CN106705590B - 热泵型水暖烘干*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵型水暖烘干***，包括烘干室、热泵***和蒸发室；烘干室左侧设有进风口，烘干室右侧连接有排湿风道，烘干室内邻近进风口的部分设有两组以上翅片单元；热泵***包括板式换热器和通过制冷剂管路循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和板式换热器；所述冷凝器位于板式换热器内，板式换热器设有循环水进口和循环水出口；所述各热泵***的蒸发器左右并排间隔设置于所述蒸发室内，所述蒸发室的左端设有出风口，所述蒸发室的右端连通排湿风道。新风降低了烘干室内的湿度，采用本发明，能够通过加热后的新风迅速烘干物料，同时热泵***十分节能，使本发明兼具迅速烘干物料的功能和节能降耗、无污染的优点，具有良好的推广应用前景。

Description

热泵型水暖烘干***
技术领域
本发明涉及物料烘干技术领域，尤其涉及一种热泵型烘干***。
背景技术
在工业生产中，常常需要对物料进行烘干。烘干设备都需要热源提供烘干所需的热量，常见的热源的能量来源有煤、天然气等难以再生的能源，其中煤具有成本低的优点，但煤既是不可再生能源，在燃烧过程中又会污染大气。天然气是清洁能源，但其成本较高，限制了其在工业中的应用。热泵***能够将空气中的热能集中到冷凝器处利用，具有成本较低和不会污染环境双重优点。目前的热泵型烘干***的效率仍然有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热效率较高的热泵型水暖烘干***。
为实现上述目的，本发明的热泵型水暖烘干***包括烘干室、热泵***和蒸发室；
烘干室左侧设有进风口，烘干室右侧连接有排湿风道，排湿风道内设有第一排湿风机；烘干室内邻近进风口的部分设有两组以上翅片单元，各翅片单元通过热水管路串联连接；烘干室内邻近排湿风道的部分为用于放置待烘干物料的空腔；
各翅片单元结构相同，包括进水集水管和出水集水管，进水集水管和出水集水管之间间隔连接有若干换热管路，各换热管路上均设有用于与空气换热的翅片；
热泵***包括板式换热器和通过制冷剂管路循环连接的压缩机、膨胀阀和蒸发器，所述板式换热器在热泵***中作为冷凝器并连接在压缩机和膨胀阀之间的制冷剂管路上，板式换热器设有循环水进口和循环水出口；
所述热泵***设有两套以上，各热泵***左右并排间隔设置，最左侧热泵***的板式换热器的循环水进口通过热水回水管路连接最左侧翅片单元；最右侧热泵***的板式换热器的循环水出口通过热水供水管路连接最右侧翅片单元，以循环水的流动方向为前向，相邻两个板式换热器中，位于后方的一个板式换热器的循环水出口通过热水管路连接其前方的一个板式换热器的循环水进口；热水回水管路或热水供水管路上设有循环泵；
所述各热泵***的蒸发器左右并排间隔设置于所述蒸发室内，所述蒸发室的左端设有出风口，所述蒸发室的右端连通所述排湿风道。
最左侧的翅片单元的出水集水管通过热水回水管路连接最左侧热泵***的板式换热器的循环水进口；最右侧的翅片单元的进水集水管通过热水供水管路连接最右侧热泵***的板式换热器的循环水出口。
所述压缩机与蒸发器之间的制冷剂管路上设有气液分离器，所述冷凝器与膨胀阀之间的制冷剂管路上设有储液器。
所述蒸发室的出风口处设有第二排湿风机。
本发明具有如下的优点：
本发明中，各热泵***的蒸发器左右并排间隔设置于蒸发室内，从而串联设置于热风的风路上，使排湿风道内的热风依次通过各蒸发器，从而逐级降低热风的温度，相比热风通过一级蒸发器，或者不通过蒸发器，本发明将排湿风的能量（显热和潜热）利用的更加充分，使热风的温度得到了更大程度的降低，并且将热风中含有的水分由气态凝结为液态，热泵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风中的废热。
热泵***能够通过蒸发器将冷量传递至气体，通过冷凝器和换热器将热量传递给循环水，通过循环水加热新风，使用加热后的热风对干燥室内的物料进行干燥，相比燃煤或燃气加热空气的方式，更加节能环保；相比普通热泵***，能够对热风的能量进行余热利用，大大提高了热泵***的效率，达到节约能源的目的。
当***较大、排湿风道较长或者热泵***及其蒸发器设置有较多组时，***的风阻较大，第二排湿风机的设置能够在***风阻较大时保证正常进风和出风，保障***顺畅运行。
在烘干室内，循环水的整体流动方向与空气的流动方向正好相反，形成逆流换热的形式，相比顺流换热具有更高的换热效率。
本发明中，通过使蒸发器吸收热风中的废热，改善了热泵***中蒸发器处的工况，提高了压缩机吸气口的压力。本发明同时通过板式换热器，使冷凝器中的热量能够高效地被循环水所吸收，从而维持了较低的压缩机排气压力。这样，采用本发明的热泵型水暖烘干***，冷凝器和蒸发器处的工况均处于良好状态，压缩机的吸气口和排气口的压力差较小，大大减小了压缩机的实际功率，大幅节约了能源。
本发明最大程度地回收了排湿风道中热风所具有的废热（热量），改善了蒸发器处的工况，大幅降低了热泵***（压缩机）的功耗，大大提高了热泵***的能效比，具有十分明显的节能降耗的作用，降低了热泵***的使用成本。由于本发明中热风提高了蒸发器处的温度，因此本发明适于各种气候条件，不会因为某地区（如我国的东北地区）环境温度过低而大幅降低本***的能效比，提高了本发明的环境适应性。
新风降低了烘干室内的湿度，采用本发明，能够通过加热后的新风迅速烘干物料，同时热泵***十分节能，使本发明兼具迅速烘干物料的功能和节能降耗、无污染的优点，具有良好的推广应用前景。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图；
图2是热泵***的原理示意图；
图3是翅片单元的放大图。
具体实施方式
图1中箭头所示方向为该处流体（水或空气）的流动方向。
如图1、图2和图3所示，本发明的热泵型水暖烘干***包括烘干室1、热泵***和蒸发室2；烘干室1左侧设有进风口3，烘干室1右侧连接有排湿风道4，排湿风道4内设有第一排湿风机5；烘干室1内邻近进风口3的部分设有两组以上翅片单元，各翅片单元通过热水管路6串联连接；烘干室1内邻近排湿风道4的部分为用于放置待烘干物料的空腔；
各翅片单元结构相同，包括水平设置的进水集水管7和出水集水管8，进水集水管7和出水集水管8之间间隔连接有若干换热管路9，各换热管路9上均设有用于与空气换热的翅片10；
热泵***包括板式换热器16和通过制冷剂管路11循环连接的压缩机12、膨胀阀14和蒸发器15；所述板式换热器在热泵***中作为冷凝器并连接在压缩机和膨胀阀之间的制冷剂管路11上。板式换热器16设有循环水进口17和循环水出口18；板式换热器为现有常规装置，其具体结构不再详述。
所述热泵***设有两套以上，各热泵***左右并排间隔设置，最左侧热泵***的板式换热器16的循环水进口17通过热水回水管路19连接最左侧翅片单元；最右侧热泵***的板式换热器16的循环水出口18通过热水供水管路20连接最右侧翅片单元，这样，在烘干室1内，水的流动方向为由右至左，而空气的流动方向则是由左至右，形成逆流换热的形式，相比顺流换热具有更高的换热效率。以循环水的流动方向为前向，相邻两个板式换热器16中，位于后方的一个板式换热器16的循环水出口18通过热水管路6连接其前方的一个板式换热器16的循环水进口17；热水回水管路19或热水供水管路20上设有循环泵21；
所述各热泵***的蒸发器15左右并排间隔设置于所述蒸发室2内，所述蒸发室2的左端设有出风口22，所述蒸发室2的右端连通所述排湿风道4。
最左侧的翅片单元的出水集水管8通过热水回水管路19连接最左侧热泵***的板式换热器16的循环水进口17；最右侧的翅片单元的进水集水管7通过热水供水管路20连接最右侧热泵***的板式换热器16的循环水出口18。
所述压缩机12与蒸发器15之间的制冷剂管路11上设有气液分离器23，所述板式换热器16与膨胀阀14之间的制冷剂管路11上设有储液器24。
气液分离器23能够将制冷剂中的液态制冷剂从气态制冷剂中分离出来，并防止压缩机12出现液击现象，气液分离器23和储液器24的设置保障了热泵***的正常运行。
所述蒸发室2的出风口22处设有第二排湿风机25。当***较大、排湿风道4较长或者热泵***及其蒸发器15设置有较多组时，***的风阻较大，第二排湿风机25的设置能够在***风阻较大时保证正常进风和出风，保障***顺畅运行。
板式换热器16在热泵***中充当冷凝器，为循环热水提供热量。其他可提升热水温度的换热器（壳管式换热器、套管式换热器等）与板式换热器相比，属于等同替换，也在本发明的权利要求的保护范围当中。
工作时，将待烘干的物料送入烘干室1内的空腔部分，然后开启各热泵***、循环泵21、第一排湿风机5和第二排湿风机25。各热泵***中，制冷剂在板式换热器16内冷凝放热，从而加热通过板式换热器16的循环水。
循环水依次通过各热泵***中的板式换热器16，得到逐级加热。加热后的循环水通过热水供水管路20进入烘干室1并进入最右侧的翅片单元的进水集水管7，最右侧的翅片单元的进水集水管7中的热水通过换热管路9流至出水集水管8，然后再通过热水管路6流至下一个翅片单元的进水集水管7，直至从最左侧的翅片单元的出水集水管8流出，通过热水回水管路19回流至最左侧的板式换热器16的循环水进口17，完成一个完整的水循环。在循环过程中，热水将热量通过热水管路6和翅片10传递给通过进风口3进入烘干室1的新风。
新风在依次通过各翅片单元时，以整体逆流换热的形式被各翅片单元的热水管及翅片10所加热，从而形成热风。热风在经过待烘干物料时，对物料起到烘干作用。烘干过程中，热风会带走物料所产生的湿气。在第一排湿风机5和第二排湿风机25的作用下，热风通过排湿风道4进入蒸发室2，依次通过各蒸发器15后，由出风口22排出本***。
待烘干物料会使烘干室1内的湿度升高，而引入烘干室1的新风则能够降低烘干室1内的湿度，有利于待烘干物料内水份的蒸发，这也是本***未采用循环风的重要原因。
热风在烘干物料后，依次通过各热泵***的蒸发器15，各热泵***的蒸发器15实际上在热风的风路上串联设置，这样就能够使热风在通过各蒸发器15时温度得到逐级降低，达到降低热风的出风温度的目的。热风的出风温度得到最大化的降低，意味着其内所具有的热量最大程度地被蒸发器15所回收，从而最大程度地利用了热风中的废热。
压缩机12在工作中，其吸气口通过制冷剂管路11连接蒸发器15，其排气口通过制冷剂管路11连接板式换热器16。压缩机12吸气口和排气口的压力差越大，则压缩机12功率越高、耗电量相应也越大。
本领域技术人员公知，制冷剂的温度与压力具有正相关性，制冷剂温度较低时，其压力也较低；压缩机12吸气口的压力低于压缩机12排气口的压力。因此，在工况不佳时，压缩机12的吸气口和排气口压差很大，压缩机12功率上升，较为耗电。
本发明中，通过使蒸发器15吸收热风中的废热，改善了热泵***中蒸发器15处的工况，提高了压缩机12吸气口的压力。本发明同时通过板式换热器16，使板式换热器16中的热量能够高效地被循环水所吸收，从而维持了较低的压缩机12排气压力。这样，采用本发明的热泵型水暖烘干***，板式换热器16和蒸发器15处的工况均处于良好状态，压缩机12的吸气口和排气口的压力差较小，大大减小了压缩机12的实际功率，大幅节约了能源。
本发明中的“左”、“右”以及“前”、“后”等方向的限定，仅为表述技术特征的相对位置方便之用，不作为对本发明结构的具体限定。本领域技术人员均应理解，各具体部件在空间上的关系，可以在本发明的基础上作任意旋转、对称等设置，均不影响本发明功能的正常实现，这种方向上显而易见的变换，以及其它对本发明中技术特征进行的等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.热泵型水暖烘干***，其特征在于：包括烘干室、热泵***和蒸发室；
烘干室左侧设有进风口，烘干室右侧连接有排湿风道，排湿风道内设有第一排湿风机；烘干室内邻近进风口的部分设有两组以上翅片单元，各翅片单元通过热水管路串联连接；烘干室内邻近排湿风道的部分为用于放置待烘干物料的空腔；
各翅片单元结构相同，包括进水集水管和出水集水管，进水集水管和出水集水管之间间隔连接有若干换热管路，各换热管路上均设有用于与空气换热的翅片；
热泵***包括板式换热器和通过制冷剂管路循环连接的压缩机、膨胀阀和蒸发器，所述板式换热器在热泵***中作为冷凝器并连接在压缩机和膨胀阀之间的制冷剂管路上，板式换热器设有循环水进口和循环水出口；
所述热泵***设有两套以上，各热泵***左右并排间隔设置，最左侧热泵***的板式换热器的循环水进口通过热水回水管路连接最左侧翅片单元；最右侧热泵***的板式换热器的循环水出口通过热水供水管路连接最右侧翅片单元，以循环水的流动方向为前向，相邻两个板式换热器中，位于后方的一个板式换热器的循环水出口通过热水管路连接其前方的一个板式换热器的循环水进口；热水回水管路或热水供水管路上设有循环泵；
所述各热泵***的蒸发器左右并排间隔设置于所述蒸发室内，所述蒸发室的左端设有出风口，所述蒸发室的右端连通所述排湿风道。
2.根据权利要求1所述的热泵型水暖烘干***，其特征在于：最左侧的翅片单元的出水集水管通过热水回水管路连接最左侧热泵***的板式换热器的循环水进口；最右侧的翅片单元的进水集水管通过热水供水管路连接最右侧热泵***的板式换热器的循环水出口。
3.根据权利要求1或2所述的热泵型水暖烘干***，其特征在于：所述压缩机与蒸发器之间的制冷剂管路上设有气液分离器，所述冷凝器与膨胀阀之间的制冷剂管路上设有储液器。
4.根据权利要求3所述的热泵型水暖烘干***，其特征在于：所述蒸发室的出风口处设有第二排湿风机。
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