CN107642950B - 一种蓄热式热泵干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵干燥技术领域，尤其涉及一种蓄热式热泵干燥系统，包括干燥箱，干燥箱为密闭结构，干燥箱内设有隔板，隔板将干燥箱沿长度方向分隔为第一区域和第二区域，第一区域内设有挡板，挡板的上方为回风室，挡板的下方为加热室和物料干燥室，加热室与第二区域相邻，回风室的两端分别与加热室和物料干燥室连通；回风室通过回风通道与第二区域的下部连通，第二区域的上部通过新风通道与加热室连通，第二区域内设置有热泵机组和蓄热结构，热泵机组用于对从回风通道内进入第二区域的气流进行降温除湿，蓄热结构用于维持第二区域内的温度稳定。解决了现有的封闭式热泵干燥系统的热泵机组室在两次干燥间隔的温度较低，影响热泵机组性能的问题。

Description

一种蓄热式热泵干燥系统

技术领域

本发明涉及热泵干燥技术领域，尤其涉及一种蓄热式热泵干燥系统。

背景技术

干燥是工业能耗主要的耗能部分，约占高达15％。矿物燃料废气对环境污染严重，热效率低。因此，高效节能的热泵干燥系统变得越发重要。

热泵干燥系统能耗充分地利用废热，无直接污染物的排放。热泵干燥系统在国内外已被广泛地应用在农副产品干燥，以及其相关的研究文献被大量的报道。但是在封闭式热泵干燥系统中，热泵机组室在两次干燥间隔的时间段内温度较低，这会影响热泵机组的性能，使热泵机组的性能不稳定，进而影响干燥效果。

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解决现有的封闭式热泵干燥系统的热泵机组室在两次干燥间隔的温度较低，影响热泵机组性能的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蓄热式热泵干燥系统，包括干燥箱，所述干燥箱为密闭结构，所述干燥箱内设有隔板，所述隔板将所述干燥箱沿长度方向分隔为第一区域和第二区域，所述第一区域内设有挡板，所述挡板的上方为回风室，所述挡板的下方为加热室和物料干燥室，所述加热室与所述第二区域相邻，所述物料干燥室的侧壁上设有入料门，所述回风室的两端分别与所述加热室和所述物料干燥室连通；所述回风室通过回风通道与所述第二区域的下部连通，所述第二区域的上部通过所述新风通道与所述加热室连通，所述第二区域内设置有热泵机组和蓄热结构，所述热泵机组用于对从所述回风通道内进入所述第二区域的气流进行降温除湿，所述蓄热结构用于维持所述第二区域内的温度稳定。

其中，所述回风通道包括水平设于所述回风室内的第一回风通道和竖直设于所述第二区域内的第二回风通道，所述第一回风通道和所述第二回风通道通过显热换热器连接；所述新风通道通过所述显热换热器与所述加热室连接，所述第一回风通道和所述新风通道内的气流在所述换显热热器内进行换热并分别流向所述第二回风通道和加热室。

其中，所述回风通道的数量为多条，每条所述回风通道的进口处均设有排风机，每条所述回风通道的进口处均设有排风机，所述显热换热器、新风通道和所述回风通道的数量相等，且所述新风通道、显热换热器和所述回风通道一一对应设置。

其中，所述加热室内设有主风机，所述新风通道内经过所述显热换热器出来的气流通过所述主风机进入所述加热室。

其中，所述主风机设于所述加热室与所述回风室的连通处，所述新风通道水平的设于所述第二区域的顶部，且所述新风通道的出口位于所述主风机的上方。

其中，所述加热室内还设有冷凝器，所述冷凝器设于所述加热室的中部，用于加热经过所述加热室的气流。

其中，所述加热室和所述物料干燥室通过缓冲板隔开，所述缓冲板上设有多个均匀分布的通孔，所述通孔的形状为一字形。

其中，所述隔板和所述缓冲板竖直设置，所述挡板水平设置。

其中，所述第二区域的侧壁上设有检修门，且所述干燥箱和所述隔板均由保温材料制成。

其中，还包括控制装置，所述控制装置与所述排风机、主风机及所述热泵机组连接。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种蓄热式热泵干燥系统，包括干燥箱，干燥箱为密闭结构，且干燥箱内设有隔板，隔板将干燥箱沿长度方向分隔为第一区域和第二区域，第一区域内设有挡板，挡板的上方为回风室，挡板的下方为加热室和物料干燥室，其中加热室与第二区域相邻，回风室的两端分别与加热室和物料干燥室连通；回风室通过回风通道与第二区域的下部连通，第二区域的上部通过新风通道与加热室连通；从物料干燥室出来的气流进入到回风室，然后一部分进入到加热室进行加热后回到物料干燥室，另一部分从回风通道进入到第二区域，在热泵机组的作用下进行降温除湿，然后经新风通道进入加热室进行加热后回到物料干燥室，第二区域内还设有蓄热结构，在回风室的气流进入到第二区域时，蓄热结构储存气流的废热，不仅能够稳定干燥过程中维持第二区域内的温度相对稳定，在两次干燥的间隔时间段内，也能够维持第二区域内的温度稳定。解决了现有的封闭式热泵干燥系统的热泵机组室在两次干燥间隔的温度较低，影响热泵机组性能的问题。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的蓄热式热泵干燥系统的内部结构的俯视图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是本发明实施例提供的蓄热式热泵干燥系统的气流循环的示意图；

图4是图3的A-A向剖视图。

图中：1：物料干燥室；2：回风室；3：排风机；4：第一排风通道；5：换热器；6：第二排风通道；7：热泵机组；8：第二区域；9：新风通道；10：主风机；11：加热室；12：冷凝器；13：缓冲板；14：蓄热结构；15：干燥箱；16：检修门；17：入料门；18：挡板；19：隔板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种蓄热式热泵干燥系统，包括干燥箱15，干燥箱15为密闭结构，干燥箱15内设有隔板19，隔板19竖直设置，隔板19将干燥箱15沿长度方向分隔为第一区域和第二区域8，第一区域内设有挡板18，挡板18水平设置，挡板18的上方为回风室2，挡板18的下方为加热室11和物料干燥室1，加热室11与第二区域8相邻，物料干燥室1的侧壁上设有入料门17，在干燥时，将物料从入料门17处置于物料干燥室1内，干燥结束后，再从入料门17处将物料取出，回风室2的两端分别与加热室11和物料干燥室1连通；回风室2通过回风通道与第二区域8的下部连通，第二区域8的上部通过新风通道9与加热室11连通，即回风通道的进口设于回风室2内，出口设于第二区域8的下部，新风通道9的进口设于第一区域的上部，新风通道9的出口连通加热室11；第二区域8内设置有热泵机组7和蓄热结构14，热泵机组7用于对从回风通道内进入第二区域8的气流进行降温除湿，蓄热结构14用于维持第二区域8内的温度稳定，在本实施例中蓄热结构14为相变温度为低温的定形相变材料，该相变材料贴设于第一区域的干燥箱15的内壁上，在干燥过程中有效地储存大量第二区域8内的废热热量。具体地，从物料干燥室1出来的气流进入到回风室2，然后一部分进入到加热室11进行加热后回到物料干燥室1，另一部分从回风通道进入到第二区域8，在热泵机组7的作用下进行降温除湿，然后经新风通道9进入加热室11进行加热后回到物料干燥室1，在回风室2的气流进入到第二区域8时，蓄热结构14储存气流的废热，不仅能够稳定干燥过程中维持第二区域8内的温度相对稳定，在两次干燥的间隔时间段内，也能够维持第二区域8内的温度稳定。解决了现有的封闭式热泵干燥系统的热泵机组室在两次干燥间隔的温度较低，影响热泵机组性能的问题。

进一步地，回风通道包括水平设于回风室2内的第一回风通道4和竖直设于第二区域内8的第二回风通道6，第一回风通道4和第二回风通道6通过换热器5连接，在本实施例中，第二回风风道6的宽度与第二区域8内的热泵机组7的宽度一致，换热器5选择显热换热器；新风通道9通过换热器5与加热室11连接，第一回风通道4和新风通道9内的气流在换热器5内进行换热并分别流向第二回风通道6和加热室11。回风室2内的气流依次经过第一回风通道4、换热器5和第二回风通道6进入到第二区域8的下部，热泵机组7固定在第二区域8的底壁上，从第二回风通道6进入到第二区域8内的气流经过热泵机组7的降温除湿处理，由于浮力作用开始上升从新风通道9进入到加热室11，在流经换热器9的过程中与回风通道内的气流进行换热温度升高，然后在进入加热室11进行加热。

进一步地，回风通道的数量为多条，每条回风通道的进口处均设有排风机3，换热器5、新风通道9和回风通道的数量相等，且新风通道9、换热器5和回风通道一一对应设置。在本实施例中，回风通道的数量为两条，两条回风通道分别设于沿干燥箱15的侧壁设置，回风通道的进口设置排风机3，该排风机3为变频风机，通过控制排风机3的风量可以控制第二区域8内的温度，使第二区域8内的热泵机组7处于最佳工况温度。

进一步地，加热室11内设有主风机10，主风机10设于加热室11与回风室2的连通处，新风通道9水平的设于第二区域8的顶部，且新风通道8的出口位于主风机10的上方，新风通道9内经过换热器5的气流通过主风机10进入加热室11。主风机10为气流进入加热室11提供动力，促进了气流的循环。

进一步地，加热室11内还设有冷凝器12，冷凝器12设于加热室11的中部，用于加热经过加热室的气流。为了安装冷凝器12，在加热室11内设置了安装板，冷凝器12设置在安装板上，且冷凝器12与加热室11的底壁之间设有空腔，该空腔起到对气流的稳压作用，气流经过加热室11经过冷凝器12的加热温度升高，回到物料干燥室1内对物料的干燥效果更好。

进一步地，加热室11和物料干燥室1通过缓冲板13隔开，缓冲板13竖直设置，将加热室11和物料干燥室1隔开，缓冲板13上设有多个均匀分布的通孔，通孔的形状为一字形。缓冲板13起到疏导气流的作用，使气流进入到物料干燥室1时更加平缓。

进一步地，第二区域8的侧壁上设有检修门16，在热泵机组7出现故障时，工作人员从检修门16处进入第二区域8内对热泵机组7进行检修，干燥箱15和隔板19均由保温材料制成，如聚苯、聚氨酯保温板等。采用保温板可以进一步的维持干燥箱15内温度稳定。

进一步地，还包括控制装置，控制装置与排风机3、主风机10及热泵机组7连接。在本实施例中，排风机3的风量、主风机10的风量以及热泵机组7的开启或关闭通过控制开关、温度控制器和PLC面板控制运行。将控制开关、温度控制器、PLC面板等集成在一箱体内，安装在干燥箱外，用于控制干燥系统的运行。相关控制程序编写使用本领域公知方式完成。

本发明实施例提供的蓄热式热泵干燥系统具有以下优点：

(1)干燥箱采用封闭式结构与外界隔离，热泵机组可以充分地利用干燥室排出的废热，排除外界因素对系统的影响，(如低温、高湿等复杂状况)，使热泵干燥系统处于高效、稳定运行；

(2)显热换热器对新风与排风的换热，使热泵机组有效地利用排风的潜热，增加系统的除湿性能；

(3)排风机在不同的干燥过程，即物料干燥室内的温湿度不同时，调整风量，使热泵机组室内的温度处于相对稳定，使热泵干燥系统处于最优工况；

(4)蓄热结构在干燥过程中有效地储存大量热泵机组室内的废热热量，保证了在两个干燥间隔热泵机组室内的温度的稳定，使热泵机组高效、稳定运行。

综上所述，本发明实施例提供的一种蓄热式热泵干燥系统，包括一个密闭的干燥箱，干燥箱内设有通过隔板分隔的第一区域和第二区域，第一区域内设有物料干燥室、加热室和回风室，其中回风室设于第一区域的上部，加热室和物料干燥室并排设于第一区域的下部，且分别与回风室的两端连通，且加热室与第二区域相邻，第二区域内设有热泵干燥机组，物料干燥室内的气流首先进入到回风室内，在干燥室内分为两部分，一部分直接进入到加热室内进行加热然后回到物料干燥室，再次对物料进行干燥，另一部分气流从回风通道进入到第二区域，在第二区域内经过热泵机组进行降温除湿后，从新风通道进入到加热室，且在流经新风通道的过程中与回风通道内的气流进行换热，提高气流的温度，进入加热室后进一步提高温度然后再次回到物料干燥室，实现气流的循环利用。第二区域内还设有蓄热结构，当气流经过第二区域时，蓄热材料储存气流内的废热，不仅维持了干燥过程中的第二区域的温度稳定，而且能够维持两次干燥的间隔时间段内的第二区域的温度稳定，使热泵机组处于最优的工况，进一步提高了干燥的效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种蓄热式热泵干燥系统，其特征在于：包括干燥箱，所述干燥箱为密闭结构，所述干燥箱内设有隔板，所述隔板将所述干燥箱沿长度方向分隔为第一区域和第二区域，所述第一区域内设有挡板，所述挡板的上方为回风室，所述挡板的下方为加热室和物料干燥室，所述加热室与所述第二区域相邻，所述物料干燥室的侧壁上设有入料门，所述回风室的两端分别与所述加热室和所述物料干燥室连通；所述回风室通过回风通道与所述第二区域的下部连通，所述第二区域的上部通过新风通道与所述加热室连通，所述第二区域内设置有热泵机组和蓄热结构，所述热泵机组用于对从所述回风通道内进入所述第二区域的气流进行降温除湿，所述蓄热结构用于维持所述第二区域内的温度稳定；

所述回风通道包括水平设于所述回风室内的第一回风通道和竖直设于所述第二区域内的第二回风通道，所述第一回风通道和所述第二回风通道通过显热换热器连接；所述新风通道通过所述显热换热器与所述加热室连接，所述第一回风通道和所述新风通道内的气流在所述显热换热器内进行换热并分别流向所述第二回风通道和加热室；

所述回风通道的数量为多条，每条所述回风通道的进口处均设有排风机，所述显热换热器、新风通道和所述回风通道的数量相等，且所述新风通道、显热换热器和所述回风通道一一对应设置；

所述加热室内设有主风机，所述新风通道内经过所述显热换热器出来的气流通过所述主风机进入所述加热室；

所述主风机设于所述加热室与所述回风室的连通处，所述新风通道水平的设于所述第二区域的顶部，且所述新风通道的出口位于所述主风机的上方。

2.根据权利要求1所述的蓄热式热泵干燥系统，其特征在于：所述加热室内还设有冷凝器，所述冷凝器设于所述加热室的中部，用于加热经过所述加热室的气流。

3.根据权利要求1所述的蓄热式热泵干燥系统，其特征在于：所述加热室和所述物料干燥室通过缓冲板隔开，所述缓冲板上设有多个均匀分布的通孔，所述通孔的形状为一字形。

4.根据权利要求3所述的蓄热式热泵干燥系统，其特征在于：所述隔板和所述缓冲板竖直设置，所述挡板水平设置。

5.根据权利要求1所述的蓄热式热泵干燥系统，其特征在于：所述第二区域的侧壁上设有检修门，且所述干燥箱和所述隔板均由保温材料制成。

6.根据权利要求1所述的蓄热式热泵干燥系统，其特征在于：还包括控制装置，所述控制装置与所述排风机、主风机及所述热泵机组连接。