CN116222165A - 闭式烘干系统和用于闭式烘干系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及闭式烘干系统和用于闭式烘干系统的控制方法。该闭式烘干系统包括：加热室，所述加热室适于与烤房形成空气连通；除湿部件，所述除湿部件布置在所述加热室内；和半导体换热器，所述半导体换热器具有相对的冷端和热端，并且所述冷端和所述热端定位成分别位于所述除湿部件的两侧，使得当所述闭式烘干系统处于除湿模式时，从所述烤房进入所述加热室的湿热空气依次流过所述冷端、所述除湿部件和所述热端。该闭式烘干系统能够有效避免除湿时烤房内干球温度产生较大幅度的波动，提高烘干品质。

Description

闭式烘干系统和用于闭式烘干系统的控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体地涉及闭式烘干系统和用于闭式烘干系统的控制方法。

背景技术

烘干系统，是指利用热能对含水率较高的物料进行干燥处理的设备组合，它可以广泛应用于烟草加工、粮食储存、冶金化工等诸多领域。

在整个烘干过程中，需要适时地进行排湿处理，以调节烤房内的湿度。按照排湿方式的不同，可以将烘干系统分为开式烘干系统和闭式烘干系统。其中，开式烘干系统是在加热室内设置间隔开的新风口和排湿口，排湿时外部环境的新风从新风口进入烤房，并带动烤房内的湿热空气一起从排湿口排出。闭式烘干系统是在加热室内设置专门的除湿部件(而无需开设新风口和排湿口)，排湿时湿热空气流过除湿部件冷凝除湿。相较于开式烘干系统，闭式烘干系统可以避免温度不定的新风对烤房内的干球温度产生剧烈波动，也可以最大限度地保留待烘干物品中的有益物质(例如烟草的芳香等)，从而提高烘干品质。

然而，当闭式烘干系统在除湿时，烤房内的湿热空气流过除湿部件冷凝除湿，空气流的干球温度也会相应地降低，导致整个烤房内的干球温度仍然存在产生波动的风险。为了解决该技术问题，现有技术通常在烤房内布置电加热器，以补偿烤房内热量的流失。但是，这种方式控制复杂，并且电加热器输出的热量较大，在温度调节的滞后性和惯性影响下极易造成烤房过热。

因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中闭式烘干系统在除湿时容易造成烤房内干球温度波动的技术问题，本发明提供一种闭式烘干系统。该闭式烘干系统包括：加热室，所述加热室适于与烤房形成空气连通；除湿部件，所述除湿部件布置在所述加热室内；和半导体换热器，所述半导体换热器具有相对的冷端和热端，并且所述冷端和所述热端定位成分别位于所述除湿部件的两侧，使得当所述闭式烘干系统处于除湿模式时，从所述烤房进入所述加热室的湿热空气依次流过所述冷端、所述除湿部件和所述热端。

在本发明闭式烘干系统中，包括加热室、除湿部件和半导体换热器。加热室可以与烤房形成空气连通，以便利用循环流动的空气流对放置在烤房内的待烘干物品(例如烟草、药材、粮食等)进行高效、均匀地烘干处理。除湿部件布置在加热室内，便于对烤房内的湿度进行调节。半导体换热器具有相对的冷端和热端。冷端和热端分别位于除湿部件的两侧，使得当闭式烘干系统处于除湿模式时，从烤房进入加热室的空气将依次流过冷端、除湿部件和热端。因此，从烤房进入加热室的湿热空气首先流过冷端，实现预冷。接着，预冷后的湿热空气流过除湿部件冷凝除湿，实现对烤房内湿度的调节。由于湿热空气在冷凝除湿之前被预冷，可以适当地提高除湿效率，缩短除湿时间。然后，除湿后的干冷空气流过热端被加热，使得进入烤房内的空气流的干球温度显著增加，确保在整个除湿过程中烤房内的干球温度始终维持在相对平稳的水平，而不会出现较大幅度的波动，提高了产品的烘干品质。另外，由于半导体换热器的冷热惯性小，通常在通电后一分钟以内即可达到冷热端的最高温差，可以确保温度调节的精度和效率。

在上述闭式烘干系统的优选技术方案中，所述半导体换热器包括位于所述冷端的冷端换热翅片、位于所述热端的热端换热翅片，以及位于所述冷端换热翅片和所述热端换热翅片之间的半导体制热片。半导体制热片具有制热效率高、温控精度高、无振动、无噪音、使用寿命长等诸多优点。冷端换热翅片和热端换热翅片的设置，可以提高换热效率。

在上述闭式烘干系统的优选技术方案中，在所述加热室内设有允许所述湿热空气流过其中的导风风道，所述除湿部件布置在所述导风风道的内部，并且所述冷端和所述热端分别布置在所述导风风道的两端。导风风道的设置，可以确保空气流具有良好的导向性，以顺利地流过冷端、除湿部件和热端。

在上述闭式烘干系统的优选技术方案中，在所述导风风道内设有位于所述冷端和所述除湿部件之间的导风风机。导风风机的设置，可以使空气流在导风风道内以合适的流速流动，以确保除湿效率。

为了解决现有技术中闭式烘干系统在除湿时容易造成烤房内干球温度波动的技术问题，本发明提供一种用于闭式烘干系统的控制方法。该控制方法在根据上面任一项所述的闭式烘干系统中执行，其包括：当所述闭式烘干系统进入除湿模式的条件得到满足时，控制所述除湿部件开启，并控制所述半导体换热器以初始输出功率运行。

在本发明用于闭式烘干系统的控制方法中，当闭式烘干系统进入除湿模式的条件得到满足时，控制除湿部件开启，使得从烤房流入加热室的湿热空气在流过除湿部件后冷凝除湿，实现对烤房内湿度的调节。与此同时，控制半导体换热器以初始输出功率运行，使得湿热空气在冷凝除湿之前先流过半导体换热器的冷端预冷，提高除湿效率。更重要的是，当湿热空气流入除湿部件冷凝除湿后流过半导体换热器的热端被加热，确保在整个除湿过程中烤房内的干球温度始终维持在相对平稳的水平，而不会出现较大幅度的波动，提高了产品的烘干品质。

在上述用于闭式烘干系统的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：获取开始除湿时烤房内的初始干球温度；经过预设时间段后，重新检测所述烤房内的干球温度，并确定当前的所述干球温度与所述初始干球温度之间的差值；将所述差值与预设温度差值进行比较；基于比较结果调整所述半导体换热器的输出功率。通过上述的设置，可以基于烤房内的实时干球温度灵活地调节半导体换热器的输出功率，以确保烤房内的干球温度不会产生较大的波动。

在上述用于闭式烘干系统的控制方法的优选技术方案中，当所述差值小于所述预设温度差值时，增加所述半导体换热器的输出功率；当所述差值等于所述预设温度差值时，保持所述半导体换热器的输出功率；并且当所述差值大于所述预设温度差值时，减小所述半导体换热器的输出功率。

在上述用于闭式烘干系统的控制方法的优选技术方案中，所述预设温度差值为大于-1℃且小于1℃。通过上述的设置，使得预设温度差值具有适中的大小，以确保烤房内的干球温度维持在相对平稳的水平。

在上述用于闭式烘干系统的控制方法的优选技术方案中，在“控制所述半导体换热器以初始输出功率运行”之前，所述控制方法包括：获取开始除湿时烤房内的初始干球温度；将所述初始干球温度与预设温度区间进行比较；基于比较结果确定所述初始输出功率。通过上述的设置，可以使半导体换热器的初始输出功率更加符合实际需要，以提高控制的精度。

在上述用于闭式烘干系统的控制方法的优选技术方案中，所述预设温度区间包括：第一预设温度区间，所述第一预设温度区间为小于等于40℃；第二预设温度区间，所述第二预设温度区间为大于40℃且小于等于55℃；第三预设温度区间，所述第三预设温度区间为大于55℃；并且当所述初始干球温度落入到所述第一预设温度区间时，所述初始输出功率为第一输出功率；当所述初始干球温度落入到所述第二预设温度区间时，所述初始输出功率为第二输出功率；当所述初始干球温度落入到所述第三预设温度区间时，所述初始输出功率为第三输出功率，其中，所述第二输出功率大于所述第一输出功率且小于所述第三输出功率。通过上述的设置，可以使预设温度区间具有适中的范围，并且每个预设温度区间也具有与之相配的初始输出功率。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明闭式烘干系统的实施例的结构示意图；

图2是本发明闭式烘干系统的半导体换热器的实施例的结构示意图；

图3是本发明用于闭式烘干系统的控制方法的流程示意图；

图4是本发明用于闭式烘干系统的控制方法的第一实施例的流程示意图；

图5是本发明用于闭式烘干系统的控制方法的第二实施例的流程示意图。

附图标记列表：

1、闭式烘干系统；10、加热室；11、进风口；12、回风口；20、除湿部件；30、半导体换热器；30a、冷端；30b、热端；31、冷端换热翅片；32、热端换热翅片；33、半导体制热片；40、导风风道；40a、第一端；40b、第二端；50、导风风机；60、加热部件；2、烤房。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了解决现有技术中闭式烘干系统在除湿时容易造成烤房内干球温度波动的技术问题，本发明提供一种闭式烘干系统1。该闭式烘干系统1包括：加热室10，加热室10适于与烤房2形成空气连通；除湿部件20，除湿部件20布置在加热室10内；和半导体换热器30，半导体换热器30具有相对的冷端30a和热端30b，并且冷端30a和热端30b定位成分别位于除湿部件20的两侧，使得当闭式烘干系统1处于除湿模式时，从烤房2进入加热室10的湿热空气依次流过冷端30a、除湿部件20和热端30b。

图1是本发明闭式烘干系统的实施例的结构示意图。如图1所示，在一种或多种实施例中，本发明闭式烘干系统1包括加热室10、除湿部件20和半导体换热器30等部件。除湿部件20和半导体换热器30均布置在加热室10内。

如图1所示，在一种或多种实施例中，加热室10与烤房2相邻布置，并且在加热室10与烤房2相邻的侧壁(图中未标识)上开设有彼此间隔的进风口11和回风口12，使得加热室10和烤房2之间形成空气连通。替代地，加热室10也可与烤房2间隔布置，并通过风道(图中未示出)相连以形成空气连通。基于图1所示的方位，进风口11位于加热室10的上部，而回风口12位于加热室10的下部。在一种或多种实施例中，在加热室10的上部设有靠近进风口11的内机风机(图中未示出)，以调节空气流在加热室10和烤房2之间的流动速度。内机风机与闭式烘干系统1的控制器(图中未示出)形成通讯连接，以便通过控制器方便地调节内机风机的开闭和转速。

继续参见图1，在加热室10的上部还设有靠近进风口11的加热部件60，以便控制进入烤房2内空气流的温度，进而调节烤房2内的干球温度。在一种或多种实施例中，加热部件60为充当冷凝器的内机换热器。内机换热器通过冷媒管路与压缩机、膨胀装置和外机换热器等部件形成允许冷媒介质(例如R30a、R34a等)在其中循环流动的制冷主回路。压缩机、膨胀装置和蒸发器可以布置在与加热室10相邻的外机室(图中未示出)内，以保证压缩机等部件具有稳定的工作环境。替代地，加热部件60也可为电加热器、红外线加热器、电磁加热器或者其它合适的加热部件。

如图1所示，除湿部件20布置在回风口12和加热部件60之间，使得从烤房2回流至加热室10的湿热空气先流过除湿部件冷凝除湿后再流向加热部件60，以确保除湿部件20的除湿效率和加热部件60的加热效率。在一种或多种实施例中，除湿部件20为充当蒸发器的除湿换热器。该除湿换热器可以通过冷媒管路与布置在外机室中的压缩机、膨胀装置和外机换热器相连，以形成允许冷媒介质在其中循环流动的除湿回路。即，除湿回路和制冷主回路共用一个外机换热器，以降低部件成本。替代地，除湿回路也和制冷主回路也可分别设置一个独立的外机换热器。另外，除湿回路和制冷主回路的压缩机也可单独设置，以精准地调节除湿量和加热量。替代地，除湿部件20也可设置成其它合适的除湿部件。

如图1所示，半导体换热器30具有相对的冷端30a和热端30b。冷端30a和热端30b分别位于除湿部件20的两侧，使得从烤房2流入加热室10的湿热空气依次流过冷端30a、除湿部件20和热端30b。湿热空气先流过冷端30a，实现预冷。预冷后的湿热空气流过除湿部件20冷凝除湿。除湿后的干冷空气再流过热端30b加热，从而有效防止除湿时烤房2内的干球温度产生大幅度的波动。需要指出的是，半导体换热器30的制热能效(大于1)远高于制冷能效(0.5-0.6)，因此通过将半导体换热器30的冷端30a和热端30b分别定位在除湿部件20的两侧可以有效对除湿后的干冷空气进行加热。

图2是本发明闭式烘干系统的半导体换热器的实施例的结构示意图。如图2所示，在一种或多种实施例中，半导体换热器30包括位于冷端30a的冷端换热翅片31、位于热端30b的热端换热翅片32和位于冷端换热翅片31和热端换热翅片32之间的半导体制热片33。当电流通过半导体制热片33时，由于珀耳帖效应会在半导体制热片33的一端吸热而在另一端放热，产生温差。半导体制热片33由成对的N型半导体(例如V₂O₅、CrO₃、TiO₂等)和P型半导体(例如NiO、Cu₂O、Cr₂O₃等)组成。多个半导体制热片33经串联、并联组合形成热电堆。冷端换热翅片31与热电堆的吸热端相连，并且热端换热翅片32与热电堆的放热端相连，以提高换热效率。

继续参见图1，在一种或多种实施例中，在加热室10内还设有导风风道40。导风风道40具有相对的第一端40a和第二端40b。其中，第一端40a靠近加热室10的回风口12，第二端40b远离回风口12。除湿部件20布置在导风风道40的内部。半导体换热器30的冷端30a布置在第一端40a，并且热端30b布置在第二端40b。导风风道40的设置，可以使空气流顺利地沿着冷端30a、除湿部件20和热端30b的方向流动(如图1中箭头所示的方向)，提高空气流的导向性。

继续参见图1，在一种或多种实施例中，在导风风道40内还设有位于冷端30a和除湿部件20之间的导风风机50。导风风机50与闭式烘干系统1的控制器形成通讯连接，以便通过控制器方便地调节导风风机50的开闭和转速。导风风机50的设置，可以提高空气流在导风风道40内流动的速度。替代的，导风风机50也可布置在除湿部件20和热端30b之间。

为了解决现有技术中闭式烘干系统在除湿时容易造成烤房内干球温度波动的技术问题，本发明还提供一种用于闭式烘干系统1的控制方法。该控制方法可在上面任一实施例所述的闭式烘干系统1中执行。

图3是本发明用于闭式烘干系统的控制方法的流程示意图。如图3所示，当本发明用于闭式烘干系统1的控制方法开始时，执行步骤S1，即当闭式烘干系统1进入除湿模式的条件得到满足时，控制除湿部件20开启，并控制半导体换热器30以初始输出功率运行。在一种或多种实施例中，当烤房2内的湿球温度超过预设湿球温度时，“进入除湿模式的条件得到满足”。替代地，当烤房2内的湿球温度超过预设湿球温度且保持一定时间段后，“进入除湿模式的条件得到满足”。需要指出的是，预设湿球温度的具体数值可以根据烘干工艺的实际需要进行调整。当进入除湿模式的条件得到满足时，说明此时烤房2内的湿度较大，需要及时进行除湿，因此控制除湿部件20开启。为了防止除湿过程中烤房2内干球温度出现较大幅度的波动，控制半导体换热器30以初始输出功率运行，以便对除湿后的干冷空气进行加热。另外，“控制除湿部件20开启”和“控制半导体换热器30以初始输出功率运行”的执行顺序可以是同时执行，也可以是先后执行。

图4是本发明用于闭式烘干系统的控制方法的第一实施例的流程示意图。如图4所示，在一种或多种实施例中，当本发明用于闭式烘干系统1的控制方法开始时，首先执行步骤S10，即当闭式烘干系统1进入除湿模式的条件得到满足时，控制除湿部件20开启。接着，执行步骤S11，获取开始除湿时烤房2内的初始干球温度。烤房2内的干球温度可以通过布置在烤房2的温度传感器测得。然后，将初始干球温度与预设温度区间进行比较(步骤S12)。在一种或多种实施例中，预设温度区间包括第一预设温度区间、第二预设温度区间和第三预设温度区间。其中，第一预设温度区间为小于等于40℃(摄氏度)；第二预设温度区间为大于40℃且小于等于55℃；第三预设温度区间为大于55℃。替代地，预设温度区间也可设置成比3个多或少的其它数量，并且每个温度区间的具体温度阈值也可根据实际需要进行调整。当步骤S12完成后，控制方法前进到步骤S13，即基于比较结果确定半导体换热器30的初始输出功率。在一种或多种实施例中，当初始干球温度落入到第一预设温度区间时，初始输出功率为第一输出功率；当初始干球温度落入到第二预设温度区间时，初始输出功率为第二输出功率；当初始干球温度落入到第三预设温度区间时，初始输出功率为第三输出功率，其中，第二输出功率大于第一输出功率且小于第三输出功率。第一输出功率、第二输出功率和第三输出功率的具体数值可以根据半导体换热器30的具体选型进行调整。然后，控制方法执行步骤S14，即控制半导体换热器30以初始输出功率运行，使得半导体换热器30的初始输出功率更加符合实际需要。替代地，半导体换热器30的初始输出功率也可设置成某一个固定的数值。

图5是本发明用于闭式烘干系统的控制方法的第二实施例的流程示意图。如图5所示，在一种或多种实施例中，当本发明用于闭式烘干系统1的控制方法开始时，首先执行步骤S20，当闭式烘干系统1进入除湿模式的条件得到满足时，控制除湿部件20开启，并控制半导体换热器30以初始输出功率运行。接着，执行步骤S21，获取开始除湿时烤房2内的初始干球温度。然后，执行步骤S22，即经过预设时间段后，重新检测烤房2内的干球温度，并确定当前的干球温度与初始干球温度之间的差值。在一种或多种实施例中，预设时间段为1min(分钟)。替代地，预设时间段也可设置成比1min长或短的其它合适的时间。当步骤S22完成后，控制方法前进到步骤S23，即将差值与预设温度差值进行比较。在一种或多种实施例中，预设温度差值为大于-1℃且小于1℃。替代地，预设温度差值也可设置成其它合适的温度或温度范围。接着，控制方法执行步骤S24，即基于比较结果调整半导体换热器30的输出功率。当差值小于预设温度差值时，说明此时烤房2的干球温度比开始除湿时的初始干球温度小且下降明显，则增加半导体换热器30的输出功率，以补充烤房2内的热量流失。增加半导体换热器30的输出功率的具体数值可以根据半导体换热器30的具体选型进行调整。当差值等于预设温度差值时，说明此时烤房2的干球温度与开始除湿时的初始干球温度相差不大，则保持半导体换热器30的输出功率即可。当差值大于预设温度差值时，说明此时烤房2的干球温度比开始除湿时的初始干球温度大且上升较快，则减小半导体换热器30的输出功率，以避免烤房2过热。减小半导体换热器30的输出功率的具体数值也可以根据半导体换热器30的具体选型进行调整。当步骤S24完成后，控制方法结束。在一种或多种实施例中，当步骤S24完成后，控制方法重复执行步骤S22，以便实时调整半导体换热器30的输出功率，直至闭式烘干系统1退出除湿模式。需要指出的是，第二实施例中未提及的部分可以与第一实施例配置相同，在此不再赘述。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种闭式烘干系统，其特征在于，所述闭式烘干系统包括：

加热室，所述加热室适于与烤房形成空气连通；

除湿部件，所述除湿部件布置在所述加热室内；和

半导体换热器，所述半导体换热器具有相对的冷端和热端，并且所述冷端和所述热端定位成分别位于所述除湿部件的两侧，使得当所述闭式烘干系统处于除湿模式时，从所述烤房进入所述加热室的湿热空气依次流过所述冷端、所述除湿部件和所述热端。

2.根据权利要求1所述的闭式烘干系统，其特征在于，所述半导体换热器包括位于所述冷端的冷端换热翅片、位于所述热端的热端换热翅片，以及位于所述冷端换热翅片和所述热端换热翅片之间的半导体制热片。

3.根据权利要求1或2所述的闭式烘干系统，其特征在于，在所述加热室内设有允许所述湿热空气流过其中的导风风道，所述除湿部件布置在所述导风风道的内部，并且所述冷端和所述热端分别布置在所述导风风道的两端。

4.根据权利要求3所述的闭式烘干系统，其特征在于，在所述导风风道内设有位于所述冷端和所述除湿部件之间的导风风机。

5.一种用于闭式烘干系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法在根据权利要求1-4任一项所述的闭式烘干系统中执行，其包括：

当所述闭式烘干系统进入除湿模式的条件得到满足时，控制所述除湿部件开启，并控制所述半导体换热器以初始输出功率运行。

6.根据权利要求5所述的用于闭式烘干系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

获取开始除湿时烤房内的初始干球温度；

经过预设时间段后，重新检测所述烤房内的干球温度，并确定当前的所述干球温度与所述初始干球温度之间的差值；

将所述差值与预设温度差值进行比较；

基于比较结果调整所述半导体换热器的输出功率。

7.根据权利要求6所述的用于闭式烘干系统的控制方法，其特征在于，

当所述差值小于所述预设温度差值时，增加所述半导体换热器的输出功率；

当所述差值等于所述预设温度差值时，保持所述半导体换热器的输出功率；并且

当所述差值大于所述预设温度差值时，减小所述半导体换热器的输出功率。

8.根据权利要求6或7所述的用于闭式烘干系统的控制方法，其特征在于，所述预设温度差值为大于-1℃且小于1℃。

9.根据权利要求5所述的用于闭式烘干系统的控制方法，其特征在于，在“控制所述半导体换热器以初始输出功率运行”之前，所述控制方法包括：

获取开始除湿时烤房内的初始干球温度；

将所述初始干球温度与预设温度区间进行比较；

基于比较结果确定所述初始输出功率。

10.根据权利要求9所述的用于闭式烘干系统的控制方法，其特征在于，

所述预设温度区间包括：

第一预设温度区间，所述第一预设温度区间为小于等于40℃；

第二预设温度区间，所述第二预设温度区间为大于40℃且小于等于55℃；

第三预设温度区间，所述第三预设温度区间为大于55℃；并且

当所述初始干球温度落入到所述第一预设温度区间时，所述初始输出功率为第一输出功率；

当所述初始干球温度落入到所述第二预设温度区间时，所述初始输出功率为第二输出功率；

当所述初始干球温度落入到所述第三预设温度区间时，所述初始输出功率为第三输出功率，

其中，所述第二输出功率大于所述第一输出功率且小于所述第三输出功率。

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