CN114396762A - 闭式热泵干化系统 - Google Patents

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CN114396762A CN202210062347.3A CN202210062347A CN114396762A CN 114396762 A CN114396762 A CN 114396762A CN 202210062347 A CN202210062347 A CN 202210062347A CN 114396762 A CN114396762 A CN 114396762A
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Abstract

本发明提供一种闭式热泵干化系统，涉及物料干燥技术领域。该系统包括：干燥室，所述干燥室设有进风口和回风口；空气处理室，所述空气处理室与所述进风口和所述回风口相连通，所述空气处理室设置有第一热泵子系统，所述第一热泵子系统用于对所述空气处理室内的空气进行加热干燥处理；第二热泵子系统，第二热泵子系统蒸发器位于所述空气处理室内，第二热泵子系统冷凝器位于所述空气处理室外。本发明提供的闭式热泵干化系统，方便将空气处理室内多余的废热排出，有利于维持空气处理室内温度和湿度的动态平衡，提升工作效率和性能。

Description

闭式热泵干化系统
技术领域
本发明涉及物料干燥技术领域，尤其涉及一种闭式热泵干化系统。
背景技术
热泵系统具有节能、环保等显著优点，因此在物料干燥领域，热泵系统得到了广泛的应用。
在闭式热泵干燥系统，由于冷凝器提供的热量大于蒸发器提供的冷量，且存在其他零部件产生的热量，导致闭式热泵干燥系统存在热湿不平衡的问题，现有技术一般采用辅助冷凝器将多余废热排出，但这也导致系统的性能与效率降低，影响干燥效率。
发明内容
本发明提供一种闭式热泵干化系统，用以解决现有技术中闭式热泵系统易产生热湿不平衡的技术问题。
本发明提供一种闭式热泵干化系统，包括：
干燥室，所述干燥室设有进风口和回风口；
空气处理室，所述空气处理室与所述进风口和所述回风口相连通，所述空气处理室设置有第一热泵子系统，所述第一热泵子系统用于对所述空气处理室内的空气进行加热干燥处理；
第二热泵子系统，第二热泵子系统蒸发器位于所述空气处理室内，第二热泵子系统冷凝器位于所述空气处理室外。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括排热风机，所述排热风机位于所述空气处理室外且与所述第二热泵子系统冷凝器相连。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括控制件，所述控制件与所述第二热泵子系统相连，所述控制件用于控制所述第二热泵子系统向所述空气处理室内供热或供冷。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括循环风机，所述循环风机位于所述空气处理室内，用于驱使所述空气处理室内的空气由靠近所述回风口一端向靠近所述进风口一端流动。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述第一热泵子系统为多个；
在所述空气处理室内，多个所述第一热泵子系统的蒸发器依次串联形成降温区，多个所述第一热泵子系统的冷凝器依次串联形成加热区，所述降温区与所述加热区相连通，所述降温区靠近所述回风口，所述加热区靠近所述进风口，以使所述回风口的气流在所述循环风机的作用下依次流经所述降温区和所述加热区，再从所述进风口排入所述干燥室内。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述空气处理室内沿所述回风口至所述进风口的方向，多个所述蒸发器的温度逐级降低，多个所述冷凝器的温度逐级升高。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述第二热泵子系统蒸发器位于所述降温区远离所述回风口的一侧。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括除雾装置，所述除雾装置设置于所述空气处理室内，并位于第二热泵子系统蒸发器远离所述回风口的一侧。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括除尘装置，所述除尘装置位于所述空气处理室内。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括物料处理子系统和上料装置，所述干燥室设有第一进料口和第一出料口，所述上料装置分别与所述第一进料口和所述物料处理子系统相连通。
根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述物料处理子系统包括筛选装置、碾碎装置和油液分离装置，所述筛选装置设有第二进料口和第二出料口，所述碾碎装置分别与所述筛选装置、所述上料装置和所述油液分离装置相连。
本发明提供的闭式热泵干化系统，通过设置第二热泵子系统，并将第二热泵子系统蒸发器设置于空气处理室内、第二热泵子系统冷凝器设置于空气处理室外，为整个系统补充了冷量，方便将空气处理室内多余的废热排出，有利于维持空气处理室内温度和湿度的动态平衡，提升工作效率和性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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是本发明实施例提供的闭式热泵干化系统的结构示意图。
附图标记：
10：干燥室；11：进风口；12：回风口；13：第一出料口；
20：空气处理室；21：降温区；22：加热区；23：除尘装置；241：蒸发器；242：冷凝器；243：压缩机；244：膨胀阀；25：除雾装置；26：循环风机；
31：第二热泵子系统蒸发器；32：第二热泵子系统冷凝器；33：第二热泵子系统压缩机；34：第二热泵子系统膨胀阀；
40：排热风机；
50：上料装置；
61：筛选装置；611：第二进料口；612：第二出料口；62：碾碎装置；63：动力泵；64：油液分离装置；641：排油阀；642：排水阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供的闭式热泵干化系统包括干燥室10、空气处理室20和第二热泵子系统。
干燥室10设有进风口11和回风口12。
空气处理室20与进风口11和回风口12相连通，空气处理室20设置有第一热泵子系统，第一热泵子系统用于对空气处理室20内的空气进行加热干燥处理。
第二热泵子系统蒸发器31位于空气处理室20内，第二热泵子系统冷凝器32位于空气处理室20外。
干燥室10用于对物料进行加热除湿。空气处理室20通过第一热泵子系统对空气进行处理后，通过进风口11将处理后的干燥热空气排入干燥室10内；热空气与物料进行热质交换后被降温加湿，降温加湿后的热空气经回风口12进入空气处理室20，经处理后再次排入干燥室10内。
空气处理室20构成相对封闭的空间，从而作为回风的气流通道。气流仅在空气处理室20和干燥室10之间流动，形成闭式循环模式，避免经干燥产生的废气排出外部环境中，造成环境污染。
具体地，第二热泵子系统包括第二热泵子系统蒸发器31、第二热泵子系统压缩机33、第二热泵子系统冷凝器32和第二热泵子系统膨胀阀34。第二热泵子系统蒸发器31位于空气处理室20内，用于在闭式热泵干化系统的工作状态下对空气进行降温除湿，增加空气处理室20内的冷量。第二热泵子系统冷凝器32位于空气处理室20外，用于在闭式热泵干化系统的工作状态下向外部环境散热，实现了空气处理室20内的回风与外部环境之间的换热，有利于排出废热或余热，进而调节闭式热泵干化系统的热湿平衡性。第二热泵子系统压缩机33和第二热泵子系统膨胀阀34可以设置于空气处理室20内，也可以设置于空气处理室20外。
其中，第二热泵子系统可以为多个，多个第二热泵子系统蒸发器31在空气处理室20内依次串联，提高与空气的换热效率。
本发明提供的闭式热泵干化系统，通过设置第二热泵子系统，并将第二热泵子系统蒸发器31设置于空气处理室20内、将第二热泵子系统冷凝器32设置于空气处理室20外，为整个系统补充了冷量，方便将空气处理室20内多余的废热排出，有利于维持空气处理室20内温度和湿度的动态平衡，提升工作效率和性能。
进一步地，闭式热泵干化系统还包括排热风机40，排热风机40位于空气处理室20外且与第二热泵子系统冷凝器32相连。
排热风机40能够加速空气的流动，促进外部环境与第二热泵子系统冷凝器32之间的热交换，提高闭式热泵干化系统的换热效率。
闭式热泵干化系统还包括控制件，控制件与第二热泵子系统相连，控制件用于控制第二热泵子系统向空气处理室20内供热或供冷。
具体地，控制件为四通换向阀，四通换向阀与第二热泵子系统相连，能够控制第二热泵子系统内制冷剂的流向，从而控制第二热泵子系统向空气处理室20内供热或供冷。
闭式热泵干化系统具有预热状态和工作状态。在预热状态下，控制件控制第二热泵子系统向空气处理室20内供热，使空气处理室20内的温度快速达到适宜的温度，此时空气处理室20内的第二热泵子系统蒸发器31放热，空气处理室20外的第二热泵子系统冷凝器32吸热。而在预热完成后，闭式热泵干化系统进入稳定的工作状态，此时控制件控制第二热泵子系统向空气处理室20内供冷，对空气进行降温除湿，空气处理室20内的第二热泵子系统蒸发器31吸热，空气处理室20外的第二热泵子系统冷凝器32放热。
闭式热泵干化系统还包括循环风机26，循环风机26位于空气处理室20内，用于驱使空气处理室20内的空气由靠近回风口12一端向靠近进风口11一端流动。
循环风机26加快了空气处理室20内的空气流动，提高了空气处理的效率。优选地，循环风机26靠近进风口11，驱使空气从空气处理室20流入进风口11。
进一步地，第一热泵子系统为多个。在空气处理室20内，多个第一热泵子系统的蒸发器241依次串联形成降温区21，多个第一热泵子系统的冷凝器242依次串联形成加热区22，降温区21与加热区22相连通，降温区21靠近回风口12，加热区22靠近进风口11，以使回风口12的气流在循环风机26的作用下依次流经降温区21和加热区22，再从进风口11排入干燥室10内。
具体地，闭式热泵干化系统包括n个第一热泵子系统，n≥1。每一第一热泵子系统包括蒸发器241、冷凝器242、压缩机243、膨胀阀244和连接管道，压缩机243和膨胀阀244分别通过连接管道连接于蒸发器241和冷凝器242之间。其中，压缩机243、膨胀阀244和连接管道可以位于空气处理室20内，也可以位于空气处理室20外。
第一热泵子系统的内部循环过程为：蒸发器241内的过热状态工质进入压缩机243内，被压缩成高温高压的过热状态，然后进入冷凝器242被降温为过冷状态；过冷状态的工质进入膨胀阀244进行绝热膨胀，变成气液混合状态；气液混合状态的工质进入蒸发器241后吸热变成过热状态，再次进入压缩机243进行下一次循环。
沿回风口12至进风口11的方向，多个蒸发器241依次串联形成了降温区21，用于对回风进行降温冷凝处理；多个冷凝器242依次串联形成了加热区22，用于对回风进行加热。在循环风机26的作用下，气流从回风口12进入空气处理室20后，依次流经降温区21和加热区22，再经进风口11进入干燥室10。
进一步地，空气处理室20内沿回风口12至进风口11的方向，多个蒸发器241的温度逐级降低，多个冷凝器242的温度逐级升高。
在一个具体的实施例中，沿回风口12至进风口11的方向(即图1中从左到右的方向)，各蒸发器241依次为第一蒸发器、第二蒸发器……第n蒸发器；沿进风口11至回风口12的方向(即图1中从右到左的方向)，各冷凝器242依次为第一冷凝器、第二冷凝器……第n冷凝器。相应地，各压缩机依次为第一压缩机、第二压缩机……第n压缩机，各膨胀阀依次为第一膨胀阀、第二膨胀阀……第n膨胀阀。
从第一蒸发器至第n蒸发器温度逐级降低，从第n冷凝器至第一冷凝器温度逐级升高。其中，各冷凝器242可以采用其他排列方式，如沿回风口12至进风口11的方向，各冷凝器242依次为第一冷凝器、第二冷凝器……第n冷凝器等，只要满足沿空气的流动方向，多个冷凝器242的温度逐级升高即可。
通过设置多个蒸发器241的温度逐级降低，使回风口12流出的气流流经多个蒸发器241被逐步降低温度，充分利用了蒸发器241提供的冷量，提高了换热效率，节省了生产成本，避免冷量浪费。同理，通过设置多个冷凝器242的温度逐级升高，使气流在流经多个冷凝器242的过程中逐步提高温度。由此可见，多级第一热泵子系统对降温和加热过程进行了微元化处理，在避免资源浪费的前提下大大提高了换热效率，避免了供回风温差影响第一热泵子系统性能。
进一步地，第二热泵子系统蒸发器31可以设置于回风口12与加热区22的进风侧之间的任一位置。优选地，第二热泵子系统蒸发器31位于降温区21远离回风口12的一侧，也即，第二热泵子系统蒸发器31位于降温区21的出风侧，对空气进行充分的降温除湿处理。
闭式热泵干化系统还包括除雾装置25，除雾装置25设置于空气处理室20内，并位于第二热泵子系统蒸发器31远离回风口12的一侧。除雾装置25用于除去空气处理室20内气流中的液滴。
闭式热泵干化系统还包括除尘装置23，除尘装置23位于空气处理室20内。在一个优选的实施例中，如图1所示，除尘装置23位于降温区21的进风侧。
闭式热泵干化系统还包括物料处理子系统和上料装置50，干燥室10设有第一进料口和第一出料口13，上料装置50分别与第一进料口和物料处理子系统相连。具体地，上料装置50具有上料通道，上料通道分别与第一进料口和物料处理子系统相连通，便于运输物料。
需要进行干化的物料首先经物料处理子系统进行筛选、破碎等处理，再在上料装置50的驱动下通过第一进料口进入干燥室10，在干燥室10内被充分加热除湿后，从第一出料口13排出。不同类型的物料，可以设置不同种类的物料处理子系统。
在一个具体的实施例中，闭式热泵干化系统用于对厨余垃圾进行干燥处理，物料处理子系统包括筛选装置61、碾碎装置62和油液分离装置64，筛选装置61设有第二进料口611和第二出料口612，碾碎装置62分别与筛选装置61、上料装置50和油液分离装置64相连通。
如图1所示，筛选装置61位于碾碎装置62的上方，筛选装置61的物料输出口与碾碎装置62的物料输入口相连通，厨余垃圾经筛选装置61筛选后进入碾碎装置62内。油液分离装置64与碾碎装置62之间连接有动力泵63，动力泵63用于将碾碎装置62产生的废液泵送至油液分离装置64。油液分离装置64设置有排油管道和排水管道，排油管道安装有排油阀641，排水管道安装有排水阀642。
更进一步地，闭式热泵干化系统的工作原理如下：
厨余垃圾经第二进料口611进入筛选装置61，筛选装置61对厨余垃圾中的杂质进行筛选剔除，剔除的杂质从第二出料口612排出；
剔除杂质后的厨余垃圾进入碾碎装置62，碾碎装置62对厨余垃圾进行碾碎和压榨处理，压榨后产生的废液被动力泵63泵送至油液分离装置64，废液中的油和水经分离后分别从排油管道和排水管道排出；
经碾碎压榨后的厨余垃圾在上料装置50的驱动下经第一进料口进入干燥室10，并与进风口11排出的热空气进行热质交换，被降温除湿后从第一出料口13排出；
干燥室10内的热空气与厨余垃圾进行热质交换后，热空气被降温加湿，经回风口12进入空气处理室20内，由除尘装置23除去粉尘；
除去粉尘后的热空气流经多个串联的蒸发器241被逐级降温除湿；
降温后的空气再流经第二热泵子系统蒸发器31被进一步降温，此时第二热泵子系统冷凝器32向外部环境放热；
空气经过除雾装置25被除去液滴，再流经多个串联的冷凝器242被逐级加热，加热后的空气在循环风机26的作用下经进风口11再次进入干燥室10内，与厨余垃圾进行热质交换。
本发明实施例提供的闭式热泵干化系统，还可以在空气处理室20内的降温区21设置旁通风道和风阀，用于调节流经多个蒸发器的风量，提升对空气的处理效率。
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 (11)

1.一种闭式热泵干化系统，其特征在于，包括：
干燥室，所述干燥室设有进风口和回风口；
空气处理室，所述空气处理室与所述进风口和所述回风口相连通，所述空气处理室设置有第一热泵子系统，所述第一热泵子系统用于对所述空气处理室内的空气进行加热干燥处理；
第二热泵子系统，第二热泵子系统蒸发器位于所述空气处理室内，第二热泵子系统冷凝器位于所述空气处理室外。
2.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括排热风机，所述排热风机位于所述空气处理室外且与所述第二热泵子系统冷凝器相连。
3.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括控制件，所述控制件与所述第二热泵子系统相连，所述控制件用于控制所述第二热泵子系统向所述空气处理室内供热或供冷。
4.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括循环风机，所述循环风机位于所述空气处理室内，用于驱使所述空气处理室内的空气由靠近所述回风口一端向靠近所述进风口一端流动。
5.根据权利要求4所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述第一热泵子系统为多个；
在所述空气处理室内，多个所述第一热泵子系统的蒸发器依次串联形成降温区，多个所述第一热泵子系统的冷凝器依次串联形成加热区，所述降温区与所述加热区相连通，所述降温区靠近所述回风口，所述加热区靠近所述进风口，以使所述回风口的气流在所述循环风机的作用下依次流经所述降温区和所述加热区，再从所述进风口排入所述干燥室内。
6.根据权利要求5所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述空气处理室内沿所述回风口至所述进风口的方向，多个所述蒸发器的温度逐级降低，多个所述冷凝器的温度逐级升高。
7.根据权利要求5所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述第二热泵子系统蒸发器位于所述降温区远离所述回风口的一侧。
8.根据权利要求7所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括除雾装置，所述除雾装置设置于所述空气处理室内，并位于所述第二热泵子系统蒸发器远离所述回风口的一侧。
9.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括除尘装置，所述除尘装置位于所述空气处理室内。
10.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括物料处理子系统和上料装置，所述干燥室设有第一进料口和第一出料口，所述上料装置分别与所述第一进料口和所述物料处理子系统相连通。
11.根据权利要求10所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述物料处理子系统包括筛选装置、碾碎装置和油液分离装置，所述筛选装置设有第二进料口和第二出料口，所述碾碎装置分别与所述筛选装置、所述上料装置和所述油液分离装置相连。
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