CN107966009A - 热泵干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热泵干燥系统,其包括压缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器、干燥室、回热换热器及风机;压缩机的出口连接冷凝器的热端入口,冷凝器的热端出口和蒸发器的冷端入口通过节流部件连接,蒸发器的冷端出口连接压缩机的入口;回热换热器的冷端入口输入经风机作用的空气,回热换热器的冷端出口连接冷凝器的冷端入口,冷凝器的冷端出口连接干燥室的入口,干燥室的出口连接回热换热器的热端入口,回热换热器的热端出口连接风机的入口,风机的出口和外界相通。所述热泵干燥系统利用回热换热器实现干燥室排出气体的温度回收,降低进入冷端蒸发器的气体温度,提高进入热端冷凝器的气体温度,可有效降低换热温差,改善冷、热端换热,提高系统效率。
Description
技术领域
本发明涉及干燥技术领域,尤其涉及一种应用回热实现能量充分回收的高效热泵干燥系统。
背景技术
干燥技术在众多行业领域有着十分广泛的应用。但传统干燥过程耗能较大,在发达国家,大约10%~20%的燃料应用于干燥工艺。热泵技术因具有高效节能、成本较低、不污染环境等优点,同时可以实现对温度、湿度、气流速度等的准确独立控制而被引入干燥行业,现已广泛应用于木材、种子、烟草、纺织、洗衣等行业领域。
中国专利CN 103827385 A公开了一种应用热泵的干燥机,从高温端的冷凝器获得热量,干燥后在蒸发器回收部分热量,同时将冷凝水排出。但是,这种干燥机中,从干燥室出来的气体温度仍然较高,有巨大的回收潜力,直接进入蒸发器和冷凝器时换热温差很大,能量利用效率降低,进而导致整个系统效率降低。为此,需采取措施,实现热泵干燥系统各换热部件温度的良好匹配,充分回收热量,进一步提高系统效率。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种应用回热的热泵干燥系统,可有效减小换热温差,确保换热器温度的良好匹配,实现能量充分回收,提高系统效率。
一种热泵干燥系统,其包括:压缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器、干燥室、回热换热器及风机;
所述压缩机的出口连接所述冷凝器的热端入口,所述冷凝器的热端出口和所述蒸发器的冷端入口通过所述节流部件实现连接,所述蒸发器的冷端出口连接所述压缩机的入口;
所述回热换热器的冷端入口输入经所述风机作用的空气,所述回热换热器的冷端出口连接所述冷凝器的冷端入口,所述冷凝器的冷端出口连接所述干燥室的入口,所述干燥室的出口连接所述回热换热器的热端入口,所述回热换热器的热端出口连接所述风机的入口,所述风机的出口和外界相通。
本发明一较佳实施方式中,所述节流部件为节流阀。
本发明一较佳实施方式中,所述压缩机、所述冷凝器、所述节流部件、所述蒸发器、所述干燥室、所述回热换热器及所述风机中存在连接关系的两个部件之间均通过管道实现连接。
一种热泵干燥系统,其包括:压缩机、冷凝器、辅助换热器、节流部件、分凝蒸发器、干燥室、回热换热器及风机;
所述压缩机的出口连接所述冷凝器的热端入口,所述冷凝器的热端出口连接所述辅助换热器入口,所述辅助换热器出口和所述分凝蒸发器的冷端入口通过所述节流部件实现连接,所述分凝蒸发器的冷端出口连接所述压缩机的入口;
所述冷凝器的冷端出口连接所述干燥室的入口,所述干燥室的出口连接所述回热换热器的热端入口,所述回热换热器的热端出口连接所述风机的入口,所述风机的出口和连接所述分凝蒸发器的冷却腔入口,所述分凝蒸发器的冷端出口连接所述压缩机的入口,所述分凝蒸发器的气相出口连接所述回热换热器的冷端入口,所述回热换热器的冷端出口连接所述冷凝器的冷端入口,所述分凝蒸发器的液相出口连接外界。
本发明一较佳实施方式中,所述节流部件为节流阀。
本发明一较佳实施方式中,所述压缩机、所述冷凝器、所述节流部件、所述分凝蒸发器、所述干燥室、所述回热换热器及所述风机中存在连接关系的两个部件之间均通过管道实现连接。
本发明一较佳实施方式中,所述分凝蒸发器(8)内设有多个挡板及穿设于所述多个挡板的多个制冷剂分流管,所述多个制冷剂分流管的两端分别连接流入制冷剂管道和流出制冷剂管道。
本发明一较佳实施方式中,所述多个挡板和所述多个制冷剂分流管焊接固定在一起。
本发明一较佳实施方式中,所述多个挡板沿第一方向平行设置,所述多个制冷剂分流管沿第二方向平行穿设于所述多个挡板,所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
相较于现有技术,本发明提供的热泵干燥系统通过增加回热换热器,实现干燥室排出气体的温度回收,降低进入冷端蒸发器的气体温度,同时提高进入热端冷凝器的气体温度,由此可有效降低换热温差,改善冷端换热及热端换热,有效地实现了系统效率的提高。
另外,通过冷凝蒸发器,可以同时实现水蒸汽冷凝放热分离和制冷剂蒸发吸热,使得系统高效紧凑,实现了系统效率的进一步提高,冬季时还可避免普通热泵干燥系统的结霜问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的热泵干燥系统的示意图;
图2为本发明另一实施例提供的热泵干燥系统的示意图;
图3为图2所示热泵干燥系统中冷凝蒸发器的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1,本发明一实施例提供一种热泵干燥系统,其包括:压缩机1、冷凝器2、节流部件3、蒸发器4、干燥室5、回热换热器6及风机7。
所述压缩机1的出口连接所述冷凝器2的热端入口,所述冷凝器2的热端出口连接所述节流部件3的入口,所述节流部件3的出口连接所述蒸发器4的冷端入口,所述蒸发器4的冷端出口连接所述压缩机1的入口。
可以理解的是,所述压缩机1、所述冷凝器2、所述节流部件3、所述蒸发器4由此构成制冷循环系统。
所述回热换热器6的冷端入口输入经所述风机7作用的空气,所述回热换热器6的冷端出口连接所述冷凝器2的冷端入口,所述冷凝器2的冷端出口连接所述干燥室5的入口,所述干燥室5的出口连接所述回热换热器6的热端入口,所述回热换热器6的热端出口连接所述风机7的入口,所述风机7的出口和外界相通。
可以理解的是,所述冷凝器2、所述干燥室5、所述回热换热器6及所述风机7由此构成干燥系统。
本实施例中,所述节流部件3为节流阀。
本实施中,所述压缩机1、所述冷凝器2、所述节流部件3、所述蒸发器4、所述干燥室5、所述回热换热器6及所述风机7中存在连接关系的两个部件之间均通过管道实现连接。其中,管道可与现有普通制冷热泵系统中采用的管道相同,也可以根据实际情况,采用对压力、温度及密封等要求较高的管道。
工作时,一方面,空气在所述风机7的作用下,进入所述回热换热器6的冷端吸热预热,然后进入所述冷凝器2的冷端吸热加热,形成高温空气后进入所述干燥室5,带走需干燥物品水分后进入所述回热换热器6的热端,放热预热新进入空气后降温,最后经风机7排出系统。
另一方面,制冷工质经所述压缩机1压缩后流入所述冷凝器2对外放热并冷却成液体,液态工质经所述节流部件3节流成低温低压的汽液混合物,再经过所述蒸发器4吸热蒸发汽化回到所述压缩机1。
所述热泵干燥系统通过增加回热换热器6,实现干燥室5排出气体的温度回收,降低进入冷端蒸发器4的气体温度,同时提高进入热端冷凝器2的气体温度,由此可有效降低换热温差,改善冷端换热及热端换热,有效地实现了系统效率的提高。
请参阅图2,本发明另一实施例提供一种热泵干燥系统,其包括:压缩机1、冷凝器2、辅助换热器9、节流部件3、分凝蒸发器8、干燥室5、回热换热器6及风机7。
所述压缩机1的出口连接所述冷凝器2的热端入口,所述冷凝器2的热端出口连接所述辅助换热器9入口,所述辅助换热器9出口连接所述节流部件3的入口,所述节流部件3的出口连接所述分凝蒸发器8的冷端入口,所述分凝蒸发器8的冷端出口连接所述压缩机1的入口。
所述冷凝器2的冷端出口连接所述干燥室5的入口,所述干燥室5的出口连接所述回热换热器6的热端入口,所述回热换热器6的热端出口连接所述风机7的入口,所述风机7的出口和连接所述分凝蒸发器8的冷却腔入口,所述分凝蒸发器8的冷端出口连接所述压缩机1的入口,所述分凝蒸发器8的气相出口连接所述回热换热器6的冷端入口,所述回热换热器6的冷端出口连接所述冷凝器2的冷端入口,所述分凝蒸发器8的液相出口连接外界。
本实施例中,所述节流部件3为节流阀。
本实施例中,所述压缩机1、所述冷凝器2、所述辅助换热器9、所述节流部件3、所述分凝蒸发器8、所述干燥室5、所述回热换热器6及所述风机7中存在连接关系的两个部件之间均通过管道实现连接。其中,管道可与现有普通制冷热泵系统中采用的管道相同,也可以根据实际情况,采用对压力、温度及密封等要求较高的管道。
工作时,一方面,含水蒸汽的空气在所述风机7的动力下,先进入所述分凝蒸发器8冷却,空气中的水充分冷凝分离并排出系统,同时给所述分凝蒸发器8中的制冷剂管路提供热量;所述分凝蒸发器8流出的干空气进入所述回热换热器6预热,然后进入所述冷凝器2加热为高温空气,后进入所述干燥室5,带走需干燥物品水分后,进入所述回热换热器6,预热新进入空气后降温,实现能量回收,后经所述风机7再次进入所述分凝蒸发器8,进一步实现热量的回收和水蒸气冷凝分离,完成循环。
另一方面,制冷工质经所述压缩机1压缩后流入所述冷凝器2和所述辅助换热器9对外放热并冷却成液体,液态工质经所述节流部件3节流成低温低压的汽液混合物,再经过所述分凝蒸发器8吸热蒸发气化回到所述压缩机1。
请参阅图3,本发明中,所述分凝蒸发器8内设有多个挡板11及穿设于所述多个挡板11的多个制冷剂分流管12,所述多个制冷剂分流管12的两端分别连接流入制冷剂管道13和流出制冷剂管道14。可以理解的是,所述流入制冷剂管道13进入所述分凝蒸发器8后,连接所述多个制冷剂分流管12的一端分成多股管路,并穿过所述多个挡板11,所述流出制冷剂管道14连接所述多个制冷剂分流管12的另一端,并从所述分凝蒸发器8出来后直接连接所述压缩机1(请一并参阅图2)。由此,所述多个制冷剂分流管12可以同时冷却所述多个挡板11,让所述多个挡板11的温度变低,进而,进入所述分凝蒸发器8的空气在所述多个挡板11和所述多个制冷剂分流管12的双重冷却作用下,有利于水蒸汽冷凝。
本实施例中,所述多个挡板11和所述多个制冷剂分流管12焊接固定在一起,然后装入所述分凝蒸发器8内。所述多个挡板11沿第一方向平行设置,所述多个制冷剂分流管12沿第二方向平行穿设于所述多个挡板11,所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
本实施例中,所述挡板11设置3-5个即可,主要目的是为了在所述分凝蒸发器8内形成流程较长的流路,同时湿空气在往复流动时由于惯性力作用会使冷凝的小液滴与空气分离,实现分离效果。
所述分凝蒸发器8中,制冷剂在制冷剂分流管12中蒸发吸热,温度降低,经风机7吹来的湿空气从空气进口15进入冷凝蒸发器8,被制冷剂分流管12冷却,水蒸汽开始冷凝成小液滴或者水滴,水滴部分会沿着制冷剂管路向下流动,经过冷却干燥的空气最终通过气液过滤器16后,从空气出口17流出。所述多个挡板11一方面增大了与湿空气接触的面积,进一步加强了冷凝效果,另一方面形成了湿空气流动的往返通道;冷凝出来的小液滴,在所述多个挡板11形成的往返通道中流动,经过多次折返,在惯性力作用下会与壁面和挡板发生碰撞,从而与空气分离,加强了分离效果。
同时,所述分凝蒸发器8中,一方面是干燥空气的余热被制冷剂吸收,获得了回收;另一方面,在回收过程中湿空气与制冷剂在制冷剂分流管12中流动方向相反,属于逆流,其传热过程是变温传热,温度匹配较好,减小了不可逆损失;此外,所述分凝蒸发器8减少了硬件,也就减少了能量损失的环节。
相较于现有技术,本发明提供的热泵干燥系统通过增加回热换热器6,实现干燥室5排出气体的温度回收,降低进入冷端蒸发器4的气体温度,同时提高进入热端冷凝器2的气体温度,由此可有效降低换热温差,改善冷端换热及热端换热,有效地实现了系统效率的提高。
另外,通过冷凝蒸发器8,又可以同时实现水蒸汽冷凝放热分离和制冷剂蒸发吸热,使得系统高效紧凑,实现了系统效率的进一步提高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种热泵干燥系统,其特征在于,包括:压缩机(1)、冷凝器(2)、节流部件(3)、蒸发器(4)、干燥室(5)、回热换热器(6)及风机(7);
所述压缩机(1)的出口连接所述冷凝器(2)的热端入口,所述冷凝器(2)的热端出口和所述蒸发器(4)的冷端入口通过所述节流部件(3)实现连接,所述蒸发器(4)的冷端出口连接所述压缩机(1)的入口;
所述回热换热器(6)的冷端入口输入经所述风机(7)作用的空气,所述回热换热器(6)的冷端出口连接所述冷凝器(2)的冷端入口,所述冷凝器(2)的冷端出口连接所述干燥室(5)的入口,所述干燥室(5)的出口连接所述回热换热器(6)的热端入口,所述回热换热器(6)的热端出口连接所述风机(7)的入口,所述风机(7)的出口和外界相通。
2.如权利要求1所述的热泵干燥系统,其特征在于,所述节流部件(3)为节流阀。
3.如权利要求1所述的热泵干燥系统,其特征在于,所述压缩机(1)、所述冷凝器(2)、所述节流部件(3)、所述蒸发器(4)、所述干燥室(5)、所述回热换热器(6)及所述风机(7)中存在连接关系的两个部件之间均通过管道实现连接。
4.一种热泵干燥系统,其特征在于,包括:压缩机(1)、冷凝器(2)、辅助换热器(9)、节流部件(3)、分凝蒸发器(8)、干燥室(5)、回热换热器(6)及风机(7);
所述压缩机(1)的出口连接所述冷凝器(2)的热端入口,所述冷凝器(2)的热端出口连接所述辅助换热器(9)入口,所述辅助换热器(9)出口和所述分凝蒸发器(8)的冷端入口通过所述节流部件(3)实现连接,所述分凝蒸发器(8)的冷端出口连接所述压缩机(1)的入口;
所述冷凝器(2)的冷端出口连接所述干燥室(5)的入口,所述干燥室(5)的出口连接所述回热换热器(6)的热端入口,所述回热换热器(6)的热端出口连接所述风机(7)的入口,所述风机(7)的出口和连接所述分凝蒸发器(8)的冷却腔入口,所述分凝蒸发器(8)的冷端出口连接所述压缩机(1)的入口,所述分凝蒸发器(8)的气相出口连接所述回热换热器(6)的冷端入口,所述回热换热器(6)的冷端出口连接所述冷凝器(2)的冷端入口,所述分凝蒸发器(8)的液相出口连接外界。
5.如权利要求4所述的热泵干燥系统,其特征在于,所述节流部件(3)为节流阀。
6.如权利要求4所述的热泵干燥系统,其特征在于,所述压缩机(1)、所述冷凝器(2)、所述辅助换热器(9)、所述节流部件(3)、所述分凝蒸发器(8)、所述干燥室(5)、所述回热换热器(6)及所述风机(7)中存在连接关系的两个部件之间均通过管道实现连接。
7.如权利要求4所述的热泵干燥系统,其特征在于,所述分凝蒸发器(8)内设有多个挡板及穿设于所述多个挡板的多个制冷剂分流管,所述多个制冷剂分流管的两端分别连接流入制冷剂管道和流出制冷剂管道。
8.如权利要求7所述的热泵干燥系统,其特征在于,所述多个挡板和所述多个制冷剂分流管焊接固定在一起。
9.如权利要求7所述的热泵干燥系统,其特征在于,所述多个挡板沿第一方向平行设置,所述多个制冷剂分流管沿第二方向平行穿设于所述多个挡板,所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180427 |
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