CN107642981B - 超导太阳能热泵干燥系统 - Google Patents
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Abstract
一种超导太阳能热泵干燥系统，由超导太阳能集热器、干燥箱、超导余热回收器、废热源热泵及风道组成，其特征是超导太阳能集热器、干燥箱、废热源热泵、超导余热回收器通过风道连通一体构成一高效集热、高效换热、高效余热利用完整的物料干燥系统。该系统对太阳辐射热热利用充分，温升大，热值高，物料干燥速度快，较一般太阳能干燥设备工作效率提高35％，在光照间隙性和阳光不稳定的情况下工作效率较一般太阳能干燥设备高30％，且系统环保卫生，物料干燥质量高。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能干燥系统，具体讲是一种高效超导太阳能热泵干燥系统。
背景技术
太阳能干燥是利用取之不尽用之不竭的太阳辐射热能，将物料中的水分蒸发除去的干燥方法。
工农业产品的干燥是耗能最大的加工过程，干燥1吨大枣需耗煤1.2吨，干燥1吨烟叶需耗煤2吨，干燥1吨谷物需耗煤0.8吨。使用太阳能干燥设备进行干燥，不但可以节约不可再生能源煤、油、气等燃料，而且干净卫生，可以有效提高干燥介质温度，保证物料干燥质量。然而，有效的利用太阳能进行干燥也并非容易，常规太阳能干燥设备存在因太阳辐射分散性大，热值低，温升小，造成干燥速度慢的缺陷，加之光照间隙性和不稳定性，造成设备干燥效率低下。
发明内容
针对常规太阳能干燥设备存在的不足，本发明提供一种热值高，温升快，工作效率高，系统运行稳定，节约卫生的高效超导太阳能热泵干燥系统。具体方案如下：
一种超导太阳能热泵干燥系统，由超导太阳能集热器、干燥箱、超导余热回收器、废热源热泵及风道组成，其特征是超导太阳能集热器由水平联集箱、连接在水平联集箱上的若干根超导传热管、装在水平联集箱中的轴流风机构成，若干根超导传热管的下方焊接有弧形传热片、超导传热管装配在各自配搭的真空玻璃管内胆中，弧形传热片与真空玻璃管内胆内壁紧密接触，真空玻璃管背部装有槽型聚光板，槽型聚光板可将太阳辐射光线聚焦在真空玻璃管内胆外壁的选择性涂层上；每根超导传热管上方装配有金属散热器，金属散热器均匀地分布在水平联集箱内部，水平联集箱左侧进风口处装有轴流风机，进风口与余热风道连接，水平联集箱右侧出风口与干燥箱进风口连接且连通。工作时超导太阳能集热器面向阳光，太阳光辐射照在超导太阳能集热器真空玻璃管内胆外壁的选择性涂层上光能转换成热能，热能经弧形传热片传导给超导传热管，使超导传热管中的高潜能纯净水合物工质气化，气化潜热经超导传热管传导到超导传热管上方装配的金属散热器上，轴流风机工作，余热风道来的余热空气经流金属散热器加热升温，进入干燥箱对干燥箱中的物料进行干燥。
采用超导太阳能集热器，纯净水合物工质超导传热管集热、传热、热转换速度快，热阻小，间隙性阳光对系统工作影响很小。真空玻璃管背部槽型聚光板槽可将太阳辐射光线以线聚焦形式照射在在真空玻璃管内胆背光外壁的选择性涂层上，使超导太阳能集热器集热效率大大提高。
所述的干燥箱由箱体、多层栅板、联动轴、进料口、出料口、进风口、出废热口、热风分配道、湿气出口组成。联动轴同时震动，可将进料口落下的物料按设定的速度从多层栅板上层逐层落到下层，逐渐干燥，最后从出料口送出。热风分配道在干燥箱的下部，可以将从水平联集箱进入干燥箱的热风经热风分配道的若干小风口均匀地分配到干燥箱中，以提高物料干燥的均匀性。
所述的超导余热回收器装配在干燥箱的出废热口处，它由箱体、竖直放置在箱体中的若干超导传热管、绕制在超导传热管上下两端的金属翅片和隔板构成，隔板将超导传热管上下两端隔成两部分，上部分装在上箱体中，上箱体一侧与余热风道连通，一侧为进空气口；下部分装在下箱体中，下箱体下边与干燥箱箱体连通，一侧与风道连通。干燥箱中的废热排出时，超导传热管工作，将部分废热热能快速传导到上箱体中，可将进气口进入的外界空气预热，再经余热风道将预热空气送入水平联集箱进一步加热。干燥箱中排出的废热经风道送入废热源热泵被继续利用。
所述废热源热泵由蒸发器、冷凝器、连通在蒸发器与冷凝器之间的压缩机、连通在蒸发器与冷凝器之间的膨胀阀、热交换Z箱、热交换L箱、装配在热交换Z箱与热交换L箱之间风道内的轴流风机构成。蒸发器装在热交换Z箱中，冷凝器装在热交换L箱中。风道将余热回收器的出口、热交换Z箱、管道风机箱、热交换L箱、干燥箱进风口依次连接且连通。从超导余热回收器出来的废热进入热交换Z箱中，蒸发器中的液体工质蒸发，压缩机工作使工质蒸气升温，进入热交换L箱中冷凝器释放出大量高温热量，经风道和废热源热泵出风口进入干燥箱，完成废热的再利用。废热源热泵是一高效制热设备，能将风道来的废热能量由低温变成高温，且它提供给温度高的地方的能量和远远大于它运行所需要的能量。废热源热泵如此循环工作能不断把废热热量从低温度变成高温，满足干燥箱不断供热需要。
所述的超导太阳能集热器若干根超导传热管面向阳光与水平联集箱垂直连接或者若干根超导传热管面向阳光与水平联集箱也可以20度～45度夹角连接。
所述的超导太阳能集热器若干根超导传热管内部均为真空态，管内底部装有高潜能纯净水合物工质。
所述的超导余热回收器箱体内竖直放置的若干超导传热管内部均为真空态，管内底部装有高潜能液体丙酮混合物工质。
所述的干燥箱体中的多层栅板每层栅板上开有密集的微型过风口，以便热风通过，干燥栅板上的物料。
所述的废热源热泵管道风机箱中的风机为轴流风机，以加快风道中热风的流速。
所述的水平联集箱右侧出风口的口径大于废热源热泵出风口的口径，水平联集箱轴流风机的送风功率大于废热源热泵风道中轴流风机的送风功率，以保证系统工作的稳定性。
所述的水平联集箱、风道、管道风机箱和干燥箱箱体周围均包裹有保温层。
该发明的有益效果：超导太阳能热泵干燥系统将太阳能高效集热、传热、换热件与余热回收、热泵制热等设备巧妙结合用于太阳能干燥，系统热利用充分，热值高，温升大，干燥速度快，较一般太阳能干燥设备工作效率高35％以上，在光照间隙性和不稳定的情况下工作效率较一般太阳能干燥设备也高出30％。且系统工作可靠，环保卫生，物料干燥质量高。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是超导传热管结构示意图。
图中，1、超导太阳能集热器 2、干燥箱 3、超导余热回收器 4、废热源热泵 5、弧形传热片 6、水平联集箱 7、超导传热管 8、轴流风机 9、真空玻璃管 10、槽型聚光板 11、选择性涂层 12、金属散热器 13、进风口 14、内胆 15、余热风道 16、右侧出风口 17、干燥箱进风口 18、纯净水合物工质 19、箱体 20、栅板 21、联动轴 22、进料口 23、出料口 24、热泵出热风口 25、出废热口 26、热风分配道 27、栅板 28箱体 29、超导传热管 30、金属翅片31、金属翅片 32、隔板 33、上箱体 34、进空气口 35、下箱体 36、风道 37、蒸发器 38、冷凝器 39、压缩机 40、膨胀阀 41、热交换Z箱 42、热交换L箱 43、管道风机箱 44、轴流风机45、栅板 46、栅板 47、热泵管道 48、高潜能液体工质 49、保温层 50、湿气出口
具体实施方式
下面结合附图1、2对本发明作进一步说明：
一种超导太阳能热泵干燥系统，由超导太阳能集热器1、干燥箱2、超导余热回收器3、废热源热泵4及风道15、36组成，其特征是超导太阳能集热器1由水平联集箱6、连接在水平联集箱6上的若干根超导传热管7、装在水平联集箱6中的轴流风机8构成。每根超导传热管7的下方焊接有弧形传热片5、超导传热管7装配在各自配搭的真空玻璃管9内胆14中，弧形传热片5与真空玻璃管9内胆14内壁紧密接触，真空玻璃管9背部装有槽型骤光板10，槽型聚光板10可将太阳辐射光线以线聚焦形式聚焦在真空玻璃管9内胆14外壁的选择性涂层11上；每根超导传热管7上方装配有金属散热器12，金属散热器12均匀地分布在水平联集箱6内部，水平联集箱6左侧进风口13处装有轴流风机8，进风口13与余热风道15连接且连通，水平联集箱6右侧出风口16与干燥箱2的进风口17连接。太阳光辐射照在超导太阳能集热器真空玻璃管9内胆14外壁的选择性涂层11上光能转换成热能，热能经弧形传热片5传导给超导传热管7，使超导传热管7中的高潜能纯净水合物工质18气化，气化潜热经超导传热管7传导到超导传热管上方装配的金属散热器12上，轴流风机8使余热风道15来的余热空气流经金属散热器12加热升温，进入干燥箱2对干燥箱中的物料进行干燥。
真空玻璃管背部槽型聚光板槽10可将太阳辐射光线以线聚焦形式照射在在真空玻璃管内胆14背光外壁的选择性涂层11上，使超导太阳能集热器集热效率大大提高。
所述的干燥箱2由箱体19、多层栅板20、联动轴21、进料口22、出料口23、进风口17、出废热口25、热风分配道26及湿气出口50构成。联动轴21同时震动，可将进料口22落下的物料按设定的速度从多层栅板20上层逐层落到下层，逐渐干燥，最后从出料口23送出。热风分配道26在干燥箱2的下部，可以将从水平联集箱6进入干燥箱2的热风经热风分配道26的若干小风口均匀的分配到干燥箱2中，以提高物料干燥的均匀性。
所述的超导余热回收器3装配在干燥箱2的出废热口25处，它由箱体28、竖直放置在箱体28中的若干超导传热管29、绕制在超导传热管29上下两端的金属翅片30、31和隔板32构成，隔板32将超导传热管29上下两端隔成两部分，上部分装在上箱体33中，上箱体33一侧与余热风道15连通，一侧为进空气口34，下部分装在下箱体35中，下箱体35下边与干燥箱箱体19连通，一侧与风道36连通。干燥箱2中的废热排出时，超导传热管29工作，将部分废热热能快速传导到上箱体33中，可将进空气口34进入的外界空气预热，再经余热风道15将预热空气送入水平联集箱6进一步加热。干燥箱2中排出的废热经风道36送入废热源热泵4被继续利用。
所述的废热源热泵4由蒸发器37、冷凝器38、连通在蒸发器37与冷凝器38之间的压缩机39、连通在蒸发器37与冷凝器38之间的膨胀阀40、热交换Z箱41、热交换L箱42、装配在热交换Z箱41与热交换L箱42之间管道风机箱43内的轴流风机44构成。蒸发器37装在热交换Z箱41中，冷凝器38装在热交换L箱42中。风道36将余热回收器的出废热口25、热交换Z箱41、管道风机箱43、热交换L箱42、废热源热泵出风口24、干燥箱进风口17依次连接且连通。从超导余热回收器3出来的废热进入热交换Z箱41中，蒸发器37中的液体工质蒸发，压缩机39工作使工质蒸气升温，进入热交换L箱42中的冷凝器38释放出大量高温热量，经风道36、废热源热泵出风口24进入干燥箱2，完成废热的再利用。
所述的超导太阳能集热器若干根超导传热管7面向阳光与水平联集箱6垂直连接或者若干根超导传热管7面向阳光与水平联集箱6也以20度～45度夹角连接。
所述的超导太阳能集热器若干根超导传热管7内部均为真空态，管内底部装有高潜能纯净水合物工质18。
所述的超导余热回收器3箱体内竖直放置的若干超导传热管29内部均为真空态，管内底部装有高潜能液体丙酮混合物工质48。
所述的干燥箱体19中的每层栅板上开有密集的微型过风口，以便热风通过，干燥栅板上的物料。
所述的废热源热泵4管道风机箱43中的风机为轴流风机44，以加快风道中热风的流速。
所述的水平联集箱6右侧出风口16的口径大于废热源热泵出风口24的口径，轴流风机8的送风功率大于轴流风机44的送风功率。
所述的水平联集箱6、余热风道15、超导余热回收器箱体28、风道36、管道风机箱43和干燥箱箱体19周围均包裹有保温层49。
Claims (4)
1.一种超导太阳能热泵干燥系统，由超导太阳能集热器(1)、干燥箱(2)、超导余热回收器(3)、废热源热泵(4)及余热风道(15)、第一风道(36)组成，其特征是超导太阳能集热器(1)由水平联集箱(6)、与水平联集箱(6)连接的若干根超导传热管(7)、装在水平联集箱(6)中的轴流风机(8)构成，每根超导传热管(7)的下方焊接有弧形传热片(5)、超导传热管(7)装配在各自配搭的真空玻璃管(9)内胆(14)中，弧形传热片(5)与真空玻璃管(9)内胆(14)内壁紧密接触，真空玻璃管(9)背部装有槽型聚光板(10)，槽型聚光板(10)聚焦线在真空玻璃管(9)内胆(14)外壁的选择性涂层(11)上；每根超导传热管(7)上方装配有金属散热器(12)，金属散热器(12)均匀地分布在水平联集箱(6)内部；水平联集箱(6)左侧进风口(13)处装有轴流风机(8)，进风口(13)与余热风道(15)连接且连通，水平联集箱(6)右侧出风口(16)与干燥箱(2)的进风口(17)连接；干燥箱(2)由箱体(19)、安装在箱体(19)中的多层栅板(20)、联动轴(21)、装在箱体(19)上的进料口(22)、出料口(23)、进风口(17)、出废热口(25)、装在箱体(19)下部的热风分配道(26)、湿气出口(50)构成；超导余热回收器(3)装配在干燥箱(2)的出废热口(25)处，它由箱体(28)、竖直放置在箱体(28)中的若干超导传热管(29)、绕制在超导传热管(29)上下两端的金属翅片(30,31)和隔板(32)构成，隔板(32)将超导传热管(29)上下两端隔成两部分，上部分装在上箱体(33)中，上箱体(33)一侧与余热风道(15)连通，一侧为进空气口(34)；下部分装在下箱体(35)中，下箱体(35)下边与干燥箱箱体(19)连通，一侧与第一风道(36)连通；废热源热泵(4)由蒸发器(37)、冷凝器(38)、连通在蒸发器(37)与冷凝器(38)之间的压缩机(39)、连通在蒸发器(37)与冷凝器(38)之间的膨胀阀(40)、热交换Z箱(41)、热交换L箱(42)、装配在热交换Z箱(41)与热交换L箱(42)之间管道风机箱(43)内的轴流风机(44)构成，蒸发器(37)装在热交换Z箱(41)中，冷凝器(38)装在热交换L箱(42)中，第一风道(36)将余热回收器的出废热口(25)、热交换Z箱(41)、管道风机箱(43)、热交换L箱(42)、废热源热泵出风口(24)、干燥箱进风口(17)依次连接且连通；
所述的超导太阳能集热器若干根超导传热管(7)面向阳光与水平联集箱(6)垂直连接或者若干根超导传热管(7)面向阳光与水平联集箱(6)以20度～45度夹角连接；
所述的废热源热泵(4)管道风机箱(43)中的风机为轴流风机(44)；
所述的超导太阳能集热器若干根超导传热管(7)内部均为真空态，管内底部装有高潜能纯净水合物工质(18)；
所述的超导余热回收器(3)箱体内竖直放置的若干超导传热管(29)内部均为真空态，管内底部装有高潜能液体丙酮混合物工质(48)。
2.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵干燥系统，其特征是：所述的干燥箱箱体(19)中的多层栅板(20)每层栅板上开有密集的微型过风口。
3.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵干燥系统，其特征是：所述的水平联集箱(6)右侧出风口(16)的口径大于废热源热泵出风口(24)的口径，进风口(13)处的轴流风机(8)的送风功率大于管道风机箱(43)内的轴流风机(44)的送风功率。
4.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵干燥系统，其特征是：所述的水平联集箱(6)、余热风道(15)、超导余热回收器箱体(28)、第一风道(36)、管道风机箱(43)和干燥箱箱体(19)周围均包裹有保温层(49)。
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2016
- 2016-07-22 CN CN201610608347.3A patent/CN107642981B/zh active Active
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