CN110068219A - 带有储热装置的热泵干燥系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有储热装置的热泵干燥系统及其工作方法，属于节能领域。该系统包括干燥装置、高温储热器、低温储热器、低温蒸发器、高温蒸发器、压缩机、高温冷凝器、低温冷凝器、节流阀、低温储热装置、高温储热装置；在热泵干燥装置中，使用非共沸工质将干燥装置所得的高温湿空气经两次蒸发和两次冷凝，减小了冷凝器和蒸发器的传热不可逆损失使循环的效率得以提高，充分回收利用余热，达到节能的目的。并且在系统中加入储热装置，使得干燥过程产生的有毒和腐蚀性流体不会进入干燥系统，保证系统稳定安全运行。

Description

带有储热装置的热泵干燥系统及其工作方法
技术领域
本发明设计了一种带有储热装置的热泵干燥系统及其工作方法，属于节能领域。
背景技术
传统的干燥系统通过一次蒸发和冷凝完成干燥过程，这样会有一部分热量没有被完全的回收利用。本文提出的蒸发干燥冷凝系统及其工作方法，在制冷循环系统中使用非共沸工质，通过多级蒸发和冷凝减小了冷凝器和蒸发器的传热不可逆损失使循环的效率得以提高，充分利用了余热，达到节能的目的。
在干燥系统中加入储热装置，将干燥过程中所得的热量先储存在储热装置中，再从储热装置中释放出进入热泵系统，可以将干燥过程中所含的有毒或者有腐蚀性的气体和液体都隔离，防止进入热泵系统而导致整个系统发生故障。
发明内容
本发明利用热泵系统的多级冷凝和多级蒸发，使热量充分利用，提高换热效率。
一种带有储热装置的热泵干燥系统及其工作方法，其特征在于：该系统包括干燥装置、高温热交换器、低温热交换器、低温蒸发器、高温蒸发器、压缩机、高温冷凝器、低温冷凝器、节流阀、高温储热装置、低温储热装置
干燥装置包括干燥物进口、干燥物出口、高温干空气进口和高温湿空气出口高温热交换器包括高温湿空气进口、高温湿空气出口、高温热能出口，低温热交换器包括低温湿空气进口、低温湿空气出口、低温热能出口低温蒸发器包括低温热能进口、低温循环工质进口和低温循环工质出口高温蒸发器包括高温热能进口，高温循环工质进口和高温循环工质出口高温冷凝器包括高温冷凝循环工质进口、高温冷凝循环工质出口、高温空气进口和高温空气出口低温冷凝器包括低温冷凝工质进口、低温冷凝工质出口、低温空气进口和低温空气出口高温储热装置包括高温储热进口和高温储热出口低温储热装置包括低温储热进口和低温储热出口
上述干燥装置高温湿空气出口与高温热交换器高温湿空气进口相连，高温热交换器高温湿空气出口与低温热交换器低温空气进口相连高温热交换器高温热能出口与高温储热装置高温储热进口相连，高温储热装置高温储热出口与高温蒸发器高温热能进口相连低温热交换器低温热能出口与低温储热装置低温储热进口相连，低温储热装置低温储热进口与低温蒸发器低温热能进口相连。
上述高温蒸发器高温循环工质出口经压缩机与高温冷凝器高温冷凝循环工质进口相连高温冷凝器高温冷凝循环工质出口与低温冷凝器低温冷凝工质进口相连低温冷凝器低温冷凝工质出口经节流阀与低温蒸发器低温循环工质进口相连低温蒸发器低温循环工质出口与高温蒸发器高温循环工质进口相连高温冷凝器高温空气进口与低温冷凝器低温空气出口相连高温冷凝器高温空气出口与干燥装置高温干空气进口相连。
上述低温热交换器低温湿空气出口与大气相连，低温冷凝器低温冷凝气体进口与大气相连。
所述的带有储热装置的热泵干燥系统及其工作方法，其特征在于，包括以下过程：
空气由低温空气进口进入低温冷凝器，在低温冷凝器中与低温非共沸介质发生热交换，低温空气温度升高，从低温空气出口流出低温冷凝器从高温空气进口进入高温冷凝器，在高温冷凝器中与高温非共沸介质发生热交换，使得空气温度再升高，高温空气从高温空气出口流出高温冷凝器，高温空气从高温干空气进口进入干燥装置，在干燥装置中干燥被干燥物使得空气变成温度稍有降低的湿空气，但相对空气入口温度偏高，高温湿空气从高温湿空气出口流出干燥装置，高温湿空气从高温湿空气进口进入高温热交换器，在高温热交换器中与高温换热工质发生换热，使得换热工质温度升高，换热工质从高温热交换器高温热能出口流出从高温储热进口进入将高温热能储存在高温储热装置中。高温湿空气温度降低，被降温的湿空气从高温热交换器高温湿空气出口流出，为了使热量被充分利用，降低温度的湿冷空气从低温热交换器低温空气进口进入低温热交换器再次与低温热交换工质发生换热，使剩余热量被充分回收，低温换热工质温度升高，低温换热工质从低温热交换器低温热能出口流出从低温储热进口进入将低温热能储存在低温储热装置中。湿冷空气温度降低并由低温热交换器低温空气出口排出到大气环境中由此，空气的循环完成。
非共沸工质在压缩机中被压缩变成高温高压的非共沸工质，从高温冷凝器高温冷凝循环工质进口进入与空气发生换热，非共沸工质温度降低并从高温冷凝循环工质出口口流出高温冷凝器，被降温的非共沸工质从低温冷凝器低温冷凝工质进口进入，在低温冷凝器中与低温空气发生换热，非共沸工质温度再降低成为低温非共沸工质，低温非共沸工质从低温冷凝工质出口流出低温冷凝器经节流阀从低温循环工质进口进入低温蒸发器。同时，低温储热装置将低温热能释放，低温热能由低温储热装置低温储热出口流出从低温热能进口进入低温蒸发器，加热共沸工质使得非共沸工质温度升高，被加热的非共沸工质从低温循环工质出口流出低温蒸发器，并从高温循环工质进口进入高温蒸发器。同时，高温储热装置将高温热能释放，高温热能由高温储热装置高温储热出口流出从高温热能进口进入高温蒸发器，加热共沸工质使得非共沸工质温度再升高，变成高温非共沸工质气体从高温循环工质出口流出高温蒸发器，高温非共沸工质气体进入压缩机。由此，非共沸工质的循环过程完成。
本发明利用非共沸混合工质没有共沸点。在一定温度下蒸发或冷凝时，气相和液相的成分不同，从饱和液体到两相区，一直到全部蒸发完成，其温度一直在不断变化，因此可以通过分级蒸发与冷凝使干燥过程的热量被充分利用，提高换热效率，实现节能的目的。且储热装置可以使得带有腐蚀性气体和液体被过滤，防止系统损坏。
附图说明
图1 所述蒸发冷凝干燥系统图
图2 所述空气循环过程图
图3 所述非共沸工质循环过程图
图中标号名称：1-干燥装置、2-高温热交换器、3-低温热交换器、4-低温蒸发器、5-高温蒸发器、6-压缩机、7-高温冷凝器、8-低温冷凝器、9-节流阀、10-高温储热装置、11-低温储热装置
具体实施方法
图1 是本发明提出的带有储热装置的热泵干燥系统图，下面参照图1 说明系统的工作过程。
空气由低温空气进口进入低温冷凝器8，在低温冷凝器中与低温非共沸介质发生热交换，低温空气温度升高，从低温空气出口流出低温冷凝器8从高温空气进口进入高温冷凝器7，在高温冷凝器7中与高温非共沸介质发生热交换，使得空气温度再升高，高温空气从高温空气出口流出高温冷凝器7，高温空气从高温干空气进口进入干燥装置1，在干燥装置1中干燥被干燥物使得空气变成温度稍有降低的湿空气，但相对空气入口温度偏高，高温湿空气从高温湿空气出口流出干燥装置1，高温湿空气从高温湿空气进口进入高温热交换器2，在高温热交换器2中与高温换热工质发生换热，使得换热工质温度升高，换热工质从高温热交换器2高温热能出口流出从高温储热进口进入将高温热能储存在高温储热装置10中。高温湿空气温度降低，被降温的湿空气从高温热交换器2高温湿空气出口流出，为了使热量被充分利用，降低温度的湿冷空气从低温热交换器3低温空气进口进入低温热交换器3再次与低温热交换工质发生换热，使剩余热量被充分回收，低温换热工质温度升高，低温换热工质从低温热交换器3低温热能出口流出从低温储热进口进入将低温热能储存在低温储热装置11中。湿冷空气温度降低并由低温热交换器3低温空气出口排出到大气环境中由此，空气的循环完成。
非共沸工质在压缩机6中被压缩变成高温高压的非共沸工质，从高温冷凝器7高温冷凝循环工质进口进入与空气发生换热，非共沸工质温度降低并从高温冷凝循环工质出口口流出高温冷凝器7，被降温的非共沸工质从低温冷凝器8低温冷凝工质进口进入，在低温冷凝器中与低温空气发生换热，非共沸工质温度再降低成为低温非共沸工质，低温非共沸工质从低温冷凝工质出口流出低温冷凝器8经节流阀9从低温循环工质进口进入低温蒸发器4。同时，低温储热装置11将低温热能释放，低温热能由低温储热装置11低温储热出口流出从低温热能进口进入低温蒸发器4，加热共沸工质使得非共沸工质温度升高，被加热的非共沸工质从低温循环工质出口流出低温蒸发器4，并从高温循环工质进口进入高温蒸发器5。同时，高温储热装置10将高温热能释放，高温热能由高温储热装置10高温储热出口流出从高温热能进口进入高温蒸发器5，加热共沸工质使得非共沸工质温度再升高，变成高温非共沸工质气体从高温循环工质出口流出高温蒸发器5，高温非共沸工质气体进入压缩机6。由此，非共沸工质的循环过程完成。

Claims (2)

1.一种带有储热装置的热泵干燥系统及其工作方法，其特征在于：该系统包括干燥装置（1）、高温热交换器（2）、低温热交换器（3）、低温蒸发器（4）、高温蒸发器（5）、压缩机（6）、高温冷凝器（7）、低温冷凝器（8）、节流阀（9）、高温储热装置（10）、低温储热装置（11）；
干燥装置（1）包括干燥物进口、干燥物出口、高温干空气进口和高温湿空气出口；高温热交换器（2）包括高温湿空气进口、高温湿空气出口、高温热能出口，低温热交换器（3）包括低温湿空气进口、低温湿空气出口、低温热能出口；低温蒸发器（4）包括低温热能进口、低温循环工质进口和低温循环工质出口；高温蒸发器（5）包括高温热能进口，高温循环工质进口和高温循环工质出口；高温冷凝器（7）包括高温冷凝循环工质进口、高温冷凝循环工质出口、高温空气进口和高温空气出口；低温冷凝器（8）包括低温冷凝工质进口、低温冷凝工质出口、低温空气进口和低温空气出口；高温储热装置（10）包括高温储热进口和高温储热出口；低温储热装置（11）包括低温储热进口和低温储热出口；
上述干燥装置（1）高温湿空气出口与高温热交换器（2）高温湿空气进口相连，高温热交换器（2）高温湿空气出口与低温热交换器（3）低温空气进口相连；高温热交换器（2）高温热能出口与高温储热装置（10）高温储热进口相连，高温储热装置（10）高温储热出口与高温蒸发器（5）高温热能进口相连；低温热交换器（3）低温热能出口与低温储热装置（11）低温储热进口相连，低温储热装置（11）低温储热进口与低温蒸发器（4）低温热能进口相连；
上述高温蒸发器（5）高温循环工质出口经压缩机（6）与高温冷凝器（7）高温冷凝循环工质进口相连；高温冷凝器（7）高温冷凝循环工质出口与低温冷凝器（8）低温冷凝工质进口相连；低温冷凝器（8）低温冷凝工质出口经节流阀（9）与低温蒸发器（4）低温循环工质进口相连；低温蒸发器（4）低温循环工质出口与高温蒸发器（5）高温循环工质进口相连；高温冷凝器（7）高温空气进口与低温冷凝器（8）低温空气出口相连；高温冷凝器（7）高温空气出口与干燥装置（1）高温干空气进口相连；
上述低温热交换器（3）低温湿空气出口与大气相连，低温冷凝器（8）低温冷凝气体进口与大气相连。
2.根据权利要求1所述的带有储热装置的热泵干燥系统及其工作方法，其特征在于，包括以下过程：
空气由低温空气进口进入低温冷凝器（8），在低温冷凝器中与低温非共沸介质发生热交换，低温空气温度升高，从低温空气出口流出低温冷凝器（8）从高温空气进口进入高温冷凝器（7），在高温冷凝器（7）中与高温非共沸介质发生热交换，使得空气温度再升高，高温空气从高温空气出口流出高温冷凝器（7），高温空气从高温干空气进口进入干燥装置（1），在干燥装置（1）中干燥被干燥物使得空气变成温度稍有降低的湿空气，但相对空气入口温度偏高，高温湿空气从高温湿空气出口流出干燥装置（1），高温湿空气从高温湿空气进口进入高温热交换器（2），在高温热交换器（2）中与高温换热工质发生换热，使得换热工质温度升高，换热工质从高温热交换器（2）高温热能出口流出从高温储热进口进入将高温热能储存在高温储热装置（10）中；
高温湿空气温度降低，被降温的湿空气从高温热交换器（2）高温湿空气出口流出，为了使热量被充分利用，降低温度的湿冷空气从低温热交换器（3）低温空气进口进入低温热交换器（3）再次与低温热交换工质发生换热，使剩余热量被充分回收，低温换热工质温度升高，低温换热工质从低温热交换器（3）低温热能出口流出从低温储热进口进入将低温热能储存在低温储热装置（11）中；湿冷空气温度降低并由低温热交换器（3）低温空气出口排出到大气环境中由此，空气的循环完成；
非共沸工质在压缩机（6）中被压缩变成高温高压的非共沸工质，从高温冷凝器（7）高温冷凝循环工质进口进入与空气发生换热，非共沸工质温度降低并从高温冷凝循环工质出口口流出高温冷凝器（7），被降温的非共沸工质从低温冷凝器（8）低温冷凝工质进口进入，在低温冷凝器中与低温空气发生换热，非共沸工质温度再降低成为低温非共沸工质，低温非共沸工质从低温冷凝工质出口流出低温冷凝器（8）经节流阀（9）从低温循环工质进口进入低温蒸发器（4）；同时，低温储热装置（11）将低温热能释放，低温热能由低温储热装置（11）低温储热出口流出从低温热能进口进入低温蒸发器（4），加热共沸工质使得非共沸工质温度升高，被加热的非共沸工质从低温循环工质出口流出低温蒸发器（4），并从高温循环工质进口进入高温蒸发器（5）；同时，高温储热装置（10）将高温热能释放，高温热能由高温储热装置（10）高温储热出口流出从高温热能进口进入高温蒸发器（5），加热共沸工质使得非共沸工质温度再升高，变成高温非共沸工质气体从高温循环工质出口流出高温蒸发器（5），高温非共沸工质气体进入压缩机（6）由此，非共沸工质的循环过程完成。
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