CN111141135A - 多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统及热分配方法 - Google Patents

多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统及热分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于热风干燥技术领域，特别涉及一种多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统及热分配方法，其包括烘干单元、空气源热泵单元和多级热回收单元；多级热回收单元回收热量使其自身的载热流体加热，加热的载热流体作为热源对空气源热泵单元和烘干单元的新风进行预热处理。本发明采用多级热回收，通过调节阀改变载热流体的流向和流量，使余热最大化利用，提高烘干效率，同时有效提高热回收效率，能够根据外界环境的变化适应性调整回热流体的流动方向，实现系统余热的充分回收利用和自由热分配，使系统运行稳定可靠，高效节能。

Description

多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统及热分配 方法
技术领域
本发明属于热风干燥技术领域，特别涉及一种多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统及热分配方法。
背景技术
目前国内烘干系统热源大多采用空气能热泵，利用逆卡诺原理，气体冷媒被压缩机加压，成为高温高压气体(温度高100℃)，进入室内侧的换热器(冷凝器)，冷媒冷凝液化释放出高温热量加热烘干房内空气，烘干房内的物料通过热风的形式使物料中的水分汽化蒸发，冷凝放热后的冷媒经过节流阀变为低温低压的液体，由于压力骤然降低，液态的冷媒进入蒸发器会源源不断吸收周边空气的低位热能迅速蒸发变成气态，吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机，进入下一个循环。这样，冷媒不断地循环就实现将空气中的热量搬运到烘干房内加热房内空气温度。
但是目前，空气能热泵烘干系统对烘干后废弃热量的回收利用不够充分，造成了能源的浪费。而且空气能热泵在环境温度较低时，蒸发器13容易结霜，一般难以正常运行，而且传统烘干机在外界环境温度较低时，难以使空气达到控制温度，烘干效果不够理想。
发明内容
为了解决现有技术所存在的不足，提供了一种多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统，能够根据外界环境的变化适应性调整回热流体的流动方向，实现系统余热的充分回收利用和自由热分配，使系统运行稳定可靠，高效节能。
同时，本发明还提供了一种用上述多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统实现的多级余热回收及自由热分配方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种实现多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统，其包括烘干单元3、空气源热泵单元1和多级热回收单元2；多级热回收单元2回收热量使其自身的载热流体加热，加热的载热流体作为热源对空气源热泵单元1和烘干单元3的新风进行预热处理；
所述多级热回收单元2包括：
至少2级热回收子单元，利用内腔填充的载热流体与外界空气发生热交换，回收空气中的热量，分别对空气源热泵单元1和干燥单元的新风进行预热；
调节阀25，设置在热回收子单元之间的连接管路上，调节进入热回收子单元的载热流体流量，完成自由热分配；
热回收泵24，设置在热回收子单元的连接管路上；调节连接管路中的载热流体流量，使各级热回收子单元连通形成余热回收回路。
进一步限定，还包括流量计，流量计分别设置在空气源热泵单元1和多级热回收单元2的连接管路上，用于检测空气源热泵单元1和多级热回收单元2的各连接管道内的流体流量。
进一步限定，还包括控制器和温度传感器；
温度传感器，用于感应空气源热泵单元1中的流体温度；
控制器，与温度传感器、流量计、调节阀25连接或通讯，用于接收温度传感器感应的空气源热泵单元1的蒸发温度和各流量计所检测的空气源热泵单元1和多级热回收单元2中的各连接管道内的流体流量，并向调节阀25发送调节指令，调节各连接管道内的流体流量。
进一步限定，所述热回收子单元包括一级热回收子单元21、二级热回收子单元22和三级热回收子单元23，所述二级热回收子单元22和三级热回收子单元23以并联或者串联的方式连接在一级热回收子单元21的内腔流体输出端，二级热回收子单元22和/或三级热回收子单元23的内腔流体输出端通过热回收泵24与一级热回收子单元21的内腔流体输入端连接，形成余热回收回路。
一种多级余热回收及自由热分配方法，其利用上述的实现多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统来实现，具体的步骤包括：
(1)回收烘干单元3排出的热风，与多级热回收单元2中的一级热回收子单元21发生热交换，使该热回收子单元内的载热流体升温；
(2)根据空气源热泵单元1内的流体流量和温度，调整载热流体的流向，当外界环境温度较低时，切换调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21进入最末级的热回收子单元与空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，对进入空气源热泵单元1的蒸发器13的新风进行预热；当外界环境温度较高时，切换调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21进入中间的各级热回收子单元，重复热交换后经热回收泵24抽吸返回一级热回收子单元21，形成余热回收回路，完成余热回收和自由热分配。
进一步限定，所述步骤(2)具体为：
根据空气源热泵单元1内的流体流量和温度，调整载热流体的流向；
(a)当外界为湿度大于50％，温度在0℃以下的结霜环境时，切换调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21进入最末级的热回收子单元与空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，对进入空气源热泵单元1的蒸发器13的新风进行预热；
(b)当外界为0～5℃的低温环境时，切换调节阀25，使中间的各级热回收子单元并联，载热流体从一级热回收子单元21流出后按照空气源热泵单元1的蒸发器13和冷凝器12的换热需求而按照不同的流量分配同时进入中间的各级热回收子单元，分别对空气源热泵单元1的蒸发器13进风、冷凝器12以及烘干单元3的新风进行热交换；
(c)当外界为5℃以上的中高温环境时，切换调节阀25，使中间的各级热回收子单元串联，载热流体从一级热回收子单元21依次进入中间的各级热回收子单元，对空气源热泵单元1的蒸发器13进风、冷凝器12以及烘干单元3的新风进行热交换；
最后换热降温的载热流体经热回收泵24抽吸返回一级热回收子单元21，形成余热回收回路，完成余热回收和自由热分配。
进一步限定，所述步骤(2)具体为：
根据空气源热泵单元1内的流体流量和温度，调整载热流体的流向；
(a)当外界为湿度大于50％，温度在0℃以下的结霜环境时，切换调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21进入最末级的热回收子单元与空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，对进入空气源热泵单元1的蒸发器13的新风进行预热；
(b)当外界为0～5℃的低温环境时，若空气源热泵单元1的蒸发器13内的进出流体温差小于5℃时，载热流体从一级热回收子单元21流出后优先进入最末级的热回收子单元，利用最末级的热回收子单元对空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，保证进入蒸发器13的进出口温差大于或等于5℃；当空气源热泵单元1的蒸发器13内的进出流体温差达大于等于5℃时，调节调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21流出后通过中间各级热回收子单元，利用中间各热回收子单元对空气源热泵单元1的冷凝器12和烘干单元3的新风进行热交换，之后进入最末级的热回收子单元；
(c)当外界为5℃以上的中高温环境时，切换调节阀25，使中间的各级热回收子单元串联，载热流体从一级热回收子单元21依次进入中间的各级热回收子单元，对空气源热泵单元1的蒸发器13进风、冷凝器12以及烘干单元3的新风进行热交换；
最后换热降温的载热流体经热回收泵24抽吸返回一级热回收子单元21，形成余热回收回路，完成余热回收和自由热分配。
进一步限定，所述换热降温的载热流体经热回收泵24抽吸返回一级热回收子单元21，具体是：用流量计检测返回一级热回收子单元21管路中的换热降温载热流体的流量，判断，当一级热回收子单元21的进出载热流体温差大于等于5℃时，提高热回收泵24的运行频率；当一级热回收子单元21的进出载热流体温差小于5℃时，稳定或减少热回收泵24的运行频率，且各热回收子单元内的载热流体的流量满足系统运行。
进一步限定，所述载热流体是液体介质。
与现有技术相比，本发明的多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统及热分配方法存在以下有益效果：
(1)本发明采用多级热回收，通过调节阀改变载热流体的流向和流量，使余热最大化利用，提高烘干效率，同时有效提高热回收效率，当多级热回收同时使用时，在理想状态下，热回收效率可达60％-70％。
(2)通过对废热的热量进行回收，可有效获得大量热能，节能效果明显。
(3)本发明中的多级回热还可根据需要调节串并联方式以及连接级数，有利于工作系统的平衡稳定性，保证载热流体在管道内顺利运行，且回热效率最大化。
(4)在热回收系统中，采用了液体介质换热，其比热容大于空气，回热效果好，大大提高余热回收效率。
(5)本发明的热回收方式能够通过载热流体的自由分配，使系统能够免受外界环境影响，特别是在严寒地区有效避免蒸发器结霜，大大提高空气源热泵单元的工作效率和运行稳定性。
附图说明
图1为实施例1的多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统结构示意图。
图中：1-空气源热泵单元，11-压缩机，12-冷凝器，13-蒸发器，2-多级热回收单元，21-一级热回收子单元，22-二级热回收子单元，23-三级热回收子单元，24-热回收泵，25-调节阀，3-烘干单元。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
实施例1
图1为本实施例的多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统的结构示意图。由图1可知，本实施例的多级余热回收及自由热分配空气源热风干燥系统包括烘干单元3、空气源热泵单元1和多级热回收单元2；多级热回收单元2回收热量使其自身的载热流体加热，加热的载热流体作为热源对空气源热泵单元1和烘干单元3的新风进行预热处理；
空气源热泵单元1和烘干单元3组成空气能热泵烘干系统，主要是利用逆卡诺原理，气体冷媒被压缩机11加压，成为高温高压气体，进入室内侧的(冷凝器12)，冷媒冷凝液化释放出高温热量加热烘干单元3内空气，烘干单元3内的物料通过热风的形式使物料中的水分汽化蒸发，冷凝放热后的冷媒经过节流阀变为低温低压的液体，液态的冷媒进入蒸发器13会源源不断吸收周边空气的低位热能迅速蒸发变成气态，吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机11，进入下一个循环。
多级热回收单元2包括一级热回收子单元21、二级热回收子单元22和三级热回收子单元23，其中二级热回收子单元22和三级热回收子单元23以并联或者串联的方式连接在一级热回收子单元21的内腔流体输出端，二级热回收子单元22和/或三级热回收子单元23的内腔流体输出端通过热回收泵24与一级热回收子单元21的内腔流体输入端连接，形成余热回收回路。该一级热回收子单元21、二级热回收子单元22和三级热回收子单元23均可采用管壳式换热器或者翅片式换热器，其相互之间通过管道连通，在各个热回收子单元的载热流体进出端的连接管道上均安装有调节阀25，调节阀25是电磁阀或者二通调节阀25，利用调节阀25调节进入各个热回收子单元的载热流体流量，完成自由热分配，保证系统运行稳定。
进一步说明，上述的热回收子单元，应至少是2级，其主要是利用内腔填充的载热流体与外界空气发生热交换，回收空气中的热量，分别对空气源热泵单元1和干燥单元的新风进行预热。
在上述的三级热回收子单元23和二级热回收子单元22分别与一级热回收子单元21连接的流体输出端所对应的连接管路上还安装有热回收泵24，，热回收泵24主要是用于将三级热回收子单元23和二级热回收子单元22等热回收子单元的载热流体抽吸返回一级热回收子单元21内，调节连接管路中的载热流体流量和载热流体在各级热回收子单元内的流速，使各级热回收子单元连通形成余热回收回路。
进一步说明，为了实时检测空气源热泵单元1的冷凝器12和蒸发器13内的汽体流量以及一级热回收子单元21、二级热回收子单元22和三级热回收子单元23的流体流量，在空气源热泵单元1的冷凝器12和蒸发器13的连接管路上以及一级热回收子单元21、二级热回收子单元22和三级热回收子单元23的连接管道上安装流量计，实时检测管道内的流体流量，以便于实时自动调节。该流量计可以是电磁流量计或者是气液流量计。
为了实时检测空气源热泵单元1的蒸发器13和冷凝器12的流体温度，在空气源热泵单元1的蒸发器13和冷凝器12上分别安装温度传感器，温度传感器将检测的温度信号实时传送给控制器，该控制器与温度传感器、流量计、调节阀25分别通过导线连接或无线通讯，接收温度传感器感应的空气源热泵单元1的蒸发温度和各流量计所检测的空气源热泵单元1和多级热回收单元2中的各连接管道内的流体流量，并向调节阀25发送调节指令，调节各连接管道内的流体流量。
利用上述的实现多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统来实现的多级余热回收及自由热分配方法，具体的步骤包括：
(1)回收烘干单元3排出的热风，与一级热回收子单元21发生热交换，使一级热回收子单元21内的载热流体升温；
(2)利用温度传感器和流量计实时检测，并将所检测的温度和流量数据传输给控制器，由控制器根据空气源热泵单元1内的流体流量和温度设定值，调整调节阀25，调节载热流体的流向以及进入各热回收子单元内的流量；具体工况分为以下三种：
(a)当温度传感器检测到外界为湿度大于50％，温度在0℃以下的结霜环境时，切换调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21全部进入三级热回收子单元23与空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，对进入空气源热泵单元1的蒸发器13的新风进行预热；
(b)当温度传感器检测到当外界为0～5℃的低温环境时，切换调节阀25，使二级热回收子单元22与三级热回收子单元23并联；若空气源热泵单元1的蒸发器13内的进出流体温差小于5℃时，载热流体从一级热回收子单元21流出后进入三级热回收子单元23的流量大于进入二级热回收子单元22的流量，利用三级热回收子单元23对空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，保证进入蒸发器13的进出口温差大于或等于5℃；当空气源热泵单元1的蒸发器13内的进出流体温差达大于等于5℃时，载热流体从一级热回收子单元21流出后进入二级热回收子单元22，之后再进入三级热回收子单元23，利用三级热回收子单元23对空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，利用二级热回收子单元22对进入烘干单元3的新风热交换使新风预热，预热后的新风再与空气源热泵单元1冷凝器12的高温高压气体发生热交换，使新风升温至预设温度后进入烘干单元3，完成烘干操作；
(c)当温度传感器检测外界为5℃以上的中高温环境时，切换调节阀25，使二级热回收子单元22与三级热回收子单元23串联，载热流体从一级热回收子单元21依次进入二级热回收子单元22和三级热回收子单元23，对空气源热泵单元1的蒸发器13进风、冷凝器12以及烘干单元3的新风进行热交换；
用流量计检测返回一级热回收子单元21管路中的换热降温载热流体的流量，判断，当一级热回收子单元21的进出载热流体温差大于等于5℃时，提高热回收泵24的运行频率；当一级热回收子单元21的进出载热流体温差小于5℃时，稳定或减少热回收泵24的运行频率，且各热回收子单元内的载热流体的流量满足系统运行，完成余热回收和自由热分配。
进一步说明，上述实施例的载热流体是液体介质如水、油等。
实施例2
本实施例的多级热回收单元2包括一级热回收子单元21、二级热回收子单元22，其中二级热回收子单元22串联在一级热回收子单元21的内腔流体输出端，二级热回收子单元22的内腔流体输出端通过热回收泵24与一级热回收子单元21的内腔流体输入端连接，形成余热回收回路。
其他的部件及其连接方式与实施例1相同。
利用本实施例的多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统来实现多级余热回收及自由热分配的方法，具体为：
(1)回收烘干单元3排出的热风，与一级热回收子单元21发生热交换，使该一级热回收子单元21内的载热流体升温；
(2)温度传感器和流量计检测空气源热泵单元1内的流体流量和温度，控制器控制热回收泵24的工作频率，调整载热流体的流速，使载热流体从一级热回收子单元21进入二级热回收子单元22与空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，对进入空气源热泵单元1的蒸发器13的新风进行预热，或者二级热回收子单元22与空气源热泵单元1的冷凝器12进行热交换，使冷凝器12内的高温高压气体降温，同时对进入烘干单元3的新风进行热交换预热，达到余热回收并充分利用；重复热交换后经热回收泵24抽吸返回一级热回收子单元21，形成余热回收回路，完成余热回收和自由热分配。
实施例3
本实施例的多级热回收单元2包括一级热回收子单元21、中间级热回收子单元和最后末级热回收子单元，中间级热回收子单元是2～3级，其相互之间通过管道连通，在每个连接管道上分别安装调节阀25，通过调节阀25改变载热流体在中间级热回收子单元中的流向，进而调整各个中间级热回收子单元相互之间的串联或并联连接方式。中间级热回收子单元的流体输出端通过管道分别与一级热回收子单元21、最后末级热回收子单元连通，最后末级热回收子单元通过热回收泵24与一级热回收子单元21的内腔流体输入端连接，形成余热回收回路。
其他的部件及其连接方式与实施例1相同。
利用本实施例的多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统来实现多级余热回收及自由热分配的方法，具体为：
(1)回收烘干单元3排出的热风，与多级热回收单元2中的一级热回收子单元21发生热交换，使该热回收子单元内的载热流体升温；
(2)根据空气源热泵单元1内的流体流量和温度，调整载热流体的流向，当外界环境温度较低时，切换调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21进入最末级的热回收子单元与空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，对进入空气源热泵单元1的蒸发器13的新风进行预热；当外界环境温度较高时，切换调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21进入中间级热回收子单元，其中一个中间级热回收子单元对进入烘干单元3的新风进行热交换预热，预热后的新风与空气源热泵单元1的冷凝器12进行热交换，使冷凝器12内的高温高压气体降温，而新风升温至烘干温度经风机吹送至烘干单元3，提高烘干效果的同时，达到余热回收并充分利用；而经热交换后的载热流体进入最末级的热回收子单元再经热回收泵24抽吸返回一级热回收子单元21，形成余热回收回路，完成余热回收和自由热分配。
上述的多级热回收单元2包括一级热回收子单元21和最末级热回收子单元以及连接在一级热回收子单元21和最末级热回收子单元之间的中间级热回收子单元，中间级热回收子单元可以是一级也可以是并联或串联的多级，可以根据空气源热泵单元1内的流体流量和温度，调整载热流体的流向，调节原则是：
(a)当外界为湿度大于50％，温度在0℃以下的结霜环境时，切换调节阀25，使载热流体从一级热回收子单元21进入最末级的热回收子单元与空气源热泵单元1的蒸发器13进风进行热交换，对进入空气源热泵单元1的蒸发器13的新风进行预热；
(b)当外界为0～5℃的低温环境时，切换调节阀25，使中间的各级热回收子单元并联，载热流体从一级热回收子单元21流出后按照空气源热泵单元1的蒸发器13和冷凝器12的换热需求而按照不同的流量分配同时进入中间的各级热回收子单元，分别对空气源热泵单元1的蒸发器13进风、冷凝器12以及烘干单元3的新风进行热交换；
(c)当外界为5℃以上的中高温环境时，切换调节阀25，使中间的各级热回收子单元串联，载热流体从一级热回收子单元21依次进入中间的各级热回收子单元，对空气源热泵单元1的蒸发器13进风、冷凝器12以及烘干单元3的新风进行热交换；
用流量计检测返回一级热回收子单元21管路中的换热降温载热流体的流量，判断，当一级热回收子单元21的进出载热流体温差大于等于5℃时，提高热回收泵24的运行频率；当一级热回收子单元21的进出载热流体温差小于5℃时，稳定或减少热回收泵24的运行频率，且各热回收子单元内的载热流体的流量满足系统运行，完成余热回收和自由热分配。

Claims (9)

1.一种实现多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统，其特征在于，包括烘干单元(3)、空气源热泵单元(1)和多级热回收单元(2)；多级热回收单元(2)回收热量使其自身的载热流体加热，加热的载热流体作为热源对空气源热泵单元(1)和烘干单元(3)的新风进行预热处理；
所述多级热回收单元(2)包括：
至少2级热回收子单元，利用内腔填充的载热流体与外界空气发生热交换，回收空气中的热量，分别对空气源热泵单元(1)和干燥单元的新风进行预热；
调节阀(25)，设置在热回收子单元之间的连接管路上，调节进入热回收子单元的载热流体流量，完成自由热分配；
热回收泵(24)，设置在热回收子单元的连接管路上；调节连接管路中的载热流体流量，使各级热回收子单元连通形成余热回收回路。
2.根据权利要求1所述的实现多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统，其特征在于，还包括流量计，流量计分别设置在空气源热泵单元(1)和多级热回收单元(2)的连接管路上，用于检测空气源热泵单元(1)和多级热回收单元(2)的各连接管道内的流体流量。
3.根据权利要求2所述的实现多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统，其特征在于，还包括控制器和温度传感器；
温度传感器，用于感应空气源热泵单元(1)中的流体温度；
控制器，与温度传感器、流量计、调节阀(25)连接或通讯，用于接收温度传感器感应的空气源热泵单元(1)的蒸发温度和各流量计所检测的空气源热泵单元(1)和多级热回收单元(2)中的各连接管道内的流体流量，并向调节阀(25)发送调节指令，调节各连接管道内的流体流量。
4.根据权利要求3所述的实现多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统，其特征在于，所述热回收子单元包括一级热回收子单元(21)、二级热回收子单元(22)和三级热回收子单元(23)，所述二级热回收子单元(22)和三级热回收子单元(23)以并联或者串联的方式连接在一级热回收子单元(21)的内腔流体输出端，二级热回收子单元(22)和/或三级热回收子单元(23)的内腔流体输出端通过热回收泵(24)与一级热回收子单元(21)的内腔流体输入端连接，形成余热回收回路。
5.一种多级余热回收及自由热分配方法，其特征在于，利用权利要求1所述的实现多级余热回收及自由热分配的空气源热风干燥系统来实现，具体的步骤包括：
(1)回收烘干单元(3)排出的热风，与多级热回收单元(2)中的一级热回收子单元(21)发生热交换，使该热回收子单元内的载热流体升温；
(2)根据空气源热泵单元(1)内的流体流量和温度，调整载热流体的流向，当外界环境温度较低时，切换调节阀(25)，使载热流体从一级热回收子单元(21)进入最末级的热回收子单元与空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)进风进行热交换，对进入空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)的新风进行预热；当外界环境温度较高时，切换调节阀(25)，使载热流体从一级热回收子单元(21)进入中间的各级热回收子单元，重复热交换后经热回收泵(24)抽吸返回一级热回收子单元(21)，形成余热回收回路，完成余热回收和自由热分配。
6.根据权利要求5所述的多级余热回收及自由热分配方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：
根据空气源热泵单元(1)内的流体流量和温度，调整载热流体的流向；
(a)当外界为湿度大于50％，温度在0℃以下的结霜环境时，切换调节阀(25)，使载热流体从一级热回收子单元(21)进入最末级的热回收子单元与空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)进风进行热交换，对进入空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)的新风进行预热；
(b)当外界为0～5℃的低温环境时，切换调节阀(25)，使中间的各级热回收子单元并联，载热流体从一级热回收子单元21流出后按照空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)和冷凝器(12)的换热需求而按照不同的流量分配同时进入中间的各级热回收子单元，分别对空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)进风、冷凝器(12)以及烘干单元(3)的新风进行热交换；
(c)当外界为5℃以上的中高温环境时，切换调节阀(25)，使中间的各级热回收子单元串联，载热流体从一级热回收子单元(21)依次进入中间的各级热回收子单元，对空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)进风、冷凝器(12)以及烘干单元(3)的新风进行热交换；
最后换热降温的载热流体经热回收泵(24)抽吸返回一级热回收子单元(21)，形成余热回收回路，完成余热回收和自由热分配。
7.根据权利要求6所述的多级余热回收及自由热分配方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：
根据空气源热泵单元(1)内的流体流量和温度，调整载热流体的流向；
(a)当外界为湿度大于50％，温度在0℃以下的结霜环境时，切换调节阀(25)，使载热流体从一级热回收子单元(21)进入最末级的热回收子单元与空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)进风进行热交换，对进入空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)的新风进行预热；
(b)当外界为0～5℃的低温环境时，若空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)内的进出流体温差小于5℃时，载热流体从一级热回收子单元(21)流出后优先进入最末级的热回收子单元，利用最末级的热回收子单元对空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)进风进行热交换，保证进入蒸发器(13)的进出口温差大于或等于5℃；当空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)内的进出流体温差达大于等于5℃时，调节调节阀(25)，使载热流体从一级热回收子单元(21)流出后通过中间各级热回收子单元，利用中间各热回收子单元对空气源热泵单元(1)的冷凝器(12)和烘干单元(3)的新风进行热交换，之后进入最末级的热回收子单元；
(c)当外界为5℃以上的中高温环境时，切换调节阀(25)，使中间的各级热回收子单元串联，载热流体从一级热回收子单元(21)依次进入中间的各级热回收子单元，对空气源热泵单元(1)的蒸发器(13)进风、冷凝器(12)以及烘干单元(3)的新风进行热交换；
最后换热降温的载热流体经热回收泵(24)抽吸返回一级热回收子单元(21)，形成余热回收回路，完成余热回收和自由热分配。
8.根据权利要求7所述的多级余热回收及自由热分配方法，其特征在于，所述换热降温的载热流体经热回收泵(24)抽吸返回一级热回收子单元(21)，具体是：用流量计检测返回一级热回收子单元(21)管路中的换热降温载热流体的流量，判断，当一级热回收子单元(21)的进出载热流体温差大于等于5℃时，提高热回收泵(24)的运行频率；当一级热回收子单元(21)的进出载热流体温差小于5℃时，稳定或减少热回收泵(24)的运行频率，且各热回收子单元内的载热流体的流量满足系统运行。
9.根据权利要求5～8任一项所述的多级余热回收及自由热分配方法，其特征在于，所述载热流体是液体介质。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5228626A (en) * 1992-04-09 1993-07-20 Mayolo Daniel A Movable industrial plant to dry into powder different liquids
CN106679348A (zh) * 2017-01-22 2017-05-17 长沙跃奇节能电气设备有限公司 烟花烘干管理系统
CN107782125A (zh) * 2017-10-31 2018-03-09 江苏天舒电器股份有限公司 一种自适应、自调节式热泵热风炉系统
CN108489251A (zh) * 2018-06-11 2018-09-04 南京农业大学 一种余热可回收利用的热泵型低温循环式谷物干燥机
CN108981292A (zh) * 2018-06-15 2018-12-11 上海工程技术大学 一种利用太阳能吸收式制冷的冻干机节能系统及运行方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5228626A (en) * 1992-04-09 1993-07-20 Mayolo Daniel A Movable industrial plant to dry into powder different liquids
CN106679348A (zh) * 2017-01-22 2017-05-17 长沙跃奇节能电气设备有限公司 烟花烘干管理系统
CN107782125A (zh) * 2017-10-31 2018-03-09 江苏天舒电器股份有限公司 一种自适应、自调节式热泵热风炉系统
CN108489251A (zh) * 2018-06-11 2018-09-04 南京农业大学 一种余热可回收利用的热泵型低温循环式谷物干燥机
CN108981292A (zh) * 2018-06-15 2018-12-11 上海工程技术大学 一种利用太阳能吸收式制冷的冻干机节能系统及运行方法

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