CN108444278A - 连续置换式除湿烘干设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续置换式除湿烘干设备，包括空气热交换器、第一蒸发器、设于第一蒸发器进风口处的新风机、冷凝器、设于冷凝器排风口与烘房热干风入口之间的冷凝风机、第二蒸发器和设于第二蒸发器排风口处的排风机，空气热交换器具有第一、二风道，第一风道上设有第一入风口和第一出风口，第二风道上设有第二入风口和第二出风口，第二入风口与烘房的热湿风出口相配合；第一蒸发器的排风口与第一入风口相配合，冷凝器的一进风口与第一出风口相配合，另一进风口与烘房回风口相配合，第二蒸发器的进风口与第二出风口相配合；该设备利用置换除湿原理，将热干空气与烘房内的高温高湿空气进行置换，及时排除高温高湿空气，达到干燥物料的目的。
Description
技术领域
本发明涉及烘干机技术领域，具体提供一种连续置换式除湿烘干设备。
背景技术
目前，烘房使用的烘干技术主要采用风冷热泵烘干技术。所谓的风冷热泵烘干技术就是利用热泵原理，提取外界热量供烘房使用。然而在实际应用中，上述风冷热泵烘干技术还存在有一些不足之处，表现在：1)风冷热泵烘干技术的效率完全取决于外界气候条件。随着室外温度的降低，制热量会越来越低，特别是在0～5℃的潮湿气候条件下，风冷热泵的结霜现象会非常严重，需要频繁化霜，届时制热量衰减幅度大，制热效率相当低。2)在潮湿天气时，风冷热泵烘干技术的运行时间长且不易烘干。烘房在运行过程中，需要及时换气、以排除烘房内的水蒸气，尤其是在烘干后期，进入烘房内的潮湿空气会严重影响物料表面水分蒸发速度，从而使物料不易烘干且烘干时间还会延长。3)风冷热泵烘干技术不适用于深度烘干需求。目前利用热泵烘干机的烘房大多只能将物料含水率降至10％左右，如需进一步烘干则异常困难。4)风冷热泵烘干技术地除湿能效低。风冷热泵烘干技术的最高除湿能效约为3.5，综合能效仅为2.5左右。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种连续置换式除湿烘干设备，其能够实现连续置换除湿，且还具有全程高效、烘干速度快、热能利用率高、可进行深度烘干、适用区域范围广、节能效果显著等优点。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种连续置换式除湿烘干设备，烘房上设置有一供外部干燥热空气进入的热干风入口、一供烘房内高温高湿空气排出的热湿风出口、以及一回风口，该连续置换式除湿烘干设备包括有空气热交换器、新风机、第一蒸发器、冷凝器、冷凝风机、第二蒸发器和排风机，其中，所述空气热交换器具有供低温空气流通的第一风道和供高温空气流通的第二风道，所述第一风道上设置有第一入风口和第一出风口，所述第二风道上设置有第二入风口和第二出风口，且所述第二入风口还与所述热湿风出口相对应配合，以接收所述热湿风出口排出的高温高湿空气；所述新风机布设于所述第一蒸发器的进风口处，以将室外新风导入所述第一蒸发器中，且所述第一蒸发器的排风口还与所述第一入风口相对应配合，以将所述第一蒸发器排出的低温低湿空气导入所述第一入风口中；所述冷凝器布设于所述空气热交换器与所述烘房之间，且所述冷凝器的一进风口与所述第一出风口相对应配合，以接收所述第一风道排出的中温低湿空气，所述冷凝器的另一进风口与所述回风口相对应配合，以接收从所述烘房中返回的回风；所述冷凝风机布设于所述冷凝器的排风口与所述热干风入口之间，以将所述冷凝器排出的热干空气导入所述热干风入口中；所述第二蒸发器布设于所述空气热交换器的第二出风口处，且同时所述第二蒸发器的进风口还与所述第二出风口相对应配合，以接收所述第二风道排出的中温空气；所述排风机布设于所述第二蒸发器的排风口处，以将所述第二蒸发器排出的低温空气排到室外。
作为本发明的进一步改进，在所述冷凝风机与所述热干风入口之间还设置有一电加热器。
作为本发明的进一步改进，在所述新风机和所述排风机之间还设置有一能够将所述新风机及排风机完全隔断开的隔板，并在所述隔板上还安装有一旁通风阀，且当所述旁通风阀打开时，所述排风机排出的低温空气能够进入所述新风机中。
作为本发明的进一步改进，所述第一蒸发器、所述冷凝器和所述第二蒸发器中皆分别设置有供制冷剂液体/或制冷剂蒸汽流通的管道；
该连续置换式除湿烘干设备还包括有压缩机和冷凝水换热器，所述压缩机的排气口与所述冷凝器的管道一端连接且连通，所述冷凝器的管道另一端还与所述冷凝水换热器的进液口连接且连通；所述冷凝水换热器的出液口处引出两条支管路，其中一条所述支管路连通于所述第一蒸发器的管道一端，另一条所述支管路连通于所述第二蒸发器的管道一端，且所述第一蒸发器的管道另一端、以及所述第二蒸发器的管道另一端还均分别连通于所述压缩机的进气口。
作为本发明的进一步改进，在每一条所述支管路上各分别安装有电磁阀和膨胀阀。
作为本发明的进一步改进，在所述压缩机的排气口与所述冷凝器的管道一端之间还设置有一预冷冷凝器。
本发明的有益效果是：①该除湿烘干设备能够实现连续置换除湿，且全程高效，烘干速度快，烘干时间比现有风冷热泵技术可缩短20％左右。②该除湿烘干设备能够对余热进行充分回收，热能利用率高，无须从外界提取热量。③该除湿烘干设备不受气候条件限制，适用区域范围广，可在温度≤45℃的任何地区使用。④相较于现有风冷热泵技术烘干后含水率在10％左右，该除湿烘干设备可实现含水率5％左右的深度烘干。⑤该除湿烘干设备的除湿烘干能效(除湿量/耗电量)非常高，可达4.8以上，节能效果显著，比风冷热泵技术节能25％以上(风冷热泵技术的除湿烘干能效仅3.5左右)。⑥不同于现有风冷热泵仅能进行闭式循环工作模式，该除湿烘干设备可根据需要进行闭式循环工作模式和开式循环工作模式间的任意切换，从而满足更多的烘干工艺需求。⑦该除湿烘干设备比现有风冷热泵技术更适合于高含湿量连续烘干的工艺需要，其中在过渡季节和冬季优势尤为突出。
附图说明
图1为本发明所述连续置换式除湿烘干设备的工作原理示意图。
结合附图，作以下说明：
1——烘房 10——热干风入口
11——热湿风出口 12——回风口
20——空气热交换器 21——新风机
22——第一蒸发器 23——冷凝器
24——冷凝风机 25——第二蒸发器
26——排风机 27——电加热器
28——旁通风阀 290——压缩机
291——冷凝水换热器 292——预冷冷凝器
具体实施方式
下面参照图对本发明的优选实施例进行详细说明。
请参阅附图1所示，其示出了本发明所述连续置换式除湿烘干设备的工作原理示意图。烘房1上设置有一供外部干燥热空气进入的热干风入口10、一供烘房1内高温高湿空气排出的热湿风出口11、以及一回风口12，所述的连续置换式除湿烘干设备包括有空气热交换器20、新风机21、第一蒸发器22、冷凝器23、冷凝风机24、第二蒸发器25和排风机26，其中，所述空气热交换器20具有供低温空气流通的第一风道和供高温空气流通的第二风道，所述第一风道上设置有第一入风口和第一出风口，所述第二风道上设置有第二入风口和第二出风口，且所述第二入风口还与所述热湿风出口11相对应配合，以接收所述热湿风出口11排出的高温高湿空气；所述新风机21布设于所述第一蒸发器22的进风口处，以将室外新风导入所述第一蒸发器22中，且所述第一蒸发器22的排风口还与所述第一入风口相对应配合，以将所述第一蒸发器22排出的低温低湿空气导入所述第一入风口中；所述冷凝器23布设于所述空气热交换器20与所述烘房1之间，且所述冷凝器23的一进风口与所述第一出风口相对应配合，以接收所述第一风道排出的中温低湿空气，所述冷凝器23的另一进风口与所述回风口12相对应配合，以接收从所述烘房1中返回的回风；所述冷凝风机24布设于所述冷凝器23的排风口与所述热干风入口10之间，以将所述冷凝器23排出的热干空气导入所述热干风入口10中；所述第二蒸发器25布设于所述空气热交换器20的第二出风口处，且同时所述第二蒸发器25的进风口还与所述第二出风口相对应配合，以接收所述第二风道排出的中温空气；所述排风机26布设于所述第二蒸发器25的排风口处，以将所述第二蒸发器25排出的低温空气排到室外。
在本实施例中，优选的，在所述冷凝风机24与所述热干风入口10之间还设置有一电加热器27，用于烘房初期的升温加热。
在本实施例中，优选的，在所述新风机21和所述排风机26之间还设置有一能够将所述新风机21及排风机26完全隔断开的隔板，并在所述隔板上还安装有一旁通风阀28，且当所述旁通风阀28打开时，所述排风机26排出的低温空气能够进入所述新风机21中。所述旁通风阀28主要有两个作用：①在寒冷气候条件下，将所述旁通风阀28打开一部分，让少量排风和室外新风混合，然后再由所述新风机21送入所述第一蒸发器22中，这样可以防止因室外新风温度过低而导致烘房内温度下降。并且由于此时上述混合风的含湿量还是很低，所以新风置换除湿的效果依然能够保证。②在情况需要时，可以将所述旁通风阀28完全打开，让排风全部进入新风机21中，这样就进入了闭式内循环除湿烘干模式。
在本实施例中，优选的，所述第一蒸发器22、所述冷凝器23和所述第二蒸发器25中皆分别设置有供制冷剂液体/或制冷剂蒸汽流通的管道；
该连续置换式除湿烘干设备还包括有压缩机290和冷凝水换热器291(用于降低制冷剂的过冷度，增加制冷量和除湿量，从而达到更加节能的目的)，所述压缩机290的排气口通过管路与所述冷凝器23的管道一端连接且连通，所述冷凝器23的管道另一端还通过管路与所述冷凝水换热器291的进液口连接且连通；所述冷凝水换热器291的出液口处引出两条支管路，其中一条所述支管路连通于所述第一蒸发器22的管道一端，另一条所述支管路连通于所述第二蒸发器25的管道一端，且所述第一蒸发器22的管道另一端、以及所述第二蒸发器25的管道另一端还均分别连通于所述压缩机290的进气口。
进一步优选的，在每一条所述支管路上各分别安装有电磁阀和膨胀阀。
进一步优选的，在所述压缩机290的排气口与所述冷凝器23的管道一端之间还设置有一预冷冷凝器292，用于排除余热以保证烘房温度的稳定。
另外，本发明还公开了所述连续置换式除湿烘干设备的工作原理，为：本发明利用置换除湿原理，即将除湿并升温后的热干空气(约60℃的热风)与烘房1内的高温高湿空气进行置换，连续及时地排除烘房1内的高温高湿空气，从而达到干燥物料的目的。在置换过程中，烘房内空气的相对湿度会维持在较低甚至很低的状态；另由于物料表面水分子的浓度远远高于烘房内空气水分子的浓度，物料表面水分子往空气中扩散的速度会极快，同时也大大加快了物料内部水分子往物料表面的迁移速度。此外，热干空气还能够提供给烘房内水分蒸发所需的汽化潜热，实现热量利用率的最大化，最后达到高效快速烘干物料的目的。
此外，本发明还提供了所述连续置换式除湿烘干设备的工作流程，具体为：
(1)连续置换除湿烘干流程：
室外新风由所述新风机21送至所述第一蒸发器22中，新风在所述第一蒸发器22中被降温至露点温度以下、并去除大量水分，变成低温低湿空气，且低温低湿空气从所述第一蒸发器22排出后、并经第一入风口进入所述第一风道中；自烘房1的热湿风出口11排出的高温高湿空气经所述第二入风口进入所述第二风道中；
所述第一风道中的低温低湿空气与所述第二风道中的高温高湿空气进行热交换，实现低温低湿空气吸收热量变成中温低湿空气，高温高湿空气释放热量变成中温高湿空气；其中，中温低湿空气从第一出风口排出并进入所述冷凝器23中，同时中温低湿空气还在所述冷凝器23中与来自烘房1中返回的回风进行混合，一起吸收冷凝热后变成热干空气，热干空气从所述冷凝器23排出后，经所述排风机26送入所述热干风入口10中，进而进入烘房1内；中温高湿空气从第二出风口排出并进入所述第二蒸发器25中，中温高湿空气在所述第二蒸发器25中被进一步降温释放热量，变成低温空气，最后再由所述排风机26将低温空气排出至室外。
(2)制冷剂循环流程：
所述压缩机290排出的高温高压的制冷剂蒸汽在所述冷凝器23中得到冷却，变成低温高压的制冷剂液体；制冷剂液体再经所述冷凝水换热器291进一步冷却、以及所述膨胀阀节流降压后，分别进入所述第一蒸发器22和所述第二蒸发器25中；制冷剂液体在所述第一蒸发器22和所述第二蒸发器25中蒸发吸热后，变成低温低压的制冷剂蒸汽，最后再由所述压缩机290吸入，完成制冷剂的循环。
特别说明的是，在本专利中，所述第一蒸发器22和所述第二蒸发器25不一定是同时工作的，两个蒸发器的工作状态由室外新风工况的不同来决定，可分为以下四种工作模式：
(a)夏季模式：因室外新风焓值高，制冷剂在所述第一蒸发器22中蒸发吸收的热量足以维持烘房温度的稳定，因而在此工作模式下，所述第二蒸发器25是不用工作的。
(b)过渡模式：在过渡季节时，所述第一蒸发器22和所述第二蒸发器25是需要同时工作的，其中，一部分制冷剂在所述第一蒸发器22中蒸发吸收的热量用作对室外新风进行降温除湿，另一部分制冷剂在所述第二蒸发器25中蒸发吸收的热量用于维持烘房温度的稳定。
(c)冬季模式：因室外新风的焓值、含湿量很低，此时不需要对室外新风进行降温除湿，所以所述第一蒸发器22不用工作；此时，所有制冷剂均在所述第二蒸发器25中蒸发吸热，对排风进行全部热回收。
(d)高效内循环模式：当设备处于内循环模式运行时，所述第一蒸发器22和所述第二蒸发器25可同时工作，此时，所述第一蒸发器22作为主蒸发器使用，所述第二蒸发器25作为预冷蒸发器使用。在除湿烘干初期，烘房回风的焓值高、含湿量大、蒸发温度较高，此时仅需所述第一蒸发器22工作即可，制冷剂全部流经所述第一蒸发器22；而在除湿烘干中后期，烘房回风焓值和含湿量均偏低，需要较低的蒸发温度和较大的蒸发面积，此时所述第一蒸发器22和所述第二蒸发器25需同时工作，较多的制冷剂流经所述第一蒸发器22，余下的制冷剂流经所述第二蒸发器25。
综上所述，相较于现有技术，本发明所述的连续置换式除湿烘干设备具有以下优点：①该除湿烘干设备能够实现连续置换除湿，且全程高效，烘干速度快，烘干时间比现有风冷热泵技术可缩短20％左右。②该除湿烘干设备能够对余热进行充分回收，热能利用率高，无须从外界提取热量。③该除湿烘干设备不受气候条件限制，适用区域范围广，可在温度≤45℃的任何地区使用。④相较于现有风冷热泵技术烘干后含水率在10％左右，该除湿烘干设备可实现含水率5％左右的深度烘干。⑤该除湿烘干设备的除湿烘干能效(除湿量/耗电量)非常高，可达4.8以上，节能效果显著，比风冷热泵技术节能25％以上。⑥不同于现有风冷热泵仅能进行闭式循环工作模式，该除湿烘干设备可根据需要进行闭式循环工作模式和开式循环工作模式间的任意切换，从而满足更多的烘干工艺需求。⑦该除湿烘干设备比现有风冷热泵技术更适合于高含湿量连续烘干的工艺需要，其中在过渡季节和冬季优势尤为突出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，但并不用于限制本发明，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变型，这些改进和变型也应视为在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种连续置换式除湿烘干设备，烘房(1)上设置有一供外部干燥热空气进入的热干风入口(10)、一供烘房(1)内高温高湿空气排出的热湿风出口(11)、以及一回风口(12)，其特征在于：该连续置换式除湿烘干设备包括有空气热交换器(20)、新风机(21)、第一蒸发器(22)、冷凝器(23)、冷凝风机(24)、第二蒸发器(25)和排风机(26)，其中，所述空气热交换器(20)具有供低温空气流通的第一风道和供高温空气流通的第二风道，所述第一风道上设置有第一入风口和第一出风口，所述第二风道上设置有第二入风口和第二出风口，且所述第二入风口还与所述热湿风出口(11)相对应配合，以接收所述热湿风出口(11)排出的高温高湿空气；所述新风机(21)布设于所述第一蒸发器(22)的进风口处，以将室外新风导入所述第一蒸发器(22)中，且所述第一蒸发器(22)的排风口还与所述第一入风口相对应配合，以将所述第一蒸发器(22)排出的低温低湿空气导入所述第一入风口中；所述冷凝器(23)布设于所述空气热交换器(20)与所述烘房(1)之间，且所述冷凝器(23)的一进风口与所述第一出风口相对应配合，以接收所述第一风道排出的中温低湿空气，所述冷凝器(23)的另一进风口与所述回风口(12)相对应配合，以接收从所述烘房(1)中返回的回风；所述冷凝风机(24)布设于所述冷凝器(23)的排风口与所述热干风入口(10)之间，以将所述冷凝器(23)排出的热干空气导入所述热干风入口(10)中；所述第二蒸发器(25)布设于所述空气热交换器(20)的第二出风口处，且同时所述第二蒸发器(25)的进风口还与所述第二出风口相对应配合，以接收所述第二风道排出的中温空气；所述排风机(26)布设于所述第二蒸发器(25)的排风口处，以将所述第二蒸发器(25)排出的低温空气排到室外。
2.根据权利要求1所述的连续置换式除湿烘干设备，其特征在于：在所述冷凝风机(24)与所述热干风入口(10)之间还设置有一电加热器(27)。
3.根据权利要求1所述的连续置换式除湿烘干设备，其特征在于：在所述新风机(21)和所述排风机(26)之间还设置有一能够将所述新风机(21)及排风机(26)完全隔断开的隔板，并在所述隔板上还安装有一旁通风阀(28)，且当所述旁通风阀(28)打开时，所述排风机(26)排出的低温空气能够进入所述新风机(21)中。
4.根据权利要求1所述的连续置换式除湿烘干设备，其特征在于：所述第一蒸发器(22)、所述冷凝器(23)和所述第二蒸发器(25)中皆分别设置有供制冷剂液体/或制冷剂蒸汽流通的管道；
该连续置换式除湿烘干设备还包括有压缩机(290)和冷凝水换热器(291)，所述压缩机(290)的排气口与所述冷凝器(23)的管道一端连接且连通，所述冷凝器(23)的管道另一端还与所述冷凝水换热器(291)的进液口连接且连通；所述冷凝水换热器(291)的出液口处引出两条支管路，其中一条所述支管路连通于所述第一蒸发器(22)的管道一端，另一条所述支管路连通于所述第二蒸发器(25)的管道一端，且所述第一蒸发器(22)的管道另一端、以及所述第二蒸发器(25)的管道另一端还均分别连通于所述压缩机(290)的进气口。
5.根据权利要求4所述的连续置换式除湿烘干设备，其特征在于：在每一条所述支管路上各分别安装有电磁阀和膨胀阀。
6.根据权利要求4所述的连续置换式除湿烘干设备，其特征在于：在所述压缩机(290)的排气口与所述冷凝器(23)的管道一端之间还设置有一预冷冷凝器(292)。
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