CN207147099U - 一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机 - Google Patents

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罗凯
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Abstract

本实用新型公开了一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机;基于闭式循环原理的热管换热烘干机由空气循环回路和热泵循环回路组成,两回路之间设置第一换热器与第二换热器以形成传热通道;空气循环回路的工质是空气,热泵循环回路的工质是制冷剂R134a;第一换热器和第二换热器分别是在冷凝器和加热器之间设置第一热管以及在蒸发器和冷凝储液器之间设置第二热管形成。本实用新型相比传统的换热器构型,采用了空气与制冷剂的闭式循环原理,在换热器中运用了热管技术,减少了烘干机运行时的能量耗散,降低了工质在换热器的压力损失,提升了烘干机效率,有助于节能减排。

Description

一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机
技术领域
本发明涉及一种烘干机,具体地说,是涉及一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机。
背景技术
烘干机是一种通过加热被烘干物,使被烘干物水分蒸发而达到烘干目的的机器。在工业上,烘干机被广泛应用于食品、饲料、化工、医药、矿山等行业。例如:木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品变形,陶瓷坯料在煅烧前的干燥可以防止成品龟裂。另外干燥后的物料也便于运输和贮存,如将收获的粮食干燥到一定湿含量以下,以防霉变。
一般地,烘干机通过加热空气并以其为介质烘干物料,按照空气的流动方式可分为排气式和冷凝式两种。排气式烘干机从外界吸入冷空气并加热,热空气通过烘干室吸收物料水分之后直接排出到外部环境,这种烘干机结构比较简单,但排出的废气温度高,有较大的能量损失,效率低;冷凝式烘干机通过热交换器/冷凝器使排出的高温废气冷却,在凝结水分的同时亦回收废热,废气在冷却除水后可排出机外或循环复用,回收的废热可用于预加热烘干机入口空气,这种烘干机回收利用了废热,效率更高。
另外,热泵技术已作为一种新型加热方式应用于烘干机领域,其制冷剂通过蒸发器吸热,经压缩机压缩,于冷凝器放热以加热空气,放热后的制冷剂经过热力膨胀阀和集液器回到蒸发器进行下一次循环。热泵烘干机可采用排气式构型以简化结构,也可采用冷凝式构型以减少能耗。
发明专利CN104697304A公开了一种用于烘干农产品的热泵烘干机,其将加热与换气结构集成于一个箱体,相比传统的农产品烘干机体积大幅缩小且有着较好的节能效果;发明专利CN102337664B公开了一种电加热型烘干机,其采用抽气方式降低烘干室压强,从而降低水的饱和温度,使烘干机可用较低加热功率达到较好地烘干效果;发明专利CN1746418B公开了一种烘干机,其采用了热泵原理,制冷剂利用额外供水进行冷却,蒸发器的蒸发温度可精确调节以实现细致烘干。
热泵烘干机的最大优势就是效率高,能耗小,如何进一步减少能耗并提升烘干效果是热泵烘干机的发展方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于闭式循环原理的烘干机方案,外部空气循环与内部制冷剂循环均使用封闭循环设计,并采用热管进行换热,以减少能量的损耗以及工质通过换热器的压力损失,提升烘干机效率,有助于节能减排。
本发明达成目的的技术方案是:
一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机,包括空气循环回路以及热泵循环回路,两回路之间设置第一换热器与第二换热器以形成传热通道。空气循环回路的工质是空气,通过对空气加热以烘干物料,通过对空气降温以冷凝析出水分。热泵循坏回路的工质是制冷剂R134a,该回路通过热泵循环以热源和冷源的形式向烘干机提供烘干物料所需的能量。第一换热器和第二换热器分别是在冷凝器和加热器之间设置第一热管以及在蒸发器和冷凝储液器之间设置第二热管形成,相比传统的换热器构型提升了换热效率,降低了压力损失。
所述空气循环回路由烘干室保温壁、烘干室、栅门、进气风扇、空气循环管路、加热器、冷凝储液器、排气风扇、排水管以及截止阀组成。栅门可开启与关闭以方便将需烘干的物料放入烘干室。当栅门与截止阀均关闭时,各部件形成一个循环的封闭空间,空气作为工质于其中循环流动。烘干机运行时,低温饱和湿空气从冷凝储液器流出,经管路进入加热器,经过加热后成为高温未饱和湿空气,由进气风扇推动进入烘干室,在烘干室中以其较高的温度以及较低的湿度加热蒸发并吸收物料的水分。当吸水饱和后,空气由排气风扇抽吸进入冷凝储液器,于冷凝储液器中降温并析出水分,得到低温饱和湿空气并进行下一次循环。所析出的水存于冷凝储液器中,达到一定量后开启截止阀,使水从排水管排出烘干机外。
所述热泵循环回路由冷凝器、储液器、热力膨胀阀、蒸发器、热泵循环管路以及压缩机组成。各部件形成一个循环的封闭空间,制冷剂R134a作为工质于其中循环流动。烘干机运行时,低温低压的饱和气体经压缩机压缩成为高温高压的过热气体,经冷凝器向加热器等压放热后成为中温高压饱和液体,通过储液器后进入热力膨胀阀膨胀成为低温低压的气液混合物,经蒸发器从冷凝储液器等压吸热成为低温低压的饱和气体并进行下一次循环。
所述第一换热器由冷凝器、第一热管和加热器组成。烘干机运行时,制冷剂R134a由冷凝器放热,热量经第一热管传至加热器,被加热器内的空气吸收以将其加热。
所述第二换热器由蒸发器、第二热管和冷凝储液器组成。烘干机运行时,空气由冷凝储液器放热,热量经第二热管传至蒸发器,被蒸发器内的制冷剂R134a吸收以将其加热。
相比现有烘干机,本发明具有如下优点:
利用热泵循环回路,制冷剂R134a吸收烘干物料后空气的热使其降温以析出水分,该部分热将在第一换热器处又传给空气复用,减少了热量损失,提高了烘干机的效率。
在换热器处利用热管替换了传统的盘管或翅片式换热器,结构简单,工质压力损失小,换热效率高,便于系统的排放布置。
附图说明
图1基于闭式循环原理的热管换热烘干机系统结构示意图
图2空气循环回路示意图
图3热泵循环回路示意图
图4第一换热器示意图
图5第二换热器示意图
具体实施方式
本实施例是一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机。
如图1所示,一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机,包括外壳1、烘干室保温壁2、烘干室3、栅门4、进气风扇5、空气循环管路6、加热器7、冷凝储液器8、排气风扇9、排水管10、截止阀11、第一热管12、第二热管13、冷凝器14、储液器15、热力膨胀阀16、蒸发器17、压缩机18和热泵循环管路19。其所有部件均布置于外壳1内,栅门4可开闭以便放入或取出需烘干物料,截止阀可开启或关闭以排出所析出水分。
如图2所示,空气循环回路包括烘干室保温壁2、烘干室3、栅门4、进气风扇5、空气循环管路6、加热器7、冷凝储液器8、排气风扇9、排水管10、截止阀11,各部件通过空气循环管路6串联形成回路,截止阀11与排水管10串联与冷凝储液器相接形成排水通道,烘干室3为烘干室保温壁2与栅门4所围形成的空间,流动于回路内部的工质为空气。
如图3所示,热泵循环回路包括冷凝器14、储液器15、热力膨胀阀16、蒸发器17、压缩机18和热泵循环管路19,各部件通过热泵循环管路19串联形成封闭回路,回路内部充入制冷剂R134a作为循环工质,可通过储液器调节循环工质的量。
如图4所示,第一换热器包括加热器7、第一热管12以及冷凝器14,加热器7与冷凝器14的换热面分别紧贴于第一热管12的两个导热面以减小热阻。
如图5所示,第二换热器包括冷凝储液器8、第二热管13以及蒸发器17,冷凝储液器8与蒸发器17的换热面分别紧贴于第二热管13的两个导热面以减小热阻。
烘干机运行时,首先打开栅门4放入需烘干物料,关闭栅门4与截止阀11,打开电源使进气风扇5、排气风扇9与压缩机18运行。
对于空气循环回路,烘干室3中的高温饱和湿空气被排气风扇9抽吸进入冷凝储液器8,于此放热降温并析出水分变为低温饱和湿空气,析出的水分储存于冷凝储液器8中。低温饱和湿空气沿空气循环管路6流动进入加热器7,于此被加热为高温未饱和湿空气,并通过进气风扇推动进入烘干室3用于烘干物料。当冷凝储液器8储液量满时,打开截止阀11使水通过排水管10排出。
对于热泵循环回路,中温高压呈饱和液相状态的制冷剂R134a从储液器15流出,经热力膨胀阀16膨胀为低温低压的气液混合物,经过蒸发器17,吸收经第二热管13传递的来自空气从冷凝储液器8放出的热后变为低温低压的饱和气相,再经压缩机18增压变为高温高压的过热气相,经冷凝器通过第一热管12向加热器7中的空气放热后变为中温高压的饱和液相,流入储液器15并继续下一循环。
在烘干机工作过程中耗能部件有进气风扇5、排气风扇9以及压缩机18,其中进气风扇5与排气风扇9的作用是抵消空气循环回路的沿程阻力与局部阻力,促使空气在空气循环回路中流动,压缩机18则为烘干物料提供能量,同时也可抵热泵循环回路的沿程阻力与局部阻。
由于采用了空气与制冷剂的闭式循环回路并选择热管作为换热部件,整套装置能量耗散少,压力损失小,可降低能耗,提升效率,有助于节能减排。

Claims (5)

1.一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机,其特征在于:包括空气循环回路和热泵循环回路,两回路之间设置第一换热器与第二换热器以形成传热通道;所有部件安装于外壳之内;空气循环回路中栅门可开启和关闭以放入待烘干物料和封闭烘干室,截止阀可开启与关闭以排出水分和封闭空气循环回路。
2.根据权利要求1所述的基于闭式循环原理的热管换热烘干机,其特征在于:空气循环回路由烘干室保温壁、烘干室、栅门、进气风扇、空气循环管路、加热器、冷凝储液器、排气风扇、排水管、截止阀组成,各部件通过空气循环管路串联形成回路,截止阀与排水管串联与冷凝储液器相接形成排水通道,烘干室为烘干室保温壁与栅门所围形成的空间,流动于回路内部的工质为空气。
3.根据权利要求1所述的基于闭式循环原理的热管换热烘干机,其特征在于:热泵循环回路由冷凝器、储液器、热力膨胀阀、蒸发器、压缩机和热泵循环管路组成,各部件通过热泵循环管路串联形成封闭回路,回路内部充入制冷剂R134a作为循环工质,可通过储液器调节循环工质的量。
4.根据权利要求1所述的基于闭式循环原理的热管换热烘干机,其特征在于:第一换热器由冷凝器、加热器及其间的第一热管组成,冷凝器与加热器换热面与第一热管的导热面紧贴。
5.根据权利要求1所述的基于闭式循环原理的热管换热烘干机,其特征在于:第二换热器由蒸发器、冷凝储液器及其间的第二热管形成,蒸发器与冷凝储液器换热面与第二热管的导热面紧贴。
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CN107490255A (zh) * 2017-09-14 2017-12-19 西北工业大学 一种基于闭式循环原理的热管换热烘干机
CN110513999A (zh) * 2019-08-25 2019-11-29 西北工业大学 一种基于吸收式热泵的热管换热除湿装置

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