CN203011097U - 热泵除湿干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种热泵除湿干燥装置，包括热泵系统、联合换热器、水气分离室；其特征在于，所述的联合换热器其内部设有由多片间隔排列的导热片分隔而成的彼此相邻的进气通道和回气通道；进气通道和回气通道的上方设有贯穿其中的高温导热管，进气通道和回气通道的下方设有贯穿其中的低温导热管，高温导热管与低温导热管分别与导热片连于一起。该种除湿干燥装置在满足对空气除湿加热的前提下，大大降低蒸发器和冷凝器的热负荷，保障热泵系统在合适的温度范围内，降低了热泵的额定功率，同时可对空气进行温度和湿度的独立控制，适应不同干燥工艺和外部环境，并大幅降低能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种空气除湿和加热的装置，具体涉及一种适用于空气闭式循环方式对空气进行除湿和加热的热泵除湿干燥装置，属于干燥技术领域。
背景技术
目前热泵系统已普遍应用在干燥领域，热泵的蒸发器和冷凝器可以实现干燥过程对空气的除湿和加热，传统热泵干燥装置一般采用单独利用其冷凝器产生的热量对物料进行干燥，所产生的湿热空气对外排放，这种方式浪费热量。还有一种方式是把干燥室、蒸发器、冷凝器和循环风机通过管道连接成闭式循环系统，余热可以重复利用，但这种做法存在以下问题，返回的湿热空气与蒸发器温差很大，高温的水蒸气的冷凝会消耗很大的制冷做功，另一方面，蒸发器在大量吸收水蒸气的显热和潜热时会把这部分的热量转移至冷凝器，连同压缩机机械能产生的热量，会导致冷凝器的温度过高，影响热泵系统的正常工作，所以只能采取浪费热能的方式，通过排热装置或者通过排放室内热风来解决降温，以保障热泵系统在允许的温度范围。另外，因外部气温过低或干燥室保温不善，可能出现在除湿阶段空气温度降低后导致抵消了后面冷凝器的热量，造成干燥温度不足的情况。归纳上述，传统技术为了满足除湿需要增大热泵的功率应付冷凝除湿，但制冷做功加大后又会导致热端温度过高，造成干燥设备耗能偏高甚至影响热泵正常工作的问题，同时也出现蒸发器与冷凝器冷量和热量相抵消，在加大压缩机冷热端做功的情况下因环境因素导致其温度不能满足干燥的需要，可谓“既怕冷又怕热”。
之前也有技术通过增加全热交换器或气液循环回热器来交换进出风的热量来降低蒸发器与冷凝器的过风温差，但由于其热交换效率只有50％左右，情况虽有改善，但效果很一般，而且结构复杂。
实用新型内容
基于此，本实用新型提供一种热泵除湿干燥装置，该种除湿干燥装置在满足对空气除湿加热的前提下，大大降低蒸发器和冷凝器的热负荷，保障热泵系统在合适的温度范围内，降低了热泵的额定功率，同时可对空气进行温度和湿度独立控制，适应不同干燥工艺和外部环境，并大幅降低能耗。
一种热泵除湿干燥装置，包括热泵系统、联合换热器、水气分离室；其特征在于，所述的联合换热器其内部设有由多片间隔排列的导热片分隔而成的彼此相邻的进气通道和回气通道；进气通道和回气通道的上方设有贯穿其中的高温导热管，进气通道和回气通道的下方设有贯穿其中的低温导热管，高温导热管与低温导热管分别与导热片连于一起；
高温导热管和低温导热管各分别对应接入到热泵系统的冷凝段循环回路和蒸发段循环回路中；进气通道的进气出口和回气通道的回气入口通过水气分离室连通；副冷凝器的导热管与高温导热管并联接到热泵系统的冷凝段循环回路中，或者，副蒸发器的导热管与低温导热管并联接到热泵系统的蒸发段循环回路中，或者，副冷凝器的导热管与高温导热管并联接到热泵系统的冷凝段循环回路中，同时副蒸发器的导热管与低温导热管并联接到热泵系统的蒸发段循环回路中。
本实用新型解决技术问题还可以进一步采取下列改进措施：
在热泵系统中，连接高温导热管与低温导热管的管路中串联连接有节流阀。
副蒸发器的导热管和副冷凝器的导热管各分别设有控制阀门。
副蒸发器其外部设有风机，副冷凝器其外部设有风机。
所述的水气分离室其内部设有防止进气出口与回气入口直接连通的挡水板或过滤网。
所述的联合换热器其内部的进气通道的上方和回气通道的上方对应地设有进气入口和回气出口。
各进气通道的进气入口连通进风罩，各回气通道的回气出口连通出风罩。
水气分离室的最低位置设有排水口。
热泵系统其中的压缩机是变频压缩机或数码涡旋压缩机。
所述的高温导热管和低温导热管各为多组并联的迂回蛇型铜管，其直线管段穿过导热片。
本实用新型具有以下技术效果：
1、本实用新型从进气通道进入的湿热空气通过吸收回气通道冷却后的空气的冷量，在到达联合换热器下方的冷凝区域前其温度已经降低，大大减少了冷凝除湿所消耗的制冷做功。从回气通道返回出去的空气通过吸收进气通道高温空气的热量，在到达联合换热器上方的加热区域前其温度已经升高，大大减少了冷凝器加热所消耗的制热做功。进出空气在联合换热器的内的显热交换率可达到九成以上，减去潜热耗能部分，其综合节电超过五成以上，在同等干燥负载的情况下，热泵选型功率不到一半，大大降低制造成本和运行成本。
2、本实用新型通过控制压缩机或阀门调节冷媒流量可控制低温导热管的温度值，可调节处理后空气的湿度；通过调节副冷凝器或副蒸发器的对外热交换量，可调节处理后空气的温度，可使处理后的空气温度与湿度连续稳定并可精确控制，适应热泵系统工作温度和不同干燥工艺温度的要求，以及适应不同的气温环境。
3、应用本实用新型的闭式循环干燥装置，对干燥过程产生的湿热空气不必要排放，可全部进入本装置除湿和再加热，水分冷凝为水单独排出，避免在排放潮湿空气时连同热量一起排掉，余热全部利用，更加节能。由于不需要对外排气，对于食品、农产品、中药材、烟草类的干燥可大大减少因新风带进的污染物，也减少其气味的损失。
4、本实用新型结构简单、制作容易、操作方便，通过控制阀门可实现温湿度全自动控制。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的示意图。
图2、图3是联合换热器的不同视觉方向的示意图。
图4是图2的A-A方向剖视图。
图5是图2的B-B方向剖视图。
具体实施方式
如图1至图5所示，实施例：热泵除湿干燥装置，包括热泵系统、联合换热器5、水气分离室8；所述的联合换热器5其内部设有由多片间隔排列的导热片16分隔而成的彼此相邻的进气通道17和回气通道18；进气通道17和回气通道18的上方设有贯穿其中的高温导热管6，进气通道17和回气通道18的下方设有贯穿其中的低温导热管7，高温导热管6与低温导热管7分别与导热片16连于一起。
高温导热管6和低温导热管7各分别对应接入到热泵系统的冷凝段循环回路和蒸发段循环回路中；进气通道17的进气出口13和回气通道18的回气入口14通过水气分离室8连通；副冷凝器2的导热管与高温导热管6并联接到热泵系统的冷凝段循环回路中，同时副蒸发器3的导热管与低温导热管7并联接到热泵系统的蒸发段循环回路中。热泵系统的冷凝段循环回路，就是常规热泵系统中装冷凝器的地方，热泵系统的蒸发段循环回路，就是常规热泵系统中装蒸发器的地方。
在热泵系统中，连接高温导热管6与低温导热管7的管路中串联连接有节流阀4。
副蒸发器3的导热管和副冷凝器2的导热管各分别设有控制阀门。
副蒸发器3其外部设有风机，副冷凝器2其外部设有风机。
所述的水气分离室8其内部设有防止进气出口与回气入口直接连通的挡水板10或过滤网。挡水板是常规收集过风中露水的板体。
所述的联合换热器其内部的进气通道17的上方和回气通道18的上方对应地设有进气入口11和回气出口12。进气通道17的上方和回气通道18的上方的一端设有堵塞物15塞住。
各进气通道17的进气入口11连通进风罩19，各回气通道的回气出口12连通出风罩20。
水气分离室8的最低位置设有排水口9。
热泵系统其中的压缩机1是变频压缩机或数码涡旋压缩机。
所述的高温导热管6和低温导热管7各为多组并联的迂回蛇型铜管，其直线管段穿过导热片16。
工作原理：
热泵系统在工作时联合换热器内部形成两个温度区间，靠上部分可视作主冷凝器成为空气加热区域，靠下部分可视作主蒸发器成为低温除湿区域。空气由风机驱使通过进风罩进入进气通道，由上至下流经低温导热管和其周边导热片，到达水气分离室后穿过挡水板进入回气通道，并由下至上流经出高温导热管和其周边导热片后由回气出口流出，最后通过出风罩集中流出。联合换热器内各进气通道的空气由上至下流动，与冷却后经回气通道由下至上流出的空气首先通过通道壁产生热交换，然后与低温导热管流动的冷媒产生热交换，使联合换热器内部空气温度由上至下逐渐降低。当空气流经进气通道靠近低温导热管时，已吸收大部分从回气通道内冷却后折返出去空气的冷量，接触除湿的低温导热管前空气已充分预冷，在流经低温导热管周围区域后其换热温差较少，减少了吸收低温冷媒的冷量，空气也能获得更低的冷凝温度使结露条件大大改善，除湿效能显著提高。空气在联合换热器下方水气分离室通过挡水板吸附悬浮的水滴后，由下至上折返进入各个回气通道，空气从回气通道下方往上流动时会通过通道壁吸收进气通道内空气的热量使其温度逐步恢复，减少了后续高温导热管(可视作主冷凝器)的热量需求。空气冷凝除湿与回热升温过程的热交换(或冷量交换)主要是靠进出空气之间相向对流吸热和放热过程来实现，这部分的热量和冷量传递不需要通过压缩机做功来实现，所以相当节能。
本装置通过控制低温导热管的温度来调节气体的冷凝温度，用以控制处理后空气的湿度，当出风温度高于设定温度时，启动副冷凝器及散热风机，可降低出风温度，反之则启动副蒸发器及其风机。空气的温湿度可实现自动控制。
本实用新型可广泛应用于农产品、水产品、食品、中药材、烟草、木材、塑料颗粒、衣物等物料的干燥。
本实用新型所采用的蒸发器和冷凝器，其导热管内部导热介质既可采用制冷、热泵压缩机的制冷工质作为热交换介质，也可分别使用外部提供已经冷却和加热的导热液作为热交换介质。
实施例2，本例的特点为，副冷凝器的导热管与高温导热管并联接到热泵系统的冷凝段循环回路中，本例不设置副蒸发器及其阀门结构，其余同实施例1。
实施例3，本例的特点为，副蒸发器的导热管与低温导热管并联接到热泵系统的蒸发段循环回路中，本例不设置副冷凝器及其阀门结构，其余同实施例1。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种热泵除湿干燥装置，包括热泵系统、联合换热器、水气分离室；其特征在于，所述的联合换热器其内部设有由多片间隔排列的导热片分隔而成的彼此相邻的进气通道和回气通道；进气通道和回气通道的上方设有贯穿其中的高温导热管，进气通道和回气通道的下方设有贯穿其中的低温导热管，高温导热管与低温导热管分别与导热片连于一起；
高温导热管和低温导热管各分别对应接入到热泵系统的冷凝段循环回路和蒸发段循环回路中；进气通道的进气出口和回气通道的回气入口通过水气分离室连通；副冷凝器的导热管与高温导热管并联接到热泵系统的冷凝段循环回路中，或者，副蒸发器的导热管与低温导热管并联接到热泵系统的蒸发段循环回路中，或者，副冷凝器的导热管与高温导热管并联接到热泵系统的冷凝段循环回路中，同时副蒸发器的导热管与低温导热管并联接到热泵系统的蒸发段循环回路中。
2.根据权利要求1所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，在热泵系统中，连接高温导热管与低温导热管的管路中串联连接有节流阀。
3.根据权利要求1所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，副蒸发器的导热管和副冷凝器的导热管各分别设有控制阀门。
4.根据权利要求1所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，副蒸发器其外部设有风机，副冷凝器其外部设有风机。
5.根据权利要求1所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，所述的水气分离室其内部设有防止进气出口与回气入口直接连通的挡水板或过滤网。
6.根据权利要求1所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，所述的联合换热器其内部的进气通道的上方和回气通道的上方对应地设有进气入口和回气出口。
7.根据权利要求6所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，各进气通道的进气入口连通进风罩，各回气通道的回气出口连通出风罩。
8.根据权利要求1所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，水气分离室的最低位置设有排水口。
9.根据权利要求1所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，热泵系统其中的压缩机是变频压缩机或数码涡旋压缩机。
10.根据权利要求1所述的热泵除湿干燥装置，其特征在于，所述的高温导热管和低温导热管各为多组并联的迂回蛇型铜管，其直线管段穿过导热片。
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