CN202630632U - 空气除湿与加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气除湿与加热装置，其特征是：包括除湿室、加热室，除湿室设有除湿器，除湿器由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，除湿器其导热管从低至高迂回向上延伸后靠近原路折回，除湿器其各水平设置的水平管段分别穿过除湿器各散热片，除湿室设有把除湿室分成冷却腔和回热腔的隔板，除湿器穿过隔板，其与隔板接壤处密封，冷却腔与回热腔其底部连通，除湿室其底部设有排液出口；冷却腔其顶部设有入风口，回热腔其顶部设有出风口；还包括吸热器。本实用新型装置，能把空气中的水分析出后，并把空气的温度大幅提升。可使处理后的空气温度与湿度连续稳定并可精确控制。本实用新型装置，十分适用于闭式循环干燥系统。

Description

空气除湿与加热装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种空气除湿与加热装置，具体涉及一种把潮湿空气同时进行除湿和加热升温的装置。

背景技术

目前有关空气加热、冷却和除湿的装置，普遍采用热泵系统或制冷系统的蒸发器和冷凝器对空气进行热交换，分别得到低温和高温的空气。传统装置对空气加热只是让空气吸收冷凝器的热量使其升温，空气未能除湿，而当空气需要除湿时，一般让空气连续通过蒸发器和冷凝器，空气在通过蒸发器时段冷却析出水分，但此时段空气温度会变得很低，导致后面冷凝器的热量被前面蒸发器带来的冷量抵消，造成除湿后的空气只接近除湿前的温度，起不到加热的作用。传统技术不能通过单独热泵装置制成连续稳定的干燥热空气，只能通过辅助热源才能实现以上功能，造成投资增加和能耗增加。

传统技术也有通过靠热泵系统或制冷系统自身进行空气除湿和加热的方法，其方法是只让部分潮湿空气通过蒸发器进行冷凝除湿，另一部分潮湿空气不通过蒸发器直接进入冷凝器加温，之后两部分空气混合在一起，或者蒸发器只在部分时段对空气进行冷凝除湿处理，其他时段让潮湿空气直接进入冷凝器加温，以上的做法无论从除湿效果或者是加热效率都会大打折扣，节能效果不佳，而且对处理后的空气温度及湿度不能连续稳定，其数值难以精确控制。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种空气除湿与加热装置，该种空气除湿与加热装置使经过处理后的空气温度大幅提升并连续稳定，能可控地处理空气的温度及湿度。

本实用新型可以采取如下技术方案:

一种空气除湿与加热装置，其特征是：包括除湿室、加热室，除湿室设有除湿器，除湿器由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，除湿器其导热管从低至高迂回向上延伸后靠近原路折回，除湿器其各水平设置的水平管段分别穿过除湿器各散热片，除湿室设有把除湿室分成冷却腔和回热腔的隔板，除湿器穿过隔板，其与隔板接壤处密封，冷却腔与回热腔其底部连通，除湿室其底部设有排液出口；冷却腔其顶部设有入风口，回热腔其顶部设有出风口；还包括吸热器，吸热器由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，吸热器其导热管迂回延伸，吸热器其各直线管段分别穿过吸热器其各散热片；除湿器其导热管与吸热器其导热管并联连通；还包括加热室，加热室内部设有加热器，加热器由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，加热器其导热管迂回延伸，加热器其各直线管段分别穿过加热器其各散热片；加热室设有入风口与出风口，加热室其入风口与回热腔其出风口连通。

本实用新型还可以进一步采取以下改进措施：

还包括压缩机、储罐、节流阀；压缩机其出口与加热器其导热管一端连通，加热器其导热管另一端与储罐其入口连通；除湿器其导热管和吸热器其导热管的一端分别串联节流阀后并联再与储罐其出口连通；另外一端并联后与压缩机其入口连通。

所述除湿室与加热室其外表面设有保温层。

所述排液出口连接有控制阀。

所述除湿室其底部设有储液区。

所述隔板由铝片制成。

还包括储液区，所述储液区与除湿室独立，储液区通过管路与排液出口连接。

所述吸热器处设有可调节风量的风机。

上述技术方案具有这样的技术效果:

1、本实用新型装置，能把空气中的水分析出后，并把空气的温度大幅提升。

2、本实用新型装置，通过调节除湿器的温度值，可调节处理后空气的湿度；通过调节吸热器与外部介质的热交换量，可调节处理后空气的温度，可使处理后的空气温度与湿度连续稳定并可精确控制。

3、本实用新型装置，十分适用于闭式循环干燥系统，对干燥产品后产生的湿热空气不必要排放，可全部进入本装置进行除湿和再加热，水分冷凝为液态单独排出，避免在排放潮湿空气时连同热量一起排掉，余热大部分利用，包括湿热空气中的显热和潜热，更加节能。由于不需要对外排气，对于食品、农产品、中药材、烟草类的干燥可大大减少其气味的损失。

4、本实用新型装置结构简单、操作方便、耗能低，能节约投资成本和运行成本。

附图说明

图1是本实用新型装置实施例1结构示意图。

图2是本实用新型装置实施例2的结构示意图。

图3是实施例1的应用示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行具体描述。

实施例1：如图1、图3所示，一种空气除湿与加热装置，包括除湿室1、吸热器8、加热室2，除湿室1设有除湿器3，除湿器3由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，其导热管从低至高迂回向上延伸后靠近原路折回，其各水平设置的水平管段分别穿过各散热片；除湿室1设有把除湿室分成冷却腔4和回热腔5的隔板6，除湿器3穿过隔板6，其与隔板6接壤处密封；冷却腔4与回热腔5其底部连通；除湿室1其底部设有排液出口7；冷却腔4其顶部设有入风口，回热腔5其顶部设有出风口；还包括吸热器8，吸热器8由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，吸热器8其导热管迂回延伸，吸热器其各直线管段分别穿过吸热器其各散热片；除湿器3其导热管与吸热器其导热管并联连通；加热室2内设有加热器11，加热器11由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，加热器11其导热管迂回延伸，加热器其各直线管段分别穿过加热器其各散热片；加热室2设有入口与出口，加热室2其入口与回热腔5其出风口连通。

还包括压缩机12、储罐13、节流阀14；压缩机12其出口与加热器其导热管一端连通，加热器其导热管另一端与储罐13其入口连通；除湿器其导热管和吸热器其导热管的一端分别串联节流阀后并联再与储罐其出口连通；另外一端并联后与压缩机其入口连通。

所述除湿室1和加热室2其外表面设有保温层。

排液出口7连接有控制阀。

所述除湿室1其底部设有储液区。

所述吸热器处设有风机15可以产生气流。工作原理：

上述实施例相当于一个热泵系统，上述实施例中的除湿器、吸热器相当于热泵系统中的并联的两个蒸发器，除湿器可视作除湿蒸发器，吸热器可视作吸热蒸发器，加热器相当于热泵系统中的冷凝器。如果接触蒸发器和冷凝器是两部分不同的空气，那么热泵使一部分空气降温除湿而另一部分空气升温是可以实现的。但对同一部分连续通过蒸发器降温除湿后再通过冷凝器加热的空气，会出现由蒸发器带出的冷量和冷凝器的热量相互抵消的问题，使最终空气的温度不能提升。传统的除湿装置是让空气连续通过蒸发器和冷凝器，空气在析出水分后前后温度变化不大。

要让空气连续通过蒸发器和冷凝器后温度比当初大幅提升，本实用新型的装置中冷却腔和回热腔及设置于其中的除湿器结构设计和吸热器是关键部分。

首先，热泵系统选用合适工作温度的工质，使贯穿冷却腔和回热腔内的除湿器（可视作除湿蒸发器）在工作时内部温度形成两个温度区间，下部分为低温区，其温度为稳定的蒸发温度，该段区的工质呈气液混合状态，而除湿器的上部分为过热区，该区工质通过吸收外部进入的空气热量形成过热状态，其温度在蒸发温度的基础上由下至上逐步升高，该部分完全汽化的工质在水平流动方向对冷却腔和回热腔之间的空气起热交换作用，下半部分汽液混合状态的工质主要发挥冷凝除湿作用。以上设计形成除湿器在工作时温度分布呈上高下低，并在同一水平层面的温度相对平衡的状态。

外部空气从冷却腔上方进风口进入并通过除湿器降温，空气的水分受冷凝作用所析出的水滴会落入储液区内，干燥低温空气由下而上通过回热腔部分的除湿器折返，由于该除湿器温度上高下低，当这部分空气往上流动时会吸收除湿器过热区部分的热量而升温。除湿器内部工质的水平方向相向流动对上下方向流动的空气进行热交换，进入的空气热量通过工质转移给折返出去的空气实现降温，而折返出去的空气通过工质吸收来自进入空气的热量实现升温。空气通过除湿器的过热区回热，温度接近进入前的温度，在这个温度基础上，再通过温度更高的加热器（可视作冷凝器）热交换后空气温度会大幅提升，形成干燥高温的空气。

另外，除湿器其导热管内也可输入冷冻液体，所产生的效果与输入制冷工质类似。

本实用新型装置对空气在除湿室内完成的冷凝除湿与回热升温过程的热交换（或冷量交换），是靠导热介质快速相向对流吸热和放热过程来实现，这部分的热量和冷量传递，不需要通过压缩机做功或外部提供热量或冷量来实现，所以相当节能。

根据能量守恒定律，要把某介质升温，必须在其他介质中取得能量，因而导致后者温度降低，热泵蒸发器和冷凝器可以完成上述热量的转移，由于除湿器（可视作除湿蒸发器）在工作中，没有吸收太多的空气热量，必须通过与其并联的吸热器（可视作吸热蒸发器）来完成吸收外部热量的功能，才可以支持加热器（可视作冷凝器）产生足够的热量，吸热器通过吸收外部介质的热量，转移至加热器使其升温，并通过调节吸热器的吸热量控制加热器的制热量和温度，可间接控制加热器对除湿后空气的加热程度。

本装置通过控制阀控制冷却介质的流量来控制除湿器的冷凝温度，间接可控制除湿后空气的湿度，通过控制阀控制冷却介质的流量或排冷风机风量，来控制吸热器（可视作吸热蒸发器）与外部介质的热交换量，可调节加热器（可视作冷凝器）的制热量和温度，空气的温度和湿度可实现自动控制。

如果需要更高温度的空气，可以通过气流或水对吸热器加大热交换量，使其吸收更多外部介质的热量，这样会使加热器产生的热量或温度更高。

归纳以上，空气的变化过程如下：外部空气通过除湿器低温区冷却及析出水分，然后折返至除湿器过热区回热以及再通过加热器加热，空气通过两个阶段吸收热量成为干燥高温空气，这样，一套独立的热泵系统可将进入的潮湿低温的空气制成干燥高温的空气。另外，吸热器所产生的冷量可加以利用。

除湿器和吸热器其导热管内循环输入的冷冻介质可以是制冷压缩机或热泵压缩机直接提供的制冷工质，也可以是由制冷系统制成的循环冷冻液体，所产生的效果类似。

加热器其导热管内循环输入的高温介质可以是热泵压缩机所直接提供的制冷工质，也可以是由热泵系统制成的循环高温液体，所产生的效果类似。

上述实施例1的应用实例1：

吸取室外约20℃的潮湿空气，制成约60℃的干燥空气用于印刷、涂布设备的干燥，所产生的冷空气用于车间降温。

选用合适性能的热泵及工质，将蒸发温度设定在7℃左右，将热泵加热器（可视作冷凝器）的工作温度设定为70℃左右，在加热室出风口处安装抽风风机，在吸热器（可视作吸热蒸发器）上装有变频风机，然后启动热泵和两个风机。空气流动路线和温度、湿度变化如下：所有外部空气从冷却腔进风口进入并通过除湿器（可视作除湿蒸发器）降温，空气中的水分遇冷后析出水滴并落入储液区，空气通过回热腔折返往上流动，并陆续通过除湿器的低温区、过热区，再进入高温的加热器，温度在通过除湿器过热区和加热器时分别得到两次加热，在通过70℃的加热器后空气的温度可达到60℃左右，该部分干燥空气可以直接用于印刷品的干燥。通过变频风机来调节吸热器的热交换量来控制加热器的温度，变频风机所带走的冷量可用于车间的降温，改善工作环境。

上述实施例1的应用实例2：

如图3所示，制成约55℃的干燥空气，并采用闭式循环干燥方式用于新鲜胡椒的干燥，额外产生的冷空气用于环境降温。

选用合适性能的热泵和工质，将蒸发温度设定在7℃左右，将热泵加热器（可视作冷凝器）的工作温度设定为65℃左右，在加热室出风口处安装抽风风机，在吸热器（可视作吸热蒸发器）上装有风机，然后启动热泵和两个风机。空气流动路线和温度、湿度状态如下：密封烘干室的潮湿空气从冷却腔进风口进入并通过除湿器（可视作除湿蒸发器）降温，空气中的水分遇冷后析出水滴并落入储液区，空气通过回热腔折返往上流动，并陆续通过除湿器的低温区、过热区，再进入高温的加热器，温度在通过除湿器过热区和加热器时分别得到两次加热，在通过65℃的加热器后空气的温度可达到55℃左右，该部分干燥空气进入密封烘干室16用于胡椒的干燥，从烘干室16排出的湿热空气重新进入冷却腔进风口，周而复此。通过控制阀来调节进入吸热器导热管内冷却介质的流量来调节热交换量，以此控制加热器的制热量及温度，风机所带走的冷量可用于环境的降温，改善工作环境。

通过调节除湿器的温度值，可调节处理后空气的湿度；通过调节吸热器与外部介质的热交换量，可调节加热器的制热量及温度，以此控制处理后空气的温度。空气的温度和湿度可实现自动化控制。

由于采用热泵制热比传统电热管加热的热效率要高，同时除湿后的热空气对产品干燥会更有利，本装置具有高效节能的特点，而且，通过本装置除湿不需要从干燥室中对外排放湿热空气，余热可以循环利用，也减少了农产品气味的损失，使其风味更好地留存。另外还可以得到额外的冷水或冷空气使用，一举多得。

本实用新型可广泛应用于农产品、水产品、食品、中药材、烟草、木材、塑料颗粒等产品的干燥。

本实用新型可制成非常干燥的空气，只要把除湿器的温度降到更低，空气的除湿能力就更强，处理过的空气中的水分会更少。在除湿器温度低于零摄氏度时，其表面会产生结霜，如需要连续运行可采用两套装置工作，一套运行，另一套除霜，两套装置轮流切换工作。

本实用新型除了具备对空气湿功能外，通过继续降低除湿器的温度，也具备对空气中的有机气体冷凝析出并回收溶剂的功能，同时在回收高温有机废气过程中连同其中大部分显热和潜热一起回收利用。

实施例2：如图2所示，一种空气除湿与加热装置，包括除湿室1、吸热器8、加热室2；除湿室1设有除湿器3，除湿器3由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，其导热管从低至高迂回向上延伸后靠近原路折回，其各水平设置的水平管段分别穿过各散热片；除湿室1设有把除湿室分成冷却腔4和回热腔5的隔板6，除湿器3穿过隔板6，其与隔板6接壤处密封；冷却腔4与回热腔5其底部连通；除湿室1其底部设有排液出口7；冷却腔4其顶部设有入风口，回热腔5其顶部设有出风口；还包括吸热器8，吸热器8由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，吸热器8其导热管迂回延伸，吸热器其各直线管段分别穿过吸热器其各散热片；除湿器3其导热管和吸热器8其导热管的一端分别串联控制阀后再并联连通至第二管路10，另一端并联后再连通至第一管路9；加热室2内设有加热器11，加热器11由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，加热器其导热管迂回延伸，加热器其各直线管段分别穿过加热器其各散热片；加热器11其导热管的一端连通至第三管路17，另一端连通至第四管路18；加热室2设有入风口与出风口，加热室其入风口与回热腔5其出风口连通。

使用时，可使用外部提供已冷冻和加热的液体作为热交换介质，冷冻液体通过第一管路9输入除湿器其导热管与吸热器其导热道中，通过第二管路10排出；加热的高温液体通过第四管路18输入加热器其导热管中，通过第三管路17排出。

实施例3；本实施例的特点为，所述储液区与除湿室独立，所述储液区通过管路与排液出口连接。其余同实施例1。

实施例4：本实施例的特点为，所述吸热器处设有风量调节装置。其余同实施例1。

除湿器、吸热器、加热器的导热管内部的热交换介质都可分别选用制冷工质或导热液体，但选用不同的热交换介质时，其选用的输送管道及其连接方式，以及控制方式会有所差异，均都应包含在本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.空气除湿与加热装置，其特征是：包括除湿室、加热室，除湿室设有除湿器，除湿器由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，除湿器其导热管从低至高迂回向上延伸后靠近原路折回，除湿器其各水平设置的水平管段分别穿过除湿器各散热片，除湿室设有把除湿室分成冷却腔和回热腔的隔板，除湿器穿过隔板，其与隔板接壤处密封，冷却腔与回热腔其底部连通，除湿室其底部设有排液出口；冷却腔其顶部设有入风口，回热腔其顶部设有出风口；还包括吸热器，吸热器由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，吸热器其导热管迂回延伸，吸热器其各直线管段分别穿过吸热器其各散热片；除湿器其导热管与吸热器其导热管并联连通；还包括加热室，加热室内部设有加热器，加热器由用于输入热交换介质的导热管和散热片构成，加热器其导热管迂回延伸，加热器其各直线管段分别穿过加热器其各散热片；加热室设有入风口与出风口，加热室其入风口与回热腔其出风口连通。

2.根据权利要求1所述的空气除湿与加热装置，其特征是：还包括压缩机、储罐、节流阀；压缩机其出口与加热器其导热管一端连通，加热器其导热管另一端与储罐其入口连通；除湿器其导热管和吸热器其导热管的一端分别串联节流阀后并联再与储罐其出口连通；另外一端并联后与压缩机其入口连通。

3.根据权利要求1所述的空气除湿与加热装置，其特征是：所述除湿室与加热室其外表面设有保温层。

4.根据权利要求1至3任一项所述的空气除湿与加热装置，其特征是：所述排液出口连接有控制阀。

5.根据权利要求1所述的空气除湿与加热装置，其特征是：所述除湿室其底部设有储液区。

6.根据权利要求1所述的空气除湿与加热装置，其特征是：所述隔板由铝片制成。

7.根据权利要求1所述的空气除湿与加热装置，其特征是：还包括储液区，所述储液区与除湿室独立，储液区通过管路与排液出口连接。

8.根据权利要求1所述的空气除湿与加热装置，其特征是：所述吸热器处设有可调节风量的风机。

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