CN111678303A - 一种换热干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及干燥设备领域，尤其涉及一种换热干燥装置，可以同时具备加热干燥与除湿的功能，并能够节约能源。一种换热干燥装置，包括干燥室与换热装置，所述干燥室设有干燥换热器，所述换热装置与干燥换热器连接，所述换热装置包括换热机组与冷热切换装置，所述冷热切换装置设置在换热机组与干燥换热器之间。换热机组可以使用压缩机机组，同时制冷与制热，通过冷热切换装置可以直接改变干燥换热器的工作状态，制热方式可以用来对产品进行烘干，制冷方式可以用于除湿。

Description

一种换热干燥装置

技术领域

本发明涉及干燥设备领域，尤其涉及一种换热干燥装置。

背景技术

现有技术中，常见的干燥设备多用高温空气来加速产品中的水分蒸发，以实现烘干，但是烘干后的空气中湿度极高，需要及时将空气中的水分进行收集，否则将会重新回到产品中，影响产品的烘干效果。烘干过程中需要设置除湿装置对空气中的水蒸气进行收集与排出。额外设置的除湿装置增加了设备的制造成本，另外，由于烘干过程中空气中的水分含量是变化的，因此除湿设备的工况也难以控制，导致能耗增加。

专利号为201520673372.0的中国实用新型专利说明书中公开了一种热泵全热回收除湿高温烘干系统，公开了利用四通阀来改变加热系统中换热器的制热模式与制冷模式，同时具备了加热烘干与降温除湿的功能。但是该方案是通过压缩机来直接对最终端的换热器进行制热或制冷操作，导致压缩机负载较大，导致能源浪费严重。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种换热干燥装置，可以同时具备加热干燥与除湿的功能，并能够节约能源。

本发明提供方案如下：

一种换热干燥装置，包括干燥室与换热装置，所述干燥室设有干燥换热器，所述换热装置与干燥换热器连接，所述换热装置包括换热机组与冷热切换装置，所述冷热切换装置设置在换热机组与干燥换热器之间，所述换热机组包括依次连接的蒸发器、冷凝器与压缩机。换热机组可以使用压缩机机组，同时制冷与制热，通过冷热切换装置可以直接改变干燥换热器的工作状态，制热方式可以用来对产品进行烘干，制冷方式可以用于除湿，换热机组内部可以实现制冷或制热，蒸发器、冷凝器与压缩机形成封闭回路，制冷剂在其中运动，干燥换热器中通过的导热介质可以是水，加热机组改变水的温度，进而实现换热降低了压缩机的负载，减少了能源的浪费。

优选的，所述冷热切换装置包括换热控制阀，所述换热机组包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口与热侧出口，所述冷侧入口与冷侧出口连通，热侧入口与热侧出口连通，所述冷侧出口与热侧出口各通过一个换热控制阀与干燥换热器连接，所述冷侧入口、冷侧出口均与蒸发器连接，所述热侧入口、热侧出口均与冷凝器连接。换热机组一侧进行制冷，一侧进行制热，通过打开不同的换热控制阀，可以选择干燥换热器的工作状态。

优选的，所述干燥换热器数量不少于两个。当干燥换热器数量为两个或更多时，能同时进行加热与除湿，既能同时加热，也能一边加热一边除湿。例如在干燥初期可以所有干燥换热器均进行加热，提高产品内水分的蒸发效率，蒸发到临近结尾时，可以将其中一个或一部分干燥换热器改为制冷，从而通过冷凝的方式进行除湿。

优选的，还包括储能罐，所述储能罐包括储能罐入口与储能罐出口，所述储能罐出口与换热机组入口连接，所述储能罐入口与换热机组出口连接，所述换热机组出口与换热机组入口连通，所述干燥换热器出口与储能罐入口连接。储能罐可以储存经过换热机组换热的水，可以是热水或冷水，当需要使用时，将储能罐中的水再次经过换热机组加热，即可在较短时间内达到设定温度，而且在干燥换热器使用完成后的水，温度仍然高于或低于常温，可以返回储能罐继续使用。利用温度已经发生变化的水来作为制热或制冷的媒介，减少了能源的使用，节约了能源。换热机组可以采用压缩机换热机组，在换热机组的两侧能够分别进行加热与降温。

优选的，所述储能罐为冷储能罐，所述储能罐入口为冷能入口，所述储能罐出口为冷能出口，所述换热机组入口包括冷侧入口，所述换热机组出口包括冷侧出口，所述冷侧出口与干燥换热器出口分别连接冷能入口，所述冷侧出口连接干燥换热器入口。冷储能罐可以储存温度低于常温的冷水，当干燥换热器需要低温环境时，可以使水快速降温。

优选的，所述储能罐为热储能罐，所述储能罐入口为热能入口，所述储能罐出口为热能出口，所述换热机组入口包括热侧入口，所述换热机组出口包括热侧出口，所述热侧出口与干燥换热器出口分别连接热能入口，所述热侧出口连接干燥换热器入口。热储能罐可以储存温度高于常温的热水，当干燥换热器需要高温环境时，可以使水快速升温。

优选的，所述储能罐包括冷储能罐与热储能罐，所述冷储能罐包括冷能入与冷能出口，所述热储能罐包括热能入口与热能出口，所述换热机组入口包括冷侧入口与热侧入口，所述换热机组出口包括冷侧出口与热侧出口，所述冷侧出口与干燥换热器出口分别连接冷能入口，所述热侧出口与干燥换热器出口分别连接热能入口，所述冷侧出口连接干燥换热器入口，所述冷侧入口与冷侧出口连通，所述热侧入口与热侧出口连通，所述热侧出口连接干燥换热器入口。同时设置冷储能罐与热储能罐，可以根据需要来选择参与工作的储罐，不参与换热工作的储罐可以用来进行储能。例如干燥换热器需要冷水时，冷储能罐的冷水经过换热机组再次加热后流向干燥换热器，进行大循环，而热储能罐可以仅仅与换热机组进行循环，将冷储能罐的热量转以后进行储存，减少热能的流失浪费。

优选的，所述冷侧出口与冷能入口之间设有低温阀门。冷水的储能过程可以打开低温阀门，经过换热机组后温度降低的水流回冷储能罐进行储能。

优选的，所述热侧出口与热能入口之间设有高温阀门。热水储能过程可以打开高温阀门，经过换热机组后温度升高的水流回热储能罐进行储能。

优选的，所述冷热切换装置包括热能输入阀与冷能输入阀，所述干燥换热器入口与热侧出口之间设有热能输入阀，所述干燥换热器入口与冷侧出口之间设有冷能输入阀，所述干燥换热器出口与热能入口之间还设有热能输出阀，所述干燥换热器出口与冷能入口之间还设有冷能输出阀。根据干燥换热器的使用要求，可以选择参与到干燥换热器中循环的是热储能罐还是冷储能罐。实现一机多用，即可作为加热设备，有可作为降温设备使用。

优选的，所述储能罐设有保温层。保温层可以减少罐内的水与外界的热量交换，减少能源损失。

优选的，所述储能罐设有补水装置。储能罐可以根据使用需要，进行补水。

优选的，所述干燥室包括托盘、进风口与出风口，所述进风口设置在托盘下方，所述出风口设置在托盘上方，所述托盘至少部分镂空，允许空气流通。进风口将热量较大的空气从托盘下方向上流动，不会将待干燥产品压实在托盘上，保证了空气流通效率。

优选的，所述托盘上方设有多个立板。立板用于将待干燥产品与托盘分离，使产品悬空，保证了空气的流通效率。

优选的，所述立板设有侧面通孔。立板侧面设置通孔，当部分区域的立板顶部本产品遮盖严实，空气可以从侧板的通孔经过，提高空气流通效率。

优选的，所述立板顶部设有托板，相邻的所述托板之间留有空隙。托板可以使产品能更好的拜访，同时留有空隙保证气流通过。

本发明具有以下有益效果：

1.在烘干设备中，既需要高温来蒸发掉产品中的水分，同时还需要低温来将蒸发后的水蒸气进行冷凝排出。多个干燥换热器可以同时加热烘干、同时低温除湿或者分别进行加热与除湿工作，热储能罐与冷储能罐同时发挥作用，此时不管是升温后的热水，还是降温后的冷水，均参与使用，提高了能源的利用率。

2.储能罐内存储高于或低于常温的水，可以由换热机组直接对水进行加热或降温来获得，也可以回收干燥换热器中回流的水，而设置了储能罐则可以使水在进行加热或降温时，水的温度已经经过初步改变，减少了与设定温度之间的温度差，因此在进行换热时效率更高，减少了能源浪费。

以加热为例，热储能罐中预存了高于常温的热水，在需要使用时，直接对热储能罐中热水进行加热，能够更快速地达到所设定的温度，在干燥换热器使用完的热水虽然温度会下降，但是仍然会高于常温，流回热储能罐内储存。

3.储能罐内的水可以进行单独的储能过程，也可以在其他储能罐工作时进行储能，例如，当干燥换热器需要加热时，热储能罐的水经过换热机组再次加热后流向干燥换热器，而换热机组的冷侧则连接冷储能罐，在对热水加热过程中，已经从冷侧的冷水中提取了热量，此时冷侧排出的水温度更低，流回冷储能罐完成储能。

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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明结构示意图；

图2是干燥室结构示意图；

图3是图2中A处放大示意图。

图中：1-第一干燥换热器，2-第二干燥换热器，3-换热机组，4-冷储能罐，5-热储能罐，6-冷水泵，7-热水泵，8-冷水输出阀，9-低温阀门，10-高温阀门11-热能输入阀，12-冷能输入阀，13-热能输出阀，14-冷能输出阀，15-外接水出口，16-外接水入口，17-干燥室，18-托盘，19-进风口，20-出风口，21-通风孔，22-立板，23-侧面通孔，24-托板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1～图3所示，本实施例中提供一种换热干燥装置，包括干燥室17与换热装置，干燥室设有干燥换热器，换热装置与干燥换热器连接，换热装置包括换热机组、冷热切换装置与储能罐，冷热切换装置设置在换热机组与干燥换热器之间。

冷热切换装置包括换热控制阀，换热机组包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口与热侧出口，冷侧入口与冷侧出口连通，热侧入口与热侧出口连通，冷侧出口与热侧出口各通过一个换热控制阀与干燥换热器连接。换热控制阀包括热能输入阀11与冷能输入阀12,。干燥换热器数量为两个，分别为第一干燥换热器1与第二干燥换热器2。

换热机组3为压缩机换热机组，包括冷凝器与蒸发器，冷凝器一侧设有相互连通的热侧入口与热侧出口，蒸发器一侧设有相互连通的冷侧入口与冷侧出口。

储能罐包括冷储能罐3与热储能罐4。

冷侧入口与冷储能罐4的出口连接，之间设有冷水泵6与冷水输出阀8，冷侧出口连接到干燥换热器的入口与冷储能罐4的入口，冷侧出口与干燥换热器之间设有冷能输入阀12，冷侧出口与冷储能罐4的入口之间设有低温阀门9，干燥换热器与冷储能罐4的入口之间设有冷能输出阀14。

热侧入口与热储能罐5的出口连接，之间设有热水泵7，热侧出口连接到干燥换热器的入口与热储能罐5的入口，热侧出口与干燥换热器之间设有热能输入阀11，热侧出口与热储能罐5的入口之间设有高温阀门10，干燥换热器与热储能罐5的入口之间设有热能输出阀13。

冷侧入口还连接有外接水入口16，冷侧出口连接有外接水出口15。

储能罐设有保温材料与补水装置。外接水入口16连接地下水。

在本发明的其他实施例中，冷储能罐4与热储能罐5可仅设置其中之一，干燥换热器的数量可以是1个或多于2个。

干燥室17包括托盘18、进风口19与出风口20，进风口19设置在托盘18下方，出风口20设置在托盘18上方，托盘18设有通风孔21，允许空气流通。托盘18上方设有多个立板22，立板22设有侧面通孔23。立板22顶部设有托板24，相邻的托板24之间留有空隙。

换热装置工作原理如下：

本发明可实现多种换热方式，例如多个干燥换热器同时进行制热。打开冷水输出阀8、热能输入阀11与热能输出阀13，此时热储能罐5的水被换热机组3加热后送往干燥换热器，使用完成后流回热储能罐5。若打开外接水入口16与外接水出口15，则换热机组3可以不断从地下水中获取热量进行加热，若打开低温阀门9，则冷储能罐4的水可以经过换热机组3降温，然后将冷水储存起来。

当多个干燥换热器同时进行制冷时，打开冷水输出阀8、高温阀门10、冷能输入阀12与冷能输出阀14，冷储能罐4内的冷水经过换热机组进一步降温后送往干燥换热器，使用完成后流回冷储能罐4。热储能罐5的水在换热机组3内进一步吸收热量并升温，然后储存在热储能罐5内。

当多个干燥换热器分别制热与制冷时，例如第一干燥换热器1制热、第二干燥换热器2制冷。打开第一干燥换热器1连接的热能输入阀11、热能输出阀13，与第二干燥换热器2连接的冷能输入阀12、冷能输出阀14，以及冷水输出阀8，此时热储能罐5内的热水经过换热机组3加热后送往第一干燥换热器1，使用完成后流回热储能罐5，冷储能罐4内的冷水经过换热机组3降温后送往第二干燥换热器2，使用完成后流回冷储能罐4。

此外，本发明还具有储能模式，打开冷水输出阀8、低温阀门9与高温阀门10，冷水在冷储能罐4与换热机组3间不断循环降温，热水在热储能罐5与换热机组3间不断循环加热，从而获得温度较低的冷水与与温度较高的热水。

干燥室工作原理如下：

干燥室17设有风机，风机将使空气依次经过干燥换热器、进风口19、托盘18与出风口20，实现气流循环，待烘干的产品放置在托盘18上。在烘干过程中，干燥换热器制热，热空气将产品内水分蒸发到干燥室17内。当产品被烘干到一定程度，可以将其中一个或多个干燥换热器切换为制冷状态，通过水蒸气在干燥换热器上的冷凝来进行除湿。、

气流在经过托盘18时，从通风孔21与托板24间的空隙向上流动。当托板24上方局部产品积压较多，气流不能通过时，气流则可以从侧面通孔23中流动。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种换热干燥装置，包括干燥室与换热装置，所述干燥室设有干燥换热器，所述换热装置与干燥换热器连接，其特征在于：所述换热装置包括换热机组与冷热切换装置，所述冷热切换装置设置在换热机组与干燥换热器之间，所述冷热切换装置包括换热控制阀，所述换热机组包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口与热侧出口，所述冷侧入口与冷侧出口连通，热侧入口与热侧出口连通，所述冷侧出口与热侧出口各通过一个换热控制阀与干燥换热器连接，所述冷侧入口、冷侧出口均与蒸发器连接，所述热侧入口、热侧出口均与冷凝器连接所，述换热机组包括依次连接的蒸发器、冷凝器与压缩机。

2.根据权利要求1所述的一种换热干燥装置，其特征在于：所述干燥换热器数量不少于两个。

3.根据权利要求1所述的一种换热干燥装置，其特征在于：还包括储能罐，所述储能罐包括储能罐入口与储能罐出口，所述储能罐出口与换热机组入口连接，所述储能罐入口与换热机组出口连接，所述换热机组出口与换热机组入口连通，所述干燥换热器出口与储能罐入口连接。

4.根据权利要求3所述的一种换热干燥装置，其特征在于：所述储能罐为冷储能罐，所述储能罐入口为冷能入口，所述储能罐出口为冷能出口，所述换热机组入口包括冷侧入口，所述换热机组出口包括冷侧出口，所述冷侧出口与干燥换热器出口分别连接冷能入口，所述冷侧出口连接干燥换热器入口。

5.根据权利要求3所述的一种换热干燥装置，其特征在于：所述储能罐为热储能罐，所述储能罐入口为热能入口，所述储能罐出口为热能出口，所述换热机组入口包括热侧入口，所述换热机组出口包括热侧出口，所述热侧出口与干燥换热器出口分别连接热能入口，所述热侧出口连接干燥换热器入口。

6.根据权利要求3所述的一种换热干燥装置，其特征在于：所述储能罐包括冷储能罐与热储能罐，所述冷储能罐包括冷能入与冷能出口，所述热储能罐包括热能入口与热能出口，所述换热机组入口包括冷侧入口与热侧入口，所述换热机组出口包括冷侧出口与热侧出口，所述冷侧出口与干燥换热器出口分别连接冷能入口，所述热侧出口与干燥换热器出口分别连接热能入口，所述冷侧出口连接干燥换热器入口，所述冷侧入口与冷侧出口连通，所述热侧入口与热侧出口连通，所述热侧出口连接干燥换热器入口。

7.根据权利要求4或6所述的一种换热干燥装置，其特征在于：所述冷侧出口与冷能入口之间设有低温阀门。

8.根据权利要求5或6所述的一种换热干燥装置，其特征在于：所述热侧出口与热能入口之间设有高温阀门。

9.根据权利要求6所述的一种换热干燥装置，其特征在于：所述冷热切换装置包括热能输入阀与冷能输入阀，所述干燥换热器入口与热侧出口之间设有热能输入阀，所述干燥换热器入口与冷侧出口之间设有冷能输入阀，所述干燥换热器出口与热能入口之间还设有热能输出阀，所述干燥换热器出口与冷能入口之间还设有冷能输出阀。

10.根据权利要求3-6任一所述的一种换热干燥装置，其特征在于：所述储能罐设有保温层。

优选的，所述储能罐设有补水装置。

优选的，所述干燥室包括托盘、进风口与出风口，所述进风口设置在托盘下方，所述出风口设置在托盘上方，所述托盘至少部分镂空，允许空气流通。

优选的，所述托盘上方设有多个立板。

优选的，所述立板设有侧面通孔。

优选的。所述立板顶部设有托板，相邻的所述托板之间留有空隙。

Images