CN107642925A - 一种带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农副产品热风干燥技术领域，公开了一种带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，包括：控制单元、主风道和用于放置待干燥物料的干燥室，所述干燥室设有用于引入气体的送风口和用于排走气体的排风口；所述主风道的两端分别与所述送风口、排风口连通，所述主风道内设有主风机和沿气流方向依次设置的除湿室、挡水板、加热室；还包括多级热泵机组和与除湿室连通的旁通管路，实现多级加热和多级除湿。相比单级热泵干燥系统，降低了压缩机的压比，提高了压缩机效率，而且基于旁通管路的风量控制有效调节系统的除湿性能，使系统具有更大的调节范围。
Description
技术领域
本发明涉及农副产品热风干燥技术领域，特别涉及一种带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统。
背景技术
随着热泵技术大的发展，在干燥方面的研究成为热点。热泵节约能源、环境保护、温度控制精度高等优点，相对传统燃煤干燥系统，其在农副产品干燥加工过程应用提高干燥品质、降低干燥能耗、保护环境等方面具有较大的优势，
热泵高效节能性能、环保等特点已被国内外文献研究和生产实践所证实。热泵在干燥系统中应用分为全开式、半开式、封闭式三种系统，在冬季室外环境较低的地区，全开式系统和半开式系统会造成蒸发器结霜的问题，封闭式系统在低温地区成为研究的重点。外界环境不影响封闭式系统的运行工况，在低温环境下，封闭式系统可以高效，稳定的运行。供回风温差较大时，即进入干燥室的气体温度与干燥室排出气体的温度偏差较大时，压缩机压比过大，单级热泵系统难以满足加热、除湿要求，无法保证除湿效果。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：为解决室外环境较低的地区，全开式、半开式干燥系统易结霜，单级热泵系统难以适应回风温差较大的环境的问题，实现多种干燥工况。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，包括：控制单元、主风道和用于放置待干燥物料的干燥室，所述干燥室设有用于引入气体的送风口和用于排走气体的排风口；所述主风道的两端分别与所述送风口、排风口连通，所述主风道内设有主风机和沿气流方向依次设置的除湿室、挡水板、加热室；
还包括热泵机组，所述热泵机组包括顺次连通以形成循环通路的：压缩机模块、冷凝器模块、膨胀阀模块和蒸发器模块；所述蒸发器模块设置在所述除湿室内，所述蒸发器模块包括沿气流方向依次设置的多个蒸发器；所述冷凝器模块设置在所述加热室内，所述冷凝器模块包括沿与气流方向相反的方向依次设置的多个冷凝器；
还包括旁通管路，所述旁通管路的进气口在所述蒸发器模块的上游与所述除湿室连通，每个所述蒸发器的下游均设有一个用于连通所述旁通管路与除湿室的排气口，所述进气口与排气口处均设有风量调节阀；
所述主风机、热泵机组、风量调节阀均与所述控制单元电连接。
其中，每个所述冷凝器均通过管路与一个所述蒸发器连接以形成一个独立循环通路，所述独立循环通路均包括通过管路顺次连通的：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
其中，所述热泵机组包括一个压缩机，所述压缩机通过多条支路分别与多个所述冷凝器、蒸发器形成相互并联的循环通路，各支路上均设有用于调节制冷剂流量的阀门。
其中，还包括设置在所述挡水板与所述加热室之间的混合室，所述混合室设有用于引入外界新风的新风口，所述新风口设有风量调节阀。
其中，在所述混合室内且位于所述新风口的下游也设有挡水板。
其中，所述主风机设置在所述主风道与送风口的连接处。
其中，所述主风道外表面设有保温材料层。
其中，所述旁通管路的外表面设有保温材料层。
其中，每个所述蒸发器下方均设有集水盘。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：
(1)本发明为封闭式系统，在寒冷地区也能高效、稳定运行；
(2)本发明采用的是多级除湿、多级加热结构，在供回风温差较大的干燥条件下也能满足干燥要求，除湿性能较优；
(3)本发明采用多级热泵系统，在供回风温差较大的情况下，能降低压缩机的压比，保证机组高效稳定运行；
(4)本发明采用多级热泵系统，可以根据所需的负荷，调节热泵机组的开启数量，控制较灵活，节约电能；
(5)本发明的除湿室具有旁通管路，通过控制旁通管路各风量调节阀的开度，调节每级热泵机组的除湿量，使热泵系统满足不同的干燥工况；
(6)本发明采用多级除湿，除湿室内气体温度下降程度较大，减少了进入加热室的水汽量，除湿性能较佳。
附图说明
图1是本发明所述带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统的结构示意图。
其中，1、干燥室；2、排风口；3、除湿室；4、挡水板；5、混合室；6、加热室；7、主风机；8、送风口；9、进气口；10、旁通管路；11、新风口；B1、B2、……、Bn：排气口；C1、C2、……、Cn：冷凝器；V1、V2、……、Vn：膨胀阀；E1、E2、……、En：蒸发器；N1、N2、……、Nn：压缩机；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”的范围包括本数，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明公布了一种带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，包括：控制单元、主风道和用于放置待干燥物料的干燥室1，所述干燥室1设有用于引入气体的送风口8和用于排走气体的排风口2；所述主风道的两端分别与所述送风口8、排风口2连通，所述主风道内设有主风机7和沿气流方向依次设置的除湿室3、挡水板4、加热室6；
还包括热泵机组，所述热泵机组包括顺次连通以形成循环通路的：压缩机模块、冷凝器模块、膨胀阀模块和蒸发器模块；所述蒸发器模块设置在所述除湿室3内，所述蒸发器模块包括沿气流方向依次设置的多个蒸发器；所述冷凝器模块设置在所述加热室6内，所述冷凝器模块包括沿与气流方向相反的方向依次设置的多个冷凝器；
还包括旁通管路10，所述旁通管路10的进气口9在所述蒸发器模块的上游与所述除湿室3连通，每个所述蒸发器的下游均设有一个用于连通所述旁通管路10与除湿室3的排气口，所述进气口9与排气口处均设有风量调节阀；
所述主风机7、热泵机组、风量调节阀均与所述控制单元电连接。
干燥物料的气流只在干燥室1和主风道内循环流行，气体在加尔室内被加热，然后进入干燥室1使物料中的水分变成气态并将其带走，干燥室1内出来的气体在除湿室3内温度降低，水汽凝结，凝结后的水滴被挡水板4拦截，气体再次回到加热室6参与下次干燥循环。整个循环都是在封闭空间内进行的，气体不与外界环境接触，因此不会出现结霜的现象，在寒冷地区也能高效稳定地运行；加热室6和除湿室3均采用多级结构，由于旁通管路10的存在，干燥室1出来的气体可直接进入各蒸发器的上游，除湿过程被多个蒸发器分担处理，降低了各蒸发器的压力，保证除湿效果；通过调节进气口9与各排气口处风量调节阀的开度，旁通管路10可以有效地控制通过各个蒸发器的空气流量，调节热泵系统的运行工况，有效地平衡整个干燥除湿系统运行的稳定性和高效性；加热室6中，气体被多个冷凝器逐级加热，能够满足供回风温差较大的干燥环境，系统除湿性能较优；本发明采用多级除湿和多级加热的方式，相比单级热泵干燥系统，降低了压缩机的压比，提高了压缩机效率，而且基于旁通管路10的风量控制有效调节系统的除湿性能，使系统具有更大的调节范围。
优选的，每个所述冷凝器均通过管路与一个所述蒸发器连接以形成一个独立循环通路，所述独立循环通路均包括通过管路顺次连通的：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。即如图1所示，冷凝器C1、膨胀阀V1、蒸发器E1、压缩机N1顺次连通，形成一个独立循环通路；冷凝器C2、膨胀阀V2、蒸发器E2、压缩机N2顺次连通，形成一个独立循环通路；……；冷凝器Cn、膨胀阀Vn、蒸发器En、压缩机Nn顺次连通，形成一个独立循环通路。每个蒸发器和冷凝器均与一个压缩机连接，所有压缩机均与控制单元连接，可实现各压缩机的独立控制，加热和除湿控制更加方便，更加灵活，除湿效果更好。
当然也可以采用如下方案：所述热泵机组包括一个压缩机，所述压缩机通过多条支路分别与多个所述冷凝器、蒸发器形成相互并联的循环通路，各支路上均设有用于调节制冷剂流量的阀门。所有蒸发器、冷凝器均通过统一压缩机进行循环，通过调节各支路上的阀门开度，实现调节各冷凝器、蒸发器制热或制冷能力的目的，实现灵活控制；由于只用一个压缩机，这种结构适用于送回气温差较小的干燥环境，对于送回气温差较大的环境，优选用前述蒸发器与冷凝器大度连接压缩机的结构，以保证各级冷凝器、蒸发器的制冷、制热能力，保证干燥效果。
进一步的，如图1所示，该带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统还包括设置在所述挡水板4与所述加热室6之间的混合室5，所述混合室5设有用于引入外界新风的新风口11，所述新风口11设有风量调节阀。引入外界新风可以降低整个主风道内气体的温度，当除湿室3内气体温度偏高影响除湿效果时，可通过引入外界新风的方式降低除湿室3的压力，保证除湿效果；同时当外界气体湿度小于主风道内气体湿度时，也可通过引入外界新风的方式降低除湿室3的压力。风量调节阀与控制单元连接，方便集中控制。
优选的，如图1所示，在所述混合室5内且位于所述新风口11的下游也设有挡水板4。新风与主风道内的热气体混合时，主风道内气体温度下降，气体携带的水汽可能凝结；为避免气体将水滴带入下一循环，在新风口11下游也设置了挡水板4，将凝结后的水滴拦截下来，保证下一循环的除湿效果。
优选的，所述主风机7设置在所述主风道与送风口8的连接处。主风机7用来带动气体在主风道与干燥室1内形成循环，因此主风机7可以设置在主风道的任意位置；但是将主风机7设置在主风道与送风口8的连接处后，通过控制单元对主风机7转速的调节，可以实现对进入干燥室1内气体流量的控精确制，方便针对不同物料进行风量的精确调节，在保证除湿效果的前提下，避免过多热气进入干燥室1造成能量浪费，实现节能控制。
进一步的，所述主风道外表面设有保温材料层。在主风道外设置保温材料层，可以保证主风道与外界的隔热效果，避免主风道内热量流失，避免出现结霜现象。
进一步的，所述旁通管路10的外表面设有保温材料层。排风口2出来的气体带有大量水汽，遇冷就会凝结，在旁通管路10的外表面设置保温材料层可以避免旁通管路10内外气体之间发生热交换，可以防止水汽在旁通管路10内发生凝结。
优选的，每个所述蒸发器下方均设有集水盘。水汽在蒸发器处遇冷后可能直接凝结成较大的水滴掉落到除湿室3内，因此设置了集水盘，方便及时将掉落下来的水滴收集起来，避免除湿室3内积聚大量的水而影响除湿效果，同时保护主风道，防止管路被腐蚀。
下面描述一下本发明所述旁通管路10的多级热泵干燥除湿系统的工作过程：将待干燥的物料放入干燥室1内后，开启旁通管路10的多级热泵干燥除湿系统，主风机7带动气体在主风道与干燥室1内循环，气体在加热室6内先被冷凝器Cn加热，然后经过下一冷凝器，直至被冷凝器C2、冷凝器C1依次加热后，再进入干燥室1；热气进入干燥室1会将物料携带的水分变成水汽并通过气流带入除湿室3，除湿室3内部分气体直接与第一级蒸发器E1接触被冷却，另一部分气体通过进气口9进入旁通管路10，然后分别从排气口B1、排气口B2、……、排气口Bn进入除湿室3，被相应的蒸发器E2、……、蒸发器En冷却；同时，被第一级蒸发器E1冷却后的气体还可以继续被后续蒸发器冷却，保证除湿效果；通过调节风量调节阀的开度，可以控制进入旁通管路10的气体流量、以及由旁通管路10回到除湿室3各处的气体流量，避免个别蒸发器降温压力过大，实现灵活控制，保证整个除湿室3的除湿效果。经除湿室3处理后的气体携带有大量小水滴，经过第一个挡水板4时，小水滴被拦截，实现除湿的目的；此时当有新风进入时，主风道内的气体回与新风混合并被降温，气体中的水分进一步凝结，并被新风口11下游的挡水板4拦截，实现进一步除湿，避免过多的水分进入加热室6，保证下一循环的除湿效果；通过调整风量调节阀的开度，可控制新风的引入量，方便对主风道内的气体进行灵活控制，保证除湿效果。
总体来说，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明为封闭式系统，在寒冷地区也能高效、稳定运行；
(2)本发明采用的是多级除湿、多级加热结构，在供回风温差较大的干燥条件下也能满足干燥要求，除湿性能较优；
(3)本发明采用多级热泵系统，在供回风温差较大的情况下，能降低压缩机的压比，保证机组高效稳定运行；
(4)本发明采用多级热泵系统，可以根据所需的负荷，调节热泵机组的开启数量，控制较灵活，节约电能；
(5)本发明的除湿室3具有旁通管路10，通过控制旁通管路10各风量调节阀的开度，调节每级热泵机组的除湿量，使热泵系统满足不同的干燥工况；
(6)本发明采用多级除湿，除湿室3内气体温度下降程度较大，减少了进入加热室6的水汽量，除湿性能较佳。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，包括：控制单元、主风道和用于放置待干燥物料的干燥室(1)，所述干燥室(1)设有用于引入气体的送风口(8)和用于排走气体的排风口(2)；所述主风道的两端分别与所述送风口(8)、排风口(2)连通，所述主风道内设有主风机(7)和沿气流方向依次设置的除湿室(3)、挡水板(4)、加热室(6)；
还包括热泵机组，所述热泵机组包括顺次连通以形成循环通路的：压缩机模块、冷凝器模块、膨胀阀模块和蒸发器模块；所述蒸发器模块设置在所述除湿室(3)内，所述蒸发器模块包括沿气流方向依次设置的多个蒸发器；所述冷凝器模块设置在所述加热室(6)内，所述冷凝器模块包括沿与气流方向相反的方向依次设置的多个冷凝器；
还包括旁通管路(10)，所述旁通管路(10)的进气口(9)在所述蒸发器模块的上游与所述除湿室(3)连通，每个所述蒸发器的下游均设有一个用于连通所述旁通管路(10)与除湿室(3)的排气口，所述进气口(9)与排气口处均设有风量调节阀；
所述主风机(7)、热泵机组、风量调节阀均与所述控制单元电连接。
2.如权利要求1所述的带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，每个所述冷凝器均通过管路与一个所述蒸发器连接以形成一个独立循环通路，所述独立循环通路均包括通过管路顺次连通的：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。
3.如权利要求1所述的带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，所述热泵机组包括一个压缩机，所述压缩机通过多条支路分别与多个所述冷凝器、蒸发器形成相互并联的循环通路，各支路上均设有用于调节制冷剂流量的阀门。
4.如权利要求1所述的带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，还包括设置在所述挡水板(4)与所述加热室(6)之间的混合室(5)，所述混合室(5)设有用于引入外界新风的新风口(11)，所述新风口(11)设有风量调节阀。
5.如权利要求4所述的带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，在所述混合室(5)内且位于所述新风口(11)的下游也设有挡水板(4)。
6.如权利要求1所述的带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，所述主风机(7)设置在所述主风道与送风口(8)的连接处。
7.如权利要求1至6任一项所述的带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，所述主风道外表面设有保温材料层。
8.如权利要求7所述的带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，所述旁通管路(10)的外表面设有保温材料层。
9.如权利要求1所述的带旁通管路的多级热泵干燥除湿系统，其特征在于，每个所述蒸发器下方均设有集水盘。
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