CN103316568A - 一种组合式压缩空气深冷除湿机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及压缩空气除湿机技术领域，特别涉及一种组合式压缩空气深冷除湿机，包括不少于两个的蒸发器，任意两个相邻蒸发器之间均设置有冷凝器，沿压缩空气传送方向的最后一个蒸发器的空气输出端并联有不少于两个的结霜器，压缩空气首先依次通过交错排列的蒸发器和冷凝器，由蒸发器降温至2～4℃凝露除去部分水汽，接着由冷凝器加温到常温，然后再进入下一个蒸发器凝露除湿，如此反复，压缩空气多次降温凝露除湿而又不至于温度太低导致结霜，在压缩空气经过最后一个蒸发器降温凝露除湿后，压缩空气进入结霜器，结霜器使压缩空气中的水汽结霜释出，进一步降低压缩空气露点，实现深冷除湿。

Description

一种组合式压缩空气深冷除湿机

技术领域

本申请涉及压缩空气除湿机技术领域，特别涉及一种组合式压缩空气深冷除湿机。

背景技术

在气动***工业上广泛应用的压缩空气通常含有大量饱和液态与气态水。为了防止这些液态和气态水对气动***的正常工作造成危害，需要对压缩空气进行除湿与干燥。

对压缩空气进行除湿的方法一般为将压缩空气进行降温使该压缩空气中的液态与气态水产生凝露而被分离出来，从而达到除湿效果。例如专利号为CN1120154A的专利申请公开了一种冷却式压缩空气除湿***及其装置，它经由制冷剂管而与压缩机、双重配置构造的一次热交换器、减压装置及蒸发器循环连接构成冷冻循环，该蒸发器被配置在具有空气出口和入口之二次热交换器内，制冷剂管和一次热交换器的外管连接，形成制冷剂在该一次热交换器的内管的外周流动的方式，上述二次热交换器的空气出口和一次热交换器的内管相通，来自送风风扇的外来空气被送风到一次热交换器的外周。但是，上述技术仅仅只是对压缩气源进行了浅冷除湿，即仅使压缩空气的露点达到2～4℃左右，未进行深冷冻除湿，不能对压缩空气实现低露点温度水蒸气脱除，使露点降至-25℃左右，因此以上技术难以适用要求比较高的工业应用中。

当然，现阶段也有采用结霜的技术方法来实现除湿目的，其一般是将压缩空间进行凝露除湿后升温至常温再进行结霜除湿，凝露除湿和结霜除湿相对独立，现有的这种技术存在以下多个问题：（1）凝露除湿和结霜除湿相对独立导致能效低；（2）凝露除湿和结霜除湿分别采用独立的冷媒循环***，需要分别配置压缩机等设备，成本高，能效低；（3）凝露除湿阶段未能有效去除压缩空气中的液态和气态水，导致结霜除湿时结霜量大，由于结霜除湿过程中换热系数低，因此不但影响整体除湿效果，而且能效低；（4）由于霜层不能自动疏排，因此每工作一段时间后就需要进行除霜作业，自动化程度低，工作效率低。

因此，为解决现有技术中的不足之处，提供一种能效高、能耗低、成本低、除湿效果好且自动化程度高的组合式压缩空气深冷除湿机显得尤为必要。

发明内容

本申请的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能效高、能耗低、成本低、除湿效果好且自动化程度高的组合式压缩空气深冷除湿机。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种组合式压缩空气深冷除湿机，包括不少于两个的蒸发器，任意相邻的两个蒸发器之间均设置有冷凝器，沿压缩空气传送方向设置的最后一个蒸发器的空气输出端并联有不少于两个的结霜器，所述结霜器至少有一个处于结霜状态，余下均处于除霜状态，待除湿的压缩空气流经呈交错排列的蒸发器和冷凝器至最后一个蒸发器后流向处于结霜状态的结霜器；

还包括压缩机和储液罐，所述压缩机的输出端与所述冷凝器的冷媒入口连接，冷凝器的冷媒出口与所述储液罐的输入端连接，所述储液罐的输出端一方面经第一节流阀与蒸发器的冷媒入口连接，另一方面经第二节流阀与结霜器的冷媒入口连接，所述蒸发器的冷媒出口和所述结霜器的冷媒出口分别与压缩机的输入端连接。

其中，每个结霜器均设置有光电检测开关，所述光电检测开关实时检测结霜器内霜层厚度，当霜层厚度大于预设值时关闭结霜器的压缩空气输入端并开启除霜作业。

其中，所述蒸发器的工作温度为2℃～4℃，所述结霜器的工作温度不低于-25℃。

其中，所述蒸发器的下方设置有滴露收集器，所述滴露收集器上设置有疏水阀。

其中，所述蒸发器为翅片管蒸发器，所述冷凝器为翅片管冷凝器，冷媒工作于所述翅片管蒸发器和翅片管冷凝器的管程，待除湿的压缩空气以错流的形式横掠翅片管蒸发器和翅片管冷凝器。

其中，所述翅片管蒸发器和翅片管冷凝器的管程呈现连续弯曲状，所述翅片管蒸发器和翅片管冷凝器的外部设置多个螺纹型、锯齿形、折扇形或者橱窗状的翅片。

其中，所述结霜器数量为两个，所述第二节流阀的输出端连接有三通阀，所述三通阀的两个输出端分别与两个结霜器的冷媒入口连接。

其中，所述蒸发器的冷媒出口连接有换热器，所述换热器为管壳式换热器、套管式换热器或者板式换热器。

本申请的有益效果：提供一种组合式压缩空气深冷除湿机，压缩空气首先依次通过交错排列的蒸发器和冷凝器，由蒸发器降温至2℃～4℃凝露除去部分水汽，接着由冷凝器加温到常温，然后再进入下一个蒸发器凝露除湿，如此反复，压缩空气多次降温凝露除湿而又不至于温度太低导致结霜，在压缩空气经过最后一个蒸发器降温凝露除湿后，压缩空气进入结霜器，结霜器使压缩空气中的水汽结霜释出，进一步降低压缩空气露点，实现深冷除湿。与现有技术相比：本申请具有以下优点：（1）凝露除湿和结霜除湿有机统一在一起，在最后一个蒸发器降温凝露除湿后直接进入结霜除湿阶段，减少中间环节，提高了除湿机的整体能效；（2）凝露除湿和结霜除湿采用同一冷媒循环***，只需要一台压缩机，有效节约了成本，降低了能耗；（3）由于凝露除湿阶段采用多层级反复凝露除湿，（实施例补充数据）使凝露除湿阶段有效去除压缩空气中的大部分水汽减少了结霜除湿阶段的结霜量，即减少了除霜工作量，也提高了除湿的效果；（4）多个结霜器交替工作，部分处于结霜状态，部分处于除霜状态，等结霜状态的结霜器霜层达到一定厚度后则将原处于除霜状态的结霜器变为结霜状态，从而保证除湿机可以连续长时间工作而无需停机除霜，提高了除湿机的自动化程度，进一步提高其工作效率。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本申请一种组合式压缩空气深冷除湿机的实施例的结构示意图。

图2为本申请一种组合式压缩空气深冷除湿机的实施例的冷媒循环***的结构示意图。

在图1和图2中包括有：

1——蒸发器、2——冷凝器、3——结霜器、4——压缩机、5——储液罐、6——第一节流阀、7——第二节流阀、8——三通阀。

图1中流动路径中空心箭头所指方向为压缩空气流动方向，实心箭头所指方向为冷媒流动方向。

具体实施方式

结合以下实施例对本申请作进一步描述。

本申请一种组合式压缩空气深冷除湿机的具体实施方式，如图1和图2所示，包括：多个蒸发器1（图中仅显示三个，实际上可具有更多的数量，具体可根据实际条件调整），任意相邻的两个蒸发器1之间均设置有冷凝器2，沿压缩空气传送方向设置的最后一个蒸发器1的空气输出端并联有两个的结霜器3，所述结霜器3有一个处于结霜状态，另一个处于除霜状态，待除湿的压缩空气流经交错排列的蒸发器1和冷凝器2至最后一个蒸发器1后流向处于结霜状态的结霜器3；所述蒸发器1的工作温度为2℃～4℃，所述结霜器3的工作温度不低于-25℃。

该组合式压缩空气深冷除湿机还包括压缩机4和储液罐5，所述压缩机4的输出端与所述冷凝器2的冷媒入口连接，冷凝器2的冷媒出口与所述储液罐5的输入端连接，所述储液罐5的输出端一方面经第一节流阀6与蒸发器1的冷媒入口连接，另一方面依次经第二节流阀7、三通阀8后与结霜器3的冷媒入口连接，所述三通阀8的两个输出端分别与两个结霜器3的冷媒入口连接，所述蒸发器1的冷媒出口和所述结霜器3的冷媒出口分别与压缩机4的输入端连接，以此形成冷媒循环***。

除湿工作中，压缩空气首先依次通过交错排列的蒸发器1和冷凝器2，被蒸发器1降温至2～4℃，温度低于压缩空气露点，压缩空气发生凝露除去部分水汽，接着离开制冷面进入冷凝器2，由冷凝器2加温到常温，然后再进入下一个蒸发器1凝露除湿，如此反复，一方面是使得压缩空气与蒸发器1之间保持较高的换热系数，提高换热效率和能效，另一方面在保证露除湿阶段有能够被充分的降温除湿而又不会因为过度降温导致压缩空气结霜。因此经过凝露除湿后，压缩空气95%的水汽已被去除，压缩空气含水量从20.356 g/kg降至0.563 g/kg。露点由常温25℃有效降至3～4℃。

在压缩空气经过最后一个蒸发器1降温凝露除湿后，压缩空气直接进入结霜器3，结霜器3一个处于结霜状态，另一个处于除霜状态，压缩空气进入处于结霜状态的结霜器3，结霜器3使压缩空气的温度降至-25℃，压缩空气中的水汽结霜释出，进一步降低压缩空气露点，使其露点到达-25°C，含水量达到0.044g/kg，实现深冷除湿。此外，两个结霜器3交替使用，一个处于结霜状态，另外一个处于除霜状态，当处于结霜状态的结霜器3霜层厚度达到一定程度时，则关闭该结霜器3并使其进入除霜状态，同时开启另一个结霜器3并使其由除霜状态变为结霜状态。

此外，冷媒循环***中，压缩机4将蒸发器1和结霜器3输出的灵媒压缩为高压气态，并将该高压气态的冷媒传送至冷凝器2，在冷凝器2中释放热量冷凝为低温液态的冷媒并存储至储液罐5中，储液罐5将低温液态的冷媒通过节流阀传送给蒸发器1和结霜器3，使冷媒在蒸发器1和结霜器3中蒸发吸热，实现降温目的，冷媒被转化为高温低压气态，然后输送至压缩机4中再次进行压缩，实现循环。

与现有技术相比：本申请具有以下优点：（1）凝露除湿和结霜除湿有机统一在一起，在最后一个蒸发器1降温凝露除湿后直接进入结霜除湿阶段，减少中间环节，提高了除湿机的整体能效；（2）凝露除湿和结霜除湿采用同一冷媒循环***，只需要一台压缩机4，有效节约了成本，降低了能耗；（3）由于凝露除湿阶段采用多层级反复凝露除湿，（实施例补充数据）使凝露除湿阶段有效去除压缩空气中的大部分水汽减少了结霜除湿阶段的结霜量，即减少了除霜工作量，也提高了除湿的效果，而由于结霜时换热系数低，降低结霜量也可以有效提高***能效；（4）两个结霜器3交替工作，一个处于结霜状态，另一个处于除霜状态，等结霜状态的结霜器3霜层达到一定厚度后则将原处于除霜状态的结霜器3变为结霜状态，从而保证除湿机可以连续长时间工作而无需停机除霜，提高了除湿机的自动化程度，进一步提高其工作效率。

需补充说明的是，本实施例中结霜器3的数量可以多于两个，主要保证至少有一部分处于结霜状态，另一部分处于除霜状态即可；此外，结霜器3的工作温度可采用其他低于0℃的温度，具体可根据所需压缩空气的露点要求变更，同时由于在凝露除湿阶段已有效除去大部分水汽，因此在本申请的技术方案的结霜器3的工作温度可降至-40℃。

每个结霜器3均设置有光电检测开关，所述光电检测开关实时检测结霜器3内霜层厚度，当霜层厚度大于预设值时关闭结霜器3的压缩空气输入端并开启除霜作业。采用光电检测开关转动检测霜层厚度，从而实现两个结霜器3自动切换结霜/除霜状态，进一步提高了除湿机的自动化程度，

所述蒸发器1的下方设置有滴露收集器，所述滴露收集器上设置有疏水阀。水汽在蒸发器1收产生凝露后滴落至滴露收集器中，滴露收集器定时打开疏水阀排水，避免除湿机内部积水。

所述蒸发器1为翅片管蒸发器1，所述冷凝器2为翅片管冷凝器2，冷媒工作于所述翅片管蒸发器1和翅片管冷凝器2的管程，待除湿的压缩空气以错流的形式横掠翅片管蒸发器1和翅片管冷凝器2；所述翅片管蒸发器1和翅片管冷凝器2的管程呈现连续弯曲状，所述翅片管蒸发器和翅片管冷凝器的外部设置多个螺纹型、锯齿形、折扇形或者橱窗状的翅片。以此有效提高蒸发器1和冷凝器2的换热效率，提高除湿机整体能效。

所述蒸发器1的冷媒出口连接有换热器，所述换热器为管壳式换热器、套管式换热器或者板式换热器，以此平衡冷媒循环***的冷热量。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：包括不少于两个的蒸发器，任意相邻的两个蒸发器之间均设置有冷凝器，沿压缩空气传送方向设置的最后一个蒸发器的空气输出端并联有不少于两个的结霜器，所述结霜器至少有一个处于结霜状态，余下均处于除霜状态，待除湿的压缩空气流经呈交错排列的蒸发器和冷凝器至最后一个蒸发器后流向处于结霜状态的结霜器；

还包括压缩机和储液罐，所述压缩机的输出端与所述冷凝器的冷媒入口连接，冷凝器的冷媒出口与所述储液罐的输入端连接，所述储液罐的输出端一方面经第一节流阀与蒸发器的冷媒入口连接，另一方面经第二节流阀与结霜器的冷媒入口连接，所述蒸发器的冷媒出口和所述结霜器的冷媒出口分别与压缩机的输入端连接。

2.如权利要求1所述的一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：每个结霜器均设置有光电检测开关，所述光电检测开关实时检测结霜器内霜层厚度，当霜层厚度大于预设值时关闭结霜器的压缩空气输入端并开启除霜作业。

3.如权利要求1所述的一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：所述蒸发器的工作温度为2℃～4℃，所述结霜器的工作温度不低于-25℃。

4.如权利要求1所述的一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：所述蒸发器的下方设置有滴露收集器，所述滴露收集器上设置有疏水阀。

5.如权利要求1所述的一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：所述蒸发器为翅片管蒸发器，所述冷凝器为翅片管冷凝器，冷媒工作于所述翅片管蒸发器和翅片管冷凝器的管程，待除湿的压缩空气以错流的形式横掠翅片管蒸发器和翅片管冷凝器。

6.如权利要求5所述的一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：所述翅片管蒸发器和翅片管冷凝器的管程呈现连续弯曲状，所述翅片管蒸发器和翅片管冷凝器的外部设置多个螺纹型、锯齿形、折扇形或者橱窗状的翅片。

7.如权利要求1所述的一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：所述结霜器数量为两个，所述第二节流阀的输出端连接有三通阀，所述三通阀的两个输出端分别与两个结霜器的冷媒入口连接。

8.如权利要求1所述的一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：所述蒸发器的冷媒出口连接有换热器。

9.如权利要求8所述的一种组合式压缩空气深冷除湿机，其特征在于：所述换热器为管壳式换热器、套管式换热器或者板式换热器。