CN109699316B - 热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统，属于粮食通风干燥技术领域。该系统包括粮仓通风系统、制冷循环和溶液除湿循环。室外空气在风机作用下，进入蒸发器冷却降温，然后流经溶液除湿器进行除湿，再经蒸发器冷却降温后送入粮仓对高水分粮食进行干燥处理。该系统通过溶液除湿的方式获得干燥空气，空气的相对湿度低，系统对粮食干燥效率高。另外，系统采用冷凝废热作为溶液除湿循环的驱动能源，因此系统节能效果显著。

Description

热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统

技术领域

本发明涉及粮食通风干燥技术领域，特别是指热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统。

背景技术

近年来，随着一系列惠农政策的实施，促使粮食规模化种植、集中机收的面积越来越多，农民对新收获的小麦不进行晾晒即出售，粮库对入库粮食的质量控制越来越难，这就导致高水分粮食直接入仓的现象。为了保证粮食的安全储藏，必须对其进行适度的干燥处理，而现有的干燥方法，如利用烘干机进行烘干需要消耗大量的化石能源，成本高，而自然通风干燥，耗时长，受外部环境天气因素影响大。冷凝法除湿干燥技术，虽然也能满足粮食的干燥要求，但是设备运行成本较高，在高湿、大风量情况下效率低，运行中排水不便等问题。溶液除湿是一种利用液体吸湿溶液除湿的一种方法，溶液再生温度低，可以利用低品位能源如热泵冷凝废热、太阳能等，系统节能效果显著，目前溶液除湿在粮食干燥中的应用鲜有报道。采用溶液除湿的干燥方法，运行稳定，在全年高温高湿及低温高湿工况下皆可发挥良好的除湿效果。溶液除湿与热泵系统相结合，在满足除湿要求下可以更好的控制送风温度；另外，热泵系统的冷凝废热还可作为溶液除湿的驱动能源，系统整体节能效果显著，运行成本低，这对于解决高水分粮食就仓干燥储藏的棘手难题具有重大现实意义。

发明内容

本发明提出热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统，解决高水分粮食就仓干燥等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统，包括粮仓通风系统、制冷循环系统和溶液除湿循环系统，粮仓通风系统包括风机Ⅱ、蒸发器Ⅰ、除湿器和蒸发器Ⅱ；制冷循环系统包括压缩机、套管式冷凝器、空冷式冷凝器Ⅱ、风机Ⅰ、空冷式冷凝器Ⅰ、膨胀阀Ⅰ、套管式蒸发器、溶液泵Ⅱ和膨胀阀Ⅱ；溶液除湿循环系统包括除湿溶液箱、流量调节阀Ⅲ、流量调节阀Ⅳ、板式换热器、流量调节阀Ⅱ、流量调节阀Ⅰ、溶液泵Ⅰ、再生器和再生溶液箱。

所述风机Ⅱ与蒸发器Ⅰ相连，蒸发器Ⅰ与除湿器相连，除湿器与蒸发器Ⅱ相连，蒸发器Ⅱ与粮仓相连。

所述压缩机与套管式冷凝器相接，套管式冷凝器与空冷式冷凝器Ⅱ相接，空冷式冷凝器Ⅱ与风机Ⅰ相对设置，空冷式冷凝器Ⅱ与空冷式冷凝器Ⅰ相连，空冷式冷凝器Ⅰ与风机Ⅲ相接，空冷式冷凝器Ⅰ的出口分两路，一路经膨胀阀Ⅰ后与套管式蒸发器相接、另一路经膨胀阀Ⅱ后与蒸发器Ⅱ相接，蒸发器Ⅱ与蒸发器Ⅰ相接，蒸发器Ⅰ与风机Ⅱ相接，蒸发器Ⅰ与套管式蒸发器经管道汇合连接，管道汇合连接后与压缩机相接。

所述除湿溶液箱的出口分两路，一路与流量调节阀Ⅲ相接、另一路经过流量调节阀Ⅳ后与板式换热器相接，板式换热器与流量调节阀Ⅰ的出口通过管道汇合后与溶液泵Ⅰ相连，溶液泵Ⅰ与套管式冷凝器相接，套管式冷凝器与再生器相接，再生器与再生溶液箱相接，再生溶液箱的出口分两路，一路与流量调节阀Ⅰ相接、另一路与流量调节阀Ⅱ相接，流量调节阀Ⅱ与板式换热器相接，板式换热器流量调节阀Ⅲ经管道连接后与溶液泵Ⅱ相连，溶液泵Ⅱ与套管式蒸发器相连，套管式蒸发器与除湿器相接，除湿器与除湿溶液箱相接。

所述套管式冷凝器的制冷剂出口与空冷式冷凝器Ⅱ的制冷剂进口相连，空冷式冷凝器Ⅱ的制冷剂出口与空冷式冷凝器Ⅰ的制冷剂进口相连，空冷式冷凝器Ⅰ的制冷剂出口，分两路一路与膨胀阀Ⅰ进口相连，膨胀阀Ⅰ出口与套管式蒸发器的制冷剂进口相连、另一路与膨胀阀Ⅱ进口相连，膨胀阀Ⅱ出口与蒸发器Ⅱ的制冷剂进口相连，蒸发器Ⅱ的制冷剂出口与蒸发器Ⅰ的制冷剂进口相连。

本发明的有益效果在于：

1、本系统通过热泵溶液除湿相结合的方法制取干燥空气，实现粮食就仓干燥。室外空气先经过蒸发器进行冷却降温，然后再送入除湿器与溶液进行热、质交换被除湿。空气除湿前先冷却的好处是抑制了除湿过程中溶液的温升，提高了除湿效率。经除湿器除湿后的干燥空气再流经另一蒸发器进行冷却，满足仓内低温干燥送风参数要求。

2、除湿器前后的两个蒸发器是依次串联关系，经膨胀阀节流后的低温低压制冷剂，先经过除湿器后的蒸发器，设置该蒸发器能够保证仓内送风的温度参数要求，然后再流经除湿器前的蒸发器，粮仓送风的大部分显热冷负荷由此蒸发器来承担。除湿器前后设置的两个蒸发器并采用依次串联的模式，能够保证制冷剂在最后一个蒸发器出口，制冷剂完全气化，避免压缩机湿压缩的隐患。

3、仓内送风的湿负荷完全由溶液除湿来承担，蒸发器只承担显热负荷，热泵系统性能系数高。另外，采用冷凝废热作为溶液除湿系统的驱动能源，整个复合系统节能效果显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统的结构示意图。

图中，1为再生器，2为再生溶液箱，3为除湿器，4为除湿溶液箱，5为流量调节阀Ⅰ、6为流量调节阀Ⅱ、10为流量调节阀Ⅲ、11为流量调节阀Ⅳ，7为板式换热器，8为溶液泵Ⅰ、9为溶液泵Ⅱ，12为套管蒸发器，13为压缩机，14为套管式冷凝器，15为风冷式冷凝器Ⅰ、16为风冷式冷凝器Ⅱ，17为膨胀阀Ⅰ、18为膨胀阀Ⅱ，19为蒸发器Ⅰ、23为蒸发器Ⅱ，20为风机Ⅰ、21为风机Ⅱ、22为风机Ⅲ。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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付出创造性劳动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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统，包括粮仓通风系统、制冷循环系统和溶液除湿循环系统，粮仓通风系统包括风机Ⅱ21、蒸发器Ⅰ19、除湿器3和蒸发器Ⅱ23；制冷循环系统包括压缩机13、套管式冷凝器14、空冷式冷凝器Ⅱ16、风机Ⅰ20、空冷式冷凝器Ⅰ15、膨胀阀Ⅰ17、套管式蒸发器12、溶液泵Ⅱ9和膨胀阀Ⅱ18；溶液除湿循环系统包括除湿溶液箱4、流量调节阀Ⅲ10、流量调节阀Ⅳ11、板式换热器7、流量调节阀Ⅱ6、流量调节阀Ⅰ5、溶液泵Ⅰ8、再生器1和再生溶液箱2。

所述风机Ⅱ21与蒸发器Ⅰ19相连，蒸发器Ⅰ19与除湿器3相连，除湿器3与蒸发器Ⅱ23相连，蒸发器Ⅱ23与粮仓相连。

所述压缩机13与套管式冷凝器14相接，套管式冷凝器14与空冷式冷凝器Ⅱ16相接，空冷式冷凝器Ⅱ16与风机Ⅰ20相对设置，空冷式冷凝器Ⅱ16与空冷式冷凝器Ⅰ15相连，空冷式冷凝器Ⅰ15与风机Ⅲ22相接，空冷式冷凝器Ⅰ15的出口分两路，一路经膨胀阀Ⅰ17后与套管式蒸发器12相接，另一路经膨胀阀Ⅱ18后与蒸发器Ⅱ23相接，蒸发器Ⅱ23与蒸发器Ⅰ19相接，蒸发器Ⅰ19与风机Ⅱ21相接，蒸发器Ⅰ19与套管式蒸发器12经管道汇合连接，管道汇合连接后与压缩机13相接。

所述除湿溶液箱4的出口分两路，一路与流量调节阀Ⅲ10相接，另一路经过流量调节阀Ⅳ11后与板式换热器7相接，板式换热器7与流量调节阀Ⅰ5的出口通过管道汇合后与溶液泵Ⅰ8相连，溶液泵Ⅰ8与套管式冷凝器14相接，套管式冷凝器14与再生器1相接，再生器1与再生溶液箱2相接，再生溶液箱2的出口分两路，一路与流量调节阀Ⅰ5相接、另一路与流量调节阀Ⅱ6相接，流量调节阀Ⅱ6与板式换热器7相接，板式换热器7流量调节阀Ⅲ10经管道连接后与溶液泵Ⅱ9相连，溶液泵Ⅱ9与套管式蒸发器12相连，套管式蒸发器12与除湿器3相接，除湿器3与除湿溶液箱4相接。

所述套管式冷凝器14的制冷剂出口与空冷式冷凝器Ⅱ16的制冷剂进口相连，空冷式冷凝器Ⅱ16的制冷剂出口与空冷式冷凝器Ⅰ15的制冷剂进口相连，空冷式冷凝器Ⅰ15的制冷剂出口，分两路一路与膨胀阀Ⅰ17进口相连，膨胀阀Ⅰ17出口与套管式蒸发器12的制冷剂进口相连；另一路与膨胀阀Ⅱ18进口相连，膨胀阀Ⅱ18出口与蒸发器Ⅱ23的制冷剂进口相连，蒸发器Ⅱ23的制冷剂出口与蒸发器Ⅰ19的制冷剂进口相连。

本发明的工作原理如下：

粮仓通风系统工作过程如下：室外新风在风机Ⅱ21作用下，流经蒸发器Ⅰ19与其中低温制冷剂进行换热，被冷却后进入除湿器3，与其中的除湿溶液进行热、质交换，空气中的水分进入溶液，空气被干燥。干燥空气再流经蒸发器Ⅱ23冷却后，送入粮仓对粮食进行干燥处理。

制冷循环：低温低压制冷剂气体经压缩机13压缩，压缩后的高温高压气体进入套管式冷凝器14与流过溶液泵Ⅰ8的稀溶液换热，被冷却后进入空冷式冷凝器Ⅱ16，被通过风机Ⅰ20的再生空气冷却，然后进入另一个空冷式冷凝器Ⅰ15被室外风机Ⅲ22新风冷却，凝结成高压液体。高压液体制冷剂分两路，一路经膨胀阀Ⅰ17节流后，变成低压、低温湿蒸气，进入套管式蒸发器12与流过溶液泵Ⅱ9的浓溶液进行换热，吸收溶液热量后，其中的低压液体再次气化。另一路高压液体制冷剂流经膨胀阀Ⅱ18节流后，进入蒸发器Ⅱ23与流出除湿器的干燥空气进行换热，然后进入蒸发器Ⅰ19与流过风机Ⅱ21的室外空气进一步换热，吸收空气热量制冷剂气化，然后与套管蒸发器12出口制冷气体混合，混合后的低温低压制冷剂气体被压缩机13再次吸入，从而完成一个循环。

溶液除湿循环：由除湿溶液箱4流出的溶液分两路，一路流经流量调节阀Ⅲ10，另一路稀溶液经过流量调节阀Ⅳ11，流经板式换热器7与流经流量调节阀Ⅱ6浓溶液换热，被加热升温后与流经流量调节阀Ⅰ5的浓溶液按一定比例混合，然后在溶液泵Ⅰ8的作用下进入套管式冷凝器14与其中的循环制冷剂换热，被加热升温后进入再生器1，与经过空冷式冷凝器Ⅱ16加热的空气进行热、质交换，溶液中的水分进入空气，溶液浓度增加成为浓溶液。再生后的浓溶液流入再生溶液箱2，分两路一路流经流量调节阀Ⅰ5，另一路流经流量调节阀Ⅱ6，然后进入板式换热器7与流经流量调节阀Ⅳ11的溶液换热，被冷却降温，然后与来自除湿溶液箱4，流经流量调节阀Ⅲ10的一路稀溶液按一定比例混合。混合后的溶液在溶液泵Ⅱ9的作用下，流经套管式蒸发器12与其中的循环制冷剂换热，被冷却降温后进入除湿器3，与进入除湿器3的空气进行热、质交换，溶液吸收空气中的水分，溶液浓度降低成为稀溶液，流入除湿溶液箱4，从而完成一个循环。

溶液除湿循环部分，再生空气的工作过程：新风在风机Ⅰ20作用下，流经空冷式冷凝器Ⅱ16与其中的制冷剂换热，被加热升温后进入再生器1与其中的稀溶液进行热、质交换，吸收溶液中的水分后排入大气。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.热泵溶液复合式粮食就仓干燥系统，其特征在于：包括粮仓通风系统、制冷循环系统和溶液除湿循环系统，粮仓通风系统包括风机Ⅱ（21）、蒸发器Ⅰ（19）、除湿器（3）和蒸发器Ⅱ（23）；制冷循环系统包括压缩机（13）、套管式冷凝器（14）、空冷式冷凝器Ⅱ（16）、风机Ⅰ（20）、空冷式冷凝器Ⅰ（15）、膨胀阀Ⅰ（17）、套管式蒸发器（12）、溶液泵Ⅱ（9）和膨胀阀Ⅱ（18）；溶液除湿循环系统包括除湿溶液箱（4）、流量调节阀Ⅲ（10）、流量调节阀Ⅳ（11）、板式换热器（7）、流量调节阀Ⅱ（6）、流量调节阀Ⅰ（5）、溶液泵Ⅰ（8）、再生器（1）和再生溶液箱（2）；

所述风机Ⅱ（21）与蒸发器Ⅰ（19）相连，蒸发器Ⅰ（19）与除湿器（3）相连，除湿器（3）与蒸发器Ⅱ（23）相连，蒸发器Ⅱ（23）与粮仓相连；

所述压缩机（13）与套管式冷凝器（14）相接，套管式冷凝器（14）与空冷式冷凝器Ⅱ（16）相接，空冷式冷凝器Ⅱ（16）与风机Ⅰ（20）相对设置，空冷式冷凝器Ⅱ（16）与空冷式冷凝器Ⅰ（15）相连，空冷式冷凝器Ⅰ（15）与风机Ⅲ（22）相接，空冷式冷凝器Ⅰ（15）的出口分两路，一路经膨胀阀Ⅰ（17）后与套管式蒸发器（12）相接、另一路经膨胀阀Ⅱ（18）后与蒸发器Ⅱ（23）相接，蒸发器Ⅱ（23）与蒸发器Ⅰ（19）相接，蒸发器Ⅰ（19）与风机Ⅱ（21）相接，蒸发器Ⅰ（19）与套管式蒸发器（12）经管道汇合连接，管道汇合连接后与压缩机（13）相接；

所述除湿溶液箱（4）的出口分两路，一路与流量调节阀Ⅲ（10）相接、另一路经过流量调节阀Ⅳ（11）后与板式换热器（7）相接，板式换热器（7）与流量调节阀Ⅰ（5）的出口通过管道汇合后与溶液泵Ⅰ（8）相连，溶液泵Ⅰ（8）与套管式冷凝器（14）相接，套管式冷凝器（14）与再生器（1）相接，再生器（1）与再生溶液箱（2）相接，再生溶液箱（2）的出口分两路，一路与流量调节阀Ⅰ（5）相接、另一路与流量调节阀Ⅱ（6）相接，流量调节阀Ⅱ（6）与板式换热器（7）相接，板式换热器（7）流量调节阀Ⅲ（10）经管道连接后与溶液泵Ⅱ（9）相连，溶液泵Ⅱ（9）与套管式蒸发器（12）相连，套管式蒸发器（12）与除湿器（3）相接，除湿器（3）与除湿溶液箱（4）相接；

所述套管式冷凝器（14）的制冷剂出口与空冷式冷凝器Ⅱ（16）的制冷剂进口相连，空冷式冷凝器Ⅱ（16）的制冷剂出口与空冷式冷凝器Ⅰ（15）的制冷剂进口相连，空冷式冷凝器Ⅰ（15）的制冷剂出口，分两路一路与膨胀阀Ⅰ（17）进口相连，膨胀阀Ⅰ（17）出口与套管式蒸发器（12）的制冷剂进口相连、另一路与膨胀阀Ⅱ（18）进口相连，膨胀阀Ⅱ（18）出口与蒸发器Ⅱ（23）的制冷剂进口相连，蒸发器Ⅱ（23）的制冷剂出口与蒸发器Ⅰ（19）的制冷剂进口相连。