CN106403378A - 一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统，包括热泵干燥子系统和加湿除霜子系统；其中，所述热泵干燥子系统用于形成干燥的循环空气，并对循环空气进行加热，从而对放入其中的种子进行干燥处理，获得干燥后的种子；所述加湿除霜子系统，与所述热泵干燥子系统相连接，用于增加所述热泵干燥子系统所形成的循环空气中的相对湿度并对所述热泵干燥子系统进行热水除霜。本发明可以在保证对种子的干燥处理操作具有较高干燥速率的同时，能够调节用于干燥种子的循环空气中的相对湿度，避免种子的内部产生过大的应力，从而降低干燥过程对种子品质的伤害，保证种子的干燥品质，有利于促进热泵在种子干燥领域的应用。

Description

一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统
技术领域
本发明涉及热泵干燥技术领域，特别是涉及一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统。
背景技术
目前，我国粮食产量巨大，但是由于设施简陋、方法原始、工艺落后等原因，每年因粮食干燥不及时而造成的损失高达4000万吨。目前，农民大多数还是采用晾晒的方法对粮食进行干燥，该方法不仅对气候的依赖性大，并且所需要的占地面积广、卫生条件差，无法满足对大量粮食进行干燥操作的需求。
在对种子的干燥过程中，干燥空气的温度、湿度和风速都会直接影响到对粮食干燥的速率及最终的干燥品质。为了提高干燥速率，单纯过度的升高温度，将会使得干燥空气的相对湿度下降，从而急剧加快干燥进程，但是，这样也容易导致种子的内部产生应力，严重时甚至会造成种子开裂，使得种子失去活力，严重降低降低种子的干燥品质。
但是，目前还没有一种装置，其可以在保证对种子的干燥处理操作具有较高干燥速率的同时，能够避免种子的内部产生过大的应力，从而降低干燥过程对种子品质的伤害，保证种子的干燥品质。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统，其可以在保证对种子的干燥处理操作具有较高干燥速率的同时，能够调节用于干燥种子的循环空气中的相对湿度，避免种子的内部产生过大的应力，从而降低干燥过程对种子品质的伤害，保证种子的干燥品质，有利于促进热泵在种子干燥领域的应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统，包括热泵干燥子系统和加湿除霜子系统；
其中，所述热泵干燥子系统用于形成干燥的循环空气，并对循环空气进行加热，从而对放入其中的种子进行干燥处理，获得干燥后的种子；
所述加湿除霜子系统，与所述热泵干燥子系统相连接，用于增加所述热泵干燥子系统所形成的循环空气中的相对湿度并对所述热泵干燥子系统进行热水除霜。
其中，所述热泵干燥子系统包括压缩机、降温电磁阀、板式换热器、室外风机、室外冷凝器、电子膨胀阀、升温电磁阀、室内冷凝器、室内风机、物料盘、干燥箱、蒸发器和主阀；
所述加湿除霜子系统包括所述板式换热器、水泵、加湿器、储水箱、接水盘、过滤器、高位水箱、热水阀、加湿阀、泄水管、补水口、除霜阀和喷头；
其中，所述压缩机的进口与所述主阀相连通，所述压缩机的出口分别与所述降温电磁阀和升温电磁阀相连通；
所述板式换热器上具有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口；
所述降温电磁阀与所述板式换热器的第一进口相连通；
所述板式换热器的第二进口与所述水泵相连通，所述水泵与所述储水箱相连通；
所述板式换热器的第一出口与所述室外冷凝器相连通，所述室外冷凝器上安装有所述室外风机，所述室外冷凝器还通过所述电子膨胀阀与所述蒸发器的入口相连通；
所述板式换热器的第二出口通过所述热水阀与所述高位水箱相连通；
所述高位水箱的下部右侧壁上具有加湿供水口，所述加湿供水口通过所述加湿阀与所述加湿器相连通；
所述加湿器上具有垂直分布的水蒸汽输出端，所述水蒸汽输出端的正右方安装有所述室内风机；
所述干燥箱内安装有多个物料盘；
所述升温电磁阀与所述室内冷凝器的入口相连通，所述室内冷凝器的出口分别与所述板式换热器的第二进口和所述电子膨胀阀相连通；
所述主阀与所述蒸发器的出口相连通；
所述室内冷凝器、所述室内风机、所述蒸发器、所述物料盘、所述除霜阀和所述喷头位于所述干燥箱中。
其中，所述高位水箱的上部左侧壁预设位置具有泄水口，所述泄水口依次通过所述泄水管、所述过滤器与所述储水箱相连通；
所述蒸发器的正下方具有所述接水盘，所述接水盘与所述过滤器相连通。
其中，所述高位水箱的泄水口的位置为保证高位水箱内能够储存的水量大于或者等于高位水箱体积的五分之四倍的位置，并且所述高位水箱的外壁覆盖有保温材料。
其中，所述高位水箱所放置位置的高度高于所述储水箱所放置位置的高度，并且所述储水箱所放置位置的高度高于所述水泵所放置位置的高度；
所述储水箱的体积等于所述高位水箱体积的三倍大小。
其中，所述高位水箱的底部具有除霜供水口，所述除霜供水口通过所述除霜阀与所述喷头相连通；
所述喷头的右侧水平安装有所述多个物料盘；
所述喷头位于所述蒸发器的正上方。
其中，所述蒸发器的正下方具有所述接水盘，所述接水盘与所述过滤器相连通；
所述接水盘位于所述干燥箱的左侧内表面。
其中，所述干燥箱为中空、密封的箱体，所述板式换热器为双进双出式的换热器。
其中，所述储水箱的顶部还具有一个补水口。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统，其可以在保证对种子的干燥处理操作具有较高干燥速率的同时，能够调节用于干燥种子的循环空气中的相对湿度，避免种子的内部产生过大的应力，从而降低干燥过程对种子品质的伤害，保证种子的干燥品质，有利于促进热泵在种子干燥领域的应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统的结构示意图；
图中，1为压缩机，2为降温电磁阀，3为板式换热器，4为室外风机，5为室外冷凝器，6为水泵，7为加湿器，8为储水箱，9为电子膨胀阀，10为升温电磁阀，11为室内冷凝器，12为室内风机，13为物料盘，14为干燥箱，15为蒸发器，16为主阀，17为接水盘，18为过滤器，19为高位水箱，20为热水阀，21为加湿阀，22为泄水管，23为补水口，24为除霜阀，25为喷头；
31为第一进口，32为第二进口，33为第一出口，34为第二出口，71为水蒸汽输出端。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统，包括热泵干燥子系统和加湿除霜子系统；
其中，所述热泵干燥子系统用于形成干燥的循环空气，并对循环空气进行加热，从而对放入其中的种子进行干燥处理，获得干燥后的种子；
所述加湿除霜子系统，与所述热泵干燥子系统相连接，用于增加所述热泵干燥子系统所形成的循环空气中的相对湿度并对所述热泵干燥子系统进行热水除霜。
在本发明中，具体实现上，参见图1，所述热泵干燥子系统包括压缩机1、降温电磁阀2、板式换热器3、室外风机4、室外冷凝器5、电子膨胀阀9、升温电磁阀10、室内冷凝器11、室内风机12、物料盘13、干燥箱14、蒸发器15和主阀16；
所述加湿除霜子系统包括所述板式换热器3(被热泵干燥子系统和加湿除霜子系统这两个子系统共用)、水泵6、加湿器7、储水箱8、接水盘17、过滤器18、高位水箱19、热水阀20、加湿阀21、泄水管22、补水口23、除霜阀24和喷头25；
其中，所述压缩机1的进口与所述主阀16相连通(例如通过一根管路)，所述压缩机的出口分别与所述降温电磁阀2和升温电磁阀10相连通；
所述板式换热器3优选为双进双出式的换热器，所述板式换热器3上具有第一进口31、第二进口32、第一出口33和第二出口34；
所述降温电磁阀2与所述板式换热器3的第一进口31相连通；
所述板式换热器3的第二进口32与所述水泵6相连通，所述水泵6与所述储水箱8相连通；
所述板式换热器3的第一出口33与所述室外冷凝器5相连通，所述室外冷凝器5上安装有所述室外风机4，所述室外冷凝器5还通过所述电子膨胀阀9与所述蒸发器15的入口相连通；
所述板式换热器3的第二出口34通过所述热水阀20与所述高位水箱19相连通；
所述高位水箱19的上部左侧壁预设位置具有泄水口，所述泄水口依次通过所述泄水管22、所述过滤器18与所述储水箱8相连通。
需要说明的是，具体实现上，所述高位水箱19的泄水口的位置，优选为保证高位水箱19内能够储存的水量大于或者等于高位水箱19体积的五分之四倍的位置，并且所述高位水箱19的外壁覆盖有保温材料(可以为任意一种现有的保温材料)。
具体实现上，所述储水箱8的顶部还具有一个补水口23，用于当所述加湿除霜子系统内的水量不足(如储水箱里面的水不足)时，可以利用23补水口进行补水，所补的水应为纯净水。
具体实现上，所述高位水箱19所放置位置的高度高于所述储水箱8所放置位置的高度，并且所述储水箱8所放置位置的高度高于所述水泵6所放置位置的高度。
所述储水箱8的体积大于所述高位水箱19的体积，优选为等于所述高位水箱19体积的三倍大小，以保证水泵6在启动前，储水箱8内的水位高于水泵6且不需要采取保温措施。
具体实现上，所述水泵6优选为可调节水量的水泵。
所述高位水箱19的下部右侧壁上具有加湿供水口，所述加湿供水口通过所述加湿阀21与所述加湿器7相连通，为加湿器7提供工作用水；
所述加湿器7上具有垂直分布的水蒸汽输出端71，所述水蒸汽输出端71的正右方安装有所述室内风机12；
所述高位水箱19的底部具有除霜供水口，所述除霜供水口通过所述除霜阀24与所述喷头25相连通；
所述喷头25的右侧水平安装有多个物料盘13(不限于图示的三个)；
所述喷头25位于所述蒸发器15的正上方；
所述蒸发器15的正下方具有所述接水盘17，所述接水盘17与所述过滤器18相连通；
需要说明的是，所述除霜阀24，用于将所述高位水箱19内的温水导入到所述喷头25内，由所述喷头25对下方的所述蒸发器15进行除霜处理。
所述升温电磁阀10与所述室内冷凝器11的入口相连通，所述室内冷凝器11的出口分别与所述板式换热器3的第二进口32和所述电子膨胀阀9相连通；
所述主阀16与所述蒸发器15的出口相连通。
在本发明中，具体实现上，所述室内冷凝器、所述室内风机12、所述蒸发器15、所述物料盘13、所述除霜阀24和所述喷头25位于所述干燥箱14中，所述接水盘17位于所述干燥箱14的左侧内表面。
具体实现上，所述干燥箱14优选为中空、密封的箱体。所述板式换热器3优选为选用双进双出式的换热器。
对于本发明，在热泵干燥子系统内循环的是制冷剂以及干燥空气，在加湿除霜子系统内循环的是水，而干燥系统内循环的为干燥空气。
需要说明的是，对于本发明中的加热除霜子系统，其通过水和制冷剂在板式换热器3内的热量交换，可以将流经板式换热器的水的温度提高。
对于本发明，具体实现上，在工作时，所述降温电磁阀2以及升温电磁阀10不能同时开启，需要选择开启降温电磁阀2或者升温电磁阀10。
在本发明中，需要说明的是，所述压缩机1用于将来自蒸发器15的低压低温蒸气压缩成过热气体；所述降温电磁阀2用于控制压缩机1出口处的制冷剂能否依次流入板式换热器3和室外冷凝器5；所述板式换热器3用于实现制冷剂和加湿水的热量交换，其位于室外冷凝器5之前；
所述室外风机4用于加快室外冷凝器5内制冷剂与室外空气之间的热量交换；所述室外冷凝器5用于提供高压的制冷剂与室外空气的热交换场所；所述电子膨胀阀9用于对流经此处的制冷剂进行节流；所述升温电磁阀10用于控制压缩机1出口处的制冷剂能否流入室内冷凝器11；
所述室内冷凝器11用于提供高压制冷剂与干燥空气的热交换场所；所述室内风机12用于吹动干燥空气，从热形成干燥空气的循环；所述蒸发器15用于提供低压制冷剂与干燥空气的热交换场所；所述水泵6用于施加水压，使得储水箱8内的水流出并流入到板式换热器3中，形成加湿水的循环；所述加湿器7采用超声波加湿器，用于将水进行雾化；所述过滤器18用于过滤水中的杂质，避免传输水的管路出现堵塞。
对于本发明，为了更加清楚了地了解本发明的技术方案，下面对本发明的工作原理进行说明。
首先，用户设定需要对种子进行干燥的干燥温度，当干燥设定温度高于干燥箱14内的空气温度时，打开16主阀，启动12室内风机和1压缩机2，降温电磁阀2关闭、升温电磁阀10开启，在压缩机1中预先放置的制冷剂，在经压缩机1压缩后形成了高温高压的制冷剂，这些高温高压的制冷剂通过管路流入室内冷凝器11内，由于室内冷凝器11的冷凝作用，从而向外散发出热量，即会将热量传递给室内冷凝器11外部的干燥空气，干燥空气吸热后温度逐渐升高。随后，从室内冷凝器11流出的制冷剂流通过管路输送给电子膨胀阀9，电子膨胀阀9对这些制冷剂进行处理后，形成低温低压的两相制冷剂，低温低压的两相制冷剂继续通过管路输送，接着，流经蒸发器15时，将吸收干燥箱14里面干燥空气中的热量，吸热后蒸发成气体，以气体的形式通过管路流回压缩机1。
随着干燥箱14里面干燥空气的温度升高，当需要对干燥箱14里面干燥空气的温度进行降温时(例如比用户设定的需要对种子进行干燥的干燥温度高0.5℃时)，这时，将降温电磁阀2打开、升温电磁阀10关闭，室外风机工作4且室内风机12仍保持开启状态，此时，经压缩机1压缩后形成的高温高压制冷剂，通过管路依次流入板式换热器3和室外冷凝器5，其中，在板式换热器3内时，制冷剂将把热量传递给水，使得水温升高，而流经室外冷凝器5内的制冷剂，将会把多余的热量配合室外风机4的作用下，快速扩散到外部空气中。随后，从室外冷凝器5流出的制冷剂，将进一步通过管路输送给电子膨胀阀9，并由电子膨胀阀9处理变为低温低压的两相制冷剂，接着，低温低压的两相制冷剂流经蒸发器15时，将吸收干燥箱14里面干燥空气中的热量，吸热后蒸发成气体，以气体的形式通过管路流回压缩机1。
当用户需要对干燥箱14中的循环空气进行加湿，以增加循环空气中的相对湿度时，打开热水阀20，启动水泵6，用于加湿的水在水泵6作用下，将从8储水箱内通过第二入口32流入到板式换热器3中，并吸收板式换热器3中的制冷剂的热量。这时候，通过调节水泵6的流量，使得板式换热器3的第二出口34处水的温度升高至干燥设定温度|(即用户设定的需要对种子进行干燥的干燥温度)，然后通过管路传输进入到高位水箱19中。
接着，继续打开加湿阀21，温水由高位水箱19的加湿供水口流出，并通过管路流入加湿器7，并在加湿器7的水蒸汽输出端71的作用下，温水雾化成水蒸汽，扩散进入到干燥箱14，从而能够用于增加干燥箱14里面循环空气的湿度，避免循环空气的湿度过低，影响种子的干燥品质。
需要说明的是，当高位水箱19内的水量增加到泄水口的位置的时候，将流出并通过泄水管22流入到储水箱8中。
对于本发明，具体实现上，当加湿除霜子系统内的水量不足时，还可以利用补水口23进行补水，所补水应为纯净水。
对于本发明，此外，鉴于蒸发器15在较长时间使用后，外表面将结霜，为了对蒸发器15进行除霜操作，用户在蒸发器15处的结霜达到预设程度时，可以打开除霜阀24，使得高位水箱19内的温水流入喷头25，随后，喷头25喷出的温水将喷淋至蒸发器15，在温水作用下，蒸发器15表面所结的霜将逐渐融化并流入到下方的接水盘17，从而实现除霜的目的。接水盘17接到的水在经过过滤器18过滤后，将流入储水箱8，系统重新正常工作，实现水的重复回收利用。
需要说明的是，对于本发明，所述干燥箱14内的干燥空气在室内风机12的作用下，将在干燥箱14内循环流动，其中，在经过室内冷凝器11时，干燥空气将吸收室内冷凝器11中高温高压制冷剂向外散发的热量，而使得干燥空气的温度进一步升高，随后，干燥空气在经过放置粮食的物料盘13时，将对粮食进行加热，同时带走粮食内扩散出的水分，最后，干燥空气在经过蒸发器15的位置时，将把热量传递给蒸发器15中的低温低压的两相制冷剂流并析出水分，析出的水分将会流入到蒸发器15正下方的接水盘17中，经过过滤器18过滤后，流入储水箱8中。
对于本发明，任意相互连通的两个部件之间，用于连通的各种制冷剂管路和水管路，在穿越干燥箱14内时，所述管路与干燥箱14四周侧壁的连接部位，将应用不燃隔热材料分隔，避免干燥箱14内部的空气泄漏(即避免与外部环境发送接触)。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统，其可以在保证对种子的干燥处理操作具有较高干燥速率的同时，能够调节用于干燥种子的循环空气中的相对湿度，避免种子的内部产生过大的应力，从而降低干燥过程对种子品质的伤害，保证种子的干燥品质，有利于促进热泵在种子干燥领域的应用，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可调节空气相对湿度的热泵干燥系统，其特征在于，包括热泵干燥子系统和加湿除霜子系统；
其中，所述热泵干燥子系统用于形成干燥的循环空气，并对循环空气进行加热，从而对放入其中的种子进行干燥处理，获得干燥后的种子；
所述加湿除霜子系统，与所述热泵干燥子系统相连接，用于增加所述热泵干燥子系统所形成的循环空气中的相对湿度并对所述热泵干燥子系统进行热水除霜。
2.如权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述热泵干燥子系统包括压缩机(1)、降温电磁阀(2)、板式换热器(3)、室外风机(4)、室外冷凝器(5)、电子膨胀阀(9)、升温电磁阀(10)、室内冷凝器(11)、室内风机(12)、物料盘(13)、干燥箱(14)、蒸发器(15)和主阀(16)；
所述加湿除霜子系统包括所述板式换热器(3)、水泵(6)、加湿器(7)、储水箱(8)、接水盘(17)、过滤器(18)、高位水箱(19)、热水阀(20)、加湿阀(21)、泄水管(22)、补水口(23)、除霜阀(24)和喷头(25)；
其中，所述压缩机(1)的进口与所述主阀(16)相连通，所述压缩机(1)的出口分别与所述降温电磁阀(2)和升温电磁阀(10)相连通；
所述板式换热器(3)上具有第一进口(31)、第二进口(32)、第一出口(33)和第二出口(34)；
所述降温电磁阀(2)与所述板式换热器(3)的第一进口(31)相连通；
所述板式换热器(3)的第二进口(32)与所述水泵(6)相连通，所述水泵(6)与所述储水箱(8)相连通；
所述板式换热器(3)的第一出口(33)与所述室外冷凝器(5)相连通，所述室外冷凝器(5)上安装有所述室外风机(4)，所述室外冷凝器(5)还通过所述电子膨胀阀(9)与所述蒸发器(15)的入口相连通；
所述板式换热器(3)的第二出口(34)通过所述热水阀(20)与所述高位水箱(19)相连通；
所述高位水箱(19)的下部右侧壁上具有加湿供水口，所述加湿供水口通过所述加湿阀(21)与所述加湿器(7)相连通；
所述加湿器(7)上具有垂直分布的水蒸汽输出端(71)，所述水蒸汽输出端(71)的正右方安装有所述室内风机(12)；
所述干燥箱(14)内安装有多个物料盘(13)；
所述升温电磁阀(10)与所述室内冷凝器(11)的入口相连通，所述室内冷凝器(11)的出口分别与所述板式换热器(3)的第二进口(32)和所述电子膨胀阀(9)相连通；
所述主阀(16)与所述蒸发器(15)的出口相连通；
所述室内冷凝器(11)、所述室内风机(12)、所述蒸发器(15)、所述物料盘(13)、所述除霜阀(24)和所述喷头(25)位于所述干燥箱(1)中。
3.如权利要求2所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述高位水箱(19)的上部左侧壁预设位置具有泄水口，所述泄水口依次通过所述泄水管(22)、所述过滤器(18)与所述储水箱(8)相连通；
所述蒸发器(15)的正下方具有所述接水盘(17)，所述接水盘(17)与所述过滤器(18)相连通。
4.如权利要求3所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述高位水箱(19)的泄水口的位置为保证高位水箱(19)内能够储存的水量大于或者等于高位水箱(19)体积的五分之四倍的位置，并且所述高位水箱(19)的外壁覆盖有保温材料。
5.如权利要求2所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述高位水箱(19)所放置位置的高度高于所述储水箱(8)所放置位置的高度，并且所述储水箱(8)所放置位置的高度高于所述水泵(6)所放置位置的高度；
所述储水箱(8)的体积等于所述高位水箱(19)体积的三倍大小。
6.如权利要求2所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述高位水箱(19)的底部具有除霜供水口，所述除霜供水口通过所述除霜阀(24)与所述喷头(25)相连通；
所述喷头(25)的右侧水平安装有所述多个物料盘(13)；
所述喷头(25)位于所述蒸发器(15)的正上方。
7.如权利要求6所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述蒸发器(15)的正下方具有所述接水盘(17)，所述接水盘(17)与所述过滤器(18)相连通；
所述接水盘(17)位于所述干燥箱(14)的左侧内表面。
8.如权利要求2至7中任一项所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述干燥箱(14)为中空、密封的箱体，所述板式换热器(3)为双进双出式的换热器。
9.如权利要求2至7中任一项所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述储水箱(8)的顶部还具有一个补水口(23)。
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