本發(fā)明涉及一種利用余溫回收轉(zhuǎn)輪除濕的新式凍干機及其運行方法，屬于制冷。

背景技術(shù)：

1、隨著凍干技術(shù)在生物制品、醫(yī)藥產(chǎn)品和高端食品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對凍干設(shè)備的性能提出了更高要求。這些物料通常對低溫環(huán)境和濕度控制具有嚴格的要求，而傳統(tǒng)凍干設(shè)備在深冷能力、能源利用效率和溫濕度控制方面存在顯著不足。單級制冷系統(tǒng)難以提供足夠的深冷能力，導致物料凍結(jié)效率低下；冷凝器的余熱通常未能被有效回收利用，依賴傳統(tǒng)加熱方式，不僅造成能源浪費，還顯著增加了運行成本。此外，傳統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)方式通過制冷與加熱切換來實現(xiàn)，響應(yīng)速度慢且溫度波動大，影響干燥過程的穩(wěn)定性。同時，傳統(tǒng)的冷阱或補水器要采用蒸發(fā)器或載冷劑捕捉脫除的水分，需要的溫度較低，對應(yīng)的蒸發(fā)溫度會比較低，降低了整個制冷的效率。同時，冷阱或補水器捕集到的水分附著在其表面，干燥完成后，需要等待水分融化或加熱促使融化，融霜過程結(jié)束后才能進行下一批干燥，干燥周期長。因此，行業(yè)亟需一種能夠突破傳統(tǒng)技術(shù)瓶頸的創(chuàng)新型凍干設(shè)備，以滿足對高端物料凍干的嚴苛要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供一種利用余溫回收轉(zhuǎn)輪除濕的新式凍干機及其運行方法。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：一種利用余溫回收轉(zhuǎn)輪除濕的新式凍干機，其特征在于，其包括制冷系統(tǒng)、余溫收集系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)；

3、所述制冷系統(tǒng)包括低壓級壓縮機、高壓級壓縮機、冷凝器、中間冷卻器、節(jié)流閥、輔助節(jié)流閥、主節(jié)流閥、輔助電磁閥、主電磁閥、輔助蒸發(fā)器、主蒸發(fā)器；

4、所述余溫收集系統(tǒng)包括主蒸發(fā)器、冷油泵、冷凝器、熱油泵、第三調(diào)節(jié)閥、第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、油箱、第四調(diào)節(jié)閥、換熱器；

5、所述抽真空系統(tǒng)包括油泵、干燥箱、轉(zhuǎn)輪除濕箱、閥門、真空泵；

6、所述轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)輪除濕箱、除濕轉(zhuǎn)輪、真空泵、風機、再生加熱器；

7、低壓級壓縮機出口與高壓級壓縮機進口相連，高壓級壓縮機出口與冷凝器的一路進口相連，冷凝器的一路出口與中間冷卻器的一路進口相連，中間冷卻器的一路出口分別與主電磁閥的進口以及輔助電磁閥的進口相連，主電磁閥的出口與主節(jié)流閥的進口相連，主節(jié)流閥的出口與主蒸發(fā)器的一路進口相連，主蒸發(fā)器的一路出口與低壓級壓縮機進口相連；輔助電磁閥的出口與輔助節(jié)流閥的進口相連，輔助節(jié)流閥的出口與輔助蒸發(fā)器的進口相連，輔助蒸發(fā)器的出口與低壓級壓縮機進口相連；節(jié)流閥的進口與冷凝器的一路出口相連，節(jié)流閥的出口與中間冷卻器的二路進口相連，中間冷卻器的二路出口與高壓級壓縮機進口相連；冷油泵的進口與主蒸發(fā)器的二路出口相連，冷油泵的出口與油箱的一路進口相連，油箱的一路出口與主蒸發(fā)器的二路進口相連；熱油泵的進口與冷凝器的二路出口相連，熱油泵的出口與第二調(diào)節(jié)閥的入口相連，第二調(diào)節(jié)閥的出口與油箱的二路進口相連，油箱的二路出口與第一調(diào)節(jié)閥的入口相連，第一調(diào)節(jié)閥的出口與冷凝器的二路進口相連；第三調(diào)節(jié)閥的入口與熱油泵的出口相連，第三調(diào)節(jié)閥的出口與換熱器的一路進口相連，換熱器的一路出口與第四調(diào)節(jié)閥的入口相連，第四調(diào)節(jié)閥的出口與冷凝器的二路進口相連；油泵的入口與油箱的三路出口相連，油泵的出口與干燥箱的上側(cè)進口相連，干燥箱的上側(cè)出口與油箱的三路進口相連；閥門的入口與干燥箱的右下側(cè)出口相連，閥門的出口通過管路與轉(zhuǎn)輪除濕箱下側(cè)的除濕區(qū)進口相連，轉(zhuǎn)輪除濕箱內(nèi)有除濕轉(zhuǎn)輪，除濕轉(zhuǎn)輪上有/的再生區(qū)和/的除濕區(qū)，轉(zhuǎn)輪除濕箱下側(cè)的除濕區(qū)出口與真空泵的入口相連，真空泵的出口直接進入空氣；換熱器的二路出口通過管路與風機入口相連，風機的出口通過管路與轉(zhuǎn)輪除濕箱上側(cè)的再生區(qū)入口相連，轉(zhuǎn)輪除濕箱上側(cè)的再生區(qū)出口直接進入空氣；換熱器的二路進口通過再生加熱器連接空氣。

8、一種利用余溫回收轉(zhuǎn)輪除濕的新式凍干機的運行方法，其特征在于，其具體包括：

9、工作運行分為預凍、升華干燥、解析干燥3個階段；

10、1）預凍階段

11、此時節(jié)流閥、主電磁閥、主節(jié)流閥、冷油泵、油泵、第三調(diào)節(jié)閥、第四調(diào)節(jié)閥、熱油泵開啟；輔助電磁閥、輔助節(jié)流閥、第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥?、閥門、真空泵關(guān)閉；

12、預凍階段的流體回路：

13、預凍階段的制冷劑回路：低壓級壓縮機輸出的中間壓力下蒸發(fā)的制冷劑蒸氣，與從中間冷卻器的二路出口出來的中間壓力制冷劑蒸氣混合，進入高壓級壓縮機，經(jīng)高壓級壓縮機壓縮后輸出高壓高溫的制冷劑蒸氣通過冷凝器的一路進口進入冷凝器，冷凝放熱成為高壓高溫的制冷劑液體通過冷凝器的一路進出口被分成兩部分，一路經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓至中間壓力通過中間冷卻器的二路進口進入中間冷卻器中蒸發(fā)，一路通過中間冷卻器的一路進口進入中間冷卻器的盤管，通過盤管與管外中間壓力下制冷劑換熱使其蒸發(fā)，管外制冷劑再通過中間冷卻器的二路出口與低壓級壓縮機排氣混合后進入高壓級壓縮機，盤管內(nèi)制冷劑通過中間冷卻器的一路出口經(jīng)主電磁閥、主節(jié)流閥，在主節(jié)流閥的作用下，制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流作用降溫降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，制冷劑通過主蒸發(fā)器的一路進口進入主蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，吸熱后成為低溫低壓制冷劑氣體，通過主蒸發(fā)器的一路出口流回制低壓級壓縮機，在壓級壓縮機壓縮成中間壓力下的制冷劑蒸氣，重復上述循環(huán)；

14、預凍階段的油路回路：

15、冷凝器中的熱油從冷凝器的二路出口流出，在熱油泵的驅(qū)動下，經(jīng)第三調(diào)節(jié)閥進入換熱器換熱，換熱后油經(jīng)第四調(diào)節(jié)閥從冷凝器的二路進口流回冷凝器；

16、油箱內(nèi)的油經(jīng)油箱一路出口從主蒸發(fā)器的二路進口進入主蒸發(fā)器，經(jīng)過制冷劑的吸熱后溫度降低，從主蒸發(fā)器的二路出口流出，在冷油泵的驅(qū)動下，換熱后的冷油通過油箱的一路進口進入油箱，冷油從油箱的三路出口經(jīng)油泵驅(qū)動通過干燥箱的上側(cè)進口進入干燥箱，與箱內(nèi)環(huán)境換熱，降低干燥箱內(nèi)環(huán)境溫度，實現(xiàn)物料的預凍，換熱后的油溫度升高，從干燥箱的上側(cè)出口流進油箱的三路進口回到油箱，重復上述循環(huán)；

17、2）升華干燥階段

18、升華干燥階段需要在低溫環(huán)境下進行抽真空，然后升溫，溫度升至升華干燥階段的目標溫度：低于物料共晶點5℃～10℃后，通過調(diào)節(jié)輔助電磁閥開關(guān)調(diào)節(jié)冷油溫度，實現(xiàn)調(diào)節(jié)冷油和熱油在油箱中的混合溫度，保證進入干燥箱換熱后，使干燥箱內(nèi)的溫度達到升華干燥階段的目標溫度；此時節(jié)流閥、主電磁閥、主節(jié)流閥、冷油泵、油泵、第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥?、第三調(diào)節(jié)閥、第四調(diào)節(jié)閥、熱油泵、閥門、真空泵、風機開啟；

19、輔助電磁閥、輔助節(jié)流閥的開關(guān)取決于干燥箱溫度，當干燥箱內(nèi)溫度在油泵工作10min后達不到升華干燥階段的目標溫度，此時打開輔助電磁閥、輔助節(jié)流閥的開關(guān)，通過輔助蒸發(fā)器向外釋放冷量；

20、運行時，真空泵首先工作，將轉(zhuǎn)輪除濕箱抽到真空度范圍為20～200pa；凍結(jié)在物料中的固態(tài)冰在低壓低溫的真空環(huán)境下，通過吸收熱量直接升華為水汽，水汽從干燥箱經(jīng)干燥箱的右下側(cè)出口及管路通過轉(zhuǎn)輪除濕箱下側(cè)的除濕區(qū)進口進入輪除濕箱，在輪除濕箱中的除濕區(qū)除濕，與吸濕材料接觸，空氣中的水分被吸附到轉(zhuǎn)輪表面，除濕后的空氣通過轉(zhuǎn)輪除濕箱下側(cè)的除濕區(qū)出口及真空泵直接排入大氣環(huán)境；新風先在換熱器加熱，預熱溫度60℃～120℃，當達不到新風預熱溫度時，開啟再生加熱器加熱，在風機的驅(qū)動下通過轉(zhuǎn)輪除濕箱上側(cè)的再生區(qū)入口進入轉(zhuǎn)輪的再生區(qū)，將轉(zhuǎn)輪表面吸附的水分帶走，通過轉(zhuǎn)輪除濕箱上側(cè)的再生區(qū)出口排入大氣環(huán)境；

21、升華干燥階段的升溫加熱階段的制冷劑回路：

22、低壓級壓縮機輸出的中間壓力下蒸發(fā)的制冷劑蒸氣，與從中間冷卻器的二路出口出來的中間壓力制冷劑蒸氣混合，進入高壓級壓縮機，經(jīng)高壓級壓縮機壓縮后輸出高壓高溫的制冷劑蒸氣通過冷凝器的一路進口進入冷凝器，冷凝放熱成為高壓高溫的制冷劑液體通過冷凝器的一路進出口被分成兩部分，一路經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓至中間壓力通過中間冷卻器的二路進口進入中間冷卻器中蒸發(fā)，一路通過中間冷卻器的一路進口進入中間冷卻器的盤管，通過盤管與管外中間壓力下制冷劑換熱使其蒸發(fā)，管外制冷劑再通過中間冷卻器的二路出口與低壓級壓縮機排氣混合后進入高壓級壓縮機，盤管內(nèi)制冷劑通過中間冷卻器的一路出口經(jīng)主電磁閥、主節(jié)流閥，在主節(jié)流閥的作用下，制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流作用降溫降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，制冷劑通過主蒸發(fā)器的一路進口進入主蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，吸熱后成為低溫低壓制冷劑氣體，通過主蒸發(fā)器的一路出口流回制低壓級壓縮機，在壓級壓縮機壓縮成中間壓力下的制冷劑蒸氣；

23、當干燥箱內(nèi)溫度在油泵工作10min后達不到升華干燥階段的目標溫度，此時打開輔助電磁閥、輔助節(jié)流閥的開關(guān)，從中間冷卻器中盤管中出來的制冷劑一部分通過輔助電磁閥、輔助節(jié)流閥，在輔助節(jié)流閥的作用下，制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流作用降溫降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，制冷劑進入輔助蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，吸熱后成為低溫低壓制冷劑氣體與主蒸發(fā)器出氣混合，流回制低壓級壓縮機，在低壓級壓縮機壓縮成中間壓力下的制冷劑蒸氣；

24、油箱內(nèi)的油經(jīng)油箱的一路出口從主蒸發(fā)器的二路進口進入主蒸發(fā)器，經(jīng)過制冷劑的吸熱后溫度降低，從主蒸發(fā)器的二路出口流出，在冷油泵的驅(qū)動下，換熱后的冷油通過油箱的一路進口進入油箱；油箱的油一部分從油箱的二路出口出去，經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥通過冷凝器的二路進口進入冷凝器，經(jīng)過制冷劑的放熱后溫度升高，從凝器的二路出口流出，在熱油泵的驅(qū)動下，換熱后的熱油經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥通過油箱的二路進口進入油箱；來自冷凝器的熱油與來自主蒸發(fā)器的冷油混合后，油溫達到升華干燥階段的目標溫度后，從油箱的三路出口經(jīng)油泵驅(qū)動通過干燥箱的上側(cè)進口進入干燥箱，與箱內(nèi)環(huán)境換熱，換熱后的油溫度升高，從干燥箱的上側(cè)出口流進油箱的三路進口回到油箱；當油箱的溫度高于升華干燥階段的目標溫度時，第三調(diào)節(jié)閥與第四調(diào)節(jié)閥開度變大，第一調(diào)節(jié)閥與第二調(diào)節(jié)閥開度變小，進入油箱的熱油量變少，油箱內(nèi)混合油溫降低，達到升華干燥階段的目標溫度，重復上述循環(huán)；

25、3）解析干燥階段

26、解析干燥階段時需要在真空條件下使物料進一步升溫，并保持解析干燥階段的目標溫度30℃～100℃，使物料中的結(jié)合水被析出；

27、解析干燥階段的升溫加熱階段的制冷劑回路：

28、低壓級壓縮機輸出的中間壓力下蒸發(fā)的制冷劑蒸氣，與從中間冷卻器的二路出口出來的中間壓力制冷劑蒸氣混合，進入高壓級壓縮機，經(jīng)高壓級壓縮機壓縮后輸出高壓高溫的制冷劑蒸氣通過冷凝器的一路進口進入冷凝器，冷凝放熱成為高壓高溫的制冷劑液體通過冷凝器的一路進出口被分成兩部分，一路經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓至中間壓力通過中間冷卻器的二路進口進入中間冷卻器中蒸發(fā)，一路通過中間冷卻器的一路進口進入中間冷卻器的盤管，通過盤管與管外中間壓力下制冷劑換熱使其蒸發(fā)，管外制冷劑再通過中間冷卻器的二路出口與低壓級壓縮機排氣混合后進入高壓級壓縮機，盤管內(nèi)制冷劑通過中間冷卻器的一路出口經(jīng)主電磁閥、主節(jié)流閥，在主節(jié)流閥的作用下，制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流作用降溫降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，制冷劑通過主蒸發(fā)器的一路進口進入主蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，吸熱后成為低溫低壓制冷劑氣體，通過主蒸發(fā)器的一路出口流回制低壓級壓縮機，在壓級壓縮機壓縮成中間壓力下的制冷劑蒸氣；

29、當干燥箱內(nèi)溫度在油泵工作10min后達不到解析干燥階段的目標溫度，此時打開輔助電磁閥、輔助節(jié)流閥的開關(guān)，從中間冷卻器中盤管中出來的制冷劑一部分通過輔助電磁閥、輔助節(jié)流閥，在輔助節(jié)流閥的作用下，制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流作用降溫降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，制冷劑進入輔助蒸發(fā)器進行蒸發(fā)，吸熱后成為低溫低壓制冷劑氣體與主蒸發(fā)器出氣混合，流回制低壓級壓縮機，在低壓級壓縮機壓縮成中間壓力下的制冷劑蒸氣；

30、油箱內(nèi)的油經(jīng)油箱的一路出口從主蒸發(fā)器的二路進口進入主蒸發(fā)器，經(jīng)過制冷劑的吸熱后溫度降低，從主蒸發(fā)器的二路出口流出，在冷油泵的驅(qū)動下，換熱后的冷油通過油箱的一路進口進入油箱；油箱的油一部分從油箱的二路出口出去，經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥通過冷凝器的二路進口進入冷凝器，經(jīng)過制冷劑的放熱后溫度升高，從凝器的二路出口流出，在熱油泵的驅(qū)動下，換熱后的熱油經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥通過油箱的二路進口進入油箱；來自冷凝器的熱油與來自主蒸發(fā)器的冷油混合后，油溫達到解析干燥階段的目標溫度后，從油箱的三路出口經(jīng)油泵驅(qū)動通過干燥箱的上側(cè)進口進入干燥箱，與箱內(nèi)環(huán)境換熱，換熱后的油溫度升高，從干燥箱的上側(cè)出口流進油箱的三路進口回到油箱；當油箱的溫度高于解析干燥階段的目標溫度時，第三調(diào)節(jié)閥與第四調(diào)節(jié)閥開度變大，第一調(diào)節(jié)閥與第二調(diào)節(jié)閥開度變小，進入油箱的熱油量變少，油箱內(nèi)混合油溫降低，達到解析干燥階段的目標溫度，重復上述循環(huán)。

31、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)置低壓級壓縮機、高壓級壓縮機、冷凝器、中間冷卻器、節(jié)流閥、輔助節(jié)流閥、主節(jié)流閥、輔助電磁閥、主電磁閥、輔助蒸發(fā)器、主蒸發(fā)器組成的雙級制冷系統(tǒng)，可以給干燥箱提供更低溫度的深冷能力，能夠快速將物料凍結(jié)，降低干燥過程中水分的升華溫度，提高干燥效率。同時廣泛適用物料，適用于對低溫環(huán)境要求苛刻的物料凍干，如生物制品、醫(yī)藥產(chǎn)品和高端食品。

32、本發(fā)明設(shè)置了冷凝器、熱油泵、第三調(diào)節(jié)閥、第四調(diào)節(jié)閥、換熱器回收凍干機運行過程中冷凝器的余溫，將其用作轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)再生空氣的熱源，同時設(shè)置了再生加熱器，當熱量不足時，開啟再生加熱器加熱再生空氣。這種設(shè)計避免了傳統(tǒng)加熱方式對外部能源的依賴，顯著提升了系統(tǒng)的能源利用率，減少了能源浪費，降低了運行成本。

33、本發(fā)明通過設(shè)置油箱、調(diào)節(jié)閥門及油路，以油作為載冷和載熱劑，通過冷熱油的混合實現(xiàn)對干燥箱溫度的調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)依靠交替切換制冷與加熱實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)的方式相比，無需等待設(shè)備切換即可迅速達到目標溫度，顯著提高干燥效率。

34、本發(fā)明設(shè)置了除濕箱、除濕轉(zhuǎn)輪、真空泵、風機、再生加熱器組成的轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，能夠通過除濕轉(zhuǎn)輪連續(xù)吸附和再生水分，解決了傳統(tǒng)冷阱除濕效率低下、同時機組不用低蒸發(fā)溫度運行的問題，確保凍干過程中的高效可控。

35、本發(fā)明除濕箱中的除濕轉(zhuǎn)輪通過吸附材料連續(xù)吸收空氣中的水分，并利用換熱器加熱后的再生空氣加熱再生除濕轉(zhuǎn)輪，不再需要冷阱，凍干完成后不再需要等待冷阱捕集水分融化和排泄，提高了干燥效率，降低了干燥周期。