CN209116714U - 一种闭式地源热泵干燥系统 - Google Patents

一种闭式地源热泵干燥系统 Download PDF

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朱宗升
赵松松
邓昊
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Abstract

本实用新型公开了一种闭式地源热泵干燥系统,包括压缩机,所述压缩机的出口分别与风冷冷凝器和地埋管一端相连通,压缩机的入口分别与地埋管同一端和风冷蒸发器相连;风冷冷凝器与储液器相连通;地埋管的另一端分别与储液器和膨胀阀相连通;储液器与膨胀阀相连通,膨胀阀与风冷蒸发器相连通;风冷冷凝器,用于向干燥室输送高温的干燥空气;风冷蒸发器,用于吸收干燥室排出的废气热量,并进行除湿处理;地埋管用于根据干燥工况调节系统运行模式。本实用新型公开的闭式地源热泵干燥系统,其能够有效提升在干燥初期阶段干燥室内的温度提升速率,并能够实时调节干燥室输入的热量,优化干燥系统在排热阶段的工况,提高干燥系统的整体能源利用效率。

Description

一种闭式地源热泵干燥系统
技术领域
本实用新型涉及热泵干燥技术领域,特别是涉及一种闭式地源热泵干燥系统。
背景技术
目前,热泵干燥系统按结构可分为闭式系统、半开式系统、开式系统,其中,闭式热泵干燥系统因其能有效回收干燥废气中的冷凝热,而具有较高的能量利用效率。
但是,对于闭式热泵干燥系统,其进行的空气循环过程,采取的是依次经过蒸发器和冷凝器的结构形式,限制了初期升温速率和后期温度的调节精度。其中的干燥室的温度容易上升,从而使得闭式热泵干燥系统需要间歇性的排热,而在夏季,室外的高温,使得闭式热泵干燥系统的冷凝工况变差,系统的效率降低。由此可见,传统的闭式热泵干燥系统存在一定的局限性,限制了对温度的控制精度和系统效率的提高,导致闭式热泵干燥系统的干燥品质降低和能耗的增加。
因此,目前迫切需要开发出一种闭式热泵干燥系统,其能够有效提升在干燥初期阶段干燥室内的温度提升速率,并能够实时调节干燥室输入的热量,从而优化干燥系统在排热阶段的工况,提高干燥系统的整体能源利用效率。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的是提供一种闭式地源热泵干燥系统,其能够有效提升在干燥初期阶段干燥室内的温度提升速率,并能够实时调节干燥室输入的热量,从而优化干燥系统在排热阶段的工况,提高干燥系统的整体能源利用效率,具有重大的生产实践意义。
为此,本实用新型提供了一种闭式地源热泵干燥系统,包括压缩机、风冷冷凝器、地埋管、储液器、膨胀阀、风冷蒸发器和干燥室,其中:
所述压缩机的制冷剂出口分别与风冷冷凝器的制冷剂入口和地埋管的第一接口相连通;
所述风冷冷凝器的制冷剂出口与储液器的制冷剂入口相连通;
所述地埋管的第一接口还分别与压缩机的制冷剂入口和制冷剂出口相连通;
所述地埋管的第二接口分别与储液器的制冷剂入口和膨胀阀的制冷剂出口相连通;
储液器的制冷剂出口与膨胀阀的制冷剂入口相连通,所述膨胀阀的制冷剂出口分别与地埋管的第二接口和风冷蒸发器的制冷剂入口相连通;
所述风冷蒸发器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口相连通;
所述风冷冷凝器,用于向干燥室的干燥室入口输送高温的干燥空气;
所述风冷蒸发器,用于吸收干燥室的干燥室出口排出的干燥后的废气热量,并进行除湿处理。
其中,所述压缩机的制冷剂出口与地埋管的第一接口之间设置有流量调节阀。
其中,所述压缩机的制冷剂出口与风冷冷凝器的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第一电磁阀;
所述地埋管的第二接口与储液器的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第二电磁阀;
所述膨胀阀的制冷剂出口与地埋管的第二接口之间的连接管路上设置有第三电磁阀,并且第二电磁阀和第三电磁阀汇合后与地埋管的第二接口相连接;
所述膨胀阀的制冷剂出口与风冷蒸发器的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第四电磁阀;
所述风冷蒸发器的制冷剂出口与压缩机的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第五电磁阀;
所述地埋管的第一接口与压缩机的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第六电磁阀,并且所述第六电磁阀与第五电磁阀汇合后与压缩机的制冷剂入口相连接。
其中,所述干燥室包括中空的干燥室主体,所述干燥室主体的同一侧上下两端分别开有干燥室入口和干燥室出口,所述干燥室入口和干燥室出口之间具有多个干燥风道,所述干燥风道内用于放置待干燥的货物。
其中,所述干燥室主体内具有多个挡板,所述多个挡板在垂直方向间隔且平行设置;
所述多个挡板将所述干燥室主体分割成多个相互连通的干燥风道。
其中,所述干燥室入口里面安装有第一循环风机,所述弯道里面安装有第二循环风机,用于保证干燥空气流速和流向。
其中,所述干燥室入口里面安装有所述风冷冷凝器,所述干燥室出口里面安装有风冷蒸发器。
其中,所述风冷冷凝器位于中空的第一通风管道内,所述第一通风管道与干燥室入口相连通;
所述风冷蒸发器位于中空的第二通风管道内,所述第二通风管道与干燥室出口相连通。
由以上本实用新型提供的技术方案可见,与现有技术相比较,本实用新型提供了一种闭式地源热泵干燥系统,其能够有效提升在干燥初期阶段干燥室内的温度提升速率,并能够实时调节干燥室输入的热量,从而优化干燥系统在排热阶段的工况,提高干燥系统的整体能源利用效率,具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种闭式地源热泵干燥系统的结构示意图;
图2为本实用新型提供的一种闭式地源热泵干燥系统中干燥室的结构示意图;
图中,1为压缩机,2为风冷冷凝器,3为地埋管,4为储液器,5为膨胀阀,6为风冷蒸发器,7为干燥室,10为流量调节阀;
801为第一循环风机,802为第二循环风机;
9为第一电磁阀,11为第二电磁阀,12为第三电磁阀,13为第四电磁阀,14为第五电磁阀,15为第六电磁阀;
70为干燥室主体,701为干燥室入口,702为干燥风道,703为弯道,704为干燥室出口,705为挡板,706为库门。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
参见图1、图2,本实用新型提供了一种闭式地源热泵干燥系统,包括压缩机1、风冷冷凝器2、地埋管3、储液器4、膨胀阀5、风冷蒸发器6和干燥室7,其中:
所述压缩机1的制冷剂出口分别与风冷冷凝器2的制冷剂入口和地埋管3的第一接口(可以如图1所示地埋管3的底部左端位置)相连通;
所述风冷冷凝器2的制冷剂出口与储液器4的制冷剂入口相连通;
所述地埋管3的第一接口还分别与压缩机1的制冷剂入口和风冷蒸发器6的制冷剂出口相连通;
所述地埋管3的第二接口(可以如图1所示地埋管3的顶部右端位置)分别与储液器4的制冷剂入口和风冷蒸发器6的制冷剂入口相连通;
储液器4的制冷剂出口与膨胀阀5的制冷剂入口相连通,所述膨胀阀5的制冷剂出口分别与地埋管3的第二接口和风冷蒸发器6的制冷剂入口相连通;
所述风冷蒸发器6的制冷剂出口与压缩机1的制冷剂入口相连通;
所述风冷冷凝器2,用于向干燥室7的干燥室入口输送高温的干燥空气;
所述风冷蒸发器6,用于吸收干燥室7的干燥室出口排出的干燥后的废气热量,并进行除湿处理;
所述地埋管3,用于根据干燥工况的不同阶段,对应作为蒸发器或者作为冷凝器使用,具体为:根据干燥工况的不同阶段,进行干燥模式调节,在干燥初期升温阶段,作为蒸发器用;在干燥除湿阶段,作冷凝器使用;在正常运行阶段,可与风冷冷凝器2一起同时作为冷凝器使用,此时地埋管3的作用是调节进入风冷冷凝器2的制冷剂流量。
需要说明的是,对于本实用新型,任意两个相互连通的部件之间是通过一段中空的管路相连通。
在本实用新型中,具体实现上,所述压缩机的制冷剂出口与地埋管3的第一接口之间设置有流量调节阀10,用于调节进入地埋管3的制冷剂流量,从而更好地调节干燥空气的加热温度。
对于本实用新型,需要说明的是,所述地埋管3,其主要作用是实现制冷剂与外部的地层土壤(即外部地表面以下的土壤)的热量交换,可以根据干燥的阶段分别作为冷凝器使用或者蒸发器使用。
其中,当地埋管3作为冷凝器使用时,地埋管3的第一接口作为地埋管3的制冷剂入口而连接压缩机1的制冷剂出口,第二接口作为地埋管3的制冷剂出口而连接储液器4的制冷剂入口,因此,此时地埋管3能够实现将制冷剂热量散入外部的地层土壤,冷却后的制冷剂进入储液器4;
而当地埋管3作为蒸发器使用时,地埋管3的第一接口作为地埋管3的制冷剂出口接压缩机1的制冷剂入口,此时,风冷蒸发器6的制冷剂出口也与压缩机1的制冷剂入口相连接,因此,地埋管3能够实现制冷剂从外部的地层土壤吸收热量而气化,气化后的制冷剂进入压缩机1的制冷剂入口,因为地埋管3可间歇性从外部地层土壤吸收或释放热量,可降低对外部地层土壤温度的影响。
在本实用新型中,具体实现上,所述压缩机1的制冷剂出口与风冷冷凝器2的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第一电磁阀9;
所述地埋管3的第二接口与储液器4的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第二电磁阀11;
所述膨胀阀5的制冷剂出口与地埋管3的第二接口之间的连接管路上设置有第三电磁阀12,并且第二电磁阀11和第三电磁阀12汇合后与地埋管3的第二接口相连接;
所述膨胀阀5的制冷剂出口与风冷蒸发器6的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第四电磁阀13;
所述风冷蒸发器6的制冷剂出口与压缩机1的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第五电磁阀14;
所述地埋管3的第一接口与压缩机1的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第六电磁阀15,并且所述第六电磁阀15与第五电磁阀14汇合后与压缩机1的制冷剂入口相连接。
在本实用新型中,具体实现上,所述干燥室7包括中空的干燥室主体70,所述干燥室主体70的同一侧上下两端分别开有干燥室入口701和干燥室出口704,所述干燥室入口701和干燥室出口704之间具有多个干燥风道702,所述干燥风道702内用于放置待干燥的货物。
具体实现上,所述干燥室入口701和干燥室出口704分别位于所述干燥室主体70的左侧上下两端。
具体实现上,所述干燥室主体70内具有多个挡板705,所述多个挡板705在垂直方向间隔且平行设置;
所述多个挡板705将所述干燥室主体70分割成多个相互连通的干燥风道702。
需要说明的是,所述干燥风道702的数量和大小,可以根据用户的需要以及货物的类型进行相应的调整。
具体实现上,任意两个相邻的干燥风道702在同向的一端通过一个弯道703相连通,通过弯道703,可以实现干燥室7内空气流动的变向。
具体实现上,所述干燥室入口701里面安装有第一循环风机801,所述弯道703里面安装有第二循环风机802,用于保证干燥空气流速和流向。
具体实现上,所述干燥室入口701里面安装有所述风冷冷凝器2所述干燥室出口704里面安装有风冷蒸发器6,从而输送高温干燥空气给干燥室。
具体实现上,所述风冷冷凝器2位于第一循环风机801的左边,从而能够在第一循环风机801的作用下,快速将升温后的干燥空气,输送到干燥室7内的干燥风道702中;
所述风冷蒸发器6位于第二循环风机802的左边,能够在第二循环风机802的作用下,实现对干燥风道702排出的、干燥后的废气进行快速除湿处理。
此外,对于本实用新型,具体实现上,所述风冷冷凝器2可以位于中空的第一通风管道内,而不安装于干燥室入口701里面,所述第一通风管道与干燥室入口701相连通;
所述风冷蒸发器6可以位于中空的第二通风管道内,而不安装于干燥室出口704里面,所述第二通风管道与干燥室出口704相连通。
具体实现上,所述干燥室主体70的右侧还可以铰接设置有一个库门706,该库门706可以打开,用于货物进出;
需要说明的是,在本实用新型中,所述压缩机1,优选为采用变频压缩机,其主要作用是对制冷剂进行压缩做功,排出的高温高压过热气体,可根据需求进入风冷冷凝器2或地埋管3中进行换热冷却;
所述风冷冷凝器2,其主要作用是利用干燥空气吸收制冷剂的热量,一方面制冷剂的温度下降,另一方面干燥空气的温度升高,随后冷却的制冷剂进入储液器4,而升温的干燥空气进入干燥室7;
所述储液器4,其主要作用是储存制冷剂液体,并保证从其制冷剂出口流出、进入膨胀阀5的制冷剂为液态,其具有的制冷剂入口侧分别接风冷冷凝器3和地埋管3的一端。
所述膨胀阀5,其主要作用是实现高压液体向低温低压气液两相的转化,其具有的制冷剂出口连接风冷蒸发器6和地埋管3;
所述风冷蒸发器6,期主要作用是实现其内的低温低压的制冷剂与干燥室7内排放的废气之间的热量交换,吸收废气中的热量,同时可实现干燥空气的排湿作用,吸收热量后的制冷剂气体进入压缩机1的制冷剂入口(即吸气口)。
需要说明的是,所述地埋管可以为现有常用的地源热泵领域使用的地埋管。外部地层土壤可以为正常的户外土壤,是地源热泵领域常利用的土壤,一般为浅层岩土地(如地表以下深度200米内的土壤),对于外部地层土壤,其在冬季具有高于地表温度的热能,从而能够提取其中的热能,而在夏季具有低于地表温度的热能,从而可以吸收外部的热量,实现热量的相对转移。
在本实用新型中,所述干燥室7的内部,用于放置待干燥的货物,主要包括干燥室入口701、干燥室出口704、挡板705、干燥风道702、弯道703、库门706。干燥室入口701连接风冷冷凝器2,干燥室7的出口连接风冷蒸发器6,挡板705将干燥室7分隔成多个干燥风道702,弯道703用于实现循环风机前的空气转向,库门706用于货物的进出。
对于所述干燥室7,其还可以根据结构包括用于提供干燥空气循环的多个循环风机(包括第一循环风机801和第二循环风机802),所述循环风机用于实现干燥空气的循环流动和变向流动;
在本实用新型中,所述流量调节阀10位于压缩机1的制冷剂出口和地埋管3的制冷剂入口之间,用于调节进入地埋管的制冷剂的流量,从而更好地调节干燥空气的加热温度。
为了更好地理解本实用新型的技术方案,下面就本实用新型提供的闭式地源热泵干燥系统的具体工作过程进行说明。其其工作过程可分为三个阶段,每个阶段根据温湿度进行判断,并根据各个阶段供能而进行调节:
一、干燥初期升温阶段。此时,干燥室7内的空气温度和待干燥货物的温度较低,需要快速升温,打开第一电磁阀9、第三电磁阀12、第六电磁阀15,关闭第二电磁阀11、第四电磁阀13、第五电磁阀14和流量调节阀10,使得压缩机1的制冷剂出口连接风冷冷凝器2的制冷剂入口,风冷冷凝器2的制冷剂出口连接储液器4,储液器4的制冷剂出口连接膨胀阀5的制冷剂入口,膨胀阀5的制冷剂出口连接地埋管3的第二接口(此时作为制冷剂入口),地埋管3的第一接口(此时作为制冷剂出口)再连接压缩机1的制冷剂入口,实现制冷剂的循环利用。
其中,制冷剂经压缩机1进行压缩做功后,将以高温高压过热气体的形态进入风冷冷凝器2内,从而用于加热干燥室7内的干燥空气,使得空气快速升温后加热干燥室7内放置的待干燥物料,能达到最快的升温速率。
二、正常运行阶段。此时,干燥室7内的空气温度维持在预先设定的温度附近且湿度维持在预先设定的湿度以下,并在预设范围内波动,为实现边干燥、边除湿的作用,打开第一电磁阀9、第二电磁阀11、第四电磁阀13、第五电磁阀14,关闭第三电磁阀12和第六电磁阀15,使得压缩机1的制冷剂出口连接风冷冷凝器2的制冷剂入口和地埋管3的第一接口(此时作为制冷剂入口),风冷冷凝器2的制冷剂出口和地埋管3的第二接口(此时作为制冷剂出口)汇合后与储液器4的制冷剂入口相连接,储液器4的制冷剂出口与膨胀阀5的制冷剂入口,膨胀阀5的制冷剂出口连接风冷蒸发器6的制冷剂入口,风冷蒸发器6的制冷剂出口连接压缩机1的制冷剂入口,实现制冷剂的循环利用。
其中,制冷剂经压缩机1进行压缩做功后,以高温高压过热气体的形态从压缩机1中排出,然后通过流量调节阀10来调节进入风冷冷凝器2和地埋管3的制冷剂比例,其中,进入风冷冷凝器2的制冷剂将释放热量加热干燥室7内的干燥空气,而进入地埋管3的制冷剂,将把热量释放给外部的地层土壤,随后制冷剂在冷凝后进入储液器4中,经膨胀阀5进入风冷蒸发器6中,从而吸收干燥室7内的干燥废气的热量,同时去除一部分的水分,达到干燥除湿的目的。
三、除湿阶段。此时,随着干燥的进行,干燥室7内干燥空气中的湿度升高明显超过预先设定的湿度,因此,需要集中运行除湿模式,通过打开第二电磁阀11、第四电磁阀13、第五电磁阀14,关闭第一电磁阀9、第三电磁阀12、第六电磁阀15,使得压缩机1的制冷剂出口连接地埋管3的第一接口(此时作为制冷剂入口),地埋管3的第二接口(此时作为制冷剂出口)连接储液器4,储液器4的制冷剂出口连接膨胀阀5,膨胀阀5的制冷剂出口连接风冷蒸发器6,风冷蒸发器6的制冷剂出口连接压缩机1的制冷剂入口,实现制冷剂的循环利用。
其中,制冷剂经压缩机1进行压缩做功后,将以高温高压过热气体的形态进入地埋管3中,从而通过地埋管3将热量散入外部的地层土壤,并经膨胀阀5节流后进入风冷蒸发器6中,风冷蒸发器6吸收干燥室7内干燥废气的热量,同时去除一部分水分,达到除湿的目的。
基于以上技术方案可知,对于本实用新型提供的闭式地源热泵干燥系统,其可以充分利用地热,可以实时采集干燥室内的温湿度状态,并将干燥过程分为三个阶段,并通过系统的管路来进行控制,能够实现干燥初期阶段的快速升温及干燥室输入热量的实时调节,从而提高干燥系统的整体能源利用效率。
综上所述,与现有技术相比较,本实用新型提供的一种闭式地源热泵干燥系统,其能够有效提升在干燥初期阶段干燥室内的温度提升速率,并能够实时调节干燥室输入的热量,从而优化干燥系统在排热阶段的工况,提高干燥系统的整体能源利用效率,具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种闭式地源热泵干燥系统,其特征在于,包括压缩机(1)、风冷冷凝器(2)、地埋管(3)、储液器(4)、膨胀阀(5)、风冷蒸发器(6)和干燥室(7),其中:
所述压缩机(1)的制冷剂出口分别与风冷冷凝器(2)的制冷剂入口和地埋管(3)的第一接口相连通;
所述风冷冷凝器(2)的制冷剂出口与储液器(4)的制冷剂入口相连通;
所述地埋管(3)的第一接口还分别与压缩机(1)的制冷剂入口和制冷剂出口相连通;
所述地埋管(3)的第二接口分别与储液器(4)的制冷剂入口和膨胀阀(5)的制冷剂出口相连通;
储液器(4)的制冷剂出口与膨胀阀(5)的制冷剂入口相连通,所述膨胀阀(5)的制冷剂出口分别与地埋管(3)的第二接口和风冷蒸发器(6)的制冷剂入口相连通;
所述风冷蒸发器(6)的制冷剂出口与压缩机(1)的制冷剂入口相连通;
所述风冷冷凝器(2),用于向干燥室(7)的干燥室入口输送高温的干燥空气;
所述风冷蒸发器(6),用于吸收干燥室(7)的干燥室出口排出的干燥后的废气热量,并进行除湿处理;
所述地埋管(3),用于根据干燥工况的不同阶段,对应作为蒸发器或者作为冷凝器使用。
2.如权利要求1所述的闭式地源热泵干燥系统,其特征在于,所述压缩机的制冷剂出口与地埋管(3)的第一接口之间设置有流量调节阀(10)。
3.如权利要求1所述的闭式地源热泵干燥系统,其特征在于,所述压缩机(1)的制冷剂出口与风冷冷凝器(2)的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第一电磁阀(9);
所述地埋管(3)的第二接口与储液器(4)的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第二电磁阀(11);
所述膨胀阀(5)的制冷剂出口与地埋管(3)的第二接口之间的连接管路上设置有第三电磁阀(12),并且第二电磁阀(11)和第三电磁阀(12)汇合后与地埋管(3)的第二接口相连接;
所述膨胀阀(5)的制冷剂出口与风冷蒸发器(6)的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第四电磁阀(13);
所述风冷蒸发器(6)的制冷剂出口与压缩机(1)的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第五电磁阀(14);
所述地埋管(3)的第一接口与压缩机(1)的制冷剂入口之间的连接管路上设置有第六电磁阀(15),并且所述第六电磁阀(15)与第五电磁阀(14)汇合后与压缩机(1)的制冷剂入口相连接。
4.如权利要求1所述的闭式地源热泵干燥系统,其特征在于,所述干燥室(7)包括中空的干燥室主体(70),所述干燥室主体(70)的同一侧上下两端分别开有干燥室入口(701)和干燥室出口(704),所述干燥室入口(701)和干燥室出口(704)之间具有多个干燥风道(702),所述干燥风道(702)内用于放置待干燥的货物。
5.如权利要求4所述的闭式地源热泵干燥系统,其特征在于,所述干燥室主体(70)内具有多个挡板(705),所述多个挡板(705)在垂直方向间隔且平行设置;
所述多个挡板(705)将所述干燥室主体(70)分割成多个相互连通的干燥风道(702)。
6.如权利要求5所述的闭式地源热泵干燥系统,其特征在于,任意两个相邻的干燥风道(702)在同向的一端通过一个弯道(703)相连通;
所述干燥室入口(701)里面安装有第一循环风机(801),所述弯道(703)里面安装有第二循环风机(802),用于保证干燥空气流速和流向。
7.如权利要求4至6中任一项所述的闭式地源热泵干燥系统,其特征在于,所述干燥室入口(701)里面安装有所述风冷冷凝器(2),所述干燥室出口(704)里面安装有风冷蒸发器(6)。
8.如权利要求4至6中任一项所述的闭式地源热泵干燥系统,其特征在于,所述风冷冷凝器(2)位于中空的第一通风管道内,所述第一通风管道与干燥室入口(701)相连通;
所述风冷蒸发器(6)位于中空的第二通风管道内,所述第二通风管道与干燥室出口(704)相连通。
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