CN107642951B - 一种混合式热泵干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵干燥技术领域，尤其涉及一种混合式热泵干燥系统，包括干燥箱，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，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，第二区域的上部设有新风通道，第二区域的侧壁上设有进风口和排风口，隔板的上部设有出风口，新风通道的两端分别与进风口和出风口连接，且新风通道上设有循环风进口，循环风进口用于引入第二区域内的气流。该热泵干燥系统可以实现系统处于半开式或者是封闭状态，充分利用了物料干燥室排出的废热，提高了系统的除湿性能。

Description

一种混合式热泵干燥系统

技术领域

本发明涉及热泵干燥技术领域，尤其涉及一种混合式热泵干燥系统。

背景技术

干燥是农产品加工处理过程中耗能最大的环节。在大多数发达国家，干燥过程所消耗的能量占全国总能耗的7％-15％，约占整个产品能耗30％-70％。干燥作业也是我国耗能大户之一，所用能源占国民经济总能耗的12％左右。热泵技术在干燥的应用具有能耗低，干燥品质高以及环境友好等显著优点。

热泵干燥充分利用物料干燥室排除废气中的废热，提高热泵的性能。目前常用的热泵干燥系统主要有半开式热泵干燥系统和封闭式热泵干燥系统，然而，半开式热泵干燥系统和封闭式热泵干燥系统均具有自身的缺点，半开式热泵干燥系统中存在废热利用不充分，封闭式热泵干燥系统在空气相对湿度较低的工况下除湿性能较差，这都制约了热泵技术在干燥应用。

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热泵干燥系统废热利用不充分和除湿性能差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混合式热泵干燥系统，包括干燥箱，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设有新风通道，所述第二区域的侧壁上设有进风口和排风口，所述隔板的上部设有连通所述加热室和所述第二区域的出风口，所述新风通道的两端分别与所述进风口和所述出风口连接，且所述新风通道上设有循环风进口，所述循环风进口用于引入所述第二区域内的气流。

其中，所述第二区域的内壁上设有蓄热结构，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第一显热换热器连接；所述新风通道通过所述第一显热换热器与所述出风口连接，所述第一回风通道和所述新风通道内的气流在所述第一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。

其中，所述新风通道上设有第二显热换热器，所述新风通道通过所述第二显热换热器引入外部气体，且所述第二显热换热器通过排风通道与所述排风口连接，所述第二区域内的气流依次经过所述第二交换器和排风通道经所述排风口排出，且在排出的过程中与从所述进风口进入到所述新风通道内的外部气体进行换热。

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，所述新风通道的数量与所述回风通道的数量相等。

其中，所述加热室内设有主风机，所述新风通道内经过所述第一显热换热器出来的气流在所述主风机的作用下进入所述加热室。

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，所述干燥箱在位于所述第二区域处的侧壁上设有检修门，所述检修门便于检修所述热泵机组；所述隔板和所述缓冲板竖直设置，所述挡板水平设置，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：本发明提供了一种混合式热泵干燥系统，包括干燥箱，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，加热室和第二区域相邻，物料干燥室的侧壁上设有入料门，回风室的两端分别与干燥室和物料干燥室连通，回风室通过回风管道与第二区域的下部连通，第二区域的上部设有新风通道，第二区域的侧壁上设有进风口和排风口，隔板的上部设有连通加热室和第二区域的出风口，新风通道的两端分别与进风口和出风口连接，且新风通道上设有循环风进口，循环风进口用于引入第二区域的气流。物料干燥室内的气流首先进入到回风室内，然后一部分进入到加热室进行加热后回到物料干燥室，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，当从物料干燥室内流出的的气体湿度较高时，关闭进风口，打开循环风进口，使系统处于封闭式循环；在物料干燥室内的气体湿度较低时，打开进风口，关闭循环风进口，使系统处于半开式循环，该热泵干燥系统可以根据物料干燥室内的气体的温度，控制进风口或循环风进口的开闭来实现系统处于半开式状态或者是封闭式状态，充分利用了物料干燥室排出的废热，提高了系统的除湿性能，降低了干燥时间和干燥能耗，使整个系统更加节能和高效。

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混合式热泵干燥系统的内部结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是本发明实施例提供的混合式热泵干燥系统的气流流动示意图；

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：第一回风通道；5：第一换热器；6：第二回风通道；7：热泵机组；8：第一区域；9：排风口；10：第二换热器；11：排风口；12：进风口；13：循环风进口；14：新风通道；15：主风机；16：加热室；17：冷凝室；18：缓冲板；19：干燥箱；20：蓄热结构；21：检修门；22：入料门；23：挡板；24：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混合式热泵干燥系统，包括干燥箱19，干燥箱19内设有竖直设置的隔板24，隔板24将干燥箱19沿长度方向分隔为第一区域和第二区域8，第一区域内设有水平设置的挡板23，挡板23的上方为回风室2，挡板23的下方为加热室16和物料干燥室1，加热室16与第二区域8相邻，物料干燥室1的侧壁上设有入料门22，在干燥时，将物料从入料门22处置于物料干燥室1内，干燥结束后，再从入料门22处将物料取出，回风室2的两端分别与加热室16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的上部设有新风通道14，第二区域8的侧壁上设有进风口12和排风口11，隔板24的上部设有连通加热室16和第二区域8的出风口，新风通道14的两端分别与进风口12和出风口连接，且新风通道上设有循环风进口13，循环风进口13用于引入第二区域8内的气流。物料干燥室1内的气流首先进入到回风室2内，然后一部分进入到加热室16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，当从物料干燥室1内流出的的气体湿度较高时，关闭进风口12，打开循环风进口13，使系统处于封闭式循环；在物料干燥室1内的气体湿度较低时，打开进风口12，关闭循环风进口13，使系统处于半开式循环，该热泵干燥系统可以根据物料干燥室1内的气体的温度，控制进风口12或循环风进口13的开闭来实现系统处于半开式状态或者是封闭式状态，充分利用了物料干燥室1排出的废热，提高了系统的除湿性能，降低了干燥时间和干燥能耗，使整个系统更加节能和高效。

进一步地，第二区域8的内壁上设有蓄热结构20，蓄热结构20用于维持第二区域8内的温度稳定。蓄热结构20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20为相变温度为低温的定形相变材料，在干燥过程中有效地储存大量第二区域8内的废热热量。

进一步地，回风通道包括水平设于回风室内的第一回风通道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通过第一换热器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；新风通道14通过第一换热器5与出风口连接，第一回风通道4和新风通道14内的气流在第一换热器5内进行换热并分别流向第二回风通道6和加热室16。回风室2内的气体依次经过第一回风通道4、第一换热器5和第二回风通道6进入到第二区域8内，在热泵机组的作用下进行降温除湿，当从物料干燥室1内流出的的气体湿度较高时，关闭进风口12，打开循环风进口13，使系统处于封闭式循环；在物料干燥室1内的气体湿度较低时，打开进风口12，关闭循环风进口13，使系统处于半开式循环。

进一步地，新风通道14上设有第二换热器10，新风通道通14过第二换热器10引入外部气体，且第二换热器10与新风通道14上的排风口9连通，且通过排风通道与排风口11连接，第二区域8内的气流依次经过第二换热器10和排风通道经排风口11排出，且在排出的过程中与从进风口12进入到新风通道14内的外部气体进行换热。当循环风进口13被关闭时，第二区域8内的气流经过第二换热器10和排风通道经排风口11排出，进风口12打开，干燥箱19外的气体从进风口12处经第二换热器10和新风通道14进入加热室16，在经过第二换热器10时与从第二区域8内排出的气体进行热交换，温度升高，再进入到加热室16后再次被加热后回到物料干燥室1参与物料的干燥。在本实施例中，第一换热器5和第二换热器10均为显热换热器。

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，新风通道14的数量与回风通道的数量相等。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19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16内设有主风机3，新风通道内经过第一换热器5出来的气流在主风机15的作用下进入加热室16。新风通道14水平的设于第二区域8的顶部，且新风通道14的出口位于主风机15的上方，新风通道14内经过第一换热器5的气流通过主风机15进入加热室16。主风机15为气流进入加热室16提供动力，促进了气流的循环。

其中，加热室16内还设有冷凝器17，冷凝器17设于加热室16的中部，用于加热经过加热室16的气流。为了安装冷凝器17，在加热室16内设置了安装板，冷凝器17设置在安装板上，且冷凝器17与加热室16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16经过冷凝器17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。

其中，加热室16和物料干燥室1通过缓冲板18隔开，缓冲板18竖直设置，将加热室16和物料干燥室1隔开，缓冲板18上设有多个均匀分布的通孔，通孔的形状为一字形。缓冲板18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。

其中，干燥箱19在位于第二区域8处的侧壁上设有检修门21，检修门21便于检修热泵机组7；干燥箱19和隔板24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19内温度稳定。

其中，还包括控制装置，控制装置与排风机、主风机及热泵机组连接。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19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。

本实施例提供的混合式热泵干燥系统具有以下优点：

(1)本发明将热泵干燥系统与外界隔离，热泵不仅可以充分地物料干燥室排除废气中的废热，而且有效地避免外界不利因素(低温，高湿等复杂状况)对系统的影响，是热泵干燥系统处于高效，稳定运行；

(2)显热交换器对新风与排风的热交换，不仅使系统有效地利用废热中的潜热部分，增加除湿性能，而且新风进行预热，降低能耗，提高系统的性能。

(3)通过调节进风口和循环风进口的开闭来实现热泵干燥系统的半开式状态或者封闭式状态，可以避免封闭式热泵干燥系统在空气相对湿度较低的工况下除湿性能较差工况。

(4)排风机风量的控制有效控制热泵机组室和物料干燥室的空气参数，是热泵机组处于最优工况。

(5)蓄热结构在干燥过程有效地储存大量的废热，保证了在两次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混合式热泵干燥系统，包括干燥箱，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，挡板水平设置，将第一区域分隔为上方的回风室和下方的加热室及物料干燥室，且加热室靠近第一区域设置，回风室的两端分别与加热室和物料干燥室连通，从物料干燥室出来的气流进入到回风室内，在回风室内分为两部分，一部分直接进入加热室加热后又回到物料干燥室，另一部分从回风管道进入到第一区域，在第一区域内经过热泵机组的降温除湿，根据从物料干燥室排出的气体的温度，控制新风通道的各个进口的开闭，当从物料干燥室出来的气体温度比较高时，关闭进风口和排风口，打开循环风进口，使系统处于封闭式循环，第一区域内的气体在经过降温除湿之后从循环风进口进入到新风通道，在经过第一换热器时与回风通道内的气体进行换热，温度深度，然后进入到加热室内加热后回到物料干燥室；当物料干燥室内的气体湿度较低时，打开进风口和排风口，关闭循环风进口，使系统处于半开式循环，第一区域内的气体经过第二换热器和排风通道排出干燥箱外，干燥箱外的气体从进风口处进入到新风通道，在经过第二换热器时，与排出干燥箱的气体进行热交换，在经过第一换热器时与回风通道内的气体进行热交换，然后进入到加热室内加热后进入到物料干燥室内对物料进行干燥。泵干燥系统可以根据物料干燥室内的气体的温度，控制进风口或循环风进口的开闭来实现系统处于半开式状态或者是封闭式状态，充分利用了物料干燥室排出的废热，提高了系统的除湿性能，降低了干燥时间和干燥能耗，使整个系统更加节能和高效。

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 (8)

1.一种混合式热泵干燥系统，其特征在于：包括干燥箱，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设有新风通道，所述第二区域的侧壁上设有进风口和排风口，所述隔板的上部设有连通所述加热室和所述第二区域的出风口，所述新风通道的两端分别与所述进风口和所述出风口连接，且所述新风通道上设有循环风进口，所述循环风进口用于引入所述第二区域内的气流；

所述第二区域内设置有热泵机组；

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第一显热换热器连接；所述新风通道通过所述第一显热换热器与所述出风口连接，所述第一回风通道和所述新风通道内的气流在所述第一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。

2.根据权利要求1所述的混合式热泵干燥系统，其特征在于：所述第二区域的内壁上设有蓄热结构，所述蓄热结构用于维持所述第二区域内的温度稳定。

3.根据权利要求1所述的混合式热泵干燥系统，其特征在于：所述新风通道上设有第二显热换热器，所述新风通道通过所述第二显热换热器引入外部气体，且所述第二显热换热器通过排风通道与所述排风口连接，所述第二区域内的气流依次经过所述第二显热换热器和排风通道经所述排风口排出，且在排出的过程中与从所述进风口进入到所述新风通道内的外部气体进行换热。

4.根据权利要求1-3任一项所述的混合式热泵干燥系统，其特征在于：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，所述新风通道的数量与所述回风通道的数量相等；

所述加热室内设有主风机，所述新风通道内经过所述第一显热换热器出来的气流在所述主风机的作用下进入所述加热室。

5.根据权利要求1-3任一项所述的混合式热泵干燥系统，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。

6.根据权利要求1-3任一项所述的混合式热泵干燥系统，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。

7.根据权利要求6所述的混合式热泵干燥系统，其特征在于：所述干燥箱在位于所述第二区域处的侧壁上设有检修门，所述检修门便于检修所述热泵机组；所述隔板和所述缓冲板竖直设置，所述挡板水平设置，且所述干燥箱和所述隔板均由保温材料制成。

8.根据权利要求4所述的混合式热泵干燥系统，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。