CN109489404A - 一种高效除湿热泵干燥系统 - Google Patents

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李巍
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胡俊林
涂集林
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Abstract

本发明公开了一种高效除湿热泵干燥系统，涉及干燥设备领域，包括干燥介质主管道、干燥系统和控制系统；在物料干燥后期，采用外部冷凝器排出热泵工质回路中多余的热量，并采用热管蒸发段预先降低流经热泵蒸发器的温度，还采用干燥介质旁通减少流经蒸发器的干燥介质量，从整体上显著提高干燥后期蒸发器的除湿能力，从而加快干燥速度，缩短干燥时间，解决上述干燥后期干燥介质湿度降低时不能继续保持较强的除湿效果的问题，较常规热泵干燥机更加高效节能的优点，尤其适合物料的低温干燥。

Description

一种高效除湿热泵干燥系统
技术领域
本发明涉及涉及干燥设备领域，特别是一种高效除湿热泵干燥系统。
背景技术
干燥是许多物料处理过程中的必要环节，由于能量消耗巨大而在近年来受到普遍重视。市面上采用较多的仍然是常规的燃煤燃气锅炉产生热风的耗能且不环保的热风干燥方式、电加热的耗电的热风干燥方式以及自然风干的难以保证干燥品质的传统干燥方式，这些干燥方式由于高能耗以及环保等问题目前在许多物料加工行业已经处于逐渐被淘汰的状况。
热泵干燥技术因其能够回收干燥后废气中水蒸气所蕴含的可观汽化潜热而得到人们的青睐，逐渐在食品、农产品、中药材、烟叶等行业得到大量应用，并且取得了很好的干燥效果，其应用范围越来越广。然而，在物料干燥后期，物料含水率下降，导致干燥介质中的相对湿度降至较小值时，常规热泵蒸发器难以将其温度降到露点温度以下，也就难以达到较好的除湿效果，甚至出现不除湿的状况。如何在干燥后期干燥介质湿度降低时继续保持较强的除湿效果，是目前热泵干燥技术面临的一个技术难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效除湿热泵干燥系统，在物料干燥后期，采用外部冷凝器排出热泵工质回路中多余的热量，并采用热管蒸发段预先降低流经热泵蒸发器的温度，还采用干燥介质旁通减少流经蒸发器的干燥介质量，从整体上显著提高干燥后期蒸发器的除湿能力，从而加快干燥速度，缩短干燥时间，解决上述干燥后期干燥介质湿度降低时不能继续保持较强的除湿效果的问题。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高效除湿热泵干燥系统，包括干燥介质主管道、干燥系统和控制系统；所述干燥介质主管道上设置有旁通管路和主管道循环风机，所述旁通管路上设置有旁通管道风阀，与所述旁通管路并联的干燥介质主管道上设置有主管道风阀；所述干燥系统包括由压缩机、内部冷凝器电磁阀、内部冷凝器手动阀、内部冷凝器、储液器、干燥过滤器、节流装置、蒸发器和气液分离器依次通过管路连通形成的干燥主回路，以及所述外部冷凝器电磁阀、外部冷凝器手动阀、外部冷凝器和单向阀依次通过管路连通形成的并联散热回路，所述并联散热回路的入口端与所述压缩机与内部冷凝器电磁阀之间的管路连通，出口端与所述内部冷凝器与储液器之间的管路连通；所述蒸发器设置在与所述旁通管路并联的干燥介质主管道上，且位于所述主管道风阀下游；所述内部冷凝器设置在所述旁通管路与所述主管道循环风机之间的干燥介质主管道上；所述主管道风阀与所述蒸发器之间的干燥介质主管道上还设置有热管蒸发段，所述热管蒸发段通过管路连接热管冷凝段；所述控制系统包括控制器，所述控制器电性连接用于外部冷凝器散热的风机I、用于热管冷凝段散热的风机II、主管道循环风机、内部冷凝器电磁阀和内部冷凝器手动阀。
进一步的是，所述旁通管路与所述内部冷凝器之间的干燥介质主管道上还设置有均风装置，将经过旁通管路和干燥介质主管道的气体混匀，再进经过内部冷凝器进行升温，提高气体的升温效率。
进一步的是，所述均风装置为孔板。
进一步的是，所述主管道循环风机设置在所述内部冷凝器的下游，使流过内部冷凝器的干燥介质速度更均匀。
进一步的是，所述干燥主回路上还设置有视液镜。
进一步的是，所述视液镜设置在所述干燥过滤器与所述储液器之间，或所述干燥过滤器与所述节流装置之间；可观察介质情况。
进一步的是，所述蒸发器和热管蒸发段设置有冷凝水槽，用于收集冷凝水。
进一步的是，所述控制器与所述风机I和风机II之间分别设置变频器，控制风机转速，分别增强外部冷凝器以及热管蒸发段的散热能力。
进一步的是，所述主管道循环风机的入口处设置温度传感器，所述温度传感器与所述控制器信号连接。温度传感器采集温度信息，并将温度信息传递给控制器，控制器根据温度信息控制内部冷凝器电磁阀和外部冷凝器电磁阀的通断，从而控制内部冷凝器和外部冷凝器的投入运行时间，可以散失掉干燥主回路中的多余热量，使干燥箱进口干燥介质的温度维持不变。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，在本发明的干燥系统，针对物料干燥后期，采用外部冷凝器排出干燥主回路中多余的热量，采用热管蒸发段预先降低流经蒸发器的温度，采用旁通管路减少流经蒸发器的干燥介质量，通过以上三个措施，可在干燥后期干燥介质湿度降低时继续保持较强的除湿效果，从整体上显著提高干燥后期蒸发器的除湿能力，从而加快干燥速度，缩短干燥时间，提高了物料干燥效率的同时，起到了节能降耗的作用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明干燥系统的一种实施例结构示意图；
图中：1、压缩机；2、干燥主回路；4、内部冷凝器电磁阀；5、内部冷凝器手动阀；6、内部冷凝器；7、并联散热回路；8、外部冷凝器电磁阀；9、外部冷凝器手动阀；10、外部冷凝器；11、风机I；12、变频器；13、控制器；14、单向阀；15、储液器；16、视液镜；17、干燥过滤器；18、节流装置；19、蒸发器；20、气液分离器；21、冷凝水槽；22、干燥介质主管道；23、主管道风阀；24、热管蒸发段；25、热管冷凝段；27、风机II；28、变频器；29、旁通管路；30、旁通管道风阀；31、均风装置；32、主管道循环风机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但并不是对本发明保护范围的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于井下作业时工具在井中的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种高效除湿热泵干燥系统，包括干燥介质主管道22、干燥系统和控制系统；所述干燥介质主管道22上设置有旁通管路29和主管道循环风机32，所述旁通管路29上设置有旁通管道风阀30，与所述旁通管路29并联的干燥介质主管道22上设置有主管道风阀23；
所述干燥系统包括由压缩机1、内部冷凝器电磁阀4、内部冷凝器手动阀5、内部冷凝器6、储液器15、干燥过滤器17、节流装置18、蒸发器19和气液分离器20依次通过管路连通形成的干燥主回路2，以及所述外部冷凝器电磁阀8、外部冷凝器手动阀9、外部冷凝器10和单向阀14依次通过管路连通形成的并联散热回路7，所述并联散热回路7的入口端与所述压缩机1与内部冷凝器电磁阀4之间的管路连通，出口端与所述内部冷凝器6与储液器15之间的管路连通；
所述蒸发器19设置在与所述旁通管路29并联的干燥介质主管道22上，且位于所述主管道风阀23下游；所述内部冷凝器6设置在所述旁通管路29与所述主管道循环风机32之间的干燥介质主管道22上；
所述主管道风阀23与所述蒸发器19之间的干燥介质主管道22上还设置有热管蒸发段24，所述热管蒸发段24通过管路连接热管冷凝段25；
所述控制系统包括控制器13，所述控制器13电性连接用于外部冷凝器散热的风机I11、用于热管冷凝段25散热的风机II27、主管道循环风机32、内部冷凝器电磁阀4和内部冷凝器手动阀5。
控制器13为单片机。
作为一种优化方案，所述旁通管路29与所述内部冷凝器6之间的干燥介质主管道22上还设置有均风装置31。
作为一种优化方案，所述均风装置31为孔板。
作为一种优化方案，所述主管道循环风机32设置在所述内部冷凝器6的下游。
作为一种优化方案，所述干燥主回路2上还设置有视液镜16，所述视液镜16设置在所述储液器15与干燥过滤器17。
作为一种优化方案，所述蒸发器19和热管蒸发段24设置有冷凝水槽21。
作为一种优化方案，所述控制器13与所述风机I11和风机II27之间分别设置变频器12、28。
作为一种优化方案，所述主管道循环风机32的入口处设置温度传感器，所述温度传感器与所述控制器13信号连接。
下面以上述实施例为例，对本发明系统的工作原理说明如下：
对于本系统：
干燥过程前期，干燥介质经过含湿量较大的物料后，温度相对较低且相对湿度大，较易析出水分，蒸发器19能够满足除湿要求，所释放的热量能够满足干燥箱进口对于干燥介质的温度要求。
干燥过程后期，系统整体温度提升，物料析出水分显著减小，导致干燥介质温度升高，相对湿度降低，必须耗费更多的冷量才能析出其中的水蒸气，此时，开启风机I11和风机II27，通过变频器12、28提高风机转速，分别增强外部冷凝10以及热管蒸发段24的散热能力。干燥过程后期系统温度不断提高，此时，通过内部冷凝器电磁阀4和外部冷凝器电磁阀8的通断，控制内部冷凝器6和外部冷凝器10的投入运行时间，可以散失掉干燥主回路2中的多余热量，使干燥箱进口干燥介质的温度维持不变；与此同时，也可以在此阶段继续保持进入蒸发器19的热泵工质具有较低的焓值，来有效增加蒸发器19所能提供的冷量，进而使蒸发器19除湿能力增强，后者通过散失掉由干燥介质传递给热管蒸发段24的热量，从而预先降低干燥介质的温度，使其流经蒸发器24时更容易达到露点温度而除湿。
当干燥介质温度继续升高而相对湿度继续降低时，此时，开启旁通管道风阀30，干燥介质流一部分通过旁通管道29流过，减少了流经热管蒸发段24和蒸发器19的干燥介质流量，从而使这一部分干燥介质的温度得到显著降低，旁通管道风阀30的开启程度，视除湿效果而定。当干燥介质的湿度变化很小时，说明已经达到除湿能力的极限，或者说，此时已经不再除湿，如果想进一步降低干燥介质湿度的话，必须进一步增大旁通管道风阀30开度，从而进一步减少流经蒸发器的干燥介质量。
旁通管道风阀30的开启程度操作如下：当所要求的物料最终含水率为15％～20％时，干燥介质旁通量应大于干燥介质总流量的40％，也即干燥介质旁通率大于0.4，当最终含水率为10％～15％，干燥介质旁通率应大于0.6，当最终含水率为6％～10％时，干燥介质旁通率应大于0.75。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高效除湿热泵干燥系统，其特征在于，包括干燥介质主管道(22)、干燥系统和控制系统；所述干燥介质主管道(22)上设置有旁通管路(29)和主管道循环风机(32)，所述旁通管路(29)上设置有旁通管道风阀(30)，与所述旁通管路(29)并联的干燥介质主管道(22)上设置有主管道风阀(23)；
所述干燥系统包括由压缩机(1)、内部冷凝器电磁阀(4)、内部冷凝器手动阀(5)、内部冷凝器(6)、储液器(15)、干燥过滤器(17)、节流装置(18)、蒸发器(19)和气液分离器(20)依次通过管路连通形成的干燥主回路(2)，以及所述外部冷凝器电磁阀(8)、外部冷凝器手动阀(9)、外部冷凝器(10)和单向阀(14)依次通过管路连通形成的并联散热回路(7)，所述并联散热回路(7)的入口端与所述压缩机(1)与内部冷凝器电磁阀(4)之间的管路连通，出口端与所述内部冷凝器(6)与储液器(15)之间的管路连通；
所述蒸发器(19)设置在与所述旁通管路(29)并联的干燥介质主管道(22)上，且位于所述主管道风阀(23)下游；所述内部冷凝器(6)设置在所述旁通管路(29)与所述主管道循环风机(32)之间的干燥介质主管道(22)上；
所述主管道风阀(23)与所述蒸发器(19)之间的干燥介质主管道(22)上还设置有热管蒸发段(24)，所述热管蒸发段(24)通过管路连接热管冷凝段(25)；
所述控制系统包括控制器(13)，所述控制器(13)电性连接用于外部冷凝器散热的风机I(11)、用于热管冷凝段(25)散热的风机II(27)、主管道循环风机(32)、内部冷凝器电磁阀(4)和内部冷凝器手动阀(5)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旁通管路(29)与所述内部冷凝器(6)之间的干燥介质主管道(22)上还设置有均风装置(31)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述均风装置(31)为孔板。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主管道循环风机(32)设置在所述内部冷凝器(6)的下游。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述干燥主回路(2)上还设置有视液镜(16)。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述视液镜(16)设置在所述干燥过滤器(17)与所述储液器(15)之间，或所述干燥过滤器(17)与所述节流装置(18)之间。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发器(19)和热管蒸发段(24)设置有冷凝水槽(21)。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器(13)与所述风机I(11)和风机II(27)之间分别设置变频器(12、28)。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主管道循环风机(32)的入口处设置温度传感器，所述温度传感器与所述控制器(13)信号连接。
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