CN114034183A - 一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干*** - Google Patents

一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干*** Download PDF

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Abstract

本技术公开一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***，以气流流动方向为参考，第一室内换热器连接在板翅式换热器的进风预冷通道和出风折流通道之间，压缩机冷媒输出管连接第一四通阀的第一输入口，第二室内换热器的一管路与第一四通阀连接，第二室内换热器的另一管路引出两路，第一管路接驳有第一电磁开关阀，第二管路依次连接第一单向阀和第二四通阀，第二四通阀连接第一室内换热器，在第一室内换热器的第二管口引出的第三管路上设置有第二电磁开关阀，第一电磁开关阀和第二电磁开关阀相互接通后连接室外换热器，利用第一四通阀、第二四通阀、第一电磁开关阀和第二电磁开关阀相互之间的撤换，实现本烘干***不同模式的撤换，功能集成强大。

Description

一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***
技术领域
本发明涉及一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***。
背景技术
传统的热泵烘干机是利用热泵***作为热源，不断加热烘房，依靠引入新风来降低烤烟房的湿度，来对烟草进行干燥。这种干燥***有如下缺点：第一，需要在排湿时引入低温的新风，散热损失非常严重；第二，环境温度较低时，热泵从环境吸热能力减小，烤烟过程能效大大降低，甚至出现热量不够的情况，难以达到恒温烘烤效果；第三，过多引入新风会带走物料的有效成分，导致物料烘干后有效成分大为降低，物料烘干品质降低；第四，非物料烘干季节，烘干烤房呆滞严重且占地大，对资源带来较大浪费。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***。
本发明的发明目的可以通过以下的技术方案来实现：一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***，包括有室外部件组和室内部件组，室外部件组包括有压缩机、室外换热器、储液器、节流阀和气液分离器，室内部件组包括有第一室内换热器、第二室内换热器和板翅式换热器，以气流流动方向为参考，第一室内换热器位于气流的上风区，第二室内换热器位于下风区，第一室内换热器连接在板翅式换热器的进风预冷通道和出风折流通道之间，在压缩机的冷媒输入管上设置有气液分离器，压缩机冷媒输出管连接第一四通阀的第一输入口，第二室内换热器的一管路与第一四通阀的第一右侧输出口连接，第二室内换热器的另一管路引出两路，第一管路接驳有第一电磁开关阀，第二管路依次连接第一单向阀和第二四通阀，第二四通阀的第二右侧输出口连接第一室内换热器的第一管口，在第一室内换热器的第二管口引出的第三管路上设置有第二电磁开关阀，第一电磁开关阀和第二电磁开关阀相互接通后连接室外换热器的第一接驳口，室外换热器的第二接驳口连接第二四通阀的第二左侧输出口，第一四通阀的第一左侧输出口先连接第二单向阀，然后连接第一单向阀和第二四通阀之间的第二管路，第一四通阀的第一中部输出口与第二四通阀的第二中部输出口相互接通并与气液分离器的入口连接。
在第一电磁开关阀和第二电磁开关阀的汇合处与室外换热器的第一接驳口之间设置有桥式回路。
在桥式回路的环回旁路上沿冷媒流动方向依次连接有储液器和节流阀。
第一室内换热器、第二室内换热器和室外换热器都为盘管式换热器。
所述的桥式回路由四个单向阀构成，从第一电磁开关阀和第二电磁开关阀引过来的管子分两路，每一路配置一对单向阀，第一路的一对单向阀面朝相对，第二路的一对单向阀背对背朝向。
所述的桥式回路由四个单向阀构成，从第一电磁开关阀和第二电磁开关阀引过来的管子分两路，每一路配置一对单向阀，第一路的一对单向阀面朝相对，第二路的一对单向阀背对背朝向，环回旁路的一端连接第一路两只单向阀之间的管路，另一端连接第二路两只单向阀之间的管路。
采用本技术方案后，与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：本技术热泵烘干***可实现多种烘干模式，包括快速升温烘干模式、恒温除湿模式、降温除湿模式和冷藏模式，上述模式在烘干过程根据不同热湿负荷搭配运行，使得整个烘干过程能实现全封闭烘干，与外界无新风交换，可保持被烘烤材料的有效成分，而且可以作为低温冷藏室冷藏物品之用，广泛应用于带冷藏功能的烟草烘干房、高附加值农产品的烘干细胞液回收等其他有全封闭烘干需求的领域。
附图说明
图1是本发明模式一制热升温模式的结构图；
图2是本发明模式二恒温除湿模式中过热微调多余热量的结构图；
图3是本发明模式二恒温除湿模式中过冷升温的结构图；
图4是本发明模式三降温除湿模式的结构图；
图5是本发明模式四最大制冷模式的结构图；。
具体实施方式
下面结合附图与相关实施例对本发明的实施方式进行说明，需要指出的是，以下相关实施例仅是为了更好说明本发明本身而举的优选实施例，而本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使子描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“一级”、“二级”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相対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“一级”、“二级”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相対重要性或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***包括有室外部件组A和室内部件组B，室外部件组A包括有压缩机A1、室外换热器A2、储液器A3、节流阀A4和气液分离器A5，室内部件组B包括有第一室内换热器B1、第二室内换热器B2和板翅式换热器B3，第一室内换热器B1安装在板翅式换热器B3内。以气流流动方向为参考，第一室内换热器B1和板翅式换热器B3是位于气流的上风区，第二室内换热器B2位于下风区，第一室内换热器B1连接在板翅式换热器B3的进风预冷通道B32和出风折流通道B33之间，在压缩机A1的冷媒输入管A7上设置有气液分离器A5，压缩机A1冷媒输出管A6连接第一四通阀A8的第一输入口A81，第二室内换热器B2的一管路与第一四通阀A8的第一右侧输出口A84连接，第二室内换热器B2的另一管路引出两路，第一管路A9接驳有第一电磁开关阀A11，第二管路A10依次连接第一单向阀A12和第二四通阀A13的第二输入口A131，第二四通阀A13的第二右侧输出口A134连接第一室内换热器B1的第一管口，在第一室内换热器B1的第二管口引出的第三管路A14上设置有第二电磁开关阀A15，第一电磁开关阀A11和第二电磁开关阀A15相互接通后先连接桥式回路A16，然后再连接室外换热器A2的第一接驳口，所述的桥式回路A16由四个单向阀构成，从第一电磁开关阀A11和第二电磁开关阀A15引过来的管子分两路，每一路配置一对单向阀，第一路的第一对单向阀A17面朝相对，第二路的第二对单向阀A18背对背朝向，环回旁路A19的一端连接第一对单向阀A17之间的管路，另一端连接第二对单向阀A18之间的管路，在桥式回路A16的环回旁路A19上沿冷媒流动方向依次连接有储液器A3和节流阀A4。室外换热器A2的第二接驳口连接第二四通阀A13的第二左侧输出口A132，第一四通阀A8的第一左侧输出口A82先连接第二单向阀A20，然后连接第一单向阀A12和第二四通阀A13之间的第二管路A10，第一四通阀A8的第一中部输出口A83与第二四通阀A13的第二中部输出口A133相互接通并与气液分离器A5的入口连接。第一室内换热器B1、第二室内换热器B2和室外换热器A2都为盘管式换热器。
模式一：制热升温模式（如图1所示）
这是最大制热模式，此时第一四通阀A8不通电，第一四通阀A8的第一输入口A81与第一右侧输出口A84接通，第一左侧输出口A82与第一中部输出口A83连通，第二四通阀A13通电，此时第二四通阀A13的第二输入口A131与第二右侧输出口A131接通，第二左侧输出口A132与第二中部输出口A133连通，第一电磁开关阀A11关闭，第二电磁开关阀A15打开。板翅式换热器风机B31、第二室内换热器风机B21和室外换热器风机A21都开启。***运行时，冷媒的流动路径如图2的箭头所示。
冷媒从压缩机A1流出，冷媒此时的状态为高温高压气相，首先经过第一四通阀A8，此时的第一四通阀A8是不通电的，冷媒从第一四通阀A8的第一输入口A81进入，从第一右侧输出口A84流出，然后流经第二室内换热器B2，此时的第二室内换热器B2相当于二级冷凝器的作用。接着冷媒从第二室内换热器B2流出并流向第二四通阀A13，冷媒从第二四通阀A13的第二输入口A131流入，从第二右侧输出口A131流出，然后流经第一室内换热器B1，这里的第一室内换热器B1相当于一级冷凝器的作用，此时冷媒变为低温低压液相，烘干室内的空气依次流经板翅式换热器B3、第一室内换热器B1和第二室内换热器B2过程中，从所述两个室内换热器上吸收热量，使烘干室内部的空气被迅速加热升温，这种双加热模式是对烘干室内的空气最高效的加热。接下来，冷媒流经第二电磁开关阀A15后，流经桥式回路A16，并流经储液器A3和节流阀A4，然后流经室外换热器A2，这里的室外换热器A2相当于是蒸发器，冷媒在室外换热器A2内蒸发成气相，从外界吸收热量，变为气相的冷媒会流经第二四通阀A13的第二左侧输出口A132和第二中部输出口A133，并且最终流经气液分离器A5后回流到压缩机A1内。如此按照上述循环，烘干室的空气就会迅速被加热升温。这里需要说明的是，冷媒经过第二室内换热器B2带走热量后，其会变成低压气液混合的状态，而经过室外换热器A2后的冷媒变为高压气相状态，所以冷媒从第二四通阀A13流向气液分离器A5时，部分气态冷媒也会流向第一四通阀A8和第二单向阀A20，但因上述原因，会导致第二单向阀A20的关闭方向压力相比开启方向压力大得多，所以第二单向阀A20是不会开启的，即此路不通。
模式二：恒温除湿模式（如图2和图3所示）。
此模式分为两种情况，一种是过热微调多余热量来维持恒温，另一种是过冷升温来维持恒温。
第一种情况：过热微调多余热量来维持恒温情况的冷媒流动状态（如图2所示）。
此时，第一四通阀A8和第二四通阀A13都不通电，第一电磁开关阀A11关闭，第二电磁开关阀A15打开，此状态下，第一四通阀A8的第一输入口A81与第一右侧输出口A84连通，第一左侧输出口A82与第一中部输出口A83连通，第二四通阀A13的第二输入口A131与第二左侧输出口A132连通，第二右侧输出口A131与第二中部输出口A133连通。板翅式换热器风机B31、第二室内换热器风机B21和室外换热器风机A21都开启。***运行时，冷媒的流动路径如图2的箭头所示。
冷媒从压缩机A1输送出来后，先流经第一四通阀A8并从第一四通阀A8的第一右侧输出口A84流出，然后流经第二室内换热器B2进行散热（此模式下第二室内换热器B2为初级冷凝器），即高温高压冷媒进行初级散热冷凝，这种散热即为对烘干室的空气进行加热升温，接着冷媒从第二室内换热器B2流出并经过第一单向阀A12后流进第二四通阀A13的第二输入口A131，然后从第二左侧输出口A132流出，接下来，流出后的冷媒会流进室外换热器A2进行二级散热（这里的室外换热器A2为二级冷凝器），即冷媒被进一步的散热冷凝，冷媒被二次冷凝后会依次流经桥式回路A16以及储液器A3和节流阀A4，接着经第二电磁开关阀A15后流进第一室内换热器B1，冷媒在第一室内换热器B1内蒸发气化，在冷媒蒸发气化的过程中就会吸收从烘干室流经的空气内含的热量，即对空气进行制冷，此时流经板翅式换热器B3和第一室内换热器B1的空气就会急速降温，空气温度下降后其内含的水蒸气就会凝固成水珠并且被收集，这样就完成对烘干室内空气的除湿处理，除湿后的空气会流经后续的第二室内换热器B2进行加热升温。冷媒从第二室内换热器B2排出并流进第二四通阀A13的第二右侧输出口A131，然后从第二中部输出口A133流出，最后冷媒流经气液分离器A5后回流到压缩机A1内。
本状态下，当烘干室室内温度过高时，需要开启室外换热器风机A21，使流经室外换热器A2的室外空气流速更快，提高其冷凝效率，这种大风量的散热，可使流经室外换热器A2的冷媒可散走更多的热量，此时更多的冷媒由气相转为液相，冷媒液相含量高以及温度更低，接下来冷媒流进第一室内换热器B1并蒸发成气相的吸热效率更高，在烘干室气流速度不变的情况下，烘干室室内空气流经时被冷却成更低的温度，从而降低烘干室的温度，使其下降到设定的恒温值。
第二种情况：过冷升温来维持恒温情况的冷媒流动状态（如图3所示）。
此状态冷媒的流动情况与第一种情况相同，但当烘干室室内空气温度过低，即烘干室室内温度低于设定的恒温值，此时为了升高烘干室内部温度至恒温值，只需要关闭室外换热器风机A21，降低该风机的气流量，即降低室外换热器A2的冷凝效率，此时冷媒由气相变为液相的效率变低，即冷媒液相含量降低以及温度不会太低，此时冷媒被送至第一室内换热器B1蒸发时所吸收的热量就会减少，即制冷量减少，使流经第一室内换热器B1的烘干室空气温度不会被下降太多，这样空气被第一室内换热器B1降温除湿后，后续流经第二室内换热器B2加热升温时升高的温度更高，这样就可以使烘干室室内空气温度升高至恒温值。
模式三：降温除湿模式（如图4所示）。
此状态下，第一四通阀A8通电，此时第一四通阀A8的第一输入口A81与第一左侧输出口A82连通，第一右侧输出口A84与第一中部输出口A83连通。第二四通阀A13不通电，第二四通阀A13的第二输入口A131与第二左侧输出口A132连通，第二右侧输出口A131与第二中部输出口A133连通。第一电磁开关阀A11关闭，第二电磁开关阀A15打开。板翅式换热器风机B31、第二室内换热器风机B21和室外换热器风机A21都开启。***运行时，冷媒的流动路径如图4的箭头所示。
冷媒从压缩机A1流出，首先经过第一四通阀A8的第一输入口A81，并从第一左侧输出口A82流出，接着经过第二单向阀A20后流向第二四通阀A13，在这里因受第一单向阀A12的阻挡，冷媒不会流向第二室内换热器B2的。冷媒从第二四通阀A13的第二输入口A131流入并从第二左侧输出口A132流向室外换热器A2，此时的室外换热器A2作为冷凝器，高温高压的冷媒在室外换热器A2内被冷却降温并朝液相转变，从室外换热器A2流出的冷媒会流经桥式回路A16、储液器A3和节流阀A4，然后经过第二电磁开关阀A15后流进第一室内换热器B1，冷媒在第一室内换热器B1内蒸发气化，气化过程烘干室内的空气流进板翅式换热器B3内并流经第一室内换热器B1，当这些烘干室空气流经第一室内换热器B1时被冷却除湿处理，冷媒从第一室内换热器B1流出后从第二四通阀A13的第二右侧输出口A131流入，从第二中部输出口A133流出，然后流经气液分离器A5后回流至压缩机A1内。在冷媒从第二四通阀A13流出后是不会流向第一四通阀A8和第二室内换热器B2的，这是由于第一单向阀A12两侧的气压不相同，第一单向阀A12出口一侧的气压是与压缩机A1输出口的气压是一样的，这些冷媒是经过压缩机A1压缩过的高温高压气相冷媒，而第一单向阀A12输入端的气压是冷媒在第一室内换热器B1蒸发后的气相冷媒，所以第一单向阀A12的输出端气压是比输入端气压大得多，所以蒸发后的冷媒是不会流向第一四通阀A8和第二室内换热器B2的，本模式的第二室内换热器B2是不参与工作的。为了加大降温除湿模式的效率，启动室外换热器风机A21，提高室外换热器A2的冷凝效率，使更多的气相冷媒转为液相。所以本模式下室外换热器A2对冷媒进行高效冷凝，而第一室内换热器B1对冷媒执行蒸发气化，高效吸收烘干室室内空气的热量。这样就可以实现对烘干室室内空气高效降温除湿处理。
模式四：最大制冷模式（如图5所示）。
此状态下，第一四通阀A8通电，此时第一四通阀A8的第一输入口A81与第一左侧输出口A82连通，第一右侧输出口A84与第一中部输出口A83连通。第二四通阀A13不通电，第二四通阀A13的第二输入口A131与第二左侧输出口A132连通，第二右侧输出口A131与第二中部输出口A133连通。第一电磁开关阀A11开启，第二电磁开关阀A15关闭，冷媒不会流经板翅式换热器B3和第一室内换热器B1的。此模式下的一大特点是板翅式换热器风机B31关闭，第二室内换热器风机B21和室外换热器风机A21都开启。***运行时，冷媒的流动路径如图5的箭头所示。
冷媒从压缩机A1流出，首先经过第一四通阀A8的第一输入口A81，并从第一左侧输出口A82流出，接着经过第二单向阀A20后流向第二四通阀A13，在这里因受第一单向阀A12的阻挡，冷媒不会流向第二室内换热器B2的。冷媒从第二四通阀A13的第二输入口A131流入并从第二左侧输出口A132流向室外换热器A2，此时的室外换热器A2作为冷凝器，高温高压的冷媒在室外换热器A2内被冷却降温并朝液相转变，从室外换热器A2流出的冷媒会流经桥式回路A16、储液器A3和节流阀A4，然后经过第一电磁开关阀A11后流进第二室内换热器B2，此时第一单向阀A12两侧的冷媒因右侧气压相比左侧气压更大，所以流向第二室内换热器B2的冷媒不会流经第一单向阀A12的，冷媒在第二室内换热器B2内蒸发气化，气化过程因板翅式换热器风机B31是处于关闭状态，所以烘干室内的空气是不会流经板翅式换热器B3和第一室内换热器B1的，而且在第二室内换热器风机B21的驱使下直接流经第二室内换热器B2，第二室内换热器B2直接对烘干室内的空气进行降温制冷处理，冷媒从第二室内换热器B2流出后从第一四通阀A8的第一右侧输出口A84流入，从第一中部输出口A83流出，然后流经气液分离器A5后回流至压缩机A1内。在冷媒从第一四通阀A8流出后是不会流向第二四通阀A13和第一室内换热器B1的，这是由于第二电磁开关阀A15是处于关闭状态，流经第二四通阀A13和第一室内换热器B1这一路是不通的。为了加大降温制冷效率，启动室外换热器风机A21，提高室外换热器A2的冷凝效率，使更多的气相冷媒转为液相。所以本模式下室外换热器A2对冷媒进行高效冷凝，而第二室内换热器B2对冷媒执行蒸发气化，对烘干室内空气进行高效降温制冷。此模式与模式三相比，烘干室的空气不会受到板翅式换热器B3的换热升温的，从而使室内空气在以相对较低温度下流经第二室内换热器B2进行降温制冷，相比模式三，本模式的降温制冷能力更强，效果更好，可起到低温冷藏的作用。
对于模式三（降温除湿模式）和模式四（最大制冷模式），在降温除湿模式中，因为有板翅式热回收器的预冷和再热作用，大部分冷量使水蒸气转化为冷凝水析出，这种方式除湿效果好，降温效果不明显。而在最大制冷模式中，除湿效果比前者小很多，即将水蒸气冷却为冷凝水的冷量部分比例小，因此降温效果更明显。

Claims (6)

1.一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***，包括有室外部件组和室内部件组，室外部件组包括有压缩机、室外换热器、储液器、节流阀和气液分离器，室内部件组包括有第一室内换热器、第二室内换热器和板翅式换热器，以气流流动方向为参考，第一室内换热器位于气流的上风区，第二室内换热器位于下风区，第一室内换热器连接在板翅式换热器的进风预冷通道和出风折流通道之间，在压缩机的冷媒输入管上设置有气液分离器，其特征在于：压缩机冷媒输出管连接第一四通阀的第一输入口，第二室内换热器的一管路与第一四通阀的第一右侧输出口连接，第二室内换热器的另一管路引出两路，第一管路接驳有第一电磁开关阀，第二管路依次连接第一单向阀和第二四通阀，第二四通阀的第二右侧输出口连接第一室内换热器的第一管口，在第一室内换热器的第二管口引出的第三管路上设置有第二电磁开关阀，第一电磁开关阀和第二电磁开关阀相互接通后连接室外换热器的第一接驳口，室外换热器的第二接驳口连接第二四通阀的第二左侧输出口，第一四通阀的第一左侧输出口先连接第二单向阀，然后连接第一单向阀和第二四通阀之间的第二管路，第一四通阀的第一中部输出口与第二四通阀的第二中部输出口相互接通并与气液分离器的入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***，其特征在于：在第一电磁开关阀和第二电磁开关阀的汇合处与室外换热器的第一接驳口之间设置有桥式回路。
3.根据权利要求2所述的一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***，其特征在于：在桥式回路的环回旁路上沿冷媒流动方向依次连接有储液器和节流阀。
4.根据权利要求1所述的一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***，其特征在于：第一室内换热器、第二室内换热器和室外换热器都为盘管式换热器。
5.根据权利要求2所述的一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***，其特征在于：所述的桥式回路由四个单向阀构成，从第一电磁开关阀和第二电磁开关阀引过来的管子分两路，每一路配置一对单向阀，第一路的一对单向阀面朝相对，第二路的一对单向阀背对背朝向。
6.根据权利要求3所述的一种全封闭高精度温湿度独立控制热泵烘干***，其特征在于：所述的桥式回路由四个单向阀构成，从第一电磁开关阀和第二电磁开关阀引过来的管子分两路，每一路配置一对单向阀，第一路的一对单向阀面朝相对，第二路的一对单向阀背对背朝向，环回旁路的一端连接第一路两只单向阀之间的管路，另一端连接第二路两只单向阀之间的管路。
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