CN110686472A - 一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统 - Google Patents

一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,包括冷却循环泵,冷却循环泵通过管路a与货车发动机、液‑水换热器、冷却液散热器依次连接构成闭合回路;液‑水换热器通过管路b与中间换热装置、循环水泵、气‑水换热器依次连接构成闭合回路;货车发动机通过管路e与气‑水换热器连接;中间换热装置还分别连接有第一级热泵循环系统和第二级热泵循环系统;能够满足高温烘干的工艺要求,且无需加装补热装置,节省烘干过程中所需要的能耗,并且本发明系统可随货车到距离农特产品最近的地点进行烘干,由于农特产品烘干后质量更轻,体积更小,更易保存,使得农特产品的品质更高,同时相同的空间运输更多的农特产品,降低运输成本。

Description

一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统
技术领域
本发明属于农特产品烘干技术领域,涉及一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统。
背景技术
干燥环节是大部分干鲜农特产品深加工的重要组成部分,对于减少产后损失、延长农特产品保质期和提高农特产品品质等至关重要。传统烘干农特产品大多采用自然晾晒和以燃烧化石燃料为热源的简易干燥方式,一方面造成了严重的能源消耗和环境污染问题,另一方面对物料的色泽、风味、营养和组织产生了影响,降低了农特产品品质,已经难以适应市场的要求。
空气源热泵技术由于可获得比输入电能多数倍的热能,同时对环境无污染,已在农特产品烘干技术领域有了一定的应用。但目前包括空气源热泵烘干技术在内的各种烘干技术还存在一些问题降低了其在农特产品烘干领域中发挥的作用。首先,现有的烘干房都建设在固定地点,远离大部分农特产品生产区域,在将农特产品运输至烘干房的过程中,一方面由于未烘干的农特产品体积较烘干后的农特产品大,使得运输成本增高,另一方面,运输过程还易造成未烘干的农特产品出现坏损变质;其次,按照不同农特产品烘干工艺对温度的要求,干燥工艺分为低温烘干(≤40℃),中温烘干(40℃~70℃),高温烘干(≥70℃),而单级压缩的空气源热泵技术由于受压缩机压比不能过高的限制,在环境温度下很难满足高温干燥工艺对的供热温度的要求,必须加装电加热器或其它装置补充热量,导致烘干时能耗急剧增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,解决了现有技术中烘干房距离农特产品生产区域过远致使运输成本高,以及单级空气源热泵难以达到高温烘干工艺要求,必须加装补热装置致使烘干能耗增加的问题。
本发明所采用的技术方案是,一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,包括冷却循环泵,冷却循环泵通过管路a与货车发动机、液-水换热器、冷却液散热器依次连接构成闭合回路,形成货车发动机冷却废热利用循环系统;
液-水换热器通过管路b与中间换热装置、循环水泵、气-水换热器依次连接构成闭合回路,形成货车发动机废热吸收和释放循环系统;
货车发动机通过管路e与气-水换热器连接,形成货车发动机尾气废热利用循环系统;
中间换热装置还分别连接有第一级热泵循环系统和第二级热泵循环系统。
本发明的特征还在于:
管路a中填充有冷却液。
管路b中填充有热媒。
中间换热装置包括散热盘管、冷凝盘管和蒸发盘管,散热盘管连接于液-水换热器和循环水泵之间,冷凝盘管与第一级热泵循环系统连接,蒸发盘管与第二级热泵循环系统连接;
中间换热装置内部填充有相变储热材料。
相变储热材料的相变温度为45℃~55℃。
第一级热泵循环系统包括第一压缩机,第一压缩机通过管路c与冷凝盘管、第一节流机构、蒸发器依次连接构成闭合回路。
管路c中填充有低沸点制冷剂。
第二级热泵循环系统包括第二压缩机,第二压缩机通过管路d与冷凝器、第二节流机构、蒸发盘管依次连接构成闭合回路,冷凝器设置于烘箱中,烘箱设置于货车车厢中。
管路d中填充有高沸点制冷剂。
本发明的有益效果是:
(1)本发明一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,设置于货车车厢中,且车厢内设置有用于烘干农特产品的烘箱,可随货车到距离农特产品最近的地点对农特产品进行烘干,由于农特产品烘干后质量更轻,体积更小,更易保存,使得农特产品的品质更高,同时相同的空间运输更多的农特产品,降低运输成本;
(2)本发明一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,将货车在行驶过程中发动机产生的废热储存在中间换热装置中的相变储热材料中,而在到达目的地烘干农特产品时由第二级热泵循环系统中的蒸发盘管吸收并经逆卡诺循环在烘箱中的冷凝器释放,用以烘干农特产品,烘干过程有效利用了发动机废热,同时使得中间换热装置中相变储热材料的温度在低于相变温度之前,第一级热泵循环系统可不工作,提高了空气源热泵烘干系统的运行能效;
(3)本发明一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,第一级热泵循环系统和第二级热泵循环系统通过填充有相变储热材料的中间换热装置连接,由于发生相变时相变储热材料的吸热量或放热量极大,但温度变化很小,可使第一级热泵循环系统的冷凝盘管向相变储热材料放热和第二级热泵循环系统的蒸发盘管从相变储热材料中吸热这两个过程受第一级热泵循环系统的蒸发器和第二级热泵循环系统的冷凝器工作条件变化的影响显著降低,使系统运行的更加稳定。
附图说明
图1是本发明一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统的结构示意图。
图中,1.冷却液循环泵,2.货车发动机,3.液-水换热器,4.冷却液散热器,5.气-水换热器,6.循环水泵,7.散热盘管,8.第一压缩机,9.冷凝盘管,10.第一节流机构,11.蒸发器,12.第二压缩机,13.冷凝器,14.第二节流机构,15.蒸发盘管,16.中间换热装置,17.烘箱,18.管路a,19.管路b,20.管路c,21.管路d,22.管路e。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,如图1所示,包括货车发动机冷却废热利用循环系统和发动机尾气废热利用循环系统,货车发动机冷却废热利用循环系统和发动机尾气废热利用循环系统连接有货车发动机废热吸收和释放循环系统,货车发动机废热吸收和释放循环系统分别连接有第一级热泵循环系统、第二级热泵循环系统。
货车发动机冷却废热利用循环系统包括冷却循环泵1,冷却循环泵1通过管路a18与货车发动机2、液-水换热器3、冷却液散热器4依次连接构成闭合回路,液-水换热器3与货车发动机废热吸收和释放循环系统连接,管路a18中填充有冷却液,冷却液选用体积分数为50%的乙二醇溶液;货车行驶过程中,由冷却液循环泵1驱动冷却液进入货车发动机2对发动机进行冷却,以使发动机在适宜的温度下工作,冷却液吸热升温后进入液-水换热器3将热量释放给管路b19中的热媒,再流入冷却液散热器4,在冷却液散热器4中冷却液温度被再次降低后再经冷却液循环泵1驱动进入货车发动机2对其进行冷却,同时,货车发动机2排出的废气在气-水换热器5将携带的热量传递至管路b19中的热媒,之后排出。
货车发动机废热吸收和释放循环系统包括循环水泵6,循环水泵6通过管路b19与气-水换热器5、液-水换热器3、中间换热装置16依次连接构成闭合回路,管路b19中填充有热媒,热媒选用水。
货车发动机2通过管路e22与气-水换热器5连接,组成货车发动机尾气废热利用循环系统。
中间换热装置16包括散热盘管7、冷凝盘管9和蒸发盘管15,散热盘管7连接于液-水换热器3和循环水泵6之间,中间换热装置16内部填充有相变储热材料,相变温度为45℃~55℃,相变储热材料选用相变温度为52℃的石蜡;热媒在循环水泵6的驱动下,先在气-水换热器5中吸收发动机尾气携带的废热后升温,再流至液-水换热器3中吸收发动机冷却废热后再次升温,热媒流至散热盘管7后将吸收的热量释放到填充在中间换热装置中的相变储热材料。
第一级热泵循环系统包括第一压缩机8,第一压缩机8通过管路c20与中间换热装置16中的冷凝盘管9、第一节流机构10、蒸发器11依次连接构成闭合回路,管路c20中填充有低沸点制冷剂,低沸点制冷剂选用R134a;第一级热泵循环系统的冷凝温度高于相变储热材料的相变温度,由第一压缩机8排出的气态的低沸点制冷剂在冷凝盘管9中被冷凝成为饱和或过冷制冷剂液体,同时将热量释放到填充在中间换热装置16中的相变储热材料,该饱和或过冷制冷剂液体进入第一节流机构10节流成为两相制冷剂流体,然后进入蒸发器11吸收环境空气中的热量蒸发成为饱和或过热制冷剂气体,该饱和或过热制冷剂气体被第一压缩机8吸入,经压缩后成为过热制冷剂蒸气,再次排入冷凝盘管9中被冷凝同时向相变储热材料放热。
第二级热泵循环系统包括第二压缩机12,第二压缩机12通过管路d21与冷凝器13、第二节流机构14、中间换热装置16中的蒸发盘管15依次连接构成闭合回路,冷凝器13设置于烘箱17中,烘箱17设置于货车车厢中,管路d21中填充有高沸点制冷剂,高沸点制冷剂选用R123;第二级热泵循环系统的蒸发温度低于相变储热材料的相变温度,由第二压缩机12排出的气态的高沸点制冷剂在冷凝器13中被冷凝成为饱和或过冷制冷剂液体,同时将热量释放以对农特产品进行烘干,该饱和或过冷制冷剂液体进入第二节流机构14节流成为两相制冷剂流体,然后进入蒸发盘管15吸收储存在相变储热材料中的热量蒸发成为饱和或过热制冷剂气体,该饱和或过热制冷剂气体被第二压缩机12吸入,经压缩后成为过热制冷剂蒸气,再次排入冷凝器13中被冷凝同时放热。
本发明一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统的工作原理为:
货车在货车发动机2的驱动下前往距离农特产品最近的地点进行烘干,行驶过程中,由冷却液循环泵1驱动低温冷却液进入货车发动机2对发动机进行冷却,以使发动机在适宜的温度下工作,冷却液吸热升温后进入液-水换热器3将热量释放给管路b19中的热媒,再流入冷却液散热器4,在冷却液散热器4中冷却液温度被再次降低后再经冷却液循环泵1驱动进入货车发动机2对其进行冷却。同时,货车发动机2排出的废气在气-水换热器5将携带的热量传递至管路b19中的热媒,之后排出。管路b19中设置的热媒在循环水泵6的驱动下,先在气-水换热器5中吸收发动机尾气携带的废热后升温,再流至液-水换热器3中吸收发动机冷却废热后再次升温,热媒流至散热盘管7后将吸收的热量释放到填充在中间换热装置16中的相变储热材料。
到达烘干地点开始烘干后,第二级热泵循环系统首先利用储存在相变储热材料中发动机的废热,当相变储热材料的温度在低于相变温度时再启动第一级热泵循环系统向第二级热泵循环系统提供热量。第二压缩机12启动,由第二压缩机12排出的气态的高沸点制冷剂在冷凝器13中被冷凝成为饱和或过冷制冷剂液体,同时将热量释放以对农特产品进行烘干,该饱和或过冷制冷剂液体进入第二节流机构14节流成为两相制冷剂流体,然后进入蒸发盘管15吸收储存在相变储热材料中的热量蒸发成为饱和或过热制冷剂气体,该饱和或过热制冷剂气体被第二压缩机12吸入,经压缩后成为过热制冷剂蒸气再次进入冷凝器13中被冷凝同时放热。蒸发盘管15不断吸收储存在相变储热材料中的热量,致使相变储热材料温度缓慢下降,当相变储热材料温度低于其相变温度时,第一压缩机(8)启动,由第一压缩机8排出的气态的低沸点制冷剂在冷凝盘管9中被冷凝成为饱和或过冷制冷剂液体,同时将热量释放到填充在中间换热装置16中的相变储热材料,该饱和或过冷制冷剂液体进入第一节流机构10节流成为两相制冷剂流体,然后进入蒸发器11吸收环境空气中的热量蒸发成为饱和或过热制冷剂气体,该饱和或过热制冷剂气体被第一压缩机8吸入,经压缩后成为过热制冷剂蒸气,再次排入冷凝盘管9中被冷凝同时向相变储热材料放热。
通过上述方式,本发明一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统设置在货车车厢中,能够满足高温烘干的工艺要求,且无需加装不热装置,节省烘干过程中所需要的能耗,并且本发明系统可随货车到距离农特产品最近的地点进行烘干,由于农特产品烘干后质量更轻,体积更小,更易保存,使得农特产品的品质更高,同时相同的空间运输更多的农特产品,降低运输成本。

Claims (9)

1.一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:包括冷却循环泵(1),所述冷却循环泵(1)通过管路a(18)与货车发动机(2)、液-水换热器(3)、冷却液散热器(4)依次连接构成闭合回路,形成货车发动机冷却废热利用循环系统;
所述液-水换热器(3)通过管路b(19)与中间换热装置(16)、循环水泵(6)、气-水换热器(5)依次连接构成闭合回路,形成货车发动机废热吸收和释放循环系统;
所述货车发动机(2)通过管路e(22)与气-水换热器(5)连接,形成货车发动机尾气废热利用循环系统;
所述中间换热装置(16)还分别连接有第一级热泵循环系统和第二级热泵循环系统。
2.根据权利要求1所述的一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:所述管路a(18)中填充有冷却液。
3.根据权利要求1所述的一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:所述管路b(19)中填充有热媒。
4.根据权利要求1所述的一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:所述中间换热装置(16)包括散热盘管(7)、冷凝盘管(9)和蒸发盘管(15),所述散热盘管(7)连接于液-水换热器(3)和循环水泵(6)之间,所述冷凝盘管(9)与第一级热泵循环系统连接,所述蒸发盘管(15)与第二级热泵循环系统连接;
所述中间换热装置(16)内部填充有相变储热材料。
5.根据权利要求4所述的一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:所述相变储热材料的相变温度为45℃~55℃。
6.根据权利要求4所述的一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:所述第一级热泵循环系统包括第一压缩机(8),所述第一压缩机(8)通过管路c(20)与冷凝盘管(9)、第一节流机构(10)、蒸发器(11)依次连接构成闭合回路。
7.根据权利要求6所述的一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:所述管路c(20)中填充有低沸点制冷剂。
8.根据权利要求6所述的一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:所述第二级热泵循环系统包括第二压缩机(12),所述第二压缩机(12)通过管路d(21)与冷凝器(13)、第二节流机构(14)、蒸发盘管(15)依次连接构成闭合回路,所述冷凝器(13)设置于烘箱(17)中,所述烘箱(17)设置于货车车厢中。
9.根据权利要求8所述的一种可利用发动机废热的车载热泵烘干系统,其特征在于:所述管路d(21)中填充有高沸点制冷剂。
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