CN211060515U - 一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，包括：烘干塔，烘干塔包含第一塔体部和第二塔体部，第一塔体部和第二塔体部下部连通，其上部通过空调风道连通，在空调风道中设置有冷凝器，第一塔体部内部分层设置有缓苏层和烘干层，在第二塔体部内部设置有第一散热器和第二散热器，第一散热器与第一换热循环单元连通，第二散热器、冷凝器及第二换热循环单元连通。便于安装布置、操作简单且节能高效，并具备空气热泵的高能效率与低温环境下仍能运行的优点，能够保障玉米烘干系统持续稳定地高效运行，进入第二压缩机的冷媒的温度，通过冷凝器与第二电子膨胀阀的配合使用，实现空气源热泵的除湿功能，降低了整套系统的运行成本。

Description

一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统

技术领域：

本实用新型属于热能工程技术领域，特别涉及一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统。

背景技术：

传统烘干技术采用化石燃料燃烧产生热量，再通过换热器进行换热。由于换热器内部为负压运行，经常因燃烧设备烧坏而将高温烟气和火星吸入管道，造成了干燥机的火灾隐患，并产生焦糊粒，使粮食质量受到影响，不利于粮食干燥机的安全生产。

随着粮食形式的发展和变化，粮食烘干设备的消化吸收和自行研制在近十年中有了较大的发展，粮食烘干机的制造和应用逐年增加，蒸汽烘干塔逐渐被淘汰，热风式粮食烘干机逐渐成为主流机型。原有开放式烘干系统不仅有扬尘污染而且造成热量的浪费，现采用密闭是系统同时配备除尘设备及除湿热回收系统，不仅解决了扬尘污染也大大提供了能源利用率。

随着空气源热泵在各个领域的应用效果得到了广泛的认同，它以消耗地位热源、安装方便、占地面积小以及能效比高而受到关注。然而传统的含氟冷媒介质的空气源热泵压缩机排气端温度无法达到烘干温度，而二氧化碳空气源热泵压缩机排气温度可达到120℃，满足玉米烘干的温度。所以利用二氧化碳(R744)的低温特性作为冷媒介质的二氧化碳空气源热泵米烘干系统应运而生。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，包括：烘干塔，所述烘干塔包含第一塔体部和第二塔体部，所述第一塔体部和第二塔体部下部通过管道连通，其上部通过空调风道连通，在所述空调风道中设置有冷凝器，所述第一塔体部上端开设有进料口，下端对应开设有出料口，所述第一塔体部内部分层设置有缓苏层和烘干层，所述缓苏层位于所述烘干层上方，在所述第二塔体部内部设置有第一散热器和第二散热器，在所述烘干塔外部设置有第一换热循环单元和第二换热循环单元，所述第一散热器与所述第一换热循环单元通过管道连通，所述第二散热器、所述冷凝器及所述第二换热循环单元通过管道连通。

所述空调风道上还安装有旋风除尘装置，所述旋风除尘装置位于所述冷凝器和所述第二塔体部之间。

所述第一换热循环单元包括第一压缩机、第一储液罐、第一换热器、第一电子膨胀阀、蒸发器及第一液气分离罐，所述第一压缩机为二氧化碳压缩机，所述第一压缩机的入口端与所述第一液气分离罐的出口端通过管道连通，所述第一压缩机的出口端与所述第一储液罐的接口端通过管道连通，且所述第一压缩机的出口端还与所述第一散热器的入口端通过管道连通，所述第一换热器的第一进液口与所述第一散热器的出口端通过管道连通，所述第一换热器的第一出液口与所述蒸发器的进液口通过管道连通，且在靠近所述蒸发器的进液口的管道上安装有所述第一电子膨胀阀，所述第一换热器的第二进液口与所述蒸发器的出液口通过管道连通，所述第一换热器的第二出液口与所述第一液气分离罐的入口端通过管道连通。

所述第二换热循环单元包括第二压缩机、第二储液罐、第二液气分离罐、第二换热器及第二电子膨胀阀，所述第二压缩机的入口端与所述第二液气分离罐的出口端通过管道连通，所述第二压缩机的出口端与所述第二储液罐的接口端通过管道连通，且所述第二压缩机的出口端还与所述第二散热器的入口端通过管道连通，所述第二换热器的第一进液口与所述第二散热器的出口端通过管道连通，所述第二换热器的第一出液口与所述冷凝器的入口端通过管道连通，且在靠近所述冷凝器的入口端的管道上安装有所述第二电子膨胀阀，所述第二换热器的第二进液口与所述冷凝器的出口端通过管道连通，所述第二换热器的第二出液口与所述第二液气分离罐的入口端通过管道连通。

所述第一散热器和第一换热器连通的管道延伸至所述第一塔体部内部形成延伸部。

所述烘干塔内部还设置有湿度传感器，所述烘干塔外部则设置有控制器，所述湿度传感器、第一电子膨胀阀及第二电子膨胀阀均和所述控制器电连接，所述控制器控制所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度。

所述进料口和出料口均呈喇叭口状，所述进料口的大口端和所述出料口的小口端分别远离所述第一塔体部的塔身设置。

所述第二压缩机为R410A压缩机。

所述第一换热器和第二换热器均为管壳式换热器。

所述第一散热器和第二散热器均为散热风盘。

本实用新型一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统的有益效果：本实用新型的结构具有便于安装布置，操作简单，节能高效等优点，冷媒通过所述蒸发器后，吸收环境中的热能，在通过所述第一压缩机后，转变为高温高压液气混合状态，然后通过液化过程制取高温加热介质，二氧化碳介质进入所述第一散热器通过空调风道进入烘干塔；同时所述第一散热器出口连接管路形成的延伸部通过所述缓苏层降温，使返回第一压缩机进气温度降低，从而达到提高第一压缩机性能的作用；同时采用的二氧化碳压缩机，使得系统具备空气热泵的高能效率与低温环境下仍能运行的优点，能够保障玉米烘干系统持续稳定地高效运行。进入所述第二压缩机的冷媒的温度，通过冷凝器与第二电子膨胀阀的配合使用，实现空气源热泵的除湿功能，降低了整套系统的运行成本，所述旋风除尘装置为去除在烘干玉米过程中所产生的扬尘、玉米飞屑等杂质，起到净化循环空气的作用。

附图说明：

图1为本实用新型的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统的结构示意图；

图中：1-进料口，2-缓苏层，3-烘干层，4-出料口，5-旋风除尘装置，6-空调风道，7-第一储液罐，8-第一压缩机，9-第一液气分离罐，10-蒸发器，11-第一换热器，12-第一电子膨胀阀，13-第一散热器，14-第二散热器，15-第二压缩机，16-第二储液罐，17-第二液气分离罐，18-第二换热器，19-第二电子膨胀阀，20-冷凝器，21-控制器。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

根据图1所示，本实用新型提供的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，包括：烘干塔，所述烘干塔包含第一塔体部和第二塔体部，所述第一塔体部和第二塔体部下部通过管道连通，其上部通过空调风道6连通，在所述空调风道6中设置有冷凝器20，进一步地，还可以在所述空调风道6上安装有旋风除尘装置5，且所述旋风除尘装置5位于所述冷凝器20和所述第二塔体部之间，为去除在烘干玉米过程中所产生的扬尘、玉米飞屑等杂质，起到净化循环空气的作用，还可以在所述烘干塔外部设置有第一换热循环单元和第二换热循环单元。

进一步地，在本实施例中，所述第一塔体部上端开设有进料口1，下端对应开设有出料口4，且在其中一个实施例中，所述进料口1和出料口4均呈喇叭口状，所述进料口1的大口端和所述出料口4的小口端分别远离所述第一塔体部的塔身设置，所述第一塔体部内部分层设置有缓苏层2和烘干层3，所述缓苏层2位于所述烘干层3上方，即所述第二塔体部下部与所述烘干层3通过管道连通，还可以在烘干层3中设置有玉米均匀分布装置，以图示为例，是在烘干层中成排设置有三角块，且相邻两排的三角块错位设置，三角块之间形成的间隙在竖向上形成流道，玉米自流道向所述出料口运动，通过错位设置的三角块，实现玉米运动过程的均匀分布，充分保障烘干效果，所述第一散热器13与所述第一换热循环单元通过管道连通，所述第一换热循环单元包括第一压缩机8、第一储液罐7、第一换热器11、第一电子膨胀阀12、蒸发器10及第一液气分离罐9，且在本实施例中，所述第一换热器11为管壳式换热器，所述第一压缩机8为二氧化碳压缩机，所述第一压缩机8的入口端与所述第一液气分离罐9的出口端通过管道连通，所述第一压缩机8的出口端与所述第一储液罐7的接口端通过管道连通，且所述第一压缩机8的出口端还与所述第一散热器13的入口端通过管道连通，所述第一换热器11的第一进液口与所述第一散热器13的出口端通过管道连通，所述第一换热器11的第一出液口与所述蒸发器10的进液口通过管道连通，且在靠近所述蒸发器10的进液口的管道上安装有所述第一电子膨胀阀12，所述第一换热器11的第二进液口与所述蒸发器10的出液口通过管道连通，所述第一换热器11的第二出液口与所述第一液气分离罐9的入口端通过管道连通。

进一步地，在本实施例中，所述第一散热器13和第一换热器11连通的管道延伸至所述第一塔体部内部形成延伸部，所述第一散热器13的二氧化碳冷媒通过形成的所述延伸部将余温传递到缓苏层2中。

进一步地，在本实施例中，在所述第二塔体部内部设置有第一散热器13和第二散热器14，在本实施例中，所述第一散热器13和第二散热器14均为散热风盘，所述第二散热器14、所述冷凝器20及所述第二换热循环单元通过管道连通，所述第二换热循环单元起到除湿换热的功能，所述第二换热循环单元包括第二压缩机15、第二储液罐16、第二液气分离罐17、第二换热器18及第二电子膨胀阀19，且在本实施例中，所述第二换热器18为管壳式换热器，所述第二压缩机15为R410A压缩机，所述第二压缩机15的入口端与所述第二液气分离罐17的出口端通过管道连通，所述第二压缩机15的出口端与所述第二储液罐16的接口端通过管道连通，且所述第二压缩机15的出口端还与所述第二散热器14的入口端通过管道连通，所述第二换热器18的第一进液口与所述第二散热器14的出口端通过管道连通，所述第二换热器18的第一出液口与所述冷凝器20的入口端通过管道连通，且在靠近所述冷凝器20的入口端的管道上安装有所述第二电子膨胀阀19，所述第二换热器18的第二进液口与所述冷凝器20的出口端通过管道连通，所述第二换热器18的第二出液口与所述第二液气分离罐17的入口端通过管道连通，通过所述冷凝器20吸收旋风除尘装置5出口端的温度并吸收系统内水分，将吸收的热量通过第二散热器14传递到烘干层3中，达到除湿的作用。

具体地，在本实施例中，所述烘干塔内部还设置有湿度传感器，所述烘干塔外部则设置有控制器21，所述湿度传感器、第一电子膨胀阀12及第二电子膨胀阀19均和所述控制器21电连接，所述控制器21控制所述第一电子膨胀阀12和第二电子膨胀阀19的开度，具体作业时，控制器21获取所述湿度传感器检测到的湿度值，当检测到的湿度值达到预设湿度阈值时，控制器21控制第二电子膨胀阀19开启，第二循环换热单元开始工作，当检测到的湿度值低于预设湿度阈值时，控制器21则控制第二电子膨胀阀19关闭，第二循环换热单元停止工作，以满足玉米烘干质量的要求。

本实用新型工作时，冷媒通过所述蒸发器10后，吸收环境中的热能，在通过所述第一压缩机8后，转变为高温高压液气混合状态，然后通过第一散热器13将高温二氧化碳介质的温度散发到烘干层3中去，所述第一散热器13的二氧化碳冷媒通过形成的所述延伸部将余温传递到缓苏层2中，从而降低压缩机回气温度，提高第一压缩机8的工作效率，避免回气温度过高造成第一压缩机8故障，且通过所述冷凝器20吸收旋风除尘装置5出口端温度并吸收系统内水分，将吸收的热量通过第二散热器14传递到烘干层3中，达到除湿的作用。所述第一压缩机8采用二氧化碳压缩机，以保证烘干设备在东北地区冬季能够保证正常运转，并且根据二氧化碳冷媒特性，不仅能够在低温环境下能够正常节能运转，而且二氧化碳压缩机出口温度能够达到140℃高温，满足烘干所需要的高温热能；且考虑到冷凝装置的工作环境处于高温环境下，故第二压缩机15采用常温型R410A压缩机，以实现湿热空气的除湿与热量回收功能。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：包括：烘干塔，所述烘干塔包含第一塔体部和第二塔体部，所述第一塔体部和第二塔体部下部通过管道连通，其上部通过空调风道连通，在所述空调风道中设置有冷凝器，所述第一塔体部上端开设有进料口，下端对应开设有出料口，所述第一塔体部内部分层设置有缓苏层和烘干层，所述缓苏层位于所述烘干层上方，在所述第二塔体部内部设置有第一散热器和第二散热器，在所述烘干塔外部设置有第一换热循环单元和第二换热循环单元，所述第一散热器与所述第一换热循环单元通过管道连通，所述第二散热器、所述冷凝器及所述第二换热循环单元通过管道连通。

2.根据权利要求1所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述空调风道上还安装有旋风除尘装置，所述旋风除尘装置位于所述冷凝器和所述第二塔体部之间。

3.根据权利要求1所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述第一换热循环单元包括第一压缩机、第一储液罐、第一换热器、第一电子膨胀阀、蒸发器及第一液气分离罐，所述第一压缩机为二氧化碳压缩机，所述第一压缩机的入口端与所述第一液气分离罐的出口端通过管道连通，所述第一压缩机的出口端与所述第一储液罐的接口端通过管道连通，且所述第一压缩机的出口端还与所述第一散热器的入口端通过管道连通，所述第一换热器的第一进液口与所述第一散热器的出口端通过管道连通，所述第一换热器的第一出液口与所述蒸发器的进液口通过管道连通，且在靠近所述蒸发器的进液口的管道上安装有所述第一电子膨胀阀，所述第一换热器的第二进液口与所述蒸发器的出液口通过管道连通，所述第一换热器的第二出液口与所述第一液气分离罐的入口端通过管道连通。

4.根据权利要求3所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述第二换热循环单元包括第二压缩机、第二储液罐、第二液气分离罐、第二换热器及第二电子膨胀阀，所述第二压缩机的入口端与所述第二液气分离罐的出口端通过管道连通，所述第二压缩机的出口端与所述第二储液罐的接口端通过管道连通，且所述第二压缩机的出口端还与所述第二散热器的入口端通过管道连通，所述第二换热器的第一进液口与所述第二散热器的出口端通过管道连通，所述第二换热器的第一出液口与所述冷凝器的入口端通过管道连通，且在靠近所述冷凝器的入口端的管道上安装有所述第二电子膨胀阀，所述第二换热器的第二进液口与所述冷凝器的出口端通过管道连通，所述第二换热器的第二出液口与所述第二液气分离罐的入口端通过管道连通。

5.根据权利要求3所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述第一散热器和第一换热器连通的管道延伸至所述第一塔体部内部形成延伸部。

6.根据权利要求4所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述烘干塔内部还设置有湿度传感器，所述烘干塔外部则设置有控制器，所述湿度传感器、第一电子膨胀阀及第二电子膨胀阀均和所述控制器电连接，所述控制器控制所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度。

7.根据权利要求1所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述进料口和出料口均呈喇叭口状，所述进料口的大口端和所述出料口的小口端分别远离所述第一塔体部的塔身设置。

8.根据权利要求4所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述第二压缩机为R410A压缩机。

9.根据权利要求4所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述第一换热器和第二换热器均为管壳式换热器。

10.根据权利要求1所述的一种北方地区二氧化碳空气源热泵玉米烘干系统，其特征在于：所述第一散热器和第二散热器均为散热风盘。

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