專利名稱：一種熱泵干燥裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用熱風的干燥設備，具體是一種熱泵干燥裝置。
背景技術：
干燥技術是眾多工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工過程中一項重要的工序，深入國民經(jīng)濟各個領域。它同其它生產(chǎn)加工過程一樣，都須以消耗能源為代價，并且干燥行業(yè)還是耗能較大的產(chǎn)業(yè)。在我國各種工業(yè)部門總能耗中，干燥能耗從4% (化學工業(yè))到35% (造紙工業(yè))；在發(fā)達國家，如美國、法國、英國、日本等，有12%左右的工業(yè)能耗用于干燥，并且在能源的使用上對環(huán)境造成較大污染。因此原有的燃油、燃煤等高耗能、高污染干燥設備的使用受到嚴格限制甚至被禁止使用。尋找一種可替代原有舊式的干燥設備，而且安全、環(huán)保、節(jié)能干燥設備，顯得越來越有緊迫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是是針對上述問題的不足，而提供一種能耗低且環(huán)保的與廂式干燥器直接耦合的熱泵干燥裝置。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是
一種熱泵干燥裝置，包括具有進風口和出風口的干燥器，其特征在于還包括一風機和一熱泵系統(tǒng)，所述的熱泵系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器以及蒸發(fā)器，所述的蒸發(fā)器包括第一制冷劑進口、第一制冷劑出口、第一冷風出口以及第一熱風進口，所述的冷凝器包括第二制冷劑進口、第二制冷劑出口、第二熱風出口、第二冷風進口，所述的第一制冷劑出口與第二制冷劑進口通過第一管路連接，所述的第一制冷劑進口和第二制冷劑出口通過第二管路連接， 所述的壓縮機設置在所述的第一管路上，在所述的第二管路上設置有節(jié)流閥，所述的風機設置在第一冷風出口和第二冷風進口之間的第三管路上，第二熱風出口與所述的干燥器的進風口連接，第一熱風進口與所述的干燥器的出風口連接。在第二熱風出口和干燥器進風口間設置新風口，在第一熱風進口與干燥出風口間設置排風口。所述的熱泵系統(tǒng)還包括一回熱器，該回熱器設置在所述的第一管路和第二管路上。所述的干燥器為廂式干燥器；所述的壓縮機為漩渦壓縮機；所述的蒸發(fā)器為翅片管式蒸發(fā)器；所述的冷凝器為強迫式風冷冷凝器；所述的回熱器為盤管式回熱器。熱泵干燥裝置是熱泵和干燥器的有機結合，不同于常規(guī)的熱空氣干燥裝置，它的空氣是經(jīng)過熱泵的處理送入干燥室內(nèi)的。熱泵循環(huán)系統(tǒng)通常由冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器和壓縮機這四大部件組成，完成的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象(溫度較高的物體)，即從低位熱源吸取熱量傳遞給高位熱源。根據(jù)熱力學第二定律，熱量只能自動從高溫熱源傳遞到低溫熱源，而不能自動從低溫熱源傳遞到高溫熱源。但熱泵卻是一種本身消耗一部分能量從低溫熱源吸收熱量，使其在較高溫度下放出可以利用熱量的裝置。由于獲得的可用熱量遠大于其本身消耗的能量，所以它是一種節(jié)能設備。成熟的熱泵技術還可以使得工作溫度和時間得到準確的控制。由于熱泵是一種高效制熱裝置(產(chǎn)出的熱能/消耗的能量>100%)，能夠源源不斷地往干燥器輸入熱風并帶走濕份，因此熱泵干燥裝置能夠以消耗少量的高質(zhì)能(機械能、電能等)或高溫熱能為代價而達到同樣的干燥要求，與此同時循環(huán)的熱風還可以經(jīng)過蒸發(fā)器的冷卻排出凝結水。如上述這樣的以消耗電能為代價的干燥裝置首先不會對環(huán)境造成任何污染，而且高效節(jié)能、成本較低，如果能設計出通過對干燥介質(zhì)的溫度、濕度、氣流速度進行準確獨立控制的熱泵干燥設備，它將在干燥領域發(fā)揮重大的作用。有益效果
本設計將熱泵與干燥器直接耦合，利用熱泵加熱空氣對物料進行干燥，不僅利用了熱泵高效節(jié)能的特點，而且采用的封閉式或半封閉式空氣循環(huán)系統(tǒng)，使得空氣不斷地進行著升溫、吸濕和降溫除濕三過程的循環(huán)，使得熱泵系統(tǒng)的熱負荷保持在較低的水平。這樣不僅避免了傳統(tǒng)干燥技術通過燃料的燃燒加熱空氣，產(chǎn)生大量的熱損失并對環(huán)境造成污染等種種弊端，還可以通過對熱泵工質(zhì)(氟利昂)的選擇和蒸發(fā)、冷凝溫度的控制來準確調(diào)節(jié)干燥的溫度，通過對蒸風冷機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制空氣流速，從而控制干燥強度。


圖I蒸汽式壓縮工質(zhì)循環(huán)壓焓圖。圖2空氣在熱泵干燥裝置中的循環(huán)變化示意圖。圖3封閉式熱泵干燥裝置系統(tǒng)流程圖。圖4半封閉式熱泵干燥裝置結構圖。其中1、蒸發(fā)器，11、第一制冷劑進口，12、第一制冷劑出口，13、第一冷風出口，14、 第一熱風進口，2、冷凝器，21、第二制冷劑進口，22、第二制冷劑出口，23、第二熱風出口，24、 第二冷風進口，3、貯液器，4、節(jié)流閥，5、壓縮機，6、油分離器，7、回熱器，8、風機，9、干燥器，
91、熱風管道，92、感溫包，93、聯(lián)動電動蝶閥，94、干燥托盤。
具體實施例方式熱泵干燥裝置由兩個子系統(tǒng)組成一是以制冷劑為循環(huán)介質(zhì)的熱泵子系統(tǒng)，二是以空氣為循環(huán)介質(zhì)的干燥子系統(tǒng)。(I)制冷劑循環(huán)實際循環(huán)過程中的熱泵系統(tǒng)是一個主要由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥及回熱器的閉路循環(huán)系統(tǒng)。熱泵系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)循環(huán)如附圖1，其中橫坐標為比焓值h，縱坐標為絕對壓力的對數(shù)值lgP，工質(zhì)從蒸發(fā)器流出經(jīng)過壓縮機壓縮，從低溫低壓的氣態(tài)(點A)變?yōu)楦邷馗邏旱臍鈶B(tài)(點B);進入冷凝器后，向低溫環(huán)境放熱，被冷凝為高溫液體(點C);通過節(jié)流閥降溫降壓(點D)進入蒸發(fā)器，吸收環(huán)境熱量，蒸發(fā)為氣態(tài)。同樣在這個過程中，工質(zhì)與外界也有兩次換熱過程，即冷凝器中的放熱過程和蒸發(fā)器中的吸熱過程， 實現(xiàn)了通過消耗一定能源將低溫熱源的熱“運送”到高溫熱源的目的。(2)空氣循環(huán)假設空氣進行全封閉式(如附圖3)循環(huán)過程，其狀態(tài)變化過程如附圖2?？諝庠谘h(huán)過程中依次流經(jīng)蒸發(fā)器(空氣側(cè))、冷凝器(空氣側(cè))和干燥器。從干燥室里出來的空氣在狀態(tài)點F進入熱泵蒸發(fā)器，溫度降低，相對濕度增加直至成為飽和的空氣(點 G);當溫度進一步降低時，空氣中水分被冷凝，過程沿著飽和線(Gl)進行；除濕后的空氣通過冷凝器溫度升高，然后在狀態(tài)點E進入干燥室，這時的空氣溫度高、相對濕度低，不僅能加熱干燥室內(nèi)的物料使水蒸氣蒸發(fā)，同時又有很強的吸濕能力，將這部分水蒸氣帶離干燥室，最后在蒸發(fā)器內(nèi)冷凝排出系統(tǒng)。在這種循環(huán)的基礎上，適當引入一部分新風，經(jīng)過冷凝器處理送入干燥室，再將干燥后的部分空氣排入大氣。這樣做可以解決因全封閉引起的干燥室內(nèi)溫度不斷升高的問題，從而構成半封閉式的空氣循環(huán)，即進入干燥器的干燥介質(zhì)部分來自環(huán)境，部分來自處理過的循環(huán)廢氣。(3)耦合系統(tǒng)熱泵與干燥器的耦合結構如附圖3、圖4所示。本發(fā)明的主要由熱泵系統(tǒng)和干燥器9耦合而成，其中熱泵系統(tǒng)的主要部件有壓縮機5、冷凝器2、蒸發(fā)器I、回熱器7、節(jié)流閥4。輔助設備有貯液器3、油分離器6和若干控制閥門(未在圖中畫出)等。干燥器9具有進風口和出風口，蒸發(fā)器I包括第一制冷劑進口 11、第一制冷劑出口 12、第一冷風出口 13以及第一熱風進口 14，冷凝器2包括第二制冷劑進口 21、第二制冷劑出口 22、第二熱風出口 23、第二冷風進口 24，其中第一制冷劑出口 12與第二制冷劑進口 21通過第一管路連接，第一制冷劑進口 11和第二制冷劑出口 22通過第二管路連接，壓縮機5設置在第一管路上，在第二管路上設置有節(jié)流閥4，風機8設置在第一冷風出口 13和第二冷風進口 24之間的第三管路上，第二熱風出口 23與干燥器9的進風口連接，第一熱風進口 14與所述的干燥器9的出風口連接。干燥器選用水平氣流廂式干燥器。廂式干燥器中，一般用盤架盛放物料。優(yōu)點是容易裝卸、物料損失小、盤易清洗。因此，對于需要經(jīng)常更換產(chǎn)品、價高的成品或小批量物料，廂式干燥器的優(yōu)點十分顯著。壓縮機選用渦旋式壓縮機，屬于回轉(zhuǎn)式壓縮機，靠回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)運動改變氣缸的工作容積，周期性地將一定數(shù)量的低壓氣態(tài)制冷劑進行壓縮。與其他形式的壓縮機相比，渦旋式壓縮機具有效率高、振動小和噪聲低、結構簡單和可靠性高的特點，很適合小型熱泵系統(tǒng)使用。冷凝器選用強迫式風冷冷凝器，利用空氣使氣態(tài)制冷劑冷凝，制冷劑在風冷式冷凝器中的傳熱過程分為降低過熱、冷凝和再冷三個階段。借助軸流風機或離心機，使空氣橫掠肋管管束，吸收管內(nèi)制冷劑放出的熱量。蒸發(fā)器選用翅片管式蒸發(fā)器，通過制冷劑蒸發(fā)，吸收載冷劑(需要被冷卻的物質(zhì)) 的熱量。由于其作用于冷卻空氣，該蒸發(fā)器也稱為空氣冷卻器或冷風機。節(jié)流閥選用外平衡式熱力膨脹閥，其特點是能根據(jù)蒸發(fā)器出口的蒸汽過熱度的大小，自動調(diào)節(jié)閥門的開度，以調(diào)節(jié)制冷劑的流量。具體作用為對高壓液態(tài)制冷劑進行節(jié)流降壓，保證冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓力差，以使蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑在要求的低壓下蒸發(fā)吸熱，冷凝器中的氣態(tài)制冷劑在給定的高壓下放熱冷凝；調(diào)節(jié)供入蒸發(fā)器的制冷劑流量，以適應系統(tǒng)熱負荷的變化，從而避免因部分制冷劑在蒸發(fā)器中未及氣化，而進入壓縮機，引起濕壓縮。
回熱器選用盤管式回熱器，通過回熱提高裝置的性能系數(shù)；保證節(jié)流前的液體在冷， 使得節(jié)流后的干度降低；使出蒸發(fā)器的制冷劑充分氣化，防止壓縮機液擊。此外，為了使熱泵系統(tǒng)運行穩(wěn)定，像其他空調(diào)設備一樣，可以添加高壓貯液器、油分離器等。前者用于貯存由冷凝器來的高壓液體制冷劑，以適應工況變化時熱泵系統(tǒng)中所需制冷劑量的變化，并減少補充制冷劑的次數(shù)，高壓貯液器一般為臥式結構；后者用來分離壓縮機排出氣體中夾帶的潤滑油。分離器的形式隨熱泵系統(tǒng)制熱量的大小和使用的工質(zhì)而定。較常用的油分離器有洗滌式、過濾式和填料式等幾種形式。由于本設計為小型的氟利昂裝置，適合用過濾式油分離器。
權利要求
1.一種熱泵干燥裝置，包括具有進風口和出風口的干燥器，其特征在于還包括一風機和一熱泵系統(tǒng)，所述的熱泵系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器以及蒸發(fā)器，所述的蒸發(fā)器包括第一制冷劑進口、第一制冷劑出口、第一冷風出口以及第一熱風進口，所述的冷凝器包括第二制冷劑進口、第二制冷劑出口、第二熱風出口、第二冷風進口，所述的第一制冷劑出口與第二制冷劑進口通過第一管路連接，所述的第一制冷劑進口和第二制冷劑出口通過第二管路連接，所述的壓縮機設置在所述的第一管路上，在所述的第二管路上設置有節(jié)流閥，所述的風機設置在第一冷風出口和第二冷風進口之間的第三管路上，第二熱風出口與所述的干燥器的進風口連接，第一熱風進口與所述的干燥器的出風口連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的熱泵干燥裝置，其特征在于在第二熱風出口和干燥器進風口間設置新風口，在第一熱風進口與干燥出風口間設置排風口。
3.根據(jù)權利要求I所述的熱泵干燥裝置，其特征在于所述的熱泵系統(tǒng)還包括一回熱器，該回熱器設置在所述的第一管路和第二管路上。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的熱泵干燥裝置，其特征在于所述的干燥器為廂式干燥器；所述的壓縮機為漩渦壓縮機；所述的蒸發(fā)器為翅片管式蒸發(fā)器；所述的回熱器為盤管式回熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱泵干燥裝置，包括具有進風口和出風口的干燥器，還包括一風機和一熱泵系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器以及蒸發(fā)器，蒸發(fā)器包括第一制冷劑進口、第一制冷劑出口、第一冷風出口以及第一熱風進口，冷凝器包括第二制冷劑進口、第二制冷劑出口、第二熱風出口、第二冷風進口，風機設置在第一冷風出口和第二冷風進口之間的第三管路上，第二熱風出口與干燥器的進風口連接，第一熱風進口與干燥器的出風口連接。本發(fā)明將熱泵與干燥器直接耦合，利用熱泵加熱空氣進行干燥，不僅利用了熱泵高效節(jié)能的特點，而且采用的空氣循環(huán)系統(tǒng)，使得空氣不斷地進行著升溫、吸濕和降溫除濕三過程的循環(huán)，使得熱泵系統(tǒng)的熱負荷保持在較低的水平。
文檔編號F25B30/02GK102589273SQ20121008153
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權日2012年3月26日
發(fā)明者賀婷, 陳振乾 申請人:東南大學