CN212481848U - 一种多热源自适应物料烘干房 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多热源自适应物料烘干房，其特征在于增加了第一太阳能采热装置、交叉流热交换器、混水箱和热回收交换器，热回收交换器的出水口分两路一路通过第一电动调节阀后与混水箱相连接，另一路通过第二电动调节阀后与第一太阳能采热装置的进水口相连接，第一太阳能采热装置的排水口与混水箱相连接，控制混水箱稳定输出设定水温范围的水，并流经蒸发器；交叉流热交换器回收排出的高温高湿气体中的热量，达到降温除湿。通过增加设置太阳能集热子系统，用来收集太阳能热能，通过控制交叉热交换器的工作模式，实现自动根据环境温度调节蒸发器侧的环境温度，保证系统运行的稳定性，同时还可以实现自动除霜，系统能效比高。

Description

一种多热源自适应物料烘干房

技术领域

本实用新型涉及烘干设备领域，更具体地说涉及一种多热源自适应物料烘干房。

背景技术

传统热泵烘干系统，主要包括压缩机、冷凝器和蒸发器，冷凝器设置在烘干房内，蒸发器设置在室外，冷媒在蒸发器中发生蒸发吸收空气中的低温热源，通过压缩机压缩成高温高压气体，高温高压气体在冷凝器中发生冷凝，向外释放热量，即向烘干房释放热量，实现对烘干房整体加热，对待烘干物品实现加热的作用，再将高温高湿的气体抽出烘干房，不断的加热抽气，直到将待烘干物品烘干到达预想设置的范围内。该热泵烘干系统较为简单，其存在如下缺点。

1.传统热泵烘干系统的制热能力(制热量)和能效受限于空气温度、空气风速、空气湿度的影响，当以上参数不利时，系统制热能力和能效会下降。

2.工程安装时为获得较好的空气温度、空气风速、空气湿度，一般机组安装于户外(室外)，对系统的电器、钣金等提出了更高的防护和耐候等级。

3.当冷凝侧烘干物料对热量的需求有变化时，传统系统提供的解决途径一般是通过关机和开机来实现。开关机频率高会对系统的可靠性、寿命造成影响。同时造成冷凝热量波动，对烘干物料品质下降。

4.当蒸发侧蒸发温度低于零度时，蒸发器会结霜，系统如果要继续运行就需要对蒸发侧除霜，此时系统会切换制冷剂流向，冷凝侧变成蒸发侧，会降低烘干温度，影响物料烘干品质和烘干效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提高物料烘干系统对各种环境温度的适应性，提高系统的运营稳定性和提高能源利用率。

为了解决以上问题本实用新型提供了一种多热源自适应物料烘干房，包括密闭的物料烘干间和热泵机组，所述热泵机组包括压缩机、蒸发器和冷凝器，所述热泵机组设置在物料烘干间的侧面，物料烘干间的底部设有引风口通过引风通道与所述冷凝器的排风口相连接；所述物料烘干间的顶部设有排气口，所述排气口上设有热回收交换器，所述热回收交换器的排风口通过风道与交叉流热交换器的一个风道相入口相连接，叉流热交换器的另一个风道与所述冷凝器的入风口相连接，叉流热交换器底部设有第一排水口，所述热回收交换器的底部设有第二排水口；还设有第一太阳能采热装置和混水箱，所述第一太阳能采热装置设置在物料烘干间顶部；热回收交换器的出水口分两路一路通过第一电动调节阀后与混水箱相连接，另一路通过第二电动调节阀后与第一太阳能采热装置的进水口相连接，第一太阳能采热装置的排水口与混水箱相连接，通过控制所述混水箱各个入水口流入的不同温度水的比例，控制混水箱稳定输出设定水温范围的水，并流经蒸发器。

所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于还设有蓄热水箱，用于缓存白天热量和为夜晚提供辅助热源，所述蓄热水箱设置在热泵机组上方，且设置在交叉流热交换器一侧，所述热回收交换器的出水口增加一路通过第三电动调节阀后与蓄热水箱相连接。

所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于还增加第二太阳能采热装置，所述第一太阳能采热装置与第二太阳能采热装置分别设置在物料烘干间的顶部两侧，所述第二太阳能采热装置持续加热蓄热水箱内的水。

所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于物料烘干间通过隔板分为加温通道和回风通道，热回收交换器、回风通道、交叉流热交换器的一个风道、加温通道形成循环风道；所述热回收交换器的入风口设置在加温通道的排风口外侧，所述热回收交换器的排风口设置在回风通道的入风口外侧，与回风通道相连接；交叉流热交换器的另一个风道与环境空气相连通。

所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于干球A1和湿球A2设置在加温通道，用于测试加温通道上空气的温度，干球A1和湿球A2计算获得第一次除湿露点温度X1，控制在除湿模式时，流经热回收交换器的水流温度低于第一次除湿露点温度X1；干球B1和湿球B2设置在加温通道,用于测试回风通道上空气的温度，干球B1和湿球B2计算获得第二次除湿露点温度X2，控制在除湿模式时，根据第二次除湿露点温度X2计算获得轴流风机转速，开启交叉流热交换第二次除湿。

所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于通过控制第一电动调节阀和第二电动调节阀实现控制混水箱输出的水温，实现维持蒸发器在8摄氏度以上温度工作，防止蒸发器出现结霜。

实施本实用新型具有如下有益效果：通过在物料烘干系统中增加设置太阳能集热子系统，用来收集太阳能热能，同时还增加设置余热收集机制，通过控制交叉热交换器的工作模式，实现自动根据环境温度调节蒸发器侧的环境温度，保证系统运行的稳定性，同时还可以实现自动除霜，系统能效比高。

附图说明

图1是多热源自适应物料烘干系统构成图；

图2是多热源自适应物料烘干房的平面分布示意图；

图3是多热源自适应物料烘干房的立体分布示意图；

图4是多热源自适应物料烘干房整体控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对现有的热泵烘干系统，其能源提供方式较为单一，且系统运行过程易受环境的影响，因此实际运行过程中容易出现温度波动、结霜等问题。本实用新型针对这个问题，提出了回收除湿阶段释放的热能，还增加设置太阳能采热装置来补充提供绿色能源；同时还考虑到白天和晚上太阳能采热装置不同的工作状态，增加了蓄热水箱，将多余，特别是白天多余的能源通过热水的方式在蓄热水箱进行存储，供在外界温度过低或夜晚，太阳能采热装置无法正常工作时，实现对系统补充供热。

图1是多热源自适应物料烘干系统构成图，本实用新型提供了一个多热源自适应物料烘干房的具体实施例，物料烘干房主要包括密闭的物料烘干间201、热泵机组202、蓄热水箱11、交叉流热交换器4、热回收交换器1、混水箱9、第一太阳能采热装置10和第二太阳能采热装置12，常规的物料烘干房只包括物料烘干间和热泵机组，热泵机组包括压缩机6、蒸发器8和冷凝器5。制冷剂在蒸发器中进行蒸发，吸收周边环境的低温热能，而高温高压制冷剂气体被发生冷凝，向周边释放热能，实现对周边气体进行加热。热泵机组部分工作原理：压缩机把制冷剂压缩成高温高压的气体→制冷剂在冷凝器中冷凝成液体(冷凝热量通过轴流风机送至被烘干物料)→制冷剂流经节流部件(电子膨胀阀17)成低温低压液体→在蒸发器中吸热蒸发成气态制冷剂→流回压缩机6，不断循环工作。

为了保证热泵机组安全可靠运行，在排气侧设置了高压保护开关22、回气侧设置了低压保护开关21、冷凝侧设置了贮液器18蒸发侧设置了气液分离器7。

本实施例在此基础上提出了多项改进，并将多项改进集成形成一个结构紧凑，各个功能模块协调匹配工作的多热源自适应物料烘干房。其多热源主要体现在：1)通过热泵吸收周边低温环境温度中的热能；2)回收烘干房排出的高温高湿的气体中的热能；3)增加提供一组或多组太阳能采热装置实现增加太阳能的供热方式。同时考虑到不同时间段周边环境温度存在不同，特别是白天和夜里太阳能采热装置采集的热能波动较大，特别提出了蓄热水箱，将多余的热量通过热水的方式存储在蓄热水箱中，通过控制排向蒸发器的热水的温度来实现维持蒸发器周边环境温度稳定在预设的范围内工作。

图2是多热源自适应物料烘干房的平面分布示意图；图3是多热源自适应物料烘干房的立体分布示意图具体为：多热源自适应物料烘干房主体为物料烘干间，物料烘干间整体密闭，设有必要的与外界流通空气的风口，带烘干物品设置在物料烘干间内，为了增加高温气体流经物料烘干间内的待烘干物料，可在其内部采用隔板隔离连续的风道，将待烘干物料放置在物料架上，增加物料与高温干燥气体接触的面积。

热泵机组设置在物料烘干间的侧面，物料烘干间的底部设有引风口通过引风通道与所述冷凝器的排风口相连接；物料烘干间的顶部设有排气口，排气口上设有热回收交换器，热回收交换器的排风口通过风道与交叉流热交换器的一个风道相入口相连接，叉流热交换器的另一个风道与所述冷凝器的入风口相连接，叉流热交换器底部设有第一排水口，热回收交换器的底部设有第二排水口；还设有第一太阳能采热装置和混水箱，第一太阳能采热装置设置在物料烘干间顶部；热回收交换器的出水口分两路一路通过第一电动调节阀15后与混水箱相连接，另一路通过第二电动调节阀14后与第一太阳能采热装置的进水口相连接，第一太阳能采热装置的排水口与混水箱相连接，通过控制所述混水箱各个入水口流入的不同温度水的比例，控制混水箱稳定输出设定水温范围的水，并流经蒸发器。蓄热水箱用于缓存白天热量和为夜晚提供辅助热源，所述蓄热水箱设置在热泵机组上方，且设置在交叉流热交换器一侧，所述热回收交换器的出水口增加一路通过第三电动调节阀13后与蓄热水箱相连接。第一太阳能采热装置与第二太阳能采热装置分别设置在物料烘干间的顶部两侧，有利于其太阳能板的工作。

物料烘干间还可以通过隔板分为加温通道3和回风通道2，热回收交换器、回风通道、交叉流热交换器的一个风道、加温通道形成循环风道；热回收交换器的入风口设置在加温通道的排风口外侧，热回收交换器的排风口设置在回风通道的入风口外侧，与回风通道相连接；交叉流热交换器的另一个风道与环境空气相连通。叉流热交换器底部设有第一排水口301，所述热回收交换器的底部设有第二排水口302。

物料烘干间可分别通过控制设置在各个风通道上的风机的开关，实现控制其空气流动的速度，通过控制第一电动调节阀和第二电动调节阀实现热水流向和速度。整个烘干间的工作状态和控制可根据当前工作环境和对物料的烘干要求灵活进行配置，可以手动控制，也可以自适应控制。一般来说可能存在如下一些基本控制模式：

升温模式，可选择控制关闭循环水路上的循环水泵16，或提高混水箱输出的水的温度，同时关闭交叉流热交换器的轴流风机，烘干房内的气体不断循环，不断被冷凝器释放的热量加热，并达到预先设置的范围。

除湿模式，打开循环水路上的循环水泵，降低混合水箱输出的水的温度，经过升温模式工作后，干燥的气体被加热为高温气体，由于其不断循环，同时加热待干燥物品，变成为高温高湿的气体，在热回收交换器上与混水箱循环流过的冷水进行热交换，加热循环水，高温高湿气体发生降温，并冷凝部分水气，实现对循环风的第一次除湿；经过第一次降温除湿后的气体，进一步流经交叉流热交换器，打开交叉流热交换器的轴流风机，内部循环气体与低温空气在叉流热交换器实现第二次热交换，实现第二次降温和除湿，实现对循环气体实现第二次除湿。最后将循环气体重新变为低温干燥气体，重新流经冷凝器，被重新加热。如需要可重新进入升温模式。

本实用新型的改进在于增加了新的补充热源，增加设置的太阳能采热装置，在于环境温度交底，当当前环境温度低到无法给蒸发器工作提供足够的环境温度，则热泵烘干系统将无法正常工作。因此引入了太阳能采热装置，通过太阳能采热装置的增加，可控制实现加热热水的效果。为了达到控制蒸发器工作周边环境的目的，增加设置一个循环水路，循环水路经过热回收交换器，通过回收余热的方式达到加热循环水路上的水温。引入的第一太阳能采热装置的水路通过混水箱进行连接，通过控制第二电动调节阀，实现调节混水箱的水温。增加的蓄热水箱，其目的在于缓存不同时间段环境温度不同、太阳的强度不同，其目的和蓄电池作用一致，实现将多余的热能通过热水的方式存储起来。当当前混水箱的温度达到预想设置的温度时，则控制水路，将多余的高温水引向蓄热水箱，提高蓄热水箱内水的温度，达到存储热能的目的，蓄热水箱也和混水箱项连接，当当前太阳能采热装置无法提供足够的热水，混水箱输出的水温达不到设置的水温，则可以控制输出蓄热水箱内的高温水箱，控制使得混水箱输出的水温达到预想控制的范围。

为了进一步保证蓄热水箱内存储有充足的热水，额外增加一个专门给蓄热水箱加热的第二太阳能采热装置，在有太阳时持续实现给蓄热水箱存续热能。通过控制第一电动调节阀和第二电动调节阀实现控制混水箱输出的水温，实现维持蒸发器在8摄氏度以上温度工作，防止蒸发器出现结霜问题。

根据不同的物料属性，可通过控制不同的轴流风机控制空气的流通速度，可通过控制混水箱输出的温度也可实现控制调节温度的目的。当然也可以通过设置不同的工作模式、各个工作模式的时间等来匹配不同的物料烘干要求。

混水箱混后水温度调节由电动调节阀1、电动调节阀2、电动调节阀3开启度(开启步数)按如下表1规则进行组合调节：

表1：

冷凝热量排放的加载、保持、卸载、急停功能：按物料烘干工艺过程，可按总烘干时间切分成时间段1、时间段2、时间段3、时间段n，去适应各烘干物料的阶段品质提升。水侧温度的变化如下表2规则实现烘干冷凝热的排放调节，急停功能—关闭压缩机。

表2:

本系统可以在冷凝热排放的加载、保持、卸载功能下，均可选择制热量最大化和能效比(节能)最大化二选一需求：进出水口设置温度传感器，进出水温差5±1度维持当前能效模式运行，进出水口温差≧6度维持当前制热量最大模式运行,可参考如下表3规则进行控制。

表3：

除湿模式：包括2次除湿,第一次除湿，热回收冷冻水进水温度低于第一次除湿露点温度X1，第二次除湿在交叉流热交换器外界出风温度低于第一次除湿露点温度X2，由轴流风机风量大小控制外界出风温度。(n代表数值1到30任一数值)。

图4是多热源自适应物料烘干房整体控制流程图，通过监控闭式循环空气温度，也就是通过监测获取烘干间内干球A1和湿球A2的温度，此两数据实时检测，得第一次除湿露点温度X1,调节热泵机组蒸发侧冷冻出水温度为X1-n,n可用户设置。冷冻水进热回收交换器温度低于空气露点温度，由热泵蒸发侧和电动阀1和电动阀2和混水箱组合调节得出，除湿交叉流热交换器空气出口温度低于露点温度(n)度以下，出口温度控制由轴流风机风量大小控制。通过控制第一电动调节阀、第二电动调节阀和第三电动调节阀的开启率来控制系统处于不同等级的除湿模式，设强力除湿模式设n为n3,中度除湿模式设n为n2,轻度除湿模式设n为n1,n1、n2和n3由用户根据不同的要求设置。根据不同的模式开启热回收热交换器实现第一次除湿。进一步获取烘干间内干球B1和湿球B2的温度，根据获得的温度，计算第二次除湿露点温度X2，根据第二次除湿露点温度X2计算获得轴流风机转速，开启交叉流热交换第二次除湿，如此循环进行工作。

以上所揭露的仅为本实用新型一种实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解的实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种多热源自适应物料烘干房，包括密闭的物料烘干间和热泵机组，所述热泵机组包括压缩机、蒸发器和冷凝器，所述热泵机组设置在物料烘干间的侧面，物料烘干间的底部设有引风口通过引风通道与所述冷凝器的排风口相连接；所述物料烘干间的顶部设有排气口，所述排气口上设有热回收交换器，所述热回收交换器的排风口通过风道与交叉流热交换器的一个风道相入口相连接，叉流热交换器的另一个风道与所述冷凝器的入风口相连接，叉流热交换器底部设有第一排水口，所述热回收交换器的底部设有第二排水口；还设有第一太阳能采热装置和混水箱，所述第一太阳能采热装置设置在物料烘干间顶部；热回收交换器的出水口分两路一路通过第一电动调节阀后与混水箱相连接，另一路通过第二电动调节阀后与第一太阳能采热装置的进水口相连接，第一太阳能采热装置的排水口与混水箱相连接，通过控制所述混水箱各个入水口流入的不同温度水的比例，控制混水箱稳定输出设定水温范围的水，并流经蒸发器。

2.根据权利要求1所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于还设有蓄热水箱，用于缓存白天热量和为夜晚提供辅助热源，所述蓄热水箱设置在热泵机组上方，且设置在交叉流热交换器一侧，所述热回收交换器的出水口增加一路通过第三电动调节阀后与蓄热水箱相连接。

3.根据权利要求2所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于还增加第二太阳能采热装置，所述第一太阳能采热装置与第二太阳能采热装置分别设置在物料烘干间的顶部两侧，所述第二太阳能采热装置持续加热蓄热水箱内的水。

4.根据权利要求3所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于物料烘干间通过隔板分为加温通道和回风通道，热回收交换器、回风通道、交叉流热交换器的一个风道、加温通道形成循环风道；所述热回收交换器的入风口设置在加温通道的排风口外侧，所述热回收交换器的排风口设置在回风通道的入风口外侧，与回风通道相连接；交叉流热交换器的另一个风道与环境空气相连通。

5.根据权利要求4所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于干球A1和湿球A2设置在加温通道，用于测试加温通道上空气的温度，干球A1和湿球A2计算获得第一次除湿露点温度X1，控制在除湿模式时，流经热回收交换器的水流温度低于第一次除湿露点温度X1；干球B1和湿球B2设置在加温通道,用于测试回风通道上空气的温度，干球B1和湿球B2计算获得第二次除湿露点温度X2，控制在除湿模式时，根据第二次除湿露点温度X2计算获得轴流风机转速，开启交叉流热交换第二次除湿。

6.根据权利要求5所述的多热源自适应物料烘干房，其特征在于通过控制第一电动调节阀和第二电动调节阀实现控制混水箱输出的水温，实现维持蒸发器在8摄氏度以上温度工作，防止蒸发器出现结霜。

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