一种整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气
能热泵烘干设备
技术领域
本发明涉及烘干设备技术领域,具体涉及整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气能热泵烘干设备。
背景技术
空气能烘干室通过热泵,将放置于相对密闭的保温板房内的物品,通过闭式的干燥分循环将水蒸气在冷片上冷凝排出板房,达到除湿干燥的目的。一般而言,高温热泵是指制热出水温度及出风温度能够达到80度以上的热泵,而对制热出水温度达到65度的热泵称为中温热泵或者中高温热泵。高温热泵的出现,极大拓展了热泵的应用领域,可以直接回收利用20-55℃的低品位余(废)热资源,制出65-95℃热水,用于供暖,原油加热,工业保温,生产用热等领域。
现有空气能烘干主要是将低温低压的制冷剂气体压缩层高温高压的气体,高温高压气体流经冷凝器,利用风或水不断的向外界放热,凝结成中温高压制冷剂液体,中温高压制冷剂液体经过节流装置的节流,变成了低温低压制冷剂液体,低温低压的制冷剂液体,流经蒸发器用风或水不断的向室内吸热,蒸发成低温低压的制冷剂气体。传统的空气能烘干技术需要大量的电力资源,同时热效率也比较低,使得使用成本比较高,造成了较大的经济压力。
发明内容
本发明的目的在于提供整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气能热泵烘干设备,以对从烘干室排出的携带余热的湿热气流进一步回收利用,并通过冷凝器对空气进行梯级循环加热实现恒温出风。
整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气能热泵烘干设备包括压缩机组、冷凝器和蒸发器,压缩机组将制冷剂压缩后导入冷凝器,制冷剂通过冷凝器进行换热后导入蒸发器,制冷剂在蒸发器内通过节流阀膨胀气化后返回压缩机组;
所述冷凝器设置在新风加热室内,新风加热室的进风口连接余热吸收装置,新风加热室的出风口设有排风阀;所述冷凝器设有多级,多级冷凝器沿进风口至出风口的方向依次设置,冷凝器的下方设有循环风机,循环风机的轴向沿多级冷凝器的排列方向设置,出风口处设有温度传感器,温度传感器通过控制器连接排风阀,温度传感器向控制器反馈的反馈值大于阈值时,排风阀打开;
所述余热吸收装置由若干散热翅片构成且设置在余热回收室内,散热翅片与余热回收是的壳体之间形成热风通道和新风通道,热风通道和新风通道相互隔离,热风通道连通回风口,新风通道连通进风口和新风进口。
本基础方案的有益效果在于:
(1)在本基础方案中,排风阀打开,在新风加热室内的空气通过排风阀排出以向烘干室提供热量,从而将导致新风加热室内的风压降低,则新风加热室将通过进风口吸入新风;而在排风阀关闭的情况下,新风加热室内的风压不变,则在循环风机的作用下,空气将一直在新风加热室内循环。由于多级冷凝器沿进风口至出风口的方向依次设置,在新风进入新风加热室后将依次经过各级冷凝器,通过其与冷凝器进热交换,以达到加热空气的作用;冷凝器的设定的阈值温度依次升高,可以提升冷凝器对空气的加热效率。
(2)通过在出风口处设置温度传感器以实时进行温度检测控制排风阀的开闭,当新风加热室内的空气未被加热到设定的阈值温度时,排风阀关闭,从而使新风加热室内部空气反复循环经过冷凝器以进行热交换,直至空气被加热至设定的阈值温度,可以达到恒温出风的目的,增强烘干效果;而当温度传感器检测到的排风温度大于设定的阈值温度时,控制器将控制压缩机组降低功率,以减少耗能。
(3)余热吸收装置由若干交错的翅片构成,以形成新风通道和热风通道;热风在烘干室内对物料进行烘干后,将带走物料中的水分排出湿热空气,湿热空气将通过回风口进入余热吸收装置的热风通道;由于湿热空气中仍携带有部分热量,因此湿热空气将和翅片进行热交换以将翅片加热,而新风通过新风通道进入新风加热室时,新风将和翅片进行热交换,从而对新风进行预热,提高热能利用率。
优选方案一:作为对基础方案的进一步优化,所述压缩机组安装在新风加热室的下方,冷凝器设置偶数级,一级冷凝器对应一组压缩机组;压缩机组均匀分布在经过循环风机轴向的竖直平面的两侧布置,单侧的压缩机组与冷凝器交错布置。压缩机组分布在两侧,且与冷凝器交错布置,方便布置压缩机组与冷凝器之间的连接管道。
优选方案二:作为对优选方案一的进一步优化,所述蒸发器设置在余热吸收装置的下方,且蒸发器设置在蒸发室内,余热回收室的底部设有连通热风通道的风孔,且风孔连通蒸发室;蒸发室的侧面设有排风扇。湿热空气与余热吸收装置进行热交换排出后仍携带有少量的热量,而湿热空气经过余热回收装置后将通过风孔排出并进入蒸发室内,即湿热空气可使蒸发器处于相对适宜的温度环境中,从而避免蒸发器结霜或过冷,以使空气能热泵处于较高效的工作状态。
优选方案三:作为对优选方案二的进一步优化,所述蒸发器共设置多块,且蒸发器的块数与冷凝器的级数相同;蒸发器均匀分布在经过循环风机轴向的竖直平面的两侧,同一侧的蒸发器沿竖直方向相连成一组,且处于相同侧的压缩机组和蒸发器相连接。压缩机组和蒸发器均分布在同一竖直平面的两侧,有利于压缩机组与蒸发器之间的管道布置。
优选方案四:作为对优选方案三的进一步优化,两组所述蒸发器呈V字形布置,且两组蒸发器形成的开口远离冷凝器,排风扇设置在两组蒸发器之间。两组蒸发器呈V字形布置,有利于配合排风扇使从余热吸收装置排出的湿热空气经过蒸发器,以充分利用热量。
优选方案五:作为对优选方案四的进一步优化,还包括烘干室,沿烘干室的长度方向的两相对侧壁上设有分别与出风口和回风口连接的进风口和排风口,烘干室内设有物料传送装置,传送装置沿烘干室的长度方向设置;传送装置包括沿竖直方向层叠设置的上层传送带和下层传送带,下层传送带将物料向进风口一侧运送,上层传送带将物料向排风口一侧运送,在靠近进风口的一端,下层传送带超出上层传送带的端部,传送装置还包括设置在上层传送带靠近排风口一端的物料提升装置;
物料提升装置包括半圆弧形的挡料槽和圆弧形滑道,挡料槽和圆弧形滑道与上层传送带的驱动辊同轴设置;圆弧形滑道内设有可沿圆弧形滑道滑动的滑块,且在圆弧形滑道的上端设有与滑块相抵复位弹簧,挡料槽内设有可伸缩的刮料板,刮料板受到朝向固定板的挤压力时,伸缩板将缩回固定板内;上层传送带动下方设有第二楔块,第二楔块与刮料板配合将挤压刮料板;
上层传送带的驱动辊的端部固定有可伸缩的拨杆,拨杆沿驱动辊的径向设置,滑块的侧壁上固定有平行与上层传送带的驱动辊的轴向的挡杆,上层传送带的驱动辊的轴线的上方设有可与拨杆的端部配合的第一楔块,第一楔块与拨杆的端部配合时拨杆的长度将逐渐缩小;拨杆的端部设有转动过程中朝向前方的楔面。
在本优选方案中,通过设置物料提升装置可使上层传送带和下层传送带上的物料能够实现循环,从而能够实现物料在空间上的分布,且物料从上层传送带掉落到下层传送带,有利于物料分散,可促进物料的烘干;另外,物料在烘干室的长度方向上循环,且进风口和排风口也沿长度方向设置,因此有利于物料均匀吸收热量,从而使物料的脱水状态呈现一致。
附图说明
图1为本发明整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气能热泵烘干设备的示意图;
图2为本发明整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气能热泵烘干设备的主视图;
图3为本发明整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气能热泵烘干设备的俯视图;
图4为本发明整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气能热泵烘干设备的蒸发室内部的仰视图;
图5为实施例二中烘干箱的剖视图;
图6为图5中A部分的放大图;
图7为拨杆的滑动杆的楔面与挡杆接触时代状态图;
图8为挡料槽的截面图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
说明书附图中的附图标记包括:压缩机组10、冷凝器20、蒸发器30、余热吸收装置40、新风加热室50、进风口51、出风口52、循环风机53、余热回收室60、新风进口61、回风口62、蒸发室70、排风扇71、烘干箱80、热风进口81、排风口82、上层传送带91、下层传送带92、驱动辊93、拨杆94、固定杆941、滑动杆942、挡料槽95、挡料刷951、第二楔块952、圆弧形滑道96、第一楔块961、复位弹簧962、滑块963、挡杆964、刮料板97、固定板971、伸缩板972。
实施例一:
整体式内循环分级加热恒温出风热回收多级利用的空气能热泵烘干设备主要包括压缩机组10、冷凝器20、蒸发器30以及余热吸收装置40。如图1、图2所示,压缩机组10、冷凝器20、蒸发器30和余热吸收装置40均安装在制热柜体内,且制热柜体被隔板分隔为多个腔室,分别包括压缩机安装室、新风加热室50、余热回收室60以及蒸发室70;如图2所示,新风加热室50和余热回收室60设于制热柜体的上部,并分别分布在制热柜体的左侧和右侧,而压缩机安装室位于新风加热室50的下方,蒸发室70位于余热回收装置的下方。压缩机组10安装在压缩机安装室内,冷凝器20安装在新风加热室50内,余热吸收装置40安装在余热回收室60内,蒸发器30安装在蒸发室70内。
其中,新风加热室50的右侧壁设有进风口51,进风口51连通右侧的余热回收室60;制热柜体的顶部设有连通新风加热室50的出风口52,且出风口52靠近新风加热室50的右侧壁。如图2所示,冷凝器20共设有四级,且各级冷凝器20从右至左依次布置并位于进风口51和出风口52之间,冷凝器20从右至左依次为第一级至第四级,且冷凝器20设于新风加热室50的顶部;在第四级冷凝器20的下方设有循环风机53,循环风机53将气流向进风口51一侧引导,从而在出风口52封闭时,循环风机53可使新风加热室50内的气流在新风加热室50内循环流动。出风口52处安装有排风阀,排风阀打开则出风口52打开,排风阀关闭则出风口52关闭;另外,在出风口52处设有温度传感器,温度传感器通过控制器连接排风阀,排风阀采用电磁阀,当温度传感器向控制器反馈的反馈值大于或等于阈值时,则排风阀打开,否则排风阀关闭。
余热吸收装置40由若干散热翅片构成,其结构类似于常见的散热器;散热翅片与余热回收室60的侧壁之间形成了热风通道和新风通道,热风通道竖直布置,新风通道水平布置,且热风通道和新风通道相互隔离。如图2所示,余热回收室60的顶壁上设有回风口62和新风进口61,回风口62和新风进口61分别靠近余热回收室60的左侧壁和右侧壁;其中,热风通道连通回风口62,新风通道连通进风口51和新风进口61。
如图1所示,压缩机组10共设有四组,四组压缩机分别布置在压缩机安装室的两侧;如图3所示,四组压缩机沿经过制热柜体中心的平面对称分布,且位于同一侧的两组压缩机与冷凝器20交错布置,即在图3中上侧的两组压缩机连接第一级和第三级冷凝器20,而下侧的两组压缩机连接第二级和第四级冷凝器20。
如图4所示,余热回收室60的底部设有连通热风通道的风孔,且风孔连通蒸发室70;蒸发室70的右侧面设有排风扇71。蒸发器30共设置四块,如图3、图4所示,蒸发器30沿经过制热柜体中心的平面对称分布,同一侧的蒸发器30沿竖直方向相连成一组,且上侧的压缩机组10和上侧的蒸发器30相连接,下侧的压缩机与下侧的蒸发器30相连接。两组蒸发器30呈V字形布置,且形成的开口远离朝向右侧,排风扇71设置在两组蒸发器30之间。
压缩机组10将制冷剂压缩后导入冷凝器20,制冷剂通过冷凝器20进行换热后导入蒸发器30,制冷剂在蒸发器30内通过节流阀膨胀气化后返回压缩机组10,从而使制冷剂在压缩机、冷凝器20和蒸发器30之间形成回路。
排风阀打开,在新风加热室50内的空气通过排风阀排出以向烘干室提供热量,从而将导致新风加热室50内的风压降低,则新风加热室50将通过进风口51吸入新风;而在排风阀关闭的情况下,新风加热室50内的风压不变,则在循环风机53的作用下,空气将一直在新风加热室50内循环。由于多级冷凝器20沿进风口51至出风口52的方向依次设置,在新风进入新风加热室50后将依次经过各级冷凝器20,通过其与冷凝器20进热交换,以达到加热空气的作用;冷凝器20的设定的阈值温度依次升高,可以提升冷凝器20对空气的加热效率。
出风口52处设有温度传感器实时进行温度检测以控制排风阀的开闭,当新风加热室50内的空气未被加热到设定的阈值温度时,排风阀关闭,从而使新风加热室50内部空气反复循环经过冷凝器20以进行热交换,直至空气被加热至设定的阈值温度,实现恒温出风以对烘干室内的物料进行恒温烘干,提高烘干效率;当温度传感器检测到的排风温度大于设定的阈值温度时,控制器将控制压缩机组10降低功率,以减少耗能。另外,四级冷凝器20依次设置,在新风进入新风加热室50后将依次经过各级冷凝器20,通过其与冷凝器20进行热交换,以达到加热空气的作用;冷凝器20设定的阈值温度依次升高,可以提升冷凝器20对空气的加热效率,并降低耗能。
热风在烘干室内对物料进行烘干后,将带走物料中的水分排出湿热空气,湿热空气将通过回风口62进入余热吸收装置40的热风通道,湿热空气和翅片进行热交换将翅片加热,新风通过新风通道进入新风加热室50时,也将和翅片进行热交换,从而对新风进行预热,提高热能利用率。湿热空气经过余热回收装置后将通过风孔排出并进入蒸发室70内,使蒸发器30处于相对适宜的温度环境中,避免蒸发器30结霜或过冷,以使空气能热泵处于较高效的工作状态。
实施例二:
实施例二与实施例一的区别在于,在实施例二中对烘干室进行了进一步的改进。如图5所示,实施例二中,烘干室呈长方体状,沿烘干室的长度方向的两相对侧壁上设有热风进口81和排风口82,热风进口81连接制热柜体的出风口52,排风口82连接制热柜体的回风口62。
烘干室内设有物料传送装置,传送装置沿烘干室的长度方向设置。传送装置包括沿竖直方向层叠设置的上层传送带91和下层传送带92;其中下层传送带92将物料向热风进口81一侧运送,上层传送带91将物料向排风口82一侧运送,在靠近热风进口81的一端,下层传送带92超出上层传送带91的端部,使得物料从上层传送带91落下后直接进入下层传送带92。传送装置还包括设置在上层传送带91靠近排风口82一端的物料提升装置。
如图6所示,物料提升装置包括半圆弧形的挡料槽95,以及与挡料槽95固定的圆弧形滑道96,挡料槽95和圆弧形滑道96与上层传送带91的驱动辊93同轴设置并依次向外布置。圆弧形滑道96内设有可沿圆弧形滑道96滑动的滑块963,且在圆弧形滑道96的上端设有复位弹簧962,复位弹簧962与滑块963相抵,滑块963向圆弧滑形滑道的上端滑动,滑块963将压缩复位弹簧962,释放复位弹簧962施加在滑块963上的驱动力,复位弹簧962将推动滑块963向下滑动并复位。在挡料槽95内设有刮料板97,刮料板97由与滑块963固定的固定板971和设于固定板971内的伸缩板972构成,固定板971内设有与伸缩板972相抵的第一压簧,伸缩板972受到朝向固定板971的挤压力时,伸缩板972将缩回固定板971内,否则伸缩板972在第一压簧的压力下将伸出固定板971并与挡料槽95的侧壁相抵。
如图6、图7所示,上层传送带91的驱动辊93的端部固定有拨杆94,拨杆94沿驱动辊93的径向设置,且拨杆94设置为可伸缩杆。拨杆94包括固定在驱动辊93上的固定杆941和与固定杆941滑动的滑动杆942,固定杆941内设有空腔,滑动杆942插入空腔内,且空腔内设有第二压簧;向固定杆941内部挤压滑动杆942时,滑动杆942将缩回到固定杆941的空腔中,释放对滑动杆942的压力,在第二压簧的作用下,滑动杆942将从固定杆941的空腔中伸出。在滑块963的侧壁上固定有平行于上层传送带91的驱动辊93的轴向的挡杆964,上层传送带91的驱动辊93沿逆时针转动时,且由于拨杆94处于伸长状态,挡杆964将阻挡拨杆94转动,因此拨杆94将推动滑块963在圆弧形滑道96内向上滑动,同时复位弹簧962蓄能。另外,在上层传送带91的驱动辊93的轴线的上方设有与拨杆94的滑动杆942的端部配合的第一楔块961,第一楔块961与滑动杆942的端部配合的配合面至上层传送带91的驱动辊93的中轴线的距离沿逆时针方向逐渐缩小;即在拨杆94向上转动的过程中,当拨杆94的滑动杆942的端部与第一楔面的配合面配合时,拨杆94的长度将逐渐缩短。拨杆94的滑动杆942的端部设有转动过程中朝向前方的楔面,在拨杆94朝向上方并与第一楔块961的配合面接触压缩拨杆94,使滑动杆942端部的楔面将与挡杆964接触;随着驱动辊93带动拨杆94继续转动,挡杆964与楔面的挤压力将使拨杆94继续缩短,直至挡杆964与拨杆94脱离配合,则滑块963在复位弹簧962的作用下向下滑动以复位。
在上层传送带91的下方设有第二楔块952,第二楔块952与刮料板97配合将挤压刮料板97,从而使得伸缩板972缩回固定板971内;即在复位弹簧962的推动下,刮料板97与第二楔块952配合的配合面接触过程中,刮料板97将逐渐缩短,在刮料板97处于上层传送带91的下方与第二楔块952的配合面接触,且刮料板97收缩至最短时,使得刮料板97与下层传送带92之间形成物料通过间隙。如图8所示,在本实施例中,挡料槽95朝向上层传送带91的驱动辊93一侧形成凹槽,即挡料槽95的两侧形成卷边,从而凹槽由卷边和挡料槽95底部组成;卷边与上层传送带91之间形成间隙,以便滑块963与刮料板97的连接轴可以通过,同时,为了避免物料在挡料槽95内向上推送过程中,物料通过间隙漏出,在卷边的边缘设有由橡胶刷毛制成挡料刷951;滑块963与刮料板97的连接轴经过挡料刷951时,连接轴挤压挡料刷951形成通过空间,而连接轴经过后挡料刷951自动弹回,从而起到封闭卷边与上层传送带91之间的间隙的作用。
本实施例中,物料传送装置的具体工作过程为:
上层传送带91的驱动辊93驱动上层传送带91逆时针转动,而下层传送带92顺时针运转;当固定在上层传送带91的驱动辊93上的拨杆94处于左侧时,刮料板97向下并与第二楔块952的配合面接触,从而使得刮料板97与下层传送带92之间形成间隙,且由于下层传送带92带动物料向右传送,因此物料可以通过该间隙;由于挡料槽95的下端与下层传送带92接触,因此物料将进入挡料槽95的下部。
随着驱动辊93的继续转动,拨杆94将与固定在滑块963上的挡杆964接触,从而拨杆94将推动挡杆964向上滑动,即滑块963带动刮料板97在挡料槽95内向上滑动;在刮料板97滑过第二楔块952后,刮料板97伸长,则刮料板97的伸缩板972的端部与挡料槽95的底部接触,随着刮料板97在挡料槽95内继续向上滑动,挡料槽95内的物料将被推向上层传送带91,使得上层传送带91与下层传送带92上的物料形成循环。
且当拨杆94与第一楔块961的配合面接触时,可压缩拨杆94使滑动杆942上的楔面与挡杆964接触,则随着拨杆94的继续转动,在滑动杆942的楔面与挡杆964的进一步的挤压作用下,拨杆94将进一步压缩,从而使得拨杆94越过挡杆964,滑块963在复位弹簧962的作用下带动刮料板97复位进入下一工作周期。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。