根据权利要求1所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，管道和传温管（703）为铜管。

10.根据权利要求1所述的多级热回收空气能热泵烘干机，其特征在于，蒸发器（202）下方设有接水盘。