CN112097472A - 多级热泵干燥单元并联系统 - Google Patents

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杨鲁伟
董建
魏娟
李博
金建龙
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Abstract

本发明提供多级热泵干燥单元并联系统，包括多个并联设置的干燥器以及为多个干燥器共用的主机室，干燥器分为一对干燥室、设于一对干燥室之间的回风室以及一个缓冲室，回风室与每个干燥室相邻的侧壁均设有与干燥室连通的分流结构，回风室内设有循环风机和冷凝器，回风室与缓冲室相邻的侧壁分别设有回风阀和排风阀，缓冲室的顶壁设有第一新风阀；排风阀通过缓冲室与主机室的排风道相连，回风阀通过缓冲室与主机室直接相连；主机室内设有多个热泵机组，主机室的侧壁设有第二新风阀和排湿阀风机组件。本发明能够解决热泵系统在冬季寒冷地区低温工况下热泵系统的性能较低和在夏季高温工况下闭路式循环热泵干燥系统能效相对偏低的技术问题。

Description

多级热泵干燥单元并联系统
技术领域
本发明涉及热泵干燥技术技术领域，尤其涉及一种多级热泵干燥单元并联系统。
背景技术
热泵系统可以回收干燥过程的废热，且其具有低能耗、温湿度控制精度高、高干燥效率等优势。在北方寒冷地区，目前热泵干燥系统以主要半开式系统为主，该系统在夏季工况具有显著优势，但在冬季寒冷地区造成热泵系统的蒸发温度过低，降低热泵系统的性能，甚至不能正常运行。
发明内容
本发明实施例提供一种多级热泵干燥单元并联系统，以解决在冬季寒冷地区低温工况下热泵系统的性能较低和在夏季高温工况下闭路式循环热泵干燥系统能效相对偏低的技术问题。
本发明实施例提供一种多级热泵干燥单元并联系统，包括多个并联设置的干燥器以及设于多个所述干燥器一侧并为多个所述干燥器共用的主机室，每个所述干燥器被分隔为一对干燥室、设于一对所述干燥室之间的回风室以及与一对所述干燥室、所述回风室均隔开且位于一对所述干燥室、所述回风室的顶部的缓冲室，所述干燥室远离所述主机室的端部侧壁设有进料门，所述回风室与每个所述干燥室相邻的侧壁均设有与所述干燥室连通的分流结构，所述回风室内设有循环风机和用于加热循环空气的冷凝器，所述回风室与所述缓冲室相邻的侧壁分别设有回风阀和排风阀，所述回风室内设有将所述回风阀和排风阀隔开的第一隔板，所述缓冲室的顶壁设有第一新风阀；所述排风阀通过所述缓冲室与所述主机室的排风道相连，所述回风阀通过所述缓冲室与所述主机室直接相连；所述主机室内设有与每个干燥器一一对应的热泵机组，所述主机室的一个侧壁设有第二新风阀，所述主机室内设有与所述第二新风阀连通的新风道，所述主机室的另一个侧壁设有排湿阀风机组件。
根据本发明的一个实施例，所述主机室内设有蓄热材料，每个所述热泵机组包括蒸发器和设于所述回风室内的所述冷凝器，所述蒸发器设于所述主机室内。
根据本发明的一个实施例，所述回风室设有温湿度传感器。
根据本发明的一个实施例，所述回风室沿其长度方向间隔设有一对所述排风阀，分别为第一排风阀和第二排风阀，所述第一排风阀和第二排风阀分设于所述冷凝器的两侧，所述回风室内位于每个所述排风阀处设有导流板。
根据本发明的一个实施例，所述回风室沿其长度方向间隔设有一对所述回风阀，分别为第一回风阀和第二回风阀，所述第一回风阀和第二回风阀分设于所述冷凝器的两侧；一对所述排风阀与一对所述回风阀通过所述第一隔板隔开。
根据本发明的一个实施例，所述循环风机为正反转风机；
所述排湿阀风机组件包括独立控制的排湿阀和风机；
所述分流结构包括分流板和分流扇叶。
根据本发明的一个实施例，所述主机室和多个所述干燥器之间通过第二隔板隔开，所述第二新风阀设于靠近所述第二隔板的顶部，所述新风道固定在所述第二隔板上。
根据本发明的一个实施例，所述第二隔板与每个所述干燥器对应的位置均设有检查口。
根据本发明的一个实施例，所述热泵机组设有冷凝水排出口，所述冷凝水排出口与地下排水系统连接。
根据本发明的一个实施例，所述主机室沿其长度方向的相对两侧分别设有检查门。
本发明实施例提供的多级热泵干燥单元并联系统，包括多个并联设置的干燥器以及设于多个所述干燥器一侧并为多个所述干燥器共用的主机室，每个所述干燥器被分隔为一对干燥室、设于一对所述干燥室之间的回风室以及与一对所述干燥室、所述回风室均隔开且位于一对所述干燥室、所述回风室的顶部的缓冲室，所述干燥室远离所述主机室的端部侧壁设有进料门，所述回风室与每个所述干燥室相邻的侧壁均设有与所述干燥室连通的分流结构，所述回风室内设有循环风机和用于加热循环空气的冷凝器，所述回风室与所述缓冲室相邻的侧壁分别设有回风阀和排风阀，所述回风室内设有将所述回风阀和排风阀隔开的第一隔板，所述缓冲室的顶壁设有第一新风阀；所述排风阀通过所述缓冲室与所述主机室的排风道相连，所述回风阀通过所述缓冲室与所述主机室直接相连；所述主机室内设有与每个干燥器一一对应的热泵机组，所述主机室的一个侧壁设有第二新风阀，所述主机室内设有与所述第二新风阀连通的新风道，所述主机室的另一个侧壁设有排湿阀风机组件；不仅可以实现该系统的半开式和闭路式的耦合运行，解决在冬季寒冷地区低温工况下热泵系统的性能较低和在夏季高温工况下闭路式循环热泵干燥系统能效相对偏低的技术问题；而且多个干燥器共用一个主机室实现了不同干燥单元废热的共享化，当某个干燥器处于保湿阶段，其热泵机组可以利用其他干燥器的废热。此外，本实施例设计夏季工况的运行模式，可以实现全天候的运行工况。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例的多级热泵干燥单元并联系统的俯视结构示意图，图中示出了气流正转的流向；
图2是本发明实施例的多级热泵干燥单元并联系统的俯视结构示意图，图中示出了气流反转的流向；
图3是图1中A-A的剖视示意图；
图4是图2中A-A的剖视示意图；
图5是图1中B-B的剖视示意图。
附图标记：
1.热泵机组；2.冷凝器；3.循环风机；4.第一排风阀；5.第二排风阀；6.第一回风阀；7.第二回风阀；8.第一新风阀；9.排风道；10.第二新风阀；11.新风道；12.排湿阀风机组件；13.检查门；14.进料门；15.分流结构；16.干燥室；17.回风室；18.主机室；19.缓冲室；20.第一隔板；21.导流板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
下面结合图1-图5描述本发明实施例的多级热泵干燥单元并联系统(本实施例简称热泵系统)。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种多级热泵干燥单元并联系统，包括多个并联设置的干燥器以及设于多个所述干燥器一侧并为多个所述干燥器共用的主机室18，也就是说，本实施例设有一个主机室18，多个干燥器共用这一个主机室18。本实施例中，并联设置的多个干燥器平行设置。
具体地，如图1和图2所示，并结合图3至图4，每个所述干燥器被分隔为一对干燥室16、设于一对所述干燥室16之间的回风室17以及与一对所述干燥室16、所述回风室17均隔开且位于一对所述干燥室16、所述回风室17的顶部的缓冲室19。具体地，若沿干燥器的高度方向作为参照，一对干燥室16和回风室17位于同一层，缓冲室19位于干燥室16与回风室17的上层，换句话说，干燥器分为上下两层，一对干燥室16和回风室17位于下层，缓冲室19位于上层。
进一步地，回风室17与一对干燥室16之间均通过隔板隔开，缓冲室19与回风室17以及一对干燥室16之间也通过隔板隔开。
其中，所述干燥室16远离所述主机室18的端部侧壁设有进料门14，以干燥室16与主机室18连接的一端作为头端，则进料门14设于干燥室16的尾端侧壁，方便待干燥的物料从进料门14进入干燥室16干燥。
其中，所述回风室17与每个所述干燥室16相邻的侧壁均设有与所述干燥室16连通的分流结构15，具体地，分流结构15可以包括分流板和分流扇叶，分流板上设有流通孔，分流扇叶相对分流板设置，可以加速气流的流通，也便于将进入干燥室16的空气分布均匀；为了保证气体流通的均匀性，可以在回风室17与每个所述干燥室16相邻的侧壁的两端均设置该分流结构15。
本实施例中，所述主机室18内设有与每个干燥器一一对应的热泵机组1，热泵机组1包括压缩机和与压缩机形成制冷回路的冷凝器2和蒸发器，本实施例，冷凝器2制热，蒸发器制冷，所述回风室17内设有循环风机3和用于加热循环空气的冷凝器2，该冷凝器2为热泵机组1的冷凝器2，蒸发器依然设于主机室18内。
本实施例中，所述回风室17与所述缓冲室19相邻的侧壁分别设有回风阀和排风阀，所述回风室17内设有第一隔板20，将所述回风阀和排风阀隔开；回风阀与缓冲室19形成回风腔，排风阀与缓冲室19形成排风腔，所述排风阀通过所述缓冲室19(即排风腔)与所述主机室18的排风道9相连，通过排风道9将回风室17的排风引入主机室18，所述回风阀通过所述缓冲室19(即回风腔)与所述主机室18直接相连。
本实施例中，缓冲室19的顶壁设有第一新风阀8，可以理解的是，第一新风阀8用于在需要时向回风室17引入新风。
本实施例中，如图5所示，所述主机室18的一个侧壁设有第二新风阀10，所述主机室18内设有与所述第二新风阀10连通的新风道11，通过第二新风阀10向主机室18引入新风，且通过新风道11将新风引入；所述主机室18的另一个侧壁设有排湿阀风机组件12，用于将主机室18内的气体排入环境中。第二新风阀10和新风道11是结合排湿阀风机组件12运行的，当干燥室16处于保湿阶段或者高温的夏季工况，可以同时开启第二新风阀10和排湿阀风机组件12。
本实施例利用热泵机组1对干燥室16的温度进行调节，可通过调节压缩机的频率或者启停等方式进行调控。
本实施例采用闭路式和半开式循环的耦合运行模式；具体地，闭路式运行模式具体为排风阀将回风室17的加热后的空气通过缓冲室19排入主机室18，经过主机室18处理后的空气通过回风阀回到回风室17。
一种半开式运行模式具体为：排风阀将回风室17的加热后的空气通过缓冲室19排入主机室18，通过主机室18的排湿阀风机组件12排入环境，然后通过第一新风阀8向回风室17补入新风，保证气压稳定。
另一种半开式具体为：排风阀将回风室17的加热后的空气通过缓冲室19排入主机室18，通过主机室18的排湿阀风机组件12排入环境，然后从第二新风阀10向主机室18引入新风。
本实施例解决了在冬季寒冷地区低温工况下热泵系统的性能较低和在夏季高温工况下闭路式循环热泵干燥系统能效相对偏低的技术问题。
本实施例利用多级热泵干燥单元并联的运行模式，将多个热泵干燥单元的热泵机组1共用一个主机室18，多个干燥器共用一个主机室18实现了不同干燥单元废热的共享化，当某个干燥器处于保湿阶段，其热泵机组1可以利用其他干燥器的废热。
根据本发明的一个实施例，所述主机室18内可以设有蓄热材料，对干燥过程的主机室18温度起到调控作用，在主机室18内温度较低，蓄热材料释放热量，当主机室18温度偏高时，蓄热材料吸收热量。此外，当干燥物料对湿度没有严格要求的情况下，排风阀和回风阀的开度可以实现主机室18温度的控制；当干燥物料对湿度有严格要求的情况下，可利用主机室18蓄热材料来实现主机室18温度调控。
根据本发明的一个实施例，所述回风室17设有温湿度传感器，以便于为调控热泵机组1和各个风阀开启角度提供参照。
根据本发明的一个实施例，所述回风室17沿其长度方向间隔设有一对所述排风阀，分别为第一排风阀4和第二排风阀5，所述第一排风阀4和第二排风阀5分设于所述冷凝器2的两侧，便于排风的均匀性。为了将回风室17的空气引入缓冲室19，所述回风室17内位于每个所述排风阀处设有导流板21。
根据本发明的一个实施例，所述回风室17沿其长度方向间隔设有一对所述回风阀，分别为第一回风阀6和第二回风阀7，所述第一回风阀6和第二回风阀7分设于所述冷凝器2的两侧，便于回风的均匀性。一对所述排风阀与一对所述回风阀通过所述第一隔板20隔开，使得回风和排风相互之间不影响。
根据本发明的一个实施例，所述循环风机3为正反转风机，可以使得整个循环气流正转或反转，解决了干燥室16内物料干燥不均问题，并提高了干燥效率。
一个实施例，所述排湿阀风机组件12包括独立控制的排湿阀和风机，即可以开启排湿阀关闭风机，也可以开启排湿阀和风机，且排湿阀的开度可调控。
本实施例还包括控制装置，所述控制装置与所述排风阀、循环风机3及热泵机组1连接。
根据本发明的一个实施例，所述主机室18和多个所述干燥器之间通过第二隔板隔开，为了便于第二新风阀10和新风道11安装，所述第二新风阀10设于靠近所述第二隔板的顶部，所述新风道11固定在所述第二隔板上。
根据本发明的一个实施例，所述第二隔板与每个所述干燥器对应的位置均设有检查口，便于对每个干燥器检修或维护。
根据本发明的一个实施例，所述热泵机组1设有冷凝水排出口，所述冷凝水排出口与地下排水系统连接，用于将冷凝水排入地下排水系统，避免冷凝水聚集在主机室18。
根据本发明的一个实施例，所述主机室18沿其长度方向的相对两侧分别设有检查门13，便于对主机室18进行检修或维护。
下面结合附图具体描述冬季和夏季热泵系统的运行模式。
冬季低温环境优选的干燥模式：
图1和图3描述了热泵系统气流正转的流程，首先干燥室16与物料进行热质交换的空气经分流结构15(靠近进料门14一侧)进入回风室17，一部分空气经导流板21和排风阀4进入缓冲室19，然后经过排风道9进入主机室18，在主机室18被热泵机组1降温除湿，这部分空气可以经过主机室18的排湿阀风机组件12(建议只开排湿阀、风机关闭)排到环境，当被排湿阀风机组件12排到环境，需要开启第一新风阀8补进新风，同样经第一回风阀6回到回风室17，或者这部分的空气直接经第一回风阀6回到回风室17，并与回风室17的另一部分空气混合，混合后的空气经循环风机3排入冷凝器2，混合的空气被等湿加热，被加热的空气经分流结构15排入干燥室16，在干燥室16内与物料进行热质交换。
图2和图4描述了系统气流反转的流程，首先干燥室16与物料进行热质交换的空气经分流结构15(靠近进主机室18一侧)进入回风室17，一部分空气经导流板21和第一排风阀4进入缓冲室19，然后经过排风道9进入主机室18，在主机室18被热泵机组1降温除湿，这部分空气可以经过主机室18的排湿阀风机组件12(建议只开排湿阀、风机关闭)排到环境，当被排湿阀风机组件12排到环境，需要开启第一新风阀8补进新风，经第二回风阀7回到回风室17，或者这部分的空气直接经第二回风阀7回到回风室17，并与回风室17的另一部分空气混合，混合后的空气进入冷凝器2被等湿加热，被加热的空气经循环风机3排入送风口，然后经分流结构15排入干燥室16，在干燥室16内与物料进行热质交换。
夏季工况优选的干燥模式：
图5描述了主机室18内部管道的布置，在主机室18顶部布置了第二新风阀10，第二新风阀10与主机室18的新风道11相连，紧贴着新风道11的是排风道9，排风道9一侧和缓冲室19的排风侧相连，在排风道9的右侧设置回风口，是缓冲室19的回风侧与主机室18相连的接口。在夏季干燥模式需要持续开启第二新风阀10和排湿阀风机组件12，将室外环境空气经第二新风阀10和新风道11引入主机室18，以提高主机室18的温度，为热泵机组1提供热源。在干燥过程，回风室17排入主机室18的空气直接经排湿阀风机组件12排入环境，第一新风阀8和一对回风阀向干燥器补进新风，干燥室16和回风室17的正反转气流循环过程如冬季工况所述。
本实施例中，1、解决了目前低环温下热泵系统性能偏低的问题，利用闭路式和半开式运行模型，提高热泵系统的能效。
2、采用主机室18的新风循环，可以有效的提高热泵系统在北方夏季工况下热泵系统的性能。
3、采用主机室18控制逻辑，将多个干燥单元进行并联，实现了废热源的共享化，解决了在低环温下热泵系统在预热阶段运行困难，预热慢和效率低等问题。
4、每个单元独立控制，该热泵系统可以实现干燥加工厂的标准化生产，且每个干燥单元均可以实现不同物料的干燥加工。
5、采用了水平布置的可正反转的干燥器，解决了干燥室16内物料干燥不均匀问题，提高干燥效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，包括多个并联设置的干燥器以及设于多个所述干燥器一侧并为多个所述干燥器共用的主机室，每个所述干燥器被分隔为一对干燥室、设于一对所述干燥室之间的回风室以及与一对所述干燥室、所述回风室均隔开且位于一对所述干燥室、所述回风室的顶部的缓冲室，所述干燥室远离所述主机室的端部侧壁设有进料门，所述回风室与每个所述干燥室相邻的侧壁均设有与所述干燥室连通的分流结构，所述回风室内设有循环风机和用于加热循环空气的冷凝器，所述回风室与所述缓冲室相邻的侧壁分别设有回风阀和排风阀，所述回风室内设有将所述回风阀和排风阀隔开的第一隔板，所述缓冲室的顶壁设有第一新风阀；所述排风阀通过所述缓冲室与所述主机室的排风道相连，所述回风阀通过所述缓冲室与所述主机室直接相连；所述主机室内设有与每个干燥器一一对应的热泵机组，所述主机室的一个侧壁设有第二新风阀，所述主机室内设有与所述第二新风阀连通的新风道，所述主机室的另一个侧壁设有排湿阀风机组件。
2.根据权利要求1所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述主机室内设有蓄热材料，每个所述热泵机组包括蒸发器和设于所述回风室内的所述冷凝器，所述蒸发器设于所述主机室内。
3.根据权利要求1所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述回风室设有温湿度传感器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述回风室沿其长度方向间隔设有一对所述排风阀，分别为第一排风阀和第二排风阀，所述第一排风阀和第二排风阀分设于所述冷凝器的两侧，所述回风室内位于每个所述排风阀处设有导流板。
5.根据权利要求4所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述回风室沿其长度方向间隔设有一对所述回风阀，分别为第一回风阀和第二回风阀，所述第一回风阀和第二回风阀分设于所述冷凝器的两侧；一对所述排风阀与一对所述回风阀通过所述第一隔板隔开。
6.根据权利要求4所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述循环风机为正反转风机；
所述排湿阀风机组件包括独立控制的排湿阀和风机；
所述分流结构包括分流板和分流扇叶。
7.根据权利要求1所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述主机室和多个所述干燥器之间通过第二隔板隔开，所述第二新风阀设于靠近所述第二隔板的顶部，所述新风道固定在所述第二隔板上。
8.根据权利要求7所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述第二隔板与每个所述干燥器对应的位置均设有检查口。
9.根据权利要求1所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述热泵机组设有冷凝水排出口，所述冷凝水排出口与地下排水系统连接。
10.根据权利要求1所述的多级热泵干燥单元并联系统，其特征在于，所述主机室沿其长度方向的相对两侧分别设有检查门。
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