CN117685753B - 一种联合转轮除湿的热泵干燥系统及运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联合转轮除湿的热泵干燥系统及运行控制方法，以快速达到干燥温度设定值，减少系统能耗。该系统包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、转轮除湿器、全热空气热交换器、干燥室、辅助电加热器、第一风机、第二风机。该方法包括预热干燥模式、恒速干燥模式及控温干燥模式；当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时采用预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时采用恒速干燥模式；当干燥室的实时温度高于干燥温度设定值时采用控温干燥模式。通过与转轮除湿器的联合提升除湿率，提高热泵系统的效率。预热蒸发器的设置缩短了预热时间，加快了启动过程。

Description

一种联合转轮除湿的热泵干燥系统及运行控制方法

技术领域

本发明涉及热泵干燥技术领域，更具体的说，是涉及一种联合转轮除湿的二氧化碳热泵干燥系统的运行控制方法及实现该方法的热泵干燥系统。

背景技术

在常见的干燥技术中，热泵干燥技术因运行成本低、节能降耗、干燥产品品质较高等优点备受重视。热泵干燥系统的除湿方式为蒸发冷却除湿，但该除湿方式缺点明显，如湿空气的物性会影响送风工况，当送风温度较低时可能会发生结霜，使除湿效果大打折扣。此外，在干燥过程中后期，物料含水量显著降低，剩余水分主要为结合水，其产生的饱和蒸汽压低于同温度下平直液面纯水的饱和蒸汽压，去除结合水所需能耗与时间较长，导致除湿效率相应降低。因此，如何提高除湿效率并降低干燥耗能是热泵干燥亟需解决的问题。

转轮除湿器除湿作为固体除湿的一种，是根据水蒸气分压力的不同形成水蒸气分压力差进行除湿，具有再生与除湿过程可同时连续进行的优点，被认为是未来干燥领域极具竞争力的方式。此外，转轮除湿器除湿可弥补热泵干燥除湿的不足，处理低温低湿空气时优势明显，且深度除湿效果更佳。 因此，若采用转轮除湿器除湿和热泵干燥系统联合除湿，可达到优势互补、提高运行效率的目的。

但是，目前联合转轮除湿的热泵干燥系统及除湿方法存在时间长、效率低、能耗大和品相差等缺点，影响了联合转轮除湿的热泵干燥系统的推广。例如，公开号为CN109813063 A，发明创造名称为《转轮除湿器除湿热泵干燥系统及除湿方法》的专利申请公布了一种转轮除湿器除湿热泵干燥系统及除湿方法，该方法利用转轮除湿器与冷凝器对蒸发器来风进行除湿预热，实现物料干燥。但是，此热泵干燥系统中转轮除湿器再生区排风温度较高，直接排入环境导致热量损失，同时系统预热时干燥室出风经蒸发器温度降低，预热时间长。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够快速达到干燥温度设定值，减少系统能耗的联合转轮除湿的热泵干燥系统的运行控制方法。

本发明的另一个目的是提供一种能够快速达到干燥温度设定值，减少系统能耗的热泵干燥系统。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种联合转轮除湿的热泵干燥系统的运行控制方法，所述运行控制方法包括预热干燥模式、恒速干燥模式及控温干燥模式；当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时，采用预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时，采用恒速干燥模式；当干燥室的实时温度高于干燥温度设定值时，采用控温干燥模式；

所述预热干燥模式的运行控制方法包括下述步骤：

1-1、在预热干燥模式下，执行预热冷媒循环及预热干燥介质循环；

1-2、将干燥室的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时，保持预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时，进入恒速干燥模式；

所述恒速干燥模式的运行控制方法包括下述步骤：

2-1、在恒速干燥模式下，执行恒速干燥冷媒循环、恒速干燥介质循环及恒速再生循环；

2-2、将干燥室内的物料含水率与物料含水率设定值进行比较，当物料含水率达到设定值时，关闭系统，完成物料干燥过程；当物料含水率高于物料含水率设定值时，将干燥室内的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室内的实时温度等于干燥温度设定值时，保持恒速干燥模式；当干燥室内的实时温度高于干燥温度设定值时，进入控温干燥模式；

所述控温干燥模式的运行控制方法包括下述步骤：

3-1、在控温干燥模式下，执行控温冷媒循环、控温干燥介质循环及控温再生循环；

3-2、将干燥室内的物料含水率与物料含水率设定值进行比较，当物料含水率等于物料含水率设定值时，关闭系统，完成物料干燥过程；当物料含水率高于物料含水率设定值时，将干燥室内的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室内的实时温度高于干燥温度设定值时，保持控温干燥模式；当干燥室内的实时温度等于干燥温度设定值时，进入恒速干燥模式。

还包括余热排放控制阀，通过调控所述余热排放控制阀的开度调节流入余热冷凝器的冷媒流量，将多余的热量排出。

所述冷媒为二氧化碳，所述干燥介质为空气。

所述热泵干燥系统包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、转轮除湿器、全热空气热交换器、干燥室、辅助电加热器、第一风机及第二风机；所述预热冷媒循环为冷媒依次经所述压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、第一节流装置、预热蒸发器回到所述压缩机的封闭循环；所述预热干燥介质循环为干燥介质从所述干燥室流出，经所述干燥冷凝器、辅助电加热器回到所述干燥室的封闭循环；所述干燥冷凝器与辅助电加热器为进入所述干燥室的干燥介质提供热量。

所述恒速干燥冷媒循环为：冷媒经所述压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、第二节流装置、干燥蒸发器回到所述压缩机形成封闭循环；所述恒速干燥介质循环为：干燥介质从所述干燥室流出，一路排放到环境中，另一路与所述第一风机送入的新风混合后经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，形成半开式循环；所述恒速再生循环为：新风经所述第二风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中，形成开式循环，来自所述转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收； 所述干燥蒸发器对干燥介质降温除湿；所述转轮除湿器对干燥介质进行深度除湿；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述全热空气热交换器为所述转轮除湿器再生气体预热；所述干燥冷凝器为进入所述干燥室的干燥介质升温提供热量。

所述控温冷媒循环为：冷媒经所述压缩机、再生冷凝器后，一路进入所述余热冷凝器，另一路进入所述干燥冷凝器，所述干燥冷凝器与余热冷凝器流出的冷媒汇合后经所述第二节流装置、干燥蒸发器回到所述压缩机，形成封闭循环；所述控温干燥介质循环为：干燥介质经所述干燥室流出，一路排放到环境中，另一路与所述第一风机送入的新风汇合后经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，形成半开式循环；所述控温再生循环为：新风经所述第二风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中，形成开式循环，来自所述转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收； 所述干燥蒸发器对干燥介质降温除湿；所述转轮除湿器对干燥介质进行深度除湿；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述全热空气热交换器为所述转轮除湿器再生气体预热；所述干燥冷凝器为进入所述干燥室的干燥介质升温提供热量。

一种实现所述联合转轮除湿的热泵干燥系统的运行控制方法的热泵干燥系统，包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热排放控制阀、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、辅助电加热器、干燥室、转轮除湿器、全热空气热交换器、第一风机、第二风机及控制系统；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述干燥冷凝器为除湿处理后的干燥介质升温提供热量；所述干燥蒸发器用于恒速干燥模式及控温干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环，为干燥介质降温除湿；所述余热冷凝器用于所述干燥室内实时温度高于干燥室温度设定值时多余热量的排放；所述预热蒸发器用于预热干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环；所述第一节流装置用于预热干燥模式下对来自所述干燥冷凝器的冷媒进行节流；所述第二节流装置用于恒速干燥模式下来自所述干燥冷凝器的冷媒节流及控温干燥模式下对来自所述干燥冷凝器及余热冷凝器的冷媒进行节流；所述全热空气热交换器用于利用转轮除湿器再生区的气体对新风进行预热后送入所述再生冷凝器，并将来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后排放到外部环境中；所述辅助电加热器用于预热干燥模式下干燥介质的辅助加热；所述余热排放控制阀用于控温干燥模式下控制流入所述余热冷凝器的冷媒流量；所述第一风机用于为干燥介质循环送入新风；所述第二风机为再生循环送入新风；所述控制系统根据所述干燥室的温湿度控制系统运行。

所述压缩机的排气口与所述再生冷凝器的冷媒进口连接，所述再生冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过所述余热排放控制阀与所述余热冷凝器连接，另一路与所述干燥冷凝器的冷媒进口连接；所述干燥冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过第一控制阀、所述第一节流装置与所述预热蒸发器的冷媒进口连接，另一路与第二控制阀连接，所述第二控制阀出口与所述余热冷凝器的冷媒出口并联后通过所述第二节流装置与所述干燥蒸发器的冷媒进口连接，所述干燥蒸发器的冷媒出口与所述预热蒸发器的冷媒出口并联后与所述压缩机的吸气口连接；所述干燥室的出口与三通阀的进口连接，所述三通阀的第一出口与环境连通，所述三通阀的第二出口依次通过所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器与所述干燥室的进口连接，所述干燥冷凝器与干燥室之间的风道上安装有所述辅助电加热器；所述三通阀的第二出口与所述干燥蒸发器之间的风道上安装有所述第一风机；所述全热空气热交换器的第一进口安装有所述第二风机，所述全热空气热交换器的第一出口通过所述再生冷凝器与所述转轮除湿器再生区进口连接，所述转轮除湿器再生区的出口与所述全热空气热交换器的第二进口连接，所述全热空气热交换器的第二出口与外部环境连通。

所述第一节流装置及第二节流装置为热力膨胀阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的运行控制方法根据干燥室温度的不同，系统运行模式不同，能够快速达到干燥温度设定值，启动时间短，系统能耗低。

2、本发明的运行控制方法利用转轮除湿器对进入干燥蒸发器的新风二次脱湿，并使新风经全热空气热交换器及再生冷凝器升温后通过转轮除湿器除湿的再生区利用高温使其再生，可提高除湿效率，减少热泵耗功率，达到深度除湿的效果，从而实现更加高效、节能、清洁的干燥。

3、本发明的运行控制方法在预热干燥模式下，预热蒸发器不参与干燥介质循环，使干燥室快速升高到所需要的干燥温度，缩短了预热时间，从而加快了启动过程，提高了系统效率。

4、本发明的运行控制方法中，当干燥室温度高于预设值后，开启余热冷凝器，排出系统多余的热量，有利于保持干燥温度的稳定。

5、本发明的运行控制方法利用全热空气热交换器能够最大限度的利用冷媒释放的热量，提高热泵系统的能效，实现余热回收利用与能量梯级利用，节约能源。

6、本发明的热泵干燥系统对除湿策略进行改进，利用转轮除湿器对进入干燥蒸发器的新风冷凝脱湿，并使新风经转轮除湿器再生区后通过高温让其再生，营造适合物料脱水干燥的热湿环境，达到深度除湿效果。

7、本发明的热泵干燥系统加装再生冷凝器、余热冷凝器以及预热蒸发器对热泵干燥系统进行改造，能够快速达到干燥温度设定值，加快了启动过程，提高了干燥室干燥介质温湿度的调控性，从而提高系统干燥效率与干燥品质。

8、本发明的热泵干燥系统设置全热空气热交换器，使新风与转轮除湿器再生区排出的气体换热后排出系统，实现余热回收利用与能量梯级利用，降低了系统能耗。

附图说明

图1所示为本发明的热泵干燥系统的原理图。

具体实施方式

以下结合附图并结合具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的联合转轮除湿的热泵干燥系统的运行控制方法中，所述热泵干燥系统包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、转轮除湿器、全热空气热交换器、干燥室、辅助电加热器、第一风机、第二风机。所述运行控制方法包括预热干燥模式、恒速干燥模式及控温干燥模式。当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时，采用预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时，采用恒速干燥模式；当干燥室的实时温度高于干燥温度设定值时，采用控温干燥模式。本方法的热泵干燥系统中所用冷媒为CO₂，干燥介质为空气。

所述预热干燥模式的运行控制方法包括下述步骤：

1-1、启动压缩机，系统运行；在预热干燥模式下执行预热冷媒循环、预热干燥介质循环；所述预热冷媒循环为冷媒依次经所述压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、第一节流装置、预热蒸发器回到所述压缩机的封闭循环；所述预热干燥介质循环为干燥介质从所述干燥室流出，经所述干燥冷凝器、辅助电加热器回到所述干燥室的封闭循环。所述干燥冷凝器与辅助电加热器为进入所述干燥室的干燥介质提供热量。

1-2、将干燥室的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时，保持预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时，进入恒速干燥模式。

所述恒速干燥模式运行控制方法包括下述步骤：

2-1、在恒速干燥模式下执行恒速干燥冷媒循环、恒速干燥介质循环及恒速再生循环。所述恒速干燥冷媒循环为：冷媒经所述压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、第二节流装置、干燥蒸发器回到所述压缩机，形成封闭循环。所述恒速干燥介质循环为：干燥介质从所述干燥室流出，一路排放到环境中，另一路与所述第一风机送入的新风混合后经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，形成半开式循环。所述恒速再生循环为：新风经所述第二风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中，形成开式循环，转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收。所述干燥蒸发器对干燥介质降温除湿；所述转轮除湿器对干燥介质进行深度除湿；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述全热空气热交换器为所述转轮除湿器再生气体预热；所述干燥冷凝器为进入所述干燥室的干燥介质升温提供热量。

2-2、将干燥室内的物料含水率与物料含水率设定值进行比较，当物料含水率达到设定值时，关闭系统，完成物料干燥过程。当物料含水率高于设定值时，将干燥室内的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室内的实时温度等于干燥温度设定值时，保持恒速干燥模式；当干燥室内的实时温度高于干燥温度设定值时，进入控温干燥模式。

所述控温干燥模式运行控制方法包括下述步骤：

3-1、在控温干燥模式下执行控温冷媒循环、控温干燥介质循环及控温再生循环。所述控温冷媒循环为：冷媒经所述压缩机、再生冷凝器后，一路进入所述余热冷凝器，另一路进入所述干燥冷凝器，所述干燥冷凝器与余热冷凝器流出的冷媒汇合后经所述第二节流装置及干燥蒸发器回到所述压缩机，形成封闭循环。所述控温干燥介质循环为：干燥介质经所述干燥室流出，一路排放到环境中，另一路与所述第一风机送入的新风汇合后经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，形成半开式循环。所述控温再生循环为：新风经所述第二风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中，形成开式循环，来自所述转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收。所述干燥蒸发器对干燥介质降温除湿；所述转轮除湿器对干燥介质进行深度除湿；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述全热空气热交换器为所述转轮除湿器再生气体预热；所述干燥冷凝器为进入所述干燥室的干燥介质升温提供热量。

3-2、将干燥室内的物料含水率与物料含水率设定值进行比较，当物料含水率等于物料含水率设定值时，关闭系统，完成物料干燥过程。当物料含水率高于设定值时，将干燥室内的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室内的实时温度高于干燥温度设定值时，保持控温干燥模式；当干燥室内的实时温度等于干燥温度设定值时，进入恒速干燥模式。

为了便于控制余热排放，还包括余热排放控制阀，通过调控所述余热排放控制阀的开度调节流入所述余热冷凝器的冷媒流量，将多余的热量排出。

实施例

本发明实现上述运行控制方法的热泵干燥系统原理图如图1所示，包括压缩机8、再生冷凝器9、干燥冷凝器10、干燥蒸发器18、预热蒸发器16、余热排放控制阀13、余热冷凝器17、第一节流装置11、第二节流装置15、辅助电加热器6、干燥室2、转轮除湿器1、全热空气热交换器5、第一风机3、第二风机4及控制系统。所述再生冷凝器9为所述转轮除湿器1除湿提供热量；所述干燥冷凝器10为除湿处理后的干燥介质升温提供热量；所述干燥蒸发器18用于恒速干燥模式及控温干燥模式下与串联的所述再生冷凝器9及干燥冷凝器10形成冷媒循环，为干燥介质降温除湿；所述余热冷凝器17用于所述干燥室内实时温度高于干燥室温度设定值时多余热量的排放；所述预热蒸发器16用于预热干燥模式下与串联的所述再生冷凝器9及干燥冷凝器10形成冷媒循环；所述第一节流装置11用于预热干燥模式下对来自所述干燥冷凝器的冷媒进行节流；所述第二节流装置15用于恒速干燥模式下来自所述干燥冷凝器10的冷媒节流，及控温干燥模式下对来自所述干燥冷凝器10及余热冷凝器17的冷媒进行节流；所述全热空气热交换器5用于利用来自转轮除湿器1再生区的气体对新风进行预热后送入所述再生冷凝器，并将来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后排放到外部环境中；所述辅助电加热器6用于预热干燥模式下干燥介质的辅助加热；所述余热排放控制阀13用于控温干燥模式下控制流入所述余热冷凝器17的冷媒流量；所述第一风机3用于为干燥介质循环送入新风；所述第二风机4为再生循环送入新风；所述控制系统根据所述干燥室的温湿度控制系统运行。其中，所述第一节流装置11及第二节流装置15为热力膨胀阀。

具体结构如下：所述压缩机8的排气口与所述再生冷凝器9的冷媒进口连接，所述再生冷凝器9的冷媒出口分为两路，一路通过所述余热排放控制阀13与所述余热冷凝器17连接，另一路与所述干燥冷凝器10的冷媒进口连接。所述干燥冷凝器10的冷媒出口分为两路，一路通过第一控制阀14、所述第一节流装置11与所述预热蒸发器16的冷媒进口连接，另一路与第二控制阀12连接，所述第二控制阀12出口与所述余热冷凝器17的冷媒出口并联后通过所述第二节流装置15与所述干燥蒸发器18的冷媒进口连接，所述干燥蒸发器18的冷媒出口与所述预热蒸发器16的冷媒出口并联后与所述压缩机8的吸气口连接。所述干燥室2的出口与三通阀7的进口连接，所述三通阀7的第一出口A口与环境连通，所述三通阀的第二出口B口依次通过所述干燥蒸发器18、转轮除湿器1除湿区、干燥冷凝器10与所述干燥室2的进口连接，所述干燥冷凝器10与干燥室2之间的风道上安装有所述辅助电加热器6。所述三通阀7的第二出口B口与所述干燥蒸发器18之间的风道上安装有第一风机3，所述全热空气热交换器5的第一进口安装有第二风机4。所述全热空气热交换器5的第一出口501通过所述再生冷凝器9与所述转轮除湿器1再生区进口连接，所述转轮除湿器再生区的出口与所述全热空气热交换器5的第二进口502连接，所述全热空气热交换器5的第二出口与外部环境连通。

在预热干燥模式下，第一控制阀14开启，辅助电加热器6开启，第二控制阀12、余热排放控制阀13关闭。转轮除湿器1、第一风机3、第二风机4停机。三通阀7的第一出口A口关闭，第二出口B口开启。启动压缩机8，系统运行，执行预热冷媒循环、预热干燥介质循环。所述预热冷媒循环为：冷媒依次经所述压缩机8、再生冷凝器9（此模式下第二风机4停机，再生冷凝器不工作，相当于冷媒通道，不发生热交换）、干燥冷凝器10、第一控制阀14、第一节流装置11、预热蒸发器16回到所述压缩机8，形成封闭循环。所述预热干燥介质循环为：干燥介质从所述干燥室2流出，经所述干燥蒸发器18（此模式下，干燥蒸发器不工作，相当于干燥介质通道）、转轮除湿器（此模式下，转轮除湿器不工作，相当于干燥介质通道）、干燥冷凝器10、辅助电加热器6回到所述干燥室2，形成封闭循环，所述干燥冷凝器10与辅助电加热器6为进入所述干燥室的干燥介质提供热量。测定干燥室内的实时温度，将干燥室的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时，保持预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时，进入恒速干燥模式。

进入恒速干燥模式，第二控制阀12开启，第一控制阀14及余热排放控制阀13关闭，三通阀7的第一出口A口及第二出口B口开启，转轮除湿器1、第一风机3、第二风机4工作。辅助电加热器6关闭。执行恒速干燥冷媒循环、恒速干燥介质循环及恒速再生循环。所述恒速干燥冷媒循环为：冷媒经所述压缩机8、再生冷凝器9、干燥冷凝器10、第二控制阀12、第二节流装置15、干燥蒸发器18回到所述压缩机8，形成封闭循环。所述恒速干燥介质循环为：干燥介质从所述干燥室2流出，一路通过三通阀7的第一出口A口排放到环境中，另一路通过三通阀的第二出口B口流出，与所述第一风机3送入的新风混合后经所述干燥蒸发器18、转轮除湿器1除湿区、干燥冷凝器10回到所述干燥室2，形成半开式循环。干燥介质与新风混合后，经干燥蒸发器18降温除湿，再经转轮除湿器1再次除湿，之后经干燥冷凝器10升温后进入干燥室2，对物料进行干燥。所述恒速再生循环为：新风经所述第二风机4送入所述全热空气热交换器5，与来自所述转轮除湿器1再生区的气体热交换后，经所述再生冷凝器9、转轮除湿器1再生区、全热空气热交换器5后排放到环境中，形成开式循环，新风进入全热空气热交换器5，与来自转轮除湿器再生区的高温高湿气体进行热交换，成为高温气体，进入再生冷凝器9再次升温，之后进入转轮除湿器1的再生区，对干燥介质进行除湿，之后通过全热空气热交换器5排出到外部环境中。转轮除湿器1再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收。测定物料含水率及干燥室内的实时温度，将干燥室内的物料含水率与物料含水率设定值进行比较，当物料含水率达到设定值时，关闭系统，完成物料干燥过程。当物料含水率高于物料含水率设定值时，将干燥室内的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室内的实时温度等于干燥温度设定值时，保持恒速干燥模式；当干燥室内的实时温度高于干燥温度设定值时，进入控温干燥模式。

进入控温干燥模式，第二控制阀12及余热排放控制阀13开启，第一控制阀14关闭，辅助电加热器6关闭，三通阀7的第一出口A口及第二出口B口开启，转轮除湿器1、第一风机3、第二风机4工作。执行控温冷媒循环、控温干燥介质循环及控温再生循环。所述控温冷媒循环为：冷媒经所述压缩机8、再生冷凝器9后，一路通过余热排放控制阀13进入余热冷凝器17，另一路进入所述干燥冷凝器10，所述干燥冷凝器10与余热冷凝器17流出的冷媒汇合后经所述第二节流装置15及干燥蒸发器18回到所述压缩机8，形成封闭循环。所述控温干燥介质循环为：干燥介质经所述干燥室2流出，一路通过三通阀的第一出口A口排放到环境中，另一路经过三通阀的第二出口B口流出，与所述第一风机3送入的新风汇合后经所述干燥蒸发器18、转轮除湿器1除湿区、干燥冷凝器10回到所述干燥室2，形成半开式循环。高温高湿的干燥介质经干燥蒸发器18降温除湿后，经转轮除湿器1再次除湿，之后经干燥冷凝器10升温后进入干燥室2，对物料进行干燥。控制余热排放控制阀13的开度通过余热冷凝器17将多余热量排出，实现高效精准控温。所述控温再生循环为：新风经所述第二风机4送入所述全热空气热交换器5，与来自所述转轮除湿器1再生区的气体热交换后，经所述再生冷凝器9、转轮除湿器1再生区、全热空气热交换器5后排放到环境中，形成开式循环，新风进入全热空气热交换器5，与来自转轮除湿器再生区的高温高湿气体进行热交换进行预热，之后进入再生冷凝器9再次升温，之后进入转轮除湿器1的再生区，对干燥介质进行除湿，之后通过全热空气热交换器5排出到外部环境中。来自所述转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收。测定物料含水率及干燥室内的实时温度，将干燥室内的物料含水率与物料含水率设定值进行比较，当物料含水率等于物料含水率设定值时，关闭系统，完成物料干燥过程。当物料含水率高于物料含水率设定值时，将干燥室内的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室内的实时温度高于干燥温度设定值时，保持控温干燥模式；当干燥室内的实时温度等于干燥温度设定值时，进入恒速干燥模式。

本发明的联合转轮除湿的热泵干燥系统及其控制方法，设置预热蒸发器，可获得较常规热泵系统更快的启动速度，且设置余热冷凝器，可提高进入干燥室的干燥介质的温度和湿度的调控性。加入转轮除湿器和全热空气热交换器能够最大限度的利用冷媒释放的热量，有效提升除湿率，提高热泵系统的效率，节约能源。经试验验证，相同的热泵制热系数下系统耗功率较少，单位能耗除湿比SMER也有所提升，最大可提高13.2%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种联合转轮除湿的热泵干燥系统的运行控制方法，其特征在于，所述热泵干燥系统包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热排放控制阀、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、辅助电加热器、干燥室、转轮除湿器、全热空气热交换器、第一风机、第二风机及控制系统；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述干燥冷凝器为除湿处理后的干燥介质升温提供热量；所述干燥蒸发器用于恒速干燥模式及控温干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环，为干燥介质降温除湿；所述余热冷凝器用于所述干燥室内实时温度高于干燥室温度设定值时多余热量的排放；所述预热蒸发器用于预热干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环；所述第一节流装置用于预热干燥模式下对来自所述干燥冷凝器的冷媒进行节流；所述第二节流装置用于恒速干燥模式下来自所述干燥冷凝器的冷媒节流及控温干燥模式下对来自所述干燥冷凝器及余热冷凝器的冷媒进行节流；所述全热空气热交换器用于利用转轮除湿器再生区的气体对新风进行预热后送入所述再生冷凝器，并将来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后排放到外部环境中；所述辅助电加热器用于预热干燥模式下干燥介质的辅助加热；所述余热排放控制阀用于控温干燥模式下控制流入所述余热冷凝器的冷媒流量；所述第一风机用于为干燥介质循环送入新风；所述第二风机为再生循环送入新风；所述控制系统根据所述干燥室的温湿度控制系统运行；所述压缩机的排气口与所述再生冷凝器的冷媒进口连接，所述再生冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过所述余热排放控制阀与所述余热冷凝器连接，另一路与所述干燥冷凝器的冷媒进口连接；所述干燥冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过第一控制阀、所述第一节流装置与所述预热蒸发器的冷媒进口连接，另一路与第二控制阀连接，所述第二控制阀出口与所述余热冷凝器的冷媒出口并联后通过所述第二节流装置与所述干燥蒸发器的冷媒进口连接，所述干燥蒸发器的冷媒出口与所述预热蒸发器的冷媒出口并联后与所述压缩机的吸气口连接；所述干燥室的出口与三通阀的进口连接，所述三通阀的第一出口与环境连通，所述三通阀的第二出口依次通过所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器与所述干燥室的进口连接，所述干燥冷凝器与干燥室之间的风道上安装有所述辅助电加热器；所述三通阀的第二出口与所述干燥蒸发器之间的风道上安装有所述第一风机；所述全热空气热交换器的第一进口安装有所述第二风机，所述全热空气热交换器的第一出口通过所述再生冷凝器与所述转轮除湿器再生区进口连接，所述转轮除湿器再生区的出口与所述全热空气热交换器的第二进口连接，所述全热空气热交换器的第二出口与外部环境连通；

所述运行控制方法包括预热干燥模式、恒速干燥模式及控温干燥模式；当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时，采用预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时，采用恒速干燥模式；当干燥室的实时温度高于干燥温度设定值时，采用控温干燥模式；

所述预热干燥模式的运行控制方法包括下述步骤：

1-1、在预热干燥模式下，执行预热冷媒循环及预热干燥介质循环；所述预热冷媒循环为冷媒依次经所述压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、第一节流装置、预热蒸发器回到所述压缩机的封闭循环；所述预热干燥介质循环为干燥介质从所述干燥室流出，经所述干燥冷凝器、辅助电加热器回到所述干燥室的封闭循环；

1-2、将干燥室的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室的实时温度低于干燥温度设定值时，保持预热干燥模式；当干燥室的实时温度等于干燥温度设定值时，进入恒速干燥模式；

所述恒速干燥模式的运行控制方法包括下述步骤：

2-1、在恒速干燥模式下，执行恒速干燥冷媒循环、恒速干燥介质循环及恒速再生循环；所述恒速干燥冷媒循环为：冷媒经所述压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、第二节流装置、干燥蒸发器回到所述压缩机形成封闭循环；所述恒速干燥介质循环为：干燥介质从所述干燥室流出，一路排放到环境中，另一路与所述第一风机送入的新风混合后经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，形成半开式循环；所述恒速再生循环为：新风经所述第二风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中，形成开式循环，来自所述转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收； 所述干燥蒸发器对干燥介质降温除湿；所述转轮除湿器对干燥介质进行深度除湿；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述全热空气热交换器为所述转轮除湿器再生气体预热；所述干燥冷凝器为进入所述干燥室的干燥介质升温提供热量；

2-2、将干燥室内的物料含水率与物料含水率设定值进行比较，当物料含水率达到设定值时，关闭系统，完成物料干燥过程；当物料含水率高于物料含水率设定值时，将干燥室内的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室内的实时温度等于干燥温度设定值时，保持恒速干燥模式；当干燥室内的实时温度高于干燥温度设定值时，进入控温干燥模式；

所述控温干燥模式的运行控制方法包括下述步骤：

3-1、在控温干燥模式下，执行控温冷媒循环、控温干燥介质循环及控温再生循环；所述控温冷媒循环为：冷媒经所述压缩机、再生冷凝器后，一路进入所述余热冷凝器，另一路进入所述干燥冷凝器，所述干燥冷凝器与余热冷凝器流出的冷媒汇合后经所述第二节流装置、干燥蒸发器回到所述压缩机，形成封闭循环；所述控温干燥介质循环为：干燥介质经所述干燥室流出，一路排放到环境中，另一路与所述第一风机送入的新风汇合后经所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器回到所述干燥室，形成半开式循环；所述控温再生循环为：新风经所述第二风机送入所述全热空气热交换器，与来自所述转轮除湿器的气体热交换后，经所述再生冷凝器、转轮除湿器再生区、全热空气热交换器后排放到环境中，形成开式循环，来自所述转轮除湿器再生区的高温高湿气体与外界空气进行换热后排出，实现余热回收； 所述干燥蒸发器对干燥介质降温除湿；所述转轮除湿器对干燥介质进行深度除湿；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述全热空气热交换器为所述转轮除湿器再生气体预热；所述干燥冷凝器为进入所述干燥室的干燥介质升温提供热量；

3-2、将干燥室内的物料含水率与物料含水率设定值进行比较，当物料含水率等于物料含水率设定值时，关闭系统，完成物料干燥过程；当物料含水率高于物料含水率设定值时，将干燥室内的实时温度与干燥温度设定值进行比较，当干燥室内的实时温度高于干燥温度设定值时，保持控温干燥模式；当干燥室内的实时温度等于干燥温度设定值时，进入恒速干燥模式。

2.根据权利要求1所述的联合转轮除湿的热泵干燥系统的运行控制方法，其特征在于，通过调控所述余热排放控制阀的开度调节流入余热冷凝器的冷媒流量，将多余的热量排出。

3.根据权利要求1所述的联合转轮除湿的热泵干燥系统的运行控制方法，其特征在于，所述冷媒为二氧化碳，所述干燥介质为空气。

4.一种实现权利要求1所述联合转轮除湿的热泵干燥系统的运行控制方法的热泵干燥系统，其特征在于，包括压缩机、再生冷凝器、干燥冷凝器、干燥蒸发器、预热蒸发器、余热排放控制阀、余热冷凝器、第一节流装置、第二节流装置、辅助电加热器、干燥室、转轮除湿器、全热空气热交换器、第一风机、第二风机及控制系统；所述再生冷凝器为所述转轮除湿器除湿提供热量；所述干燥冷凝器为除湿处理后的干燥介质升温提供热量；所述干燥蒸发器用于恒速干燥模式及控温干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环，为干燥介质降温除湿；所述余热冷凝器用于所述干燥室内实时温度高于干燥室温度设定值时多余热量的排放；所述预热蒸发器用于预热干燥模式下与串联的所述再生冷凝器及干燥冷凝器形成冷媒循环；所述第一节流装置用于预热干燥模式下对来自所述干燥冷凝器的冷媒进行节流；所述第二节流装置用于恒速干燥模式下来自所述干燥冷凝器的冷媒节流及控温干燥模式下对来自所述干燥冷凝器及余热冷凝器的冷媒进行节流；所述全热空气热交换器用于利用转轮除湿器再生区的气体对新风进行预热后送入所述再生冷凝器，并将来自所述转轮除湿器再生区的气体热交换后排放到外部环境中；所述辅助电加热器用于预热干燥模式下干燥介质的辅助加热；所述余热排放控制阀用于控温干燥模式下控制流入所述余热冷凝器的冷媒流量；所述第一风机用于为干燥介质循环送入新风；所述第二风机为再生循环送入新风；所述控制系统根据所述干燥室的温湿度控制系统运行；所述压缩机的排气口与所述再生冷凝器的冷媒进口连接，所述再生冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过所述余热排放控制阀与所述余热冷凝器连接，另一路与所述干燥冷凝器的冷媒进口连接；所述干燥冷凝器的冷媒出口分为两路，一路通过第一控制阀、所述第一节流装置与所述预热蒸发器的冷媒进口连接，另一路与第二控制阀连接，所述第二控制阀出口与所述余热冷凝器的冷媒出口并联后通过所述第二节流装置与所述干燥蒸发器的冷媒进口连接，所述干燥蒸发器的冷媒出口与所述预热蒸发器的冷媒出口并联后与所述压缩机的吸气口连接；所述干燥室的出口与三通阀的进口连接，所述三通阀的第一出口与环境连通，所述三通阀的第二出口依次通过所述干燥蒸发器、转轮除湿器除湿区、干燥冷凝器与所述干燥室的进口连接，所述干燥冷凝器与干燥室之间的风道上安装有所述辅助电加热器；所述三通阀的第二出口与所述干燥蒸发器之间的风道上安装有所述第一风机；所述全热空气热交换器的第一进口安装有所述第二风机，所述全热空气热交换器的第一出口通过所述再生冷凝器与所述转轮除湿器再生区进口连接，所述转轮除湿器再生区的出口与所述全热空气热交换器的第二进口连接，所述全热空气热交换器的第二出口与外部环境连通。

5.根据权利要求4所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述第一节流装置及第二节流装置为热力膨胀阀。