WO2020181785A1 - 热泵干燥系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种热泵干燥系统和控制方法,该热泵干燥系统包括压缩机(1)、烘干装置(100)、干燥冷凝器(21)、室外蒸发器(41)和室内蒸发器(42),干燥冷凝器(21)与压缩机(1)的排气端连通,以便对烘干装置(100)内的空气进行加热,室外蒸发器(41)与压缩机(1)的吸气端连通,以便对烘干装置(100)外部进行吸热,室内蒸发器(42)与压缩机(1)的吸气端连通,以便对烘干装置(100)内的空气进行除湿。该热泵干燥控制方法使用上述热泵干燥系统对烘干装置(100)进行除湿控制。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是以CN申请号为201910187839.3,申请日为2019年3月13日的申请为基础,并主张其优先权,该CN申请的公开内容在此作为整体引入本申请中。
本公开属于热泵技术领域,具体涉及一种热泵干燥系统和控制方法。
现有热泵干燥装置主要采用开式系统。开式系统的基本原理是:在室外蒸发器吸热后,通过室内冷凝器将热量传递到干燥室内,以便对干燥温度要求较高的物料进行干燥处理。
发明内容
根据本公开实施例的第一方面,提供一种热泵干燥系统,包括:压缩机、烘干装置、干燥冷凝器、室外蒸发器和室内蒸发器,所述干燥冷凝器与所述压缩机的排气端连通,以便对所述烘干装置内的空气进行加热,所述室外蒸发器与所述压缩机的吸气端连通,以便对所述烘干装置外部进行吸热,所述室内蒸发器与所述压缩机的吸气端连通,以便对所述烘干装置内的空气进行除湿。
在一些实施例中,所述压缩机包括第一压缩缸和第二压缩缸,所述室外蒸发器所在的第一支路的第一端与所述第一压缩缸的吸气端连通,所述室内蒸发器所在的第二支路的第一端与所述第二压缩缸的吸气端连通。
在一些实施例中,所述第一压缩缸和所述第二压缩缸的排气混合后、通过所述压缩机的排气端排出压缩机。
在一些实施例中,在所述第一支路上设有第一节流装置,所述第一节流装置沿制冷剂流动方向位于所述室外蒸发器的上游侧;在所述第二支路上设有第二节流装置,所述第二节流装置沿制冷剂流动方向位于所述室内蒸发器的上游侧;所述热泵干燥系统还包括对所述室外蒸发器散热的第一风机。
在一些实施例中,所述烘干装置包括干燥房,所述干燥房内设置有需烘干的物料; 所述烘干装置还包括风道,所述风道与所述干燥房连通,所述风道在所述室内蒸发器中使得风道内的空气与制冷剂进行换热,所述风道在所述干燥冷凝器中使得风道内的空气与制冷剂进行换热。
在一些实施例中,所述烘干装置还包括与所述风道连通设置的第二风机;所述干燥冷凝器沿风道中空气流动方向位于所述室内蒸发器的下游侧。
在一些实施例中,还包括:与所述风道连通的旁通通道,所述旁通通道的第一端沿空气流动方向位于所述室内蒸发器的上游侧,所述旁通通道的第二端沿空气流动方向位于所述室内蒸发器下游侧,所述旁通通道中还设置有风量调节阀。
在一些实施例中,还包括:设置在所述第一支路上的第一二通阀,所述第一二通阀位于所述室外蒸发器和所述第一压缩缸的吸气端之间;设置在所述第二支路上的第三二通阀,所述第三二通阀位于所述室内蒸发器和所述第二压缩缸的吸气端之间;与所述第一支路和所述第二支路连通的第三支路,所述第三支路的第一端位于所述第一二通阀与所述第一压缩缸的吸气端之间,所述第三支路的第二端位于所述第三二通阀与所述第二压缩缸的吸气端之间,在所述第三支路上还设置有第二二通阀。
在一些实施例中,还包括:设置在所述第一支路上的第一三通阀,所述第一三通阀的第一端与所述室外蒸发器连通,所述第一三通阀的第二端与所述第一压缩缸的吸气端连通;设置在所述第二支路上的第二三通阀,,所述第二三通阀的第一端与所述室内蒸发器连通,所述第二三通阀的第二端与所述第二压缩缸的吸气端连通;所述第一三通阀的第三端与所述第二三通阀的第三端连通。
在一些实施例中,所述室外蒸发器的第二端与所述干燥冷凝器的第二端连通,所述室内蒸发器的第二端与所述干燥冷凝器的第二端连通,所述干燥冷凝器的第一端与与所述压缩机的排气端连通。
在一些实施例中,所述排气端包括与所述第一压缩缸相连通的第一排气口和与所述第二压缩缸相连通的第二排气口;所述热泵干燥系统还包括室外冷凝器,所述室外冷凝器的第一端与所述第二排气口连通,所述室外冷凝器的第二端与所述室内蒸发器的第二端连通;所述干燥冷凝器的第一端与所述第一排气口连通,所述干燥冷凝器的第一端与所述室外蒸发器的第二端连通。
在一些实施例中,还包括:与所述室外冷凝器与所述第二压缩缸连通的第四支路,在所述第四支路上设置有第四二通阀;与所述干燥冷凝器与所述第一压缩缸连通的第五支路,在所述第五支路上设置有第六二通阀;与所述第四支路和所述第五支路连通 的第六支路,所述第六支路的第一端位于所述第四二通阀和所述第二压缩缸的排气口之间,所述第六支路的第二端位于所述第六二通阀和所述第一压缩缸的排气口之间,所述第六支路上还设置有第五二通阀。
在一些实施例中,还包括:与所述室外冷凝器和所述第二压缩缸连通的第四支路,所述第四支路上设置有第三三通阀,所述第三三通阀的第一端与所述室外冷凝器连通,所述第三三通阀的第二端与所述第二压缩缸的排气口连通;与所述干燥冷凝器和所述第一压缩缸连通的第五支路,所述第五支路上设置有第四三通阀,所述第四三通阀的第一端与所述干燥冷凝器连通、所述第四三通阀的第二端与所述第一压缩缸的排气口连通;所述第三三通阀的第三端与所述第四三通阀的第三端连通。
在一些实施例中,所述第一压缩缸和所述第二压缩缸上下布置,所述第二压缩缸位于所述第一压缩缸的下方,并且所述第四支路上还设置有油分离器,所述油分离器的底部通过油回路与压缩机的底部连通,所述油回路上设置有回油控制阀和回油毛细管。
根据本公开实施例第二方面,提供一种热泵干燥系统的控制方法,使用前任一项所述的热泵干燥系统,对烘干装置进行除湿控制。
在一些实施例中,在所述热泵干燥系统包括第一二通阀、第二二通阀和第三二通阀的情况下:在需要对烘干装置进行升温干燥的情况下,控制所述第一二通阀和所述第二二通阀打开,控制所述第三二通阀关闭;在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制所述第一二通阀和所述第三二通阀打开,控制所述第二二通阀关闭;在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制所述第二二通阀和所述第三二通阀打开,控制所述第一二通阀关闭。
在一些实施例中,在所述热泵干燥系统包括第一三通阀和第二三通阀的情况下:在需要对烘干装置进行升温干燥的情况下,控制所述第一三通阀的第一端和第二端、第三端均连通,控制所述第二三通阀的第一端关闭、第二端和第三端连通;在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制所述第一三通阀的第一端和第二端连通、第三端关闭,控制所述第二三通阀的第一端和第二端连通、第三端关闭;在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制所述第一三通阀的第一端关闭、第二端和第三端连通,控制所述第二三通阀的第一端、第二端和第三端均连通。
在一些实施例中,在所述热泵干燥系统包括室外冷凝器、第四二通阀、第五二通阀、第六二通阀的情况下:在需要对烘干装置进行升温干燥或在需要对烘干装置进行 升温除湿的情况下,控制所述第五二通阀和所述第六二通阀打开、控制所述第四二通阀关闭;在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制所述第四二通阀和所述第六二通阀打开、控制所述第五二通阀闭;在需要对烘干装置进行降温除湿的情况下,控制所述第二二通阀和所述第三二通阀打开、控制所述第一二通阀关闭,且控制所述第四二通阀和所述第五二通阀打开、控制所述第六二通阀关闭。
在一些实施例中,在所述热泵干燥系统包括包括室外冷凝器、第三三通阀和第四三通阀的情况下:在需要对烘干装置进行升温干燥或在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制所述第三三通阀的第二端和第三端连通、第一端关闭,控制所述第四三通阀的第一端、第二端和第三端均连通;在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制所述第三三通阀的第一端和第二端连通、第三端关闭,控制所述第四三通阀的第一端和第二端连通、第三端关闭;在需要对烘干装置进行降温除湿的情况下,控制所述第三三通阀的第一端、第二端和第三端均连通,控制所述第四三通阀的第一端关闭、第二端和第三端连通。
在一些实施例中,在所述热泵干燥系统包括旁通通道和风量调节阀的情况下,在干燥初期控制关闭所述风量调节阀,使得空气全部经过风道中的室内蒸发器中进行换热;在干燥中后期控制打开所述风量调节阀,使得空气中的一部分经过风道中的室内蒸发器中进行换热、空气中的另一部分经由所述旁通通道被旁通。
图1是本公开一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图;
图2是本公开另一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图;
图3是本公开又一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图;
图4是本公开又一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图;
图5是本公开又一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图。
下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开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公开一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例,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,都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
发明人经过研究发现,在上述开式系统中,在干燥的过程中需要向外界排出高温湿空气以排湿,造成热量浪费和周围环境污染。
为此,本公开提供一种能够在干燥过程中无需向外界排出高温湿空气的方案。
图1是本公开一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图。
如图1所示,热泵干燥系统包括:压缩机1、烘干装置100、干燥冷凝器21、室外蒸发器41和室内蒸发器42,干燥冷凝器21与压缩机1的排气端连通,以便对烘干装置100内的空气进行加热,室外蒸发器41与压缩机1的吸气端连通,以便对烘干装置100外部进行吸热,室内蒸发器42与压缩机1的吸气端连通,以便对烘干装置100内的空气进行除湿。
本公开通过将蒸发器分为室内蒸发器和室外蒸发器,室内蒸发器设置在烘干装置内部,室外蒸发器设置在烘干装置外部环境中,即在烘干装置内、外分别设置一个蒸发器,既能保证系统既能回收室内排湿的潜热,又能满足干燥物料升温的工艺需求,实现烘干装置内的升温和除湿需求,可以有效避免热量浪费和周围环境污染的同时还能控制干燥温度,不需增设辅助电加热便能满足升温需求。
在一些实施例中,如图1所示,压缩机1包括第一压缩缸11和第二压缩缸12,室外蒸发器41所在的第一支路201的第一端与第一压缩缸11的吸气端连通,室内蒸发器42所在的第二支路202的第一端与第二压缩缸12的吸气端连通。通过将压缩机设置为包括两个压缩缸的结构形式,能够使得两个压缩缸之间的吸气压力不一定相等,室内蒸发器和室外蒸发器分别与压缩机的两个独立压缩缸吸气口连接,形成两个 蒸发温度,分别对应不同的吸气压力,能够有效保证系统运行能效;并且将压缩机的缸体设置在同一个壳体内部(即采用双吸单排或双吸双排形式的压缩机),有效避免压缩机并联时存在的回油不均匀的问题。
在一些实施例中,如图1所示,压缩机1包括一个共用排气口,第一压缩缸11和第二压缩缸12的排气混合后、通过共用排气口排出压缩机。。
在一些实施例中,如图1所示,在第一支路201上设有第一节流装置31,第一节流装置31沿制冷剂流动方向位于室外蒸发器41的上游侧;在第二支路202上设有第二节流装置32,第二节流装置32沿制冷剂流动方向位于室内蒸发器42的上游侧。在一些实施例中,热泵干燥系统还包括对室外蒸发器41散热的第一风机8。
通过第一节流装置的设置能够对流经室外蒸发器之前的制冷剂进行节流降压处理,以便制冷剂进入室外蒸发器后能够实现吸热,通过第二节流装置的设置能够对流经室内蒸发器之前的制冷剂进行节流降压处理,以便制冷剂进入室内蒸发器后能够实现吸热,通过第一风机能够控制室外蒸发器的换热效果和换热程度。
在一些实施例中,如图1所示,烘干装置100包括干燥房6,干燥房6内设置有需烘干的物料;烘干装置100还包括风道110,风道110与干燥房6连通,风道110在室内蒸发器42中使得风道内的空气与制冷剂进行换热。在一些实施例中,风道110贯穿室内蒸发器42。风道110在干燥冷凝器21中使得风道内的空气与制冷剂进行换热。在一些实施例中,风道110贯穿干燥冷凝器21。
通过干燥房能够放置需烘干的物料,风道中的空气被烘干加热后进入干燥房中以对物料进行烘干和加热,风道在室内蒸发器中与制冷剂进行换热能够使得空气能够在该处被除湿、风道在干燥冷凝器中与制冷剂进行换热能够使得空气能够在该处被加热。
在一些实施例中,烘干装置100还包括与风道110连通设置的第二风机5。在一些实施例中,干燥冷凝器21沿风道110中空气流动方向位于室内蒸发器42的下游侧。
通过第二风机(例如,循环风机)的设置能够提供循环的空气流,促使气流流经干燥房以及风道,干燥冷凝器位于室内蒸发器的下游能够,使得空气先在室内蒸发器中被吸热后(即除湿)再进入干燥冷凝器中加热干燥,完成除湿和干燥的功能和作用。
在一些实施例中,如图1所示,风道110与旁通通道70连通。旁通通道70的第一端沿空气流动方向位于室内蒸发器42的上游侧,旁通通道70的第二端沿空气流动方向位于室内蒸发器42下游侧,旁通通道70中还设置有风量调节阀71。通过设置旁 通通道和风量调节阀能够对风道中的气流进行旁通调节,在干燥后期,室内温度持续上升,将气流旁通而导回至风道中、而不是排除部分高温气体,这样能够有效降低蒸发温度,满足除湿的要求,并且将气流旁通回至风道中继续利用这部分气流进行干燥、有效地提高了系统能效。
在一些实施例中,室外蒸发器41的第二端与干燥冷凝器21的第二端连通,室内蒸发器42的第二端与干燥冷凝器21的第二端连通,干燥冷凝器21的第一端与压缩机1的排气端连通。
图2是本公开另一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图。
图2与图1的不同之处在于,在图2所示实施例中,
第一支路201上设有第一二通阀91,第一二通阀91位于室外蒸发器41和第一压缩缸11的吸气端之间。第二支路202上设有第三二通阀93,第三二通阀93位于室内蒸发器42和第二压缩缸12的吸气端之间。第三支路203与第一支路201和第二支路202连通。第三支路203的第一端位于第一二通阀91与第一压缩缸11的吸气端之间,第三支路203的第二端位于第三二通阀93与第二压缩缸12的吸气端之间,在第三支路203上还设置有第二二通阀92。
通过在室外蒸发器所在的第一支路上设置第一二通阀,在室内蒸发器所在的第二支路上设置第二二通阀,以便对该两支路分别进行控制。通过设置第三支路以及在第三支路上设置第三二通阀,能够使得第一支路或第二支路通过该第三支路被旁通或短路,实现室外蒸发器和室内蒸发器中有一个工作、另一个不工作、同时从两个压缩缸中吸气,两个都工作、从两个压缩缸中吸气的控制,实现升温干燥、升温除湿、恒温除湿的切换控制作用。
图3是本公开又一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图。
图3与图1的不同之处在于,在图3所示实施例中,在第一支路201上设置有第一三通阀101。第一三通阀101的第一端与室外蒸发器41连通,第一三通阀101的第二端与第一压缩缸11的吸气端连通。第二支路202上设置有第二三通阀102。第二三通阀102的第一端与室内蒸发器42连通,第二三通阀102的第二端与第二压缩缸12的吸气端连通。第一三通阀101的第三端与第二三通阀102的第三端连通。
通过在室外蒸发器所在的第一支路上设置第一三通阀,在室内蒸发器所在的第二支路上设置第二三通阀,以便能够对该两支路分别进行控制。将两个三通阀的第三端进行连通,能够使得第一支路或第二支路通过该两个三通阀被旁通或短路,实现室外 蒸发器和室内蒸发器中有一个工作、另一个不工作、同时从两个压缩缸中吸气,两个都工作、从两个压缩缸中吸气的控制,实现升温干燥、升温除湿、恒温除湿的切换控制作用。
图4是本公开又一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图。
图4与图2的不同之处在于,在图4所示实施例中,压缩机1的排气端包括与第一压缩缸11相连通的第一排气口和与第二压缩缸12相连通的第二排气口。第一压缩缸11通过第一排气口排气,第二压缩缸12通过第二排气口排气。
热泵干燥系统还包括室外冷凝器22,室外冷凝器22的第一端第二排气口连通,室外冷凝器22的第二端与室内蒸发器42的第二端连通。干燥冷凝器21的第一端与第一排气口连通,干燥冷凝器21的第二端与室外蒸发器41的第二端连通。通过设置室外冷凝器能够使得部分被压缩机压缩后的高压高温制冷剂流经室外冷凝器进行放热,还使得部分制冷剂流经干燥冷凝器,以便对烘干装置进行加热,或没有制冷剂进入干燥冷凝器中对烘干装置进行加热,从而能够有效实现恒温除湿的作用或降温除湿的作用。
在一些实施例中,如图4所示,室外冷凝器22与第二压缩缸12之间通过第四支路204连通,在第四支路204上设置有第四二通阀94。干燥冷凝器21与第一压缩缸11之间通过第五支路205连通,在第五支路205上设置有第六二通阀96。
第四支路204和第五支路205通过第六支路206连通。第六支路206的第一端位于第四二通阀94和第二压缩缸12之间,第六支路206的第二端位于第六二通阀96和第一压缩缸11之间。第六支路206上还设置有第五二通阀95。
通过在室外冷凝器所在的第四支路上设置的第四二通阀,在干燥冷凝器所在的第五支路上设置的第六二通阀,以便对该两支路分别进行控制。通过设置第六支路和第五二通阀,能够使得第四支路或第五支路通过该第六支路被旁通或短路,实现干燥冷凝器和室外冷凝器中有一个工作、另一个不工作、同时从两个压缩缸中吸气,两个都工作、从两个压缩缸中吸气的控制,实现升温干燥、升温除湿、恒温除湿以及降温除湿的切换控制作用。
图5是本公开又一个实施例的热泵干燥系统的结构示意图。
图5与图4的不同之处在于,在图5所示实施例中,室外冷凝器22与第二压缩缸12之间通过第四支路204连通,在第四支路204上设置有第三三通阀103,第三三通阀103的第一端与室外冷凝器22连通、第三三通阀103的第二端与第二压缩缸12 的排气口连通。
干燥冷凝器21与第一压缩缸11之间通过第五支路205连通,在第五支路205上设置有第四三通阀104,第四三通阀104的第一端与干燥冷凝器21连通、第四三通阀104的第二端与第一压缩缸11的排气口连通。
第三三通阀103的第三端与第四三通阀104的第三端连通。
通过在室外冷凝器所在的第四支路上设置第三三通阀,在干燥冷凝器所在的第五支路上设置第四三通阀,能够对该两支路进行分别控制,并且将两个三通阀的第三端进行连通,能够使得第四支路或第五支路通过该两个三通阀被旁通或短路,实现室外冷凝器和干燥冷凝器中有一个工作、另一个不工作、同时从两个压缩缸中吸气,两个都工作、从两个压缩缸中吸气的控制,实现升温干燥、升温除湿、恒温除湿以及降温除湿的切换控制作用。
在一些实施例中,如图5所示,第一压缩缸11和第二压缩缸12上下布置,且第二压缩缸12位于第一压缩缸11的下方,并且第四支路204上还设置有油分离器13,油分离器13的底部通过油回路131连通至压缩机的底部,且油回路上设置有回油控制阀和回油毛细管。
通过将油分离器连接到位于下方的第二压缩缸的第四支路上,能够实现良好的回油,通过回油控制阀和回油毛细管用于控油作用。
本公开还提供一种热泵干燥系统的控制方法。通过使用上述任一实施例所述的热泵干燥系统,对烘干装置进行除湿控制。例如,除湿控制包括升温干燥、升温除湿、恒温除湿以及降温除湿控制。本公开通过将蒸发器分为室内蒸发器和室外蒸发器,室内蒸发器设置在烘干装置内部,室外蒸发器设置在烘干装置外部环境中,即在烘干装置内、外分别设置一个蒸发器,既能保证系统既能回收室内排湿的潜热,又能满足干燥物料升温的工艺需求,实现干燥房内的升温和除湿需求,可以有效避免热量浪费和周围环境污染的同时还能控制干燥温度、不需增设辅助电加热便能满足升温需求。
在一些实施例中,如图2或图4所示,在热泵干燥系统包括第一二通阀91、第二二通阀92和第三二通阀93的情况下:
在需要对烘干装置进行升温干燥的情况下,控制第一二通阀91和第二二通阀92打开、控制第三二通阀93关闭。
在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制第一二通阀91和第三二通阀93打开、控制第二二通阀92关闭。
在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制第二二通阀92和第三二通阀93打开、控制第一二通阀91关闭。
例如,在干燥启动阶段的升温运行模式(即升温干燥)下,第一二通阀91、第二二通阀92(优选电磁阀)开启、第三二通阀93关闭,此时压缩机1的两个吸气口同时与室外蒸发器41相连接,室内蒸发器42中无制冷剂流过,系统为快速循环运行模式,即从室外环境中吸收热量用于干燥房内部物料的预热,直至物料温度达到设定值是开始进入除湿模式。
在除湿升温阶段,第一二通阀91、第三二通阀93打开、第二二通阀92关闭,压缩机的两个吸气口分别与室外蒸发器41和室内蒸发器42相连接,室内蒸发器42用于除湿并回收潜热能量、室外蒸发器41用于吸收室外环境空气热量用于干燥房内部物料的升温。
当温度升高到设定值时,进入恒温除湿模式:与压缩机吸气口相连接的第二二通阀92、第三二通阀93打开、第一二通阀91关闭;同时与压缩机排气连通的第五二通阀95关闭,第四二通阀94、第六二通阀96打开。在该模式下,室外蒸发器41内无制冷剂流过,室内循环空气在室内蒸发器42降温除湿后内干燥冷凝器21加热升温,同时放置室外冷凝器22通过制冷剂在其中的放热作用将热量传递至室外,满足维持室内温度恒定的需求。
在一些实施例中,如图3或图5所示,在热泵干燥系统包括第一三通阀101和第二三通阀102的情况下:
在需要对烘干装置进行升温干燥的情况下,控制第一三通阀101的第一端和第二端、第三端均连通,控制第二三通阀102的第一端关闭、第二端和第三端连通。
在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制第一三通阀101的第一端和第二端连通、第三端关闭,控制第二三通阀102的第一端和第二端连通、第三端关闭。
在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制第一三通阀101的第一端关闭、第二端和第三端连通,控制第二三通阀102的第一端、第二端和第三端均连通。
例如,在干燥启动阶段的升温运行模式(即升温干燥)下,第一三通阀101的第一、第二和第三端均连通(第一端即三通阀与室外蒸发器相连的一端、第二端即三通阀与第一压缩缸相连的一端,全文同),第二三通阀102的第一端关闭、第二和第三端连通(第一端即第二三通阀与室内蒸发器相连的一端、第二端即第二三通阀与第二压缩缸相连的一端,全文同),此时压缩机1的两个吸气口同时与室外蒸发器41相 连接,室内蒸发器42中无制冷剂流过,系统为快速循环运行模式,即从室外环境中吸收热量用于干燥房内部物料的预热,直至物料温度达到设定值是开始进入除湿模式。
在除湿升温阶段,第一三通阀101的第一端和第二端连通、第三端关闭,控制第二三通阀102的第一端和第二端连通、第三端关闭,压缩机的两个吸气口分别与室外蒸发器41和室内蒸发器42相连接,室内蒸发器42用于除湿并回收潜热能量、室外蒸发器41用于吸收室外环境空气热量用于干燥房内部物料的升温。
当温度升高到设定值时,进入恒温除湿模式:第一三通阀101的第一端关闭、第二端和第三端连通,控制第二三通阀102的第一端、第二端和第三端均连通;同时与压缩机排气连通的第三三通阀103的第三端关闭、第一和第二端连通,第四三通阀104的第三端关闭、第一和第二端连通。该模式下,室外蒸发器41内无制冷剂流过,室内循环空气在室内蒸发器42降温除湿后内干燥冷凝器21加热升温,同时放置室外冷凝器22通过制冷剂在其中的放热作用将热量传递至室外,满足维持室内温度恒定的需求。
在一些实施例中,如图4所示,在热泵干燥系统包括室外冷凝器22、第四二通阀94、第五二通阀95、第六二通阀96的情况下:
在需要对烘干装置进行升温干燥或在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制第五二通阀95和第六二通阀96打开、控制第四二通阀94关闭。
在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制第四二通阀94和第六二通阀96打开、控制第五二通阀95关闭。
在需要对烘干装置进行降温除湿的情况下,控制第二二通阀92和第三二通阀93打开、控制第一二通阀91关闭,且控制第四二通阀94和第五二通阀95打开、控制第六二通阀96关闭。
例如,在干燥启动阶段的升温运行模式(即升温干燥)和除湿升温阶段下,第四二通阀94、第五二通阀95和第六二通阀96的控制手段均相同、即使得室外冷凝器22中无制冷剂流过,系统为快速循环运行模式、即从室外环境中吸收热量用于干燥房内部物料的预热,或者室内蒸发器42用于除湿并回收潜热能量、室外蒸发器41用于吸收室外环境空气热量。
当温度升高到设定值时,进入恒温除湿模式:与压缩机吸气口相连接的第二二通阀92、第三二通阀93打开、第一二通阀91关闭;同时与压缩机排气连通的第五二通 阀95关闭,第四二通阀94、第六二通阀96打开。该模式下,室外蒸发器41内无制冷剂流过,室内循环空气在室内蒸发器42降温除湿后内干燥冷凝器21加热升温,同时放置室外冷凝器22通过制冷剂在其中的放热作用将热量传递至室外,满足维持室内温度恒定的需求。
在干燥完成,需要降温时开启降温模式,此时:与压缩机吸气口相连接的第二二通阀92、第三二通阀93打开、第一二通阀91关闭;同时与压缩机排气连通的第六二通阀96关闭,第四二通阀94、第五二通阀95打开。此时,室内蒸发器42吸收室内循环空气的热量,通过室外冷凝器22将热量转移至室外,干燥冷凝器21不工作、停止对烘干装置升温,满足降温需求。
在一些实施例中,如图5所示,在热泵干燥系统包括室外冷凝器22、第三三通阀103和第四三通阀104的情况下:
在需要对烘干装置进行升温干燥或在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制第三三通阀103的第二端和第三端连通、第一端关闭,控制第四三通阀104的第一端、第二端和第三端均连通。
在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制第三三通阀103的第一端和第二端连通、第三端关闭,控制第四三通阀104的第一端和第二端连通、第三端关闭。
在需要对烘干装置进行降温除湿的情况下,控制第三三通阀103的第一端、第二端和第三端均连通,控制第四三通阀104的第一端关闭、第二端和第三端连通。
例如,在干燥启动阶段的升温运行模式(即升温干燥)和除湿升温阶段下,第三三通阀103的第二端和第三端连通、第一端关闭,控制第四三通阀104的第一端、第二端和第三端均连通、即使得室外冷凝器22中无制冷剂流过,系统为快速循环运行模式、即从室外环境中吸收热量用于干燥房内部物料的预热,或者室内蒸发器42用于除湿并回收潜热能量、室外蒸发器41用于吸收室外环境空气热量。
当温度升高到设定值时,进入恒温除湿模式:第三三通阀103的第一端和第二端连通、第三端关闭,控制第四三通阀104的第一端和第二端连通、第三端关闭。该模式下,室外蒸发器41内无制冷剂流过,室内循环空气在室内蒸发器42降温除湿后内干燥冷凝器21加热升温,同时放置室外冷凝器22通过制冷剂在其中的放热作用将热量传递至室外,满足维持室内温度恒定的需求。
在干燥完成,需要降温时开启降温模式,此时:第三三通阀103的第一端、第二端和第三端均连通,控制第四三通阀104的第一端关闭、第二端和第三端连通。此时, 室内蒸发器42吸收室内循环空气的热量,通过室外冷凝器22将热量转移至室外,干燥冷凝器21不工作、停止对烘干装置升温,满足降温需求。
在一些实施例中,如图1至图5所示,在热泵干燥系统包括旁通通道70和风量调节阀71的情况下,在干燥初期,控制关闭风量调节阀71,使得空气全部经过风道中的室内蒸发器42中进行换热;在干燥中后期,控制打开风量调节阀71,使得空气部分经过风道中的室内蒸发器42中进行换热、部分经由旁通通道70被旁通。
在干燥初期,被干物料含水量大,关闭风量调节阀71,使循环空气全部经过室内除湿蒸发器;在物料干燥中后期,被干物料的含水量逐渐降低,此时应根据除湿蒸发器前空气的含湿量情况适当调节风量调节阀71的开度,使部分循环空气通过旁通通道流出,减少经过除湿蒸发器的循环风量,使室内蒸发器42的蒸发温度低于循环空气的露点温度,满足除湿要求。
如图1或图2所示,热泵干燥系统包括压缩机1、干燥冷凝器21、第一节流装置31和第二节流装置32、室外蒸发器41、室内蒸发器42、第一风机8。压缩机具有两个相互独立的吸气口分别与压缩机内部的两个压缩缸相连通,制冷剂在两个蒸发器中吸热汽化后的气体经过压缩机内部的两个压缩缸体压缩后混合,通过排气管排至干燥冷凝器21中,高温高压的制冷剂气体在干燥房内部风道中放热后变为高压过冷液体,过冷液体制冷剂分别经过两个节流装置节流降压后进入蒸发器中蒸发吸热。
烘干装置包括干燥房6、风量调节阀71、第二风机5和风道110等。循环风经过室内蒸发器42之前设置有旁通通道70,通过风量调节阀71的调节作用用于控制旁通风量与经过除湿蒸发器的风量比。干燥房内的循环空气在循环风机的作用下,经过室内蒸发器42降温除湿后,冷凝水通过设置在除湿蒸发器下的排水装置排出至干燥房外部。除湿后的空气经过风道与系统冷凝器进行热交换后,变为高温低湿状态后进入干燥房内与被烘干物料进行热量交换。同时室外蒸发器与室外环境空气进行热量交换,将室外空气热量通过冷凝器转运至干燥房内部的循环空气,用于提升干燥房内的烘干温度。
通过控制第一风机8的转速来控制干燥房内部的升温速度,在启动升温阶段,通过适当提高压缩机1的运行频率及第一风机8的转速,增加室外蒸发器的换热量;当干燥房内的空气温度达到一定的设定值后,进入除湿阶段,可适当降低第一风机8的转速,适当降低外侧蒸发器的换热量。
风量调节阀71控制通过除湿蒸发器的循环空气流量:在干燥初期,被干物料含 水量大,关闭风量调节阀,使循环空气全部经过室内除湿蒸发器;在物料干燥中后期,被干物料的含水量逐渐降低,此时应根据除湿蒸发器前空气的含湿量情况适当调节风量调节阀71的开度,使部分循环空气通过旁通通道流出,减少经过除湿蒸发器的循环风量,使室内蒸发器42的蒸发温度低于循环空气的露点温度,满足除湿要求。
如图4所示,压缩机1的两个吸气口通过第一二通阀91、第二二通阀92、第三二通阀93分别与室外蒸发器41和室内蒸发器42相连通,其中靠近压缩机油池的排气口经过油分离器13相连,排气在油分离器中进行润滑油与制冷剂的分离后排出至冷凝器中,经过分离后的润滑油通过回油控制阀和回油毛细后返回至压缩机油池。从油分离器中排出的高压制冷剂排气与另外一个压缩缸的排气通过第四二通阀94、第五二通阀95、第六二通阀96与干燥冷凝器21、室外冷凝器22中的一个或两个相连通。高温制冷剂气体在冷凝器冷凝为制冷剂液体后,分别通过第一节流装置31、第二节流装置32节流后进入室外蒸发器41、室内蒸发器42中,低温低压的制冷剂在蒸发器中吸收周围环境空气中的热量后变为饱和或过热制冷剂气体后,通过第一二通阀91、第二二通阀92、第三二通阀93进入压缩机吸气口,完成整个制冷剂循环过程。
干燥介质空气的循环流程如图4中的虚线所示,从干燥房6出来的高温高湿空气经过风量调节阀71的调节作用控制通过室内蒸发器42的的风量和旁通风量的比例。其中,经过蒸发器的风量与蒸发器中的制冷剂进行换热之后被降温除湿。降温除湿后的低温低湿空气与旁通空气混合后经过热泵系统的干燥冷凝器21加热后变为高温且含湿量较低的热空气。高温空气通过风道中连接的第二风机5的抽吸作用被送进干燥房内部,在干燥房内与被干燥物料进行热湿交换,从而将被干物料升温,并将物料挥发的水分带走,达到降低对被干物料的干燥作用。
如图4所示,在干燥初始阶段,在除湿的同时需要兼顾升温的需求,此时:与压缩机吸气口相连接的第一二通阀91、第三二通阀93打开、第二二通阀92关闭;同时与压缩机排气连通的第四二通阀94关闭、第五二通阀95、第六二通阀96打开。该模式下,室外蒸发器41从室外环境中吸收热量、室内蒸发器42对风道内的循环空气进行降温除湿处理,该系统中两个蒸发器分别于压缩机的两个独立的压缩缸连接,两个蒸发器能实现相互独立的蒸发温度,消除混合损失实现压缩机高效运行;干燥冷凝器21对干燥房内的循环空气进行加热,以实现干燥房升温的需求。
当温度升高到设定值时,需要进入恒温除湿模式时:与压缩机吸气口相连接的第二二通阀92、第三二通阀93打开、第一二通阀91关闭;同时与压缩机排气连通的第 五二通阀95关闭、第四二通阀94、第六二通阀96打开。该模式下,室外蒸发器41内无制冷剂流过,室内循环空气在室内蒸发器42降温除湿后内干燥冷凝器21加热升温,同时放置在室外冷凝器22通过制冷剂在其中的放热作用将热量传递至室外,满足维持室内温度恒定的需求。
在干燥完成,需要降温时开启降温模式,此时:与压缩机吸气口相连接的第二二通阀92、第三二通阀93打开、第一二通阀91关闭;同时与压缩机排气连通的第六二通阀96关闭、第四二通阀94、第五二通阀95打开。此时,室内蒸发器42吸收室内循环空气的热量,通过室外冷凝器22将热量转移至室外,满足降温需求。
如图2所示,压缩机两个吸气管之间增加一根连接管和三个二通阀(第一二通阀91、第二二通阀92、第三二通阀93),通过三个二通阀的开闭组合,实现热泵干燥系统运行模式的转换。
在干燥启动阶段的升温运行模式下,第一二通阀91、第二二通阀92开启、第三二通阀93关闭,压缩机1的两个吸气口同时与室外蒸发器41相连接,室内蒸发器42中无制冷剂流过。系统为快速循环运行模式,即从室外环境中吸收热量用于干燥房内部物料的预热,直至物料温度达到设定值是开始进如除湿模式。
在除湿升温阶段,第一二通阀91、第三二通阀93打开、第二二通阀92关闭,压缩机的两个吸气口分别与室外蒸发器41和室内蒸发器42相连接,室内蒸发器42用于除湿并回收潜热能量、室外蒸发器41用于吸收室外环境空气热量用于干燥房内部物料的升温。
在单除湿模式及闭式循环模式,第二二通阀92、第三二通阀93打开、第一二通阀91关闭,压缩机的两个吸气口同时与室内蒸发器42相连接,室外蒸发器41中无制冷剂流通,用于对室内物料进行除湿处理。
这里需要说明的是,图3与图2的不同之处在于,如图3所示,压缩机两个吸气管之间的三个二通阀(第一二通阀91、第二二通阀92、第三二通阀93)用两个三通阀(第一三通阀101和第二三通阀102)代替,其运行模式相同。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已,并不用以限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。以上所述仅是本公开的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本公开技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。
Claims (20)
- 一种热泵干燥系统,包括:压缩机(1)、烘干装置(100)、干燥冷凝器(21)、室外蒸发器(41)和室内蒸发器(42),所述干燥冷凝器(21)与所述压缩机(1)的排气端连通,以便对所述烘干装置(100)内的空气进行加热,所述室外蒸发器(41)与所述压缩机(1)的吸气端连通,以便对所述烘干装置(100)外部进行吸热,所述室内蒸发器(42)与所述压缩机(1)的吸气端连通,以便对所述烘干装置(100)内的空气进行除湿。
- 根据权利要求1所述的热泵干燥系统,其中:所述压缩机(1)包括第一压缩缸(11)和第二压缩缸(12),所述室外蒸发器(41)所在的第一支路(201)的第一端与所述第一压缩缸(11)的吸气端连通,所述室内蒸发器(42)所在的第二支路(202)的第一端与所述第二压缩缸(12)的吸气端连通。
- 根据权利要求2所述的热泵干燥系统,其中:所述第一压缩缸(11)和所述第二压缩缸(12)的排气混合后、通过所述压缩机(1)的排气端排出压缩机。
- 根据权利要求2所述的热泵干燥系统,其中:在所述第一支路(201)上设有第一节流装置(31),所述第一节流装置(31)沿制冷剂流动方向位于所述室外蒸发器(41)的上游侧;在所述第二支路(202)上设有第二节流装置(32),所述第二节流装置(32)沿制冷剂流动方向位于所述室内蒸发器(42)的上游侧;所述热泵干燥系统还包括对所述室外蒸发器(41)散热的第一风机(8)。
- 根据权利要求1所述的热泵干燥系统,其中:所述烘干装置(100)包括干燥房(6),所述干燥房(6)内设置有需烘干的物料;所述烘干装置(100)还包括风道(110),所述风道(110)与所述干燥房(6)连通,所述风道(110)在所述室内蒸发器(42)中使得风道内的空气与制冷剂进行 换热,所述风道(110)在所述干燥冷凝器(21)中使得风道内的空气与制冷剂进行换热。
- 根据权利要求5所述的热泵干燥系统,其中:所述烘干装置(100)还包括与所述风道(110)连通设置的第二风机(5);所述干燥冷凝器(21)沿风道(110)中空气流动方向位于所述室内蒸发器(42)的下游侧。
- 根据权利要求5所述的热泵干燥系统,还包括:与所述风道(110)连通的旁通通道(70),所述旁通通道(70)的第一端沿空气流动方向位于所述室内蒸发器(42)的上游侧,所述旁通通道(70)的第二端沿空气流动方向位于所述室内蒸发器(42)下游侧,所述旁通通道(70)中还设置有风量调节阀(71)。
- 根据权利要求1所述的热泵干燥系统,还包括:设置在所述第一支路(201)上的第一二通阀(91),所述第一二通阀(91)位于所述室外蒸发器(41)和所述第一压缩缸(11)的吸气端之间;设置在所述第二支路(202)上的第三二通阀(93),所述第三二通阀(93)位于所述室内蒸发器(42)和所述第二压缩缸(12)的吸气端之间;与所述第一支路(201)和所述第二支路(202)连通的第三支路(203),所述第三支路(203)的第一端位于所述第一二通阀(91)与所述第一压缩缸(11)的吸气端之间,所述第三支路(203)的第二端位于所述第三二通阀(93)与所述第二压缩缸(12)的吸气端之间,在所述第三支路(203)上还设置有第二二通阀(92)。
- 根据权利要求1所述的热泵干燥系统,还包括:设置在所述第一支路(201)上的第一三通阀(101),所述第一三通阀(101)的第一端与所述室外蒸发器(41)连通,所述第一三通阀(101)的第二端与所述第一压缩缸(11)的吸气端连通;设置在所述第二支路(202)上的第二三通阀(102),,所述第二三通阀(102)的第一端与所述室内蒸发器(42)连通,所述第二三通阀(102)的第二端与所述第 二压缩缸(12)的吸气端连通;所述第一三通阀(101)的第三端与所述第二三通阀(102)的第三端连通。
- 根据权利要求1所述的热泵干燥系统,其中:所述室外蒸发器(41)的第二端与所述干燥冷凝器(21)的第二端连通,所述室内蒸发器(42)的第二端与所述干燥冷凝器(21)的第二端连通,所述干燥冷凝器(21)的第一端与所述压缩机(1)的排气端连通。
- 根据权利要求2-10中任一项所述的热泵干燥系统,其中:所述排气端包括与所述第一压缩缸(11)相连通的第一排气口和与所述第二压缩缸(12)相连通的第二排气口;所述热泵干燥系统还包括室外冷凝器(22),所述室外冷凝器(22)的第一端与所述第二排气口连通,所述室外冷凝器(22)的第二端与所述室内蒸发器(42)的第二端连通;所述干燥冷凝器(21)的第一端与所述第一排气口连通,所述干燥冷凝器(21)的第二端与所述室外蒸发器(41)的第二端连通。
- 根据权利要求11所述的热泵干燥系统,还包括:与所述室外冷凝器(22)与所述第二压缩缸(12)连通的第四支路(204),在所述第四支路(204)上设置有第四二通阀(94);与所述干燥冷凝器(21)与所述第一压缩缸(11)连通的第五支路(205),在所述第五支路(205)上设置有第六二通阀(96);与所述第四支路(204)和所述第五支路(205)连通的第六支路(206),所述第六支路(206)的第一端位于所述第四二通阀(94)和所述第二压缩缸(12)的排气口之间,所述第六支路(206)的第二端位于所述第六二通阀(96)和所述第一压缩缸(11)的排气口之间,所述第六支路(206)上还设置有第五二通阀(95)。
- 根据权利要求11所述的热泵干燥系统,还包括:与所述室外冷凝器(22)和所述第二压缩缸(12)连通的第四支路(204),所述第四支路(204)上设置有第三三通阀(103),所述第三三通阀(103)的第一端与所述室外冷凝器(22)连通,所述第三三通阀(103)的第二端与所述第二压缩缸 (12)的排气口连通;与所述干燥冷凝器(21)和所述第一压缩缸(11)连通的第五支路(205),所述第五支路(205)上设置有第四三通阀(104),所述第四三通阀(104)的第一端与所述干燥冷凝器(21)连通、所述第四三通阀(104)的第二端与所述第一压缩缸(11)的排气口连通;所述第三三通阀(103)的第三端与所述第四三通阀(104)的第三端连通。
- 根据权利要求11所述的热泵干燥系统,其中:所述第一压缩缸(11)和所述第二压缩缸(12)上下布置,所述第二压缩缸(12)位于所述第一压缩缸(11)的下方,并且所述第四支路(204)上还设置有油分离器(13),所述油分离器(13)的底部通过油回路(131)与压缩机的底部连通,所述油回路上设置有回油控制阀和回油毛细管。
- 一种热泵干燥系统的控制方法,其中:使用权利要求1-14中任一项所述热泵干燥系统,对烘干装置进行除湿控制。
- 根据权利要求15所述的控制方法,其中:在所述热泵干燥系统包括第一二通阀(91)、第二二通阀(92)和第三二通阀(93)的情况下:在需要对烘干装置进行升温干燥的情况下,控制所述第一二通阀(91)和所述第二二通阀(92)打开,控制所述第三二通阀(93)关闭;在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制所述第一二通阀(91)和所述第三二通阀(93)打开,控制所述第二二通阀(92)关闭;在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制所述第二二通阀(92)和所述第三二通阀(93)打开,控制所述第一二通阀(91)关闭。
- 根据权利要求15所述的控制方法,其中:在所述热泵干燥系统包括第一三通阀(101)和第二三通阀(102)的情况下:在需要对烘干装置进行升温干燥的情况下,控制所述第一三通阀(101)的第一端和第二端、第三端均连通,控制所述第二三通阀(102)的第一端关闭、第二端和 第三端连通;在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制所述第一三通阀(101)的第一端和第二端连通、第三端关闭,控制所述第二三通阀(102)的第一端和第二端连通、第三端关闭;在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制所述第一三通阀(101)的第一端关闭、第二端和第三端连通,控制所述第二三通阀(102)的第一端、第二端和第三端均连通。
- 根据权利要求16或17所述的控制方法,其中:在所述热泵干燥系统包括室外冷凝器(22)、第四二通阀(94)、第五二通阀(95)、第六二通阀(96)的情况下:在需要对烘干装置进行升温干燥或在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制所述第五二通阀(95)和所述第六二通阀(96)打开、控制所述第四二通阀(94)关闭;在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制所述第四二通阀(94)和所述第六二通阀(96)打开、控制所述第五二通阀(95)关闭;在需要对烘干装置进行降温除湿的情况下,控制所述第二二通阀(92)和所述第三二通阀(93)打开、控制所述第一二通阀(91)关闭,且控制所述第四二通阀(94)和所述第五二通阀(95)打开、控制所述第六二通阀(96)关闭。
- 根据权利要求16或17所述的控制方法,其中:在所述热泵干燥系统包括包括室外冷凝器(22)、第三三通阀(103)和第四三通阀(104)的情况下:在需要对烘干装置进行升温干燥或在需要对烘干装置进行升温除湿的情况下,控制所述第三三通阀(103)的第二端和第三端连通、第一端关闭,控制所述第四三通阀(104)的第一端、第二端和第三端均连通;在需要对烘干装置进行恒温除湿的情况下,控制所述第三三通阀(103)的第一端和第二端连通、第三端关闭,控制所述第四三通阀(104)的第一端和第二端连通、第三端关闭;在需要对烘干装置进行降温除湿的情况下,控制所述第三三通阀(103)的第一 端、第二端和第三端均连通,控制所述第四三通阀(104)的第一端关闭、第二端和第三端连通。
- 根据权利要求15所述的控制方法,其中:在所述热泵干燥系统包括旁通通道(70)和风量调节阀(71)的情况下,在干燥初期控制关闭所述风量调节阀(71),使得空气全部经过风道中的室内蒸发器(42)中进行换热;在干燥中后期控制打开所述风量调节阀(71),使得空气中的一部分经过风道中的室内蒸发器(42)中进行换热、空气中的另一部分经由所述旁通通道(70)被旁通。
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