CN209214303U - 并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备 - Google Patents

Abstract

并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备，包括烘干间和设备间，烘干间内沿水平方向设有悬挂挂面并输送挂面的挂面输送线，挂面输送线的上方设有散热管，散热管连接有外置的热源，烘干间内顶部设有送风风道，送风风道的一端穿出烘干间伸至设备间内且连接有新风加热器，送风风道上设有送风风机，送风风道上开设有若干个送风风孔，烘干房内底部设有回风风道，回风风道上开设有若干个回风风孔，回风风道的出风端一端穿出烘干间伸至设备间内，设备间内设有热泵热水系统。本实用新型具有排湿废热进行余热回收、减少热源投入、减少运行成本、降低能耗、节约资源、利用热水传递回收的热量对新风进行持续加热等优点。

Description

并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备

技术领域

本实用新型涉及热泵干燥设备领域，具体为一种并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备。

背景技术

目前公知的挂面干燥设备的热源主要以煤、天然气、液化石油气、生物柴油为燃料，由于煤燃料燃烧产生的烟尘富含大量一氧化碳、二氧化碳等污染物，因此以煤为燃料的热源使用时会污染环境，现在燃煤型干燥设备基本被取缔，同时燃烧天然气、液化石油气作为替代燃料大量使用在挂面干燥领域。但燃烧天然气、液化石油气等燃料费用较燃煤高很多，导致烘干成本急剧增加，压缩挂面烘干企业利润空间。

目前，挂面热泵干燥多采用空气源热泵，被加热的空气送入烘干车间内，与挂面换热后直接以废气的形式排出，但废气中含有蒸汽潜热和高温显热，这就造成大量能源的浪费，并且环境温度较低时，空气源热泵受环境温度的影响比较大，并且能效比较低，不利于全国大面积应用。

众所周知，热泵干燥设备是物料干燥的专用设备，热泵为干燥设备提供热量供给，把经过升温后的气流送入烘干车间内，高温干燥的气流把物料中的水汽带走，从而达到干燥的目的。随着高温气流不断带走水汽，气流的温度的逐渐降低，湿度增加，对物料的脱水能力逐渐降低；当气流湿度达到设定湿度目标后排出一部分烘干房内的热湿空气，引入环境中的干燥空气，继续进行脱水干燥过程。目前已有利用烘干挂面的排湿空气进行余热回收的热泵设备，可利用排湿空气中的大量热能，提高热泵能效比，解决了其在寒冷地区（如我国东北地区）的应用。但因为物料干燥过程受季节、环境温度影响，一年四季中烘干过程的热量需求差别较大，所以在选配热泵时，为保证全年正常运行，会按照最大热负荷进行匹配，此时热泵设备选配会很大，热泵干燥设备的初始投资很大，不利于全国大面积推广应用。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种对排湿废热进行余热回收、减少原有热源投入、降低能耗、传热效率高、便于在旧有烘干设备的基础上改造，水流量较大、烘干间温度波动较小的并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备。

为解决上述技术问题，本实用新型的并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备包括烘干间和设备间，烘干间内沿水平方向设有用于悬挂挂面并输送挂面的挂面输送线，挂面输送线的上方设有散热管，散热管连接有外置的热源，烘干间内顶部设有送风风道，送风风道的一端穿出烘干间伸至设备间内且连接有新风加热器，送风风道上设有送风风机，送风风道上开设有若干个送风风孔，送风风道和散热管之间设有若干个出风风向朝向挂面输送线的吊扇，烘干房内底部设有回风风道，回风风道上开设有若干个回风风孔，回风风道的出风端一端穿出烘干间伸至设备间内，设备间内设有用于加热新风散热器的热泵热水系统；

热泵热水系统包括水箱和若干组热泵机组，热泵机组包括通过冷媒管路循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，设备间内设有余热回收室，余热回收室设有进风口和出风口，蒸发器安装在余热回收室内，设备间内安装有若干组热泵热水主机箱，冷凝器安装在热泵热水主机箱内，余热回收室的进风口与回风风道伸入设备间的一端相连接，余热回收室的出风口连接有排风风道，余热回收室的进风口处的回风风道内设有第一排湿风机，排风风道内设有第二排湿风机,排风风道与大气相通。

水箱上设有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口，各组热泵热水主机箱通过供水管路并联连接在水箱的第一进水口和第二出水口，新风加热器设有进水口和出水口，各组热泵热水主机箱的出水口分别通过第一管道与水箱的第一进水口相连接，水箱的第一出水口通过第二管道与新风加热器的进水口相连接，第二管道上设有第一循环水泵，新风加热器的出水口通过第三管道与水箱的第二进水口相连接，各组热泵热水主机箱的进水口分别通过第四管道与箱的第二出水口相连接，第四管道上设有第二循环水泵，所述供水管路包括第一管道和第四管道。

新风加热器的周向外壁与送风风道的内壁相连接。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型的送风风道的一端穿出烘干间伸至设备间内且连接有新风加热器，烘干间内设有散热管，设备间内设有热泵热水系统，热泵热水系统与新风加热器连接，与烘干间内设置辅助散热管、热泵热水系统与辅助散热管连接相比，新风加热器直接对新风进行加热，然后通过送风风机排进烘干间内，热泵热水系统通过水传递热量，热泵热水系统将从湿热气流中的回收的热量通过水流传递给新风加热器，新风加热器的运转效率高，各组热泵热水主机箱之间相并联，传递热量多，传热效率高，新风在送风风道内被新风加热器加热，然后送入烘干间，热泵热水系统回收湿热气流的效率高，能效比较高，使得产生同样热量的情况下耗能远远低于热源产生热能耗费的能量；

各组热泵热水主机箱并联连接或串联连接的不同之处在于：

串联连接方式中各热泵系统在本专利技术的排列组合方式下，各热泵系统的冷凝压力和蒸发压力差比较平均，均处于比较好的工作工况，热泵能效比更高，但串联连接方式由于全部水流都有经过每一级热泵热水主机箱，在水流量很大的案例中，水流速过快，且热泵热水主机箱和新风加热器共用一台水泵，水力平衡较困难，适用于水流量相对较小的案例（改造项目）中；

并联连接方式中，热泵热水系统和辅助散热管系统相对独立，各自水系统均使用各自水泵作为动力循环，水力更加平衡，并联系统适用于水流量较大的案例中。

（2）本实用新型中各个热泵热水系统的蒸发器设置在余热回收室内，回风风道内的热湿空气从余热回收室的进风口向余热回收室的出风口依次通过各级蒸发器，从而逐级降低热了风的温度，蒸发器吸收利用这个过程中由相变放出大量的汽化潜热和温度降低放出的显热，从而更高效地回收利用热湿气流中的废热，节约能源，降低了污染；

（3）本实用新型具有两种实施方式，各个热泵热水主机箱之间并联连接，当热泵热水主机箱并联连接时，水流量大，水力更加平衡，安装简单方便；当热泵热水机箱串联连接时，水流量相对较小，通过本专利技术的特定排列组合，可达到热泵能效比更高的效果；热泵热水机箱并联连接或串联连接的方式都可，对排湿废热进行余热回收，利用热水传递回收的热量对新风进行加热，热泵热水系统对新风进行加热进行辅助烘干；

（4）本实用新型中热泵热水系统回收能量直接通过热水将能量送入到新风中，从而进入烘干间内进行烘干，不改变烘干间内的原有的散热管，不改变原有的热源的供给方式和设备，辅助进行烘干，减少了原有的热源的投入，利用热泵热水系统相并联传递更多热量、传热效率高，且由于热泵热水系统产生热量的效率原本就高于电加热以及燃煤加热等原有的外置的热源加热等传统的加热方式，因此在进行烘干挂面的过程中整体的耗能也得到下降；

（5）本实用新型的各个蒸发器的周向外壁连接在余热回收室的内壁上，保证所有的气流都通过蒸发器，防止有气流从蒸发器与余热回收室内壁之间的间隙处流过，从而导致部分气流未经蒸发器进行吸热的现象，新风加热器的周向外壁与送风风道的内壁相连接，保证所有的新风都通过新风加热器，防止有新风从新风加热器外壁和送风风道内壁之间的间隙处流过，从而导致未被新风加热器加热的现象；

（6）本实用新型中，热泵热水系统的热量仅用于加热新风，相比既加热新风，又加热部分回风的技术方案相比，特点是改造过程减少了复杂的管路连接，改造简单、方便，热泵能效比相对较高。

（７）本实用新型采用热泵加热热水系统，热水作为热量载体传输热量。与热泵加热热风的技术方案相比，由于热水热容量大，热水温度波动小，对烘干间的空气加热更加稳定，烘干间温度相对波动更小，运行更加稳定。

综上所述，本实用新型具有排湿废热进行余热回收、减少热源投入、减少运行成本、降低能耗、节约资源、利用热泵热水系统相并联传递更多热量、传热效率高、利用热水传递回收的热量对新风进行持续加热且热泵热水系统并联连接时，安装简单方便等优点。

附图说明

图1是本实用新型的第一种实施例的结构示意图；

图2是热泵机组的原理示意图；

图3是本实用新型第二种实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1-图3中的箭头方向为该处流体的流动方向。

如图1-3所示，本实用新型的并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备包括烘干间1和设备间10，烘干间1内沿左右水平方向设有用于悬挂挂面并输送挂面的挂面输送线22，挂面输送线22的上方设有散热管5，散热管5连接有外置的热源，烘干间1内顶部设有送风风道3，送风风道3的进风端穿出烘干间1伸至设备间10内且连接有新风加热器7，送风风道3上设有送风风机6，送风风道3上开设有若干个送风风孔2，送风风道3和散热管5之间设有出风风向朝向挂面输送线22的吊扇4，烘干房内底部设有回风风道19，回风风道19上开设有若干个回风风孔20，回风风道19的出风端穿出烘干间1伸至设备间10内，设备间10内设有用于加热新风散热器的热泵热水系统；本实用新型适于在旧有挂面干燥设备的基础上进行改进。外置的热源指旧有的挂面干燥设备固有的热源，如燃烧天然气的热源等等。散热管5内可为热蒸汽、导热油或热水等传热介质，均为导热（传热）常用技术，具体不再详述。

新风加热器7为热水盘管结构，为常规装置，具体结构不再详述。

热泵热水系统包括水箱11和若干组热泵机组，热泵机组包括通过冷媒管路循环连接的压缩机23、冷凝器26、膨胀阀27和蒸发器16，设备间10内设有余热回收室17，余热回收室17设有进风口和出风口，蒸发器16安装在余热回收室17内，设备间10内安装有若干组热泵热水主机箱13，冷凝器26安装在热泵热水主机箱13内，余热回收室17的进风口与回风风道19伸入设备间的一端相连接，余热回收室17的出风口连接有排风风道14，余热回收室17的进风口处的回风风道19内设有第一排湿风机18，排风风道14内设有第二排湿风机15，排风风道14与大气相通；

图1所示为第一种实施例，水箱11上设有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口，各组热泵热水主机箱13通过供水管路并联连接在水箱11的第一进水口和第二出水口上，新风加热器7设有进水口和出水口，各组热泵热水主机箱13的出水口分别通过第一管道31与水箱11的第一进水口相连接，水箱11的第一出水口通过第二管道24与新风加热器7的进水口相连接，第二管道24上设有第一循环水泵28，新风加热器7的出水口通过第三管道25与水箱11的第二进水口相连接，各组热泵热水主机箱13的进水口分别通过第四管道30与水箱11的第二出水口相连接，第四管道30上设有第二循环水泵29，在本实施例中，所述供水管路包括第一管道31和第四管道30；

图3所示为第二种实施例，与第一种实施例的不同之处在于：水箱11、新风加热器7与各组热泵热水主机箱13通过供水管路串联连接，各组热泵热水主机箱13通过连接水管35串联连接，水箱11和新风加热器7均设有进水口和出水口，各组热泵热水主机箱13的出水口通过第五管道8与新风加热器7的进水口相连接，新风加热器7的出水口通过第六管道9与水箱11的进水口相连接，水箱11的出水口通过第七管道21与最上游的热泵热水主机箱13的进水口相连接，第七管道21上设有第三循环水泵12，本实施例中供水管路包括第五管道8、第六管道9、第七管道21和连接水管35；

以气流的方向为下游方向，各个蒸发器16的周向外壁连接在余热回收室17的内壁上，

各个蒸发器16上游和下游的余热回收室内设有空腔段33，余热回收室17内沿上下游方向交替间隔设有N+1个空腔段33和N级蒸发器16，N为正整数，沿气流由上游到下游的方向，N级蒸发器分别为第一级蒸发器至第N级蒸发器，每级蒸发器的蒸发器数量大于等于1。

以水流方向为下游方向，热泵热水主机箱及其内的冷凝器沿上下游方向设有N级，各冷凝器沿水流上下游方向依次为第一级冷凝器至第N级冷凝器；每级冷凝器的冷凝器数量大于等于1。

同一热泵系统中的冷凝器与蒸发器的级数和为N+1。即：第一级蒸发器的级数为1，第N级蒸发器的级数为N，第一级冷凝器的级数为1，第N级冷凝器的级数为N。同一热泵系统中，如果其中的蒸发器为第一级蒸发器，则其中的冷凝器为第N级冷凝器。这样设置的优点在于：各组热泵系统中，蒸发器中的蒸发压力和冷凝器中的冷凝压力的差值最为均衡，这样各组热泵系统中压缩机的功率（负荷）最为平均。在整体功率一定的条件下，多个压缩机的功率越平均，整体能耗越低。因此，同一热泵系统中的冷凝器与蒸发器的级数和为N+1，就从整体上降低了热泵系统的能耗。

其原理在于：本领域技术人员均知，对于压缩式制冷系统中的制冷剂来说，制冷剂压力越高，温度也越高。

空气由上游向下游依次通过第一级蒸发器至第N级蒸发器时，气流温度逐渐降低。第一级蒸发器处的气流温度最高，第一级蒸发器中的制冷剂压力（即蒸发压力）也最高。第N级蒸发器处的气流温度经过多级蒸发器降温后其温度最低，第N级蒸发器中的制冷剂压力（即蒸发压力）也最低。

类似的道理，热水由上游向下游依次通过第一级冷凝器至第N级冷凝器时，水温逐渐升高。第一级冷凝器处的水流温度最低，第一级冷凝器中的制冷剂压力（即冷凝压力）也最低。第N级冷凝器处的水流温度经过多级冷凝器升温后其温度最高，第N级冷凝器中的制冷剂压力（即冷凝压力）也最高。

因此，第一级蒸发器与第N级冷凝器属于同一热泵系统，就能够使最高的蒸发压力与最高的冷凝压力相对应；同理，第N级蒸发器与第一级冷凝器属于同一热泵系统，就能够使最低的蒸发压力与最低的冷凝压力相对应。同理，第N-1级蒸发器与第二级冷凝器属于同一热泵系统，就能够使次低的蒸发压力与次低的冷凝压力相对应。这样，就保证了多个压缩机的进出口（压缩机进口连接蒸发器，进口压力反应蒸发压力；压缩机出口连接冷凝器，出口压力为冷凝压力）的制冷剂压力差最为平均，从整体上降低了热泵系统的能耗。

新风加热器7的周向外壁与送风风道3的内壁相连接；

余热回收室17的底部设有凝结水盘，凝结水盘上连接有排水管，排水管伸出设备间10（凝结水盘和排水管为现有技术，图未示）。

本实用新型的具体使用方法如下：

本实用新型适用于挂面生产线，挂面生产线为成熟的现有技术。

使用本实用新型时，先打开送风风机6，送风风机6将设备间10内的新风抽进送风风道3内，送风风道3通过送风风孔2将新风排进烘干间1内，与此同时，热源启动，热源通过散热管5对进入烘干间1内的新风进行加热，吊扇4转动将新风向挂面输送线22吹动，挂面生产线刚开机时，挂面通过挂面输送线22刚进入到烘干间1内或者烘干间1内的挂面比较少时，烘干间1内的湿度较小，暂时不需要排湿，此时热泵热水系统暂时不使用，一段时间后，进入烘干间1内的挂面较多时，热泵热水系统开始工作，第一排湿风机18和第二排湿风机15启动，进入烘干间1内的新风被加热后与潮湿的挂面进行湿热交换变成湿热空气，湿热空气经回风风道19上的回风风孔20进入回风风道19，第一排湿风机18抽取湿热空气使湿热空气依次经过余热回收室17的各级蒸发器16，最终湿热空气经过各级蒸发器16后经第二排湿风机15排进排风风道14排出设备间10，在此过程中，热泵热水系统通过压缩机23的运行，系统冷媒经膨胀阀27在蒸发器16中蒸发吸热逐级将湿热空气降温，同时水蒸气被冷凝成水，热泵热水系统通过蒸发器吸收了湿热空气中大部分的显热和潜热。同样在压缩机23的作用下，冷媒由低压状态变为高压状态，高压冷媒在冷凝器26中由气态相变为液态，将其从湿热空气中吸收的热量释放到经过冷凝器26的冷水对冷水进行加热；

图1所示为第一种具体实施方式，当各组热泵热水主机箱13通过供水管路并联连接在水箱11的第一进水口和第二出水口上时，第二循环水泵29将冷水抽取然后流经冷凝器26，冷水吸收热量变成热水然后排进水箱11内，水箱11内的水慢慢变为热水，与此同时，第一循环水泵28将水箱11内的热水经第二管道24排进新风加热器7内，热水经过新风加热器7后对送风风道3内的空气进行加热，被加热的空气通过送风风孔2排进烘干间1，热水释放热量变为冷水经新风加热器7的出水口再通过第三管道25流进水箱11内，水箱11内的水慢慢变成冷水，第二循环水泵29抽取水箱11内的冷水再次流经冷凝器26，冷水吸收热量重新变为热水后再排进水箱11内；

图3所示为第二种具体实施方式，当水箱11、新风加热器7与各组热泵热水主机箱13为串联连接，冷水被加热后成为热水通过第一管道8进入新风加热器7，热水经过新风加热器7后对送风风道3内的空气进行加热，被加热的空气通过送风风孔2排进烘干间1，热水释放热量后变为冷水经新风加热器7的出水口再通过第二管道9流进水箱11内，第三循环水泵12启动抽取水箱11内的冷水通过第三管道21，冷水流经冷凝器26后重新被加热。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备，其特征在于：包括烘干间和设备间，烘干间内沿水平方向设有用于悬挂挂面并输送挂面的挂面输送线，挂面输送线的上方设有散热管，散热管连接有外置的热源，烘干间内顶部设有送风风道，送风风道的一端穿出烘干间伸至设备间内且连接有新风加热器，送风风道上设有送风风机，送风风道上开设有若干个送风风孔，送风风道和散热管之间设有若干个出风风向朝向挂面输送线的吊扇，烘干房内底部设有回风风道，回风风道上开设有若干个回风风孔，回风风道的出风端一端穿出烘干间伸至设备间内，设备间内设有用于加热新风散热器的热泵热水系统；

热泵热水系统包括水箱和若干组热泵机组，热泵机组包括通过冷媒管路循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，设备间内设有余热回收室，余热回收室设有进风口和出风口，蒸发器安装在余热回收室内，设备间内安装有若干组热泵热水主机箱，冷凝器安装在热泵热水主机箱内，余热回收室的进风口与回风风道伸入设备间的一端相连接，余热回收室的出风口连接有排风风道，余热回收室的进风口处的回风风道内设有第一排湿风机，排风风道内设有第二排湿风机,排风风道与大气相通。

2.根据权利要求1所述的并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备，其特征在于：水箱上设有第一进水口、第二进水口、第一出水口和第二出水口，各组热泵热水主机箱通过供水管路并联连接在水箱的第一进水口和第二出水口，新风加热器设有进水口和出水口，各组热泵热水主机箱的出水口分别通过第一管道与水箱的第一进水口相连接，水箱的第一出水口通过第二管道与新风加热器的进水口相连接，第二管道上设有第一循环水泵，新风加热器的出水口通过第三管道与水箱的第二进水口相连接，各组热泵热水主机箱的进水口分别通过第四管道与箱的第二出水口相连接，第四管道上设有第二循环水泵，所述供水管路包括第一管道和第四管道。

3.根据权利要求1所述的并联式热泵热水系统加热新风的挂面干燥设备，其特征在于：新风加热器的周向外壁与送风风道的内壁相连接。