CN107036402B - 一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，该系统通过将升温型吸收式热泵和增量型吸收式热泵的复合叠加，针对不同烘干环境的不同烘干量/温度要求，通过阀门的开关实现两套吸收式热泵系统的切换，以太阳能集热器内导热油作为热源，溴化锂吸收式热泵机组制取热风进行烘干操作，配备的蓄热罐可以将多余的太阳能储存，随时备用；本发明系统通过一套机组实现了两种工作模式的切换，可以应对各种不同烘干物料/工况的要求，同时以太阳能作为热源，无需耗费大量电能，节能环保，经济性高。

Description

一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统
技术领域
本发明涉及一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，属于物料烘干技术领域。
背景技术
物料的烘干过程是一个巨大的耗能过程，据统计，在大多数发达国家用于烘干所消耗的能量占全国总能耗的7％～15％，而热效率仅为25％～50％，并且大部分烘干过程特别是对热敏性物料(例如食品和生物物料)进行烘干时都会对其色泽、营养、风味和组织产生影响。烘干的对象包括但不限于衣物布料、海产品、果蔬、皮革、药品、肥料、纸张、木材、冶金、矿物等方面。面对众多的产业、理化性质各不相同的物料、产品质量及其他方面千差万别的要求，烘干过程的工况、温度调节也有着不同的要求。
热泵烘干技术具有能源消耗少，环境污染小、烘干品质高、适用范围广等优点，其优异的节能效果已被国内外的各种试验研究所证明。吸收式热泵是利用工质的吸收循环实现热泵功能的一类装置，它采用热能直接驱动而不是依靠电能、机械能或其他能源。在我国能源消耗还主要依赖化石燃料的今天，大量的中低温废热以及太阳能、地热等新能源常常得不到有效的回收和利用，许多场合应用吸收式热泵在提高能源利用率、降低温室气体排放量等方面可以起到很好的效果。吸收式热泵有潜在庞大的市场需求，是一种很有发展潜力的技术。
吸收式热泵分为两种，第一类吸收式热泵以消耗高温热能为代价，进而从低温热源中回收一部分热能，提高其品味，以中温的形式供给用户，所以也称为增热型热泵，第二类吸收式热泵是靠输入中温热能为动力，将其中一部分能量品味提高送至用户，而另一部分能量则排放至环境中，也成为升温型热泵。面对烘干物料品质的不同，烘干温度的不同(45℃～90℃)，单一的系统模式已经无法满足不同烘干条件的要求。吸收式热泵的运行需要稳定的热源，太阳能吸收式热泵具有很大的潜力，但是太阳能作为一项取之不尽用之不竭的清洁能源，其问题在于间断性和不稳定性，受天气环境影响较大，这也制约了太阳能吸收式热泵的发展及工业应用。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，该系统能够根据所需烘干温度的不同来实现两种(吸收式热泵)工作模式的切换，以太阳能作为热源，辅以蓄热装置，从而实现整个系统稳定高效的工作。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，包括内含有导热油的太阳能集热器、蓄热罐、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器以及烘干室；
其中，太阳能集热器与蓄热罐构成蓄热回路，太阳能集热器的输出端通过单向阀I与蓄热罐第一输入口连接，蓄热罐第一输出口依次通过单向阀II和循环泵与太阳能集热器的输入端连接；
太阳能集热器或蓄热罐作为热源，与发生器或蒸发器构成热循环回路；太阳能集热器作为热源，与发生器构成第一热循环回路，太阳能集热器输出端依次通过单向阀III、单向阀IV与发生器第一输入口连接，发生器第一输出口依次通过单向阀V和循环泵与太阳能集热器输入端连接；太阳能集热器作为热源，与蒸发器构成第二热循环回路，太阳能集热器输出端通过单向阀III、单向阀VI与蒸发器第二输入口连接，蒸发器第二输出口依次通过单向阀VII和循环泵与太阳能集热器输入端连接；蓄热罐作为热源，与发生器构成第一热循环回路，蓄热罐第二输出口依次通过单向阀VIII和单向阀IV与发生器第一输入口连接，发生器第一输出口依次通过单向阀V、单向阀VII和单向阀IX与蓄热罐第二输入口连接；蓄热罐作为热源，与蒸发器构成第二热循环回路，蓄热罐第二输出口依次通过单向阀VIII和单向阀VI与蒸发器第二输入口连接，蒸发器第二输出口通过单向阀IX与蓄热罐第二输入口连接；
吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器构成制热回路，吸收器第一输出口依次通过溶剂泵I和换热器与发生器的第二输入口连接，发生器第二输出口依次通过溶剂泵II和换热器与吸收器第二输入口连接，发生器第三输出口与冷凝器第一输入口连接，冷凝器第一输出口依次通过节流阀和制冷剂泵与蒸发器第一输入口连接，蒸发器内设有传热管，蒸发器第一输出口与吸收器第一输入口连接，吸收器第二输出口通过阀门X与冷凝器第二输入口连接；冷凝器第二输出口与烘干室的进风口连通；
吸收器与烘干室构成热风回路，吸收器第三输出口通过阀门XI与烘干室的进风口连通，烘干室的回风口通过风量控制阀与吸收器第三输入口连通。
进一步优选，所述烘干室进风口处设有轴流风机I，所述烘干室回风口处依次设有轴流风机II和风量控制阀。
进一步优选，蒸发器内还设有喷淋装置，喷淋装置位于传热管的上方，蒸发器内传热管进口端为蒸发器第二输入口，蒸发器内传热管出口端为蒸发器第二输出口。
进一步优选，所述蓄热罐内含有载热介质用于换热。
进一步优选，溶剂泵I将吸收器内的溶液泵入换热器中，再经由换热器进入发生器中；溶剂泵II将发生器内的溶液泵入换热器中，再经由换热器进入吸收器中。
进一步优选，来自回风口的空气进入吸收器后，通过单向阀X进入冷凝器中，在冷凝器中被加热后，通过进风口回到烘干室中；或来自回风口的空气进入吸收器后，在吸收器中被加热后，通过单向阀XI进入烘干室中。
进一步优选，所述换热器为板式溶液换热器。
与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果为：
首先，本发明热泵烘干系统采用太阳能作为热源驱动吸收式热泵，清洁无污染，降低系统运行成本，节省能源；
其次，本发明热泵烘干系统通过两类吸收式热泵工作模式切换来分别满足不同烘干工况下质与量的需求；
最后，针对太阳能间断性和不稳定的特点，配以蓄热装置，以保证整个系统高效稳定的运行。
附图说明
图1为本发明带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于此。
如图1所示，本发明带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，包括内含有导热油的太阳能集热器1、蓄热罐5、发生器7、冷凝器8、蒸发器10、吸收器11以及烘干室15；
其中，太阳能集热器1与蓄热罐5构成蓄热回路，太阳能集热器1的输出端1a通过单向阀I6-1与蓄热罐5第一输入口5a连接，蓄热罐5第一输出口5b依次通过单向阀II6-3和循环泵4与太阳能集热器1的输入端1b连接；蓄热罐5内含有载热介质用于换热；
太阳能集热器1或蓄热罐5作为热源，与发生器7或蒸发器10构成热循环回路；当太阳能集热器1作为热源，与发生器7构成第一热循环回路，太阳能集热器7输出端1a依次通过单向阀III2-3、单向阀IV2-1与发生器7第一输入口7a连接，发生器7第一输出口7b依次通过单向阀V2-2和循环泵4与太阳能集热器1输入端1b连接；当太阳能集热器1作为热源，与蒸发器10构成第二热循环回路，太阳能集热器1输出端1a通过单向阀III2-3、单向阀VI3-1与蒸发器10第二输入口10b连接，蒸发器10第二输出口10c依次通过单向阀VII3-2和循环泵4与太阳能集热器1输入端1b连接；当蓄热罐5作为热源，与发生器7构成第一热循环回路，蓄热罐5第二输出口5c依次通过单向阀VIII6-2和单向阀IV2-1与发生器7第一输入口7a连接，发生器7第一输出口7b依次通过单向阀V2-2、单向阀VII3-2和单向阀IX6-4与蓄热罐5第二输入口5d连接；当蓄热罐5作为热源，与蒸发器10构成第二热循环回路，蓄热罐5第二输出口5c依次通过单向阀VIII6-2和单向阀VI3-1与蒸发器10第二输入口10b连接，蒸发器10第二输出口10c通过单向阀IX6-4与蓄热罐5第二输入口5d连接；
吸收器11、发生器7、冷凝器8和蒸发器10构成制热回路，吸收器11第一输出口11b依次通过溶剂泵I20和板式溶液换热器12与发生器7的第二输入口7d连接，发生器7第二输出口7e依次通过溶剂泵II21和板式溶液换热器12与吸收器11第二输入口11e连接，溶剂泵I20将吸收器11内的溶液泵入板式溶液换热器12中，再经由板式溶液换热器12进入发生器7中，溶剂泵II21将发生器7内的溶液泵入板式溶液换热器12中，再经由板式溶液换热器12进入吸收器11中；发生器7第三输出口7c与冷凝器8第一输入口8a连接，冷凝器8第一输出口8b依次通过节流阀9和制冷剂泵19与蒸发器10第一输入口10a连接，蒸发器10内设有传热管23，蒸发器10第一输出口10d与吸收器11第一输入口11a连接，吸收器11第二输出口11d通过阀门X13-1与冷凝器8第二输入口8c连接；冷凝器8第二输出口8d与烘干室15的进风口14连通；来自回风口16的空气进入吸收器11后，通过单向阀X13-1进入冷凝器8中，在冷凝器8中被加热后，通过进风口14回到烘干室15中；或来自回风口16的空气进入吸收器11后，在吸收器11中被加热后，通过单向阀XI13-2进入烘干室中；
吸收器11与烘干室15构成热风回路，吸收器11第三输出口11f通过阀门XI13-2与烘干室15的进风口14连通，烘干室15的回风口16通过风量控制阀18与吸收器11第三输入口11c连通；烘干室15进风口14处设有轴流风机I22，烘干室15回风口16处依次设有轴流风机II17和风量控制阀18。
蒸发器10内还设有喷淋装置24，喷淋装置24位于传热管23的上方，蒸发器10内传热管23进口端为蒸发器10第二输入口10b，蒸发器10内传热管23出口端为蒸发器10第二输出口10c。
烘干模式启动时，当烘干温度要求较低时，开启增热型吸收式热泵制热模式：开启单向阀IV2-1、单向阀V2-2、单向阀III2-3和单向阀X13-1，其余单向阀阀门关闭，制冷剂液体(水)先从蒸发器10的喷淋装置24喷淋到传热管23上，蒸发成的低温制冷剂(水)蒸汽进入吸收器11中，低温制冷剂(水)蒸汽在吸收器11内被溴化锂浓溶液吸收，溴化锂溶液变成稀溶液，在吸收过程中放出热量对来自回风口16的空气进行加热；稀溶液经溶液换热器12进入发生器7内，太阳能集热器1的高温导热油进入发生器7，发生器7内的溴化锂溶液收到导热油的加热，产生高压制冷剂(水)蒸汽，同时溴化锂溶液浓度提高，成为浓溶液，再经由溶液换热器12放热进入吸收器11；高压制冷剂(水)蒸汽进入冷凝器8凝结放热成为液体，同时此放热量进一步加热从吸收器11中过来的空气；经过加热的空气通过进风口14进入烘干室15中进行物料烘干。
烘干模式启动时，当烘干温度要求较高时，开启升温型吸收式热泵制热模式，此时的循环过程与增热型吸收式热泵工作模式相反：打开单向阀IV2-1、单向阀V2-2、单向阀III2-3、单向阀VI3-1、单向阀VII3-2和单向阀XI13-2，其余单向阀阀门关闭，溴化锂稀溶液先进入发生器7，受到发生器7管外来自于太阳能集热器1的高温导热油的加热，产生低压制冷剂(水)蒸汽，溴化锂溶液浓度提高，成为浓溶液，经溶液换热器12进入吸收器11；产生的制冷剂(水)蒸汽在冷凝器8中被冷却为制冷剂液体，由制冷剂泵19打入蒸发器10中，蒸发器10内制冷剂(水)液体通过喷淋装置24喷淋到传热管23上，制冷剂(水)液体吸收传热管23内外界太阳能集热器1的高温导热油的加热蒸发成高压制冷剂(水)蒸汽进入吸收器11中，该制冷剂(水)蒸汽被溴化锂浓溶液所吸收，成为溴化锂稀溶液，同时产生吸收热，该热量被来自回风口16的空气所吸收，空气温度提升后经由单向阀XI13-2送入烘干室15进行物料烘干。
当无烘干负荷要求，同时天气晴好时，开启蓄热模式：打开单向阀I6-1和单向阀II6-3，其余单向阀门关闭，导热油在循环泵4的作用下经太阳能集热器1加热升温后通过蓄热罐5，与罐内载热介质换热，将热量储存在蓄热罐5中。
当有烘干负荷但无合适太阳辐射时，开启蓄热罐5辅助制热模式：关闭单向阀I6-1、单向阀II6-3和单向阀III2-3，打开单向阀VIII6-2和单向阀IX6-4，根据烘干温度要求选择阀门开启切换到相应的增热型吸收式制热模式或升温型吸收式制热模式，蓄热罐5内的导热油代替原太阳能集热器1内的热源，蓄热罐5内的导热油进入发生器7或蒸发器10，驱动系统按照以上两种不同模式运行，加热空气送到烘干室15进行物料烘干。
本发明吸收式热泵烘干系统通过将升温型吸收式热泵和增量型吸收式热泵的复合叠加，针对不同烘干环境的不同烘干量/温度要求，通过阀门的开关实现两套吸收式热泵系统的切换，以太阳能集热器内的导热油作为热源，溴化锂吸收式热泵机组制取热风进行烘干操作，配备的蓄热罐可以将多余的太阳能储存，随时备用。本发明系统通过一套机组实现两种工作模式的切换，实现热风制取的节能增量或高效升温，可以应对各种不同烘干物料/工况的要求，以太阳能作为热源，无需耗费大量电能，节能环保，经济性高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，其特征在于：包括内含有导热油的太阳能集热器、蓄热罐、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器以及烘干室；
其中，太阳能集热器与蓄热罐构成蓄热回路，太阳能集热器的输出端通过单向阀I与蓄热罐第一输入口连接，蓄热罐第一输出口依次通过单向阀II和循环泵与太阳能集热器的输入端连接；
太阳能集热器或蓄热罐作为热源，与发生器或蒸发器分别构成热循环回路；太阳能集热器作为热源，与发生器构成第一热循环回路，太阳能集热器输出端依次通过单向阀III、单向阀IV与发生器第一输入口连接，发生器第一输出口依次通过单向阀V和循环泵与太阳能集热器输入端连接；太阳能集热器作为热源，与蒸发器构成第二热循环回路，太阳能集热器输出端通过单向阀III、单向阀VI与蒸发器第二输入口连接，蒸发器第二输出口依次通过单向阀VII和循环泵与太阳能集热器输入端连接；蓄热罐作为热源，与发生器构成第一热循环回路，蓄热罐第二输出口依次通过单向阀VIII和单向阀IV与发生器第一输入口连接，发生器第一输出口依次通过单向阀V、单向阀VII和单向阀IX与蓄热罐第二输入口连接；蓄热罐作为热源，与蒸发器构成第二热循环回路，蓄热罐第二输出口依次通过单向阀VIII和单向阀VI与蒸发器第二输入口连接，蒸发器第二输出口通过单向阀IX与蓄热罐第二输入口连接；
吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器构成制热回路，吸收器第一输出口依次通过溶剂泵I和换热器与发生器的第二输入口连接，发生器第二输出口依次通过溶剂泵II和换热器与吸收器第二输入口连接，发生器第三输出口与冷凝器第一输入口连接，冷凝器第一输出口依次通过节流阀和制冷剂泵与蒸发器第一输入口连接，蒸发器内设有传热管，蒸发器第一输出口与吸收器第一输入口连接，吸收器第二输出口通过阀门X与冷凝器第二输入口连接；冷凝器第二输出口与烘干室的进风口连通；
吸收器与烘干室构成热风回路，吸收器第三输出口通过阀门XI与烘干室的进风口连通，烘干室的回风口通过风量控制阀与吸收器第三输入口连通。
2.根据权利要求1所述的带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，其特征在于：所述烘干室进风口处设有轴流风机I，所述烘干室回风口处依次设有轴流风机II和风量控制阀。
3.根据权利要求1所述的带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，其特征在于：蒸发器内还设有喷淋装置，喷淋装置位于传热管的上方，蒸发器内传热管进口端为蒸发器第二输入口，蒸发器内传热管出口端为蒸发器第二输出口。
4.根据权利要求1所述的带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，其特征在于：所述蓄热罐内含有载热介质用于换热。
5.根据权利要求1所述的带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，其特征在于：溶剂泵I将吸收器内的溶液泵入换热器中，再经由换热器进入发生器中；溶剂泵II将发生器内的溶液泵入换热器中，再经由换热器进入吸收器中。
6.根据权利要求1所述的带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，其特征在于：来自回风口的空气进入吸收器后，通过单向阀X进入冷凝器中，在冷凝器中被加热后，通过进风口回到烘干室中；或来自回风口的空气进入吸收器后，在吸收器中被加热后，通过单向阀XI进入烘干室中。
7.根据权利要求1所述的带蓄热的太阳能双效吸收式热泵烘干系统，其特征在于：所述换热器为板式溶液换热器。
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