CN113091310A - 一种水源热泵干燥系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种水源热泵干燥系统，涉及干燥系统的领域，其包括用于产生热量的发热回路和用于对物料进行加热干燥的热交换回路，所述发热回路与热交换回路连通，所述发热回路包括蒸发器和压缩机，所述蒸发器的输入端接通地下水源，所述压缩机的输入端与蒸发器的输出端连通。本申请具有抽取地下水源气化形成高温蒸汽，再经过压缩机做功加热形成所需热源，减少压缩机做功加热所需的能源，同时对干燥仓排出的高温空气的余热进行回收利用，进一步减少能源消耗的效果。

Description

一种水源热泵干燥系统
技术领域
本申请涉及干燥系统的领域，尤其是涉及一种水源热泵干燥系统。
背景技术
一般物料为保持长期安全贮藏，均需要进行干燥。
相关技术中干燥一般通过燃烧器加热热源，然后将热源导入干燥设备对物料进行干燥。
发明人认为，燃烧器对热源进行加热，燃烧器本身所消耗的能源较多，增加了成本。
发明内容
为了改善现有干燥方式能源消耗较大的问题，本申请提供一种水源热泵干燥系统。
本申请提供的一种水源热泵干燥系统，采用如下的技术方案：
一种水源热泵干燥系统，包括用于产生热量的发热回路和用于对物料进行加热干燥的热交换回路 ，所述发热回路与热交换回路连通，所述发热回路包括蒸发器和压缩机，所述蒸发器的输入端接通地下水源，所述压缩机的输入端与蒸发器的输出端连通。
通过采用上述技术方案，蒸发器抽取地下水源，并使地下水源气化形成蒸汽，然后蒸汽输入压缩机中，压缩机做功，形成高温高压蒸汽，便于对物料进行干燥，地下水源本身具备一定的温度，且温度一般较为稳定，故地下水源形成的蒸汽加热至预定温度的差距相对较小，可减少压缩机做功的行程，进而减少所消耗的能源，减少成本。
可选的，所述热交换回路包括第一换热器和干燥仓，所述第一换热器包括接收发热回路热量的第一换热通道和与干燥仓的输入端连通的第二换热通道。
通过采用上述技术方案，发热回路产生的热量通过第一换热器进行交换后，再对干燥仓内的物料进行干燥，使得对物料干燥的温度较为合适，减少因温度过高对物料造成损伤的可能。
可选的，所述热交换回路还包括冷凝器和保温水箱，所述冷凝器包括管路通道和壳路通道，所述管路通道与压缩机的输出端连通，所述壳路通道的第一段与保温水箱连通，另一端与第一换热通道连通。
通过采用上述技术方案，蒸发器产生的蒸汽通过冷凝器与保温水箱内的水进行换热，再将经过换热的水导入第一换热通道，与第二换热通道内用于干燥物料的介质进行换热，进一步控制对干燥仓物料进行干燥的介质的温度，减少因介质温度过高对物料造成损伤的可能；同时采用水在第一换热器内进行换热，其换热降温后，依旧较为稳定，倘若采用气体，气体降温后，部分气体可能液化，导致传送较为麻烦。
可选的，所述热交换回路还包括第二换热器，所述第二换热器包括第三换热通道和第四换热通道，所述第三换热通道与干燥仓的输出端连通，所述第四换热通道的两端均与保温水箱连通。
通过采用上述技术方案，第二换热通道内的介质对干燥仓进行加热后，再进入第三换热通道，将热量传递给进入第四换热通道的保温水箱的水，对热量进行回收利用，保持保温水箱内的温度，进一步减少对能源的浪费。
可选的，所述管路通道远离压缩机的一端与蒸发器连通。
通过采用上述技术方案，经过管路通道放热的蒸汽呈气液混合状，再次进入蒸发器，经过蒸发器的气化和压缩机的做功加热后再次进入冷凝器，形成循环，同时穿过管路通道回到蒸发器的蒸汽依旧具有较高的热量，可进一步降低压缩机做功所需的能源。
可选的，所述干燥仓包括仓体和底仓，所述底仓的侧壁上设有进风管，所述进风管与第二换热通道连通，所述干燥仓的顶部设有盖板，所述盖板上设有出风管，所述出风管与第三换热通道连通，所述仓体内还设有搅拌装置。
通过采用上述技术方案，第二换热通道内的介质进入仓体内，对物料进行干燥，搅拌装置则可提升对物料进行搅拌，增加物料与实现干燥的介质的接触面积，进而提升干燥效果。
可选的，所述搅拌装置包括搅拌轴和搅拌螺带，所述搅拌轴沿仓体的轴向设置，所述搅拌轴的一端与盖体转动连接，另一端与底仓的底壁转动连接，所述底仓的底壁上设有用于驱动搅拌轴转动的第一驱动组件；
所述仓体的侧壁上设有回料板，所述回料板上设有近端和远端，所述近端设置于回料板沿仓体周向的一端，所述远端设置于回料板沿仓体周向的另一端，所述近端与仓体轴线间的距离大于远端与仓体轴线间的距离，所述搅拌轴的转动方向为自远端朝向近端。
通过采用上述技术方案，第一驱动组件驱动搅拌轴转动，搅拌轴则带动搅拌螺带转动，对物料搅拌，同时搅拌螺带在搅拌时会将物料甩向仓体的侧壁，部分物料撞击于回料板上，沿着回料板的轨迹自远端流动向近端，在脱离近端时，惯性力使得部分物料被甩向搅拌螺带，增加物料的扰动程度，进而增加物料与实现干燥的介质的接触面积，进一步提升物料的干燥效果。
可选的，所述仓体与底仓和盖体均转动连接，所述盖体通过支撑架固定于地面上，所述底仓上设有驱动仓体转动的第二驱动组件，所述仓体与搅拌轴转向相反。
通过采用上述技术方案，仓体转动，带动回料板转动，增加物料甩向搅拌螺带的惯性力，配合搅拌螺带增加物料的扰动程度，进一步提升物料的干燥效果。
可选的，所述第一驱动组件包括电机，所述电机安装于底仓的底壁上，所述搅拌轴沿其轴向的一端穿出底仓与电机的输出轴连接；
所述第二驱动组件包括固定板、传动轴和第一齿轮，所述固定板设于底仓的侧壁上，所述传动轴沿仓体的轴向转动连接于固定板上，所述第一齿轮同轴设于传动轴上，所述仓体的外壁上同轴设有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述传动轴与搅拌轴通过带传动实现传动。
通过采用上述技术方案，电机启动后，带动搅拌轴转动，搅拌轴通过带传动带动传动轴转动，传动轴再通过第一齿轮带动第二齿轮转动，进而电动仓体转动，使得搅拌轴与仓体一起转动，且二者转向相反，进一步提升物料的干燥效果。
可选的，所述进风管的底部设有第一滤网，所述第一滤网的底壁与盖体的底壁平齐，所述搅拌轴上设有刮板，所述刮板与盖体的底壁抵接，所述刮板的长度大于第一滤网与搅拌轴表面间的距离。
通过采用上述技术方案，搅拌轴转动时，带动刮板转动，刮板对第一滤网底面进行清理，减少物料堵塞第一滤网而导致实现干燥的介质难以排出的可能。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过蒸发器和压缩机的设置，抽取地下水源气化成蒸汽后再加热至所需温度，减少压缩机做功加热所需的能源，减少成本；
2.通过管路通道和蒸发器的设置，蒸汽在进行换热后回到蒸发器再次进行利用，减少压缩机做功加热所消耗的能源；
3.通过第二换热器、第三换热通道、第四换热通道和保温水箱的设置，对干燥仓进行干燥过的介质再与保温水箱内的水进行换热，对余热进行回收利用，进一步降低能耗。
附图说明
图1是本申请实施例中体现整体的结构示意图。
图2是本申请实施例中体现冷凝器的结构示意图。
图3是本申请实施例中体现干燥仓的结构示意图。
图4是本申请实施例中体现搅拌装置、第一滤网、刮板和风环的结构示意图。
图5是图4中A部的局部放大图。
图6是图4中B部的局部放大图。
附图标记说明：1、发热回路；11、蒸发器；12、气液分离器；13、压缩机；14、冷凝器；141、管体；142、密封盘；143、换热管；144、管路通道；145、壳路通道；5、储液器；16、节流阀；2、热交换回路；21、热水回路；211、保温水箱；212、第一循环泵；213、第二循环泵；214、第一控制阀；215、第二控制阀；22、空气回路；221、第一换热器；222、第二换热器；223、负压风扇；224、过滤器；3、干燥仓；31、底仓；311、支撑腿；312、进风管；313、风环；3131、吹风口；3132、第二滤网；32、仓体；321、回料板；3211、回料面；3212、近端；3213、远端；322、第二齿轮；33、盖体；331、出风管；332、第一滤网；333、支撑架；34、搅拌装置；341、搅拌轴；3411、刮板；342、搅拌螺带；343、电机；344、第二驱动组件；3441、固定板；3442、传动轴；3443、第一齿轮；35、斗式提升机。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种水源热泵干燥系统。
参照图1，一种水源热泵干燥系统包括发热回路1和热交换回路2，发热回路1用于产生热量，热交换回路2用于将发热回路1产生的热量转换后，对物料进行干燥。
参照图1，发热回路1包括依次连通的蒸发器11、压缩机13、冷凝器14和节流阀16，蒸发器11的输入端接通地下水源，抽取地下水源以形成蒸汽，高温蒸汽进入压缩机13，被压缩成高温高压的气体进入冷凝器14，在冷凝器14内冷凝为高温高压水，随后进入节流阀16，在节流阀16内节流降压和降温形成气液混合的状态再回归蒸发器11，形成循环。蒸发器11与压缩机13之间还连通有气液分离器12，用于减少液体进入压缩机13而导致压缩机13工作时出现损坏的可能。节流阀16与冷凝器14之间则连通有储液器5，用于减少自冷凝器14内排出的液体产生的冲击。
参照图1和图2，冷凝器14包括管体141，管体141内设有密封盘142，密封盘142与管体141之间密封连接，密封盘142沿管体141的轴向相对设置，两个密封盘142之间连通有换热管143，换热管143设有若干个，可以是9个，可以是12个。换热管143内形成管路通道144，换热管143与管体141之间且位于两个密封盘142之间则形成壳路通道145。
参照图1，热交换回路2包括热水回路21和空气回路22，热水回路21包括保温水箱211，空气回路22则包括依次设置的第一换热器221、干燥仓3、过滤器224和第二换热器222。保温水箱211侧壁上连通有第一循环泵212，第一循环泵212远离保温水箱211的一端与壳路通道145的底部连通。管路通道144的一端与压缩机13连通，另一端与储液器5连通。压缩机13输出的高温高压气体与保温水箱211内的水在冷凝器14内进行换热，以使保温水箱211内的水经过冷凝器14后，形成热水。
参照图1，第一换热器221包括第一换热通道和第二换热通道，第一换热通道的一端与壳路通道145的顶部连通，另一端与保温水箱211连通。壳路通道145与第一换热通道之间设有第一控制阀214，用于控制壳路通道145与第一换热通道之间是否连通，第一控制阀214可以是蝶阀。第二换热通道的一端与大气连通，另一端与干燥仓3连通，保温水箱211内的水在冷凝器14内与压缩机13输出的高温高压气体换热后，进入第一换热通道，与第二换热通道内的空气进行换热后，再回归保温水箱211。第二换热通道内的空气被第一换热通道内的热水加热后，成为高温空气，再进入干燥仓3，对干燥仓3内的物料进行干燥。干燥仓3与第一换热器221之间连通有负压风扇223，用于抽取空气。
参照图1，第二换热器222包括第三换热通道和第四换热通道，第三换热通道的一端与干燥仓3连通，另一端与大气连通。保温水箱211上还连通有第二循环泵213，第二循环泵213远离保温水箱211的一端与第四换热通道连通，第四换热通道远离第二循环泵213的一端则与保温水箱211连通。穿过干燥仓3的高温空气经过过滤器224的过滤，进入第三换热通道，与进入第四换热通道的水进行换热，对第三换热通道内的空气的余热进行利用，提升保温水箱211内的水温，第三换热通道内的高温空气则在换热后排入大气。过滤器224用于过滤高温空气内自干燥仓3内携带出的杂质，过滤器224可以是任意过滤器，其可承受温度达150摄氏度以上即可。第一换热器221和第二换热器222均可以为板翅式换热器。第四换热通道远离第二循环泵213的一端与保温水箱211之间设有第二控制阀215，用于控制第四换热通道远离第二循环泵213的一端与保温水箱211之间的通闭，第二控制阀215可以是蝶阀。
参照图3，干燥仓3包括自下而上设置的底仓31、仓体32和盖体33，仓体32与底仓31和盖体33均转动连接。底仓31的底壁上固定有四个支撑腿311，支撑腿311放置于地面上，用于支撑底仓31，盖体33也通过支撑架333固定于地面上。底仓31的侧壁上固定有进风管312，进风管312远离底仓31的一端与负压风扇223连通，盖体33上固定有出风管331，出风管331远离盖体33的一端与第三换热通道连通。空气通过进风管312进入仓体32内，对仓体32内的物料进行干燥，带着物料干燥产生的水分自出风管331离开。底仓31的一侧设有斗式提升机35，斗式提升机35的输入端与底仓31连通，斗式提升机35的输出端与盖体33连通，便于将底仓31的物料传送至仓体32的顶部，便于提升物料的流动性，进而提升干燥效率和效果。
参照图3和图4，底仓31的内壁上固定有风环313，风环313的外壁与进风管312远离负压风扇223的一端连通，风环313的内壁上开设有吹风口3131，吹风口3131沿风环313的周向阵列有多个，使得进入仓体32内的空气沿仓体32周向较为均匀。吹风口3131内固定有第二滤网3132，用于减少物料进入风环313的可能。
参照图3，仓体32内还设有搅拌装置34，用于提升物料的扰动程度，增加物料与空气的接触面积，进而增加物料的干燥效果。搅拌装置34包括搅拌轴341、搅拌螺带342和第一驱动组件，搅拌轴341的一端与盖体33转动连接，另一端与底仓31转动连接，搅拌螺带342沿搅拌轴341的轴向呈螺旋状环绕设置，且固定于搅拌轴341上。第一驱动组件包括电机343，电机343通过安装板固定于底仓31的底壁上，电机343的输出轴与搅拌轴341伸出底仓31的部分同轴固定，用于驱动搅拌轴341转动。
参照图3，底仓31的侧壁上还设有驱动仓体32转动的第二驱动组件344，第二驱动组件344包括传动轴3442、固定板3441和第一齿轮3443。固定板3441固定于底仓31的侧壁上，传动轴3442与固定板3441转动连接，且传动轴3442的轴线与搅拌轴341的轴线平行。传动轴3442通过带传动与搅拌轴341实现传动，带传动可以是同步带传动。第一齿轮3443与传动轴3442同轴固定，仓体32的外壁上同轴固定有第二齿轮322，第一齿轮3443与第二齿轮322啮合。电机343启动时，带动搅拌轴341转动，搅拌轴341通过带传动带动传动轴3442转动，传动轴3442再带动第一齿轮3443转动，第一齿轮3443通过与第二齿轮322的啮合带动仓体32转动，且转向与搅拌轴341相反。
参照图4和图6，仓体32的内壁上还固定有回料板321，回料板321沿仓体32的轴线方向阵列有组，每组回料板321沿仓体32的周向阵列有多个。回料板321包括近端3212和远端3213，近端3212设置于回料板321沿仓体32周向的一端，远端3213设置于回料板321沿仓体32周向的另一端。远端3213与仓体32轴线间的距离大于近端3212与仓体32轴线间的距离，远端3213与近端3212之间形成有回料面3211，回料面3211可以是圆弧面，也可以是斜面。搅拌轴341的转向为自远端3213朝向近端3212，搅拌轴341带动搅拌螺带342搅拌时，将物料甩向仓体32的内壁，部分物料撞击于回料面3211上，沿着回料面3211自远端3213移动至近端3212，在物料脱离近端3212时，物料在惯性力的作用下被甩向搅拌螺带342，再次被搅拌螺带342搅拌而分散，便于增加物料与空气的接触面积。仓体32也转动且转动方向与搅拌轴341相反，则可加大物料被甩向搅拌螺带342的效率和惯性力，进一步提升物料的干燥效率和效果。
参照图4和图6，出风管331内固定有第一滤网332，第一滤网332的底壁与盖体33的底壁平齐，搅拌轴341的侧壁上固定有刮板3411，刮板3411的顶壁与盖板的底壁抵接，刮板3411远离搅拌轴341的一端与搅拌轴341轴线间的距离大于第一滤网332与搅拌轴341轴线间的最大距离。搅拌轴341转动时，刮板3411可对第一滤网332的底壁进行清理，减少物料将第一滤网332堵住的可能。
本申请实施例一种水源热泵干燥系统的实施过程为：发热回路1工作时，蒸发器11先抽取地下水源，使地下水源气化形成高温蒸汽，高温蒸汽穿过气液分离器12后进入压缩机13，压缩机13将高温蒸汽压缩为高温高压蒸汽，高温高压蒸汽再进入冷凝器14的管路通道144，冷凝为高温高压水，高温高压水再经过储液器5进入节流阀16，在节流阀16内节流降压和降温形成气液混合的状态，再回归蒸发器11，实现发热回路1的循环工作。
热水回路21工作时，第一循环泵212抽取保温水箱211内的水进入壳路通道145，与管路通道144内的高温高压蒸汽换热后，形成热水，热水再经过第一控制阀214214进入第一换热通道，然后再回到保温水箱211。同时第二循环泵213抽取保温水箱211内的水进入第四换热通道，再经过第二控制阀215，回到保温水箱211。
空气回路22工作时，空气被负压风扇223抽取，先进入第二换热通道，被第一换热通道内的热水加热后，形成高温空气，高温空气经过负压风扇223，自进风管312进入仓体32内，对物料进行干燥后，自出风管331排出，再经历过滤器224的过滤后，进入第三换热通道，对第四换热通道内的水进行加热，最后排入大气。
干燥仓3工作时，进风管312进入高温空气，高温空气自吹风口3131进入仓体32，对仓体32内物料进行干燥，随后穿过第一滤网332，自出料管排出。同时电机343启动，带动搅拌轴341转动，搅拌轴341带动搅拌螺带342转动，对物料进行搅拌分散。搅拌轴341同时通过带传动带动传动轴3442转动，传动轴3442再带动第一齿轮3443转动，第一齿轮3443通过与第二齿轮322的啮合带动仓体32转动，仓体32带动回料板321转动，将物料甩向搅拌螺带342，进一步对物料进行分散，提升物料的干燥效率。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水源热泵干燥系统，其特征在于：包括用于产生热量的发热回路(1)和用于对物料进行加热干燥的热交换回路(2)，所述发热回路(1)与热交换回路(2)连通，所述发热回路(1)包括蒸发器(11)和压缩机(13)，所述蒸发器(11)的输入端接通地下水源，所述压缩机(13)的输入端与蒸发器(11)的输出端连通。
2.根据权利要求1所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述热交换回路(2)包括第一换热器(221)和干燥仓(3)，所述第一换热器(221)包括接收发热回路(1)热量的第一换热通道和与干燥仓(3)的输入端连通的第二换热通道。
3.根据权利要求2所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述发热回路(1)还包括冷凝器(14)，所述热交换回路(2)还包括保温水箱(211)，所述冷凝器(14)包括管路通道(144)和壳路通道(145)，所述管路通道(144)与压缩机(13)的输出端连通，所述壳路通道(145)的一端与保温水箱(211)连通，另一端与第一换热通道连通。
4.根据权利要求3所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述热交换回路(2)还包括第二换热器(222)，所述第二换热器(222)包括第三换热通道和第四换热通道，所述第三换热通道与干燥仓(3)的输出端连通，所述第四换热通道的两端均与保温水箱(211)连通。
5.根据权利要求3所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述管路通道(144)远离压缩机(13)的一端与蒸发器(11)连通。
6.根据权利要求4所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述干燥仓(3)包括仓体(32)和底仓(31)，所述底仓(31)的侧壁上设有进风管(312)，所述进风管(312)与第二换热通道连通，所述干燥仓(3)的顶部设有盖板，所述盖板上设有出风管(331)，所述出风管(331)与第三换热通道连通，所述仓体(32)内还设有搅拌装置(34)。
7.根据权利要求6所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述搅拌装置(34)包括搅拌轴(341)和搅拌螺带(342)，所述搅拌轴(341)沿仓体(32)的轴向设置，所述搅拌轴(341)的一端与盖体(33)转动连接，另一端与底仓(31)的底壁转动连接，所述底仓(31)的底壁上设有用于驱动搅拌轴(341)转动的第一驱动组件；
所述仓体(32)的侧壁上设有回料板(321)，所述回料板(321)上设有近端(3212)和远端(3213)，所述近端(3212)设置于回料板(321)沿仓体(32)周向的一端，所述远端(3213)设置于回料板(321)沿仓体(32)周向的另一端，所述近端(3212)与仓体(32)轴线间的距离大于远端(3213)与仓体(32)轴线间的距离，所述搅拌轴(341)的转动方向为自远端(3213)朝向近端(3212)。
8.根据权利要求7所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述仓体(32)与底仓(31)和盖体(33)均转动连接，所述盖体(33)通过支撑架(333)固定于地面上，所述底仓(31)上设有驱动仓体(32)转动的第二驱动组件(344)，所述仓体(32)与搅拌轴(341)转向相反。
9.根据权利要求8所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述第一驱动组件包括电机(343)，所述电机(343)安装于底仓(31)的底壁上，所述搅拌轴(341)沿其轴向的一端穿出底仓(31)与电机(343)的输出轴连接；
所述第二驱动组件(344)包括固定板(3441)、传动轴(3442)和第一齿轮(3443)，所述固定板(3441)设于底仓(31)的侧壁上，所述传动轴(3442)沿仓体(32)的轴向转动连接于固定板(3441)上，所述第一齿轮(3443)同轴设于传动轴(3442)上，所述仓体(32)的外壁上同轴设有第二齿轮(322)，所述第一齿轮(3443)与第二齿轮(322)啮合，所述传动轴(3442)与搅拌轴(341)通过带传动实现传动。
10.根据权利要求9所述的一种水源热泵干燥系统，其特征在于：所述进风管(312)的底部设有第一滤网(332)，所述第一滤网(332)的底壁与盖体(33)的底壁平齐，所述搅拌轴(341)上设有刮板(3411)，所述刮板(3411)与盖体(33)的底壁抵接，所述刮板(3411)的长度大于第一滤网(332)与搅拌轴(341)表面间的距离。
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