一種可調節空氣相對溼度的熱泵乾燥系統的製作方法
2023-10-22 22:28:03
本發明涉及熱泵乾燥技術領域，特別是涉及一種可調節空氣相對溼度的熱泵乾燥系統。
背景技術：
目前，我國糧食產量巨大，但是由於設施簡陋、方法原始、工藝落後等原因，每年因糧食乾燥不及時而造成的損失高達4000萬噸。目前，農民大多數還是採用晾曬的方法對糧食進行乾燥，該方法不僅對氣候的依賴性大，並且所需要的佔地面積廣、衛生條件差，無法滿足對大量糧食進行乾燥操作的需求。
在對種子的乾燥過程中，乾燥空氣的溫度、溼度和風速都會直接影響到對糧食乾燥的速率及最終的乾燥品質。為了提高幹燥速率，單純過度的升高溫度，將會使得乾燥空氣的相對溼度下降，從而急劇加快乾燥進程，但是，這樣也容易導致種子的內部產生應力，嚴重時甚至會造成種子開裂，使得種子失去活力，嚴重降低降低種子的乾燥品質。
但是，目前還沒有一種裝置，其可以在保證對種子的乾燥處理操作具有較高幹燥速率的同時，能夠避免種子的內部產生過大的應力，從而降低乾燥過程對種子品質的傷害，保證種子的乾燥品質。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的是提供一種可調節空氣相對溼度的熱泵乾燥系統，其可以在保證對種子的乾燥處理操作具有較高幹燥速率的同時，能夠調節用於乾燥種子的循環空氣中的相對溼度，避免種子的內部產生過大的應力，從而降低乾燥過程對種子品質的傷害，保證種子的乾燥品質，有利於促進熱泵在種子乾燥領域的應用，具有重大的生產實踐意義。
為此，本發明提供了一種可調節空氣相對溼度的熱泵乾燥系統，包括熱泵乾燥子系統和加溼除霜子系統；
其中，所述熱泵乾燥子系統用於形成乾燥的循環空氣，並對循環空氣進行加熱，從而對放入其中的種子進行乾燥處理，獲得乾燥後的種子；
所述加溼除霜子系統，與所述熱泵乾燥子系統相連接，用於增加所述熱泵乾燥子系統所形成的循環空氣中的相對溼度並對所述熱泵乾燥子系統進行熱水除霜。
其中，所述熱泵乾燥子系統包括壓縮機、降溫電磁閥、板式換熱器、室外風機、室外冷凝器、電子膨脹閥、升溫電磁閥、室內冷凝器、室內風機、物料盤、乾燥箱、蒸發器和主閥；
所述加溼除霜子系統包括所述板式換熱器、水泵、加溼器、儲水箱、接水盤、過濾器、高位水箱、熱水閥、加溼閥、洩水管、補水口、除霜閥和噴頭；
其中，所述壓縮機的進口與所述主閥相連通，所述壓縮機的出口分別與所述降溫電磁閥和升溫電磁閥相連通；
所述板式換熱器上具有第一進口、第二進口、第一出口和第二出口；
所述降溫電磁閥與所述板式換熱器的第一進口相連通；
所述板式換熱器的第二進口與所述水泵相連通，所述水泵與所述儲水箱相連通；
所述板式換熱器的第一出口與所述室外冷凝器相連通，所述室外冷凝器上安裝有所述室外風機，所述室外冷凝器還通過所述電子膨脹閥與所述蒸發器的入口相連通；
所述板式換熱器的第二出口通過所述熱水閥與所述高位水箱相連通；
所述高位水箱的下部右側壁上具有加溼供水口，所述加溼供水口通過所述加溼閥與所述加溼器相連通；
所述加溼器上具有垂直分布的水蒸汽輸出端，所述水蒸汽輸出端的正右方安裝有所述室內風機；
所述乾燥箱內安裝有多個物料盤；
所述升溫電磁閥與所述室內冷凝器的入口相連通，所述室內冷凝器的出口分別與所述板式換熱器的第二進口和所述電子膨脹閥相連通；
所述主閥與所述蒸發器的出口相連通；
所述室內冷凝器、所述室內風機、所述蒸發器、所述物料盤、所述除霜閥和所述噴頭位於所述乾燥箱中。
其中，所述高位水箱的上部左側壁預設位置具有洩水口，所述洩水口依次通過所述洩水管、所述過濾器與所述儲水箱相連通；
所述蒸發器的正下方具有所述接水盤，所述接水盤與所述過濾器相連通。
其中，所述高位水箱的洩水口的位置為保證高位水箱內能夠儲存的水量大於或者等於高位水箱體積的五分之四倍的位置，並且所述高位水箱的外壁覆蓋有保溫材料。
其中，所述高位水箱所放置位置的高度高於所述儲水箱所放置位置的高度，並且所述儲水箱所放置位置的高度高於所述水泵所放置位置的高度；
所述儲水箱的體積等於所述高位水箱體積的三倍大小。
其中，所述高位水箱的底部具有除霜供水口，所述除霜供水口通過所述除霜閥與所述噴頭相連通；
所述噴頭的右側水平安裝有所述多個物料盤；
所述噴頭位於所述蒸發器的正上方。
其中，所述蒸發器的正下方具有所述接水盤，所述接水盤與所述過濾器相連通；
所述接水盤位於所述乾燥箱的左側內表面。
其中，所述乾燥箱為中空、密封的箱體，所述板式換熱器為雙進雙出式的換熱器。
其中，所述儲水箱的頂部還具有一個補水口。
由以上本發明提供的技術方案可見，與現有技術相比較，本發明提供了一種可調節空氣相對溼度的熱泵乾燥系統，其可以在保證對種子的乾燥處理操作具有較高幹燥速率的同時，能夠調節用於乾燥種子的循環空氣中的相對溼度，避免種子的內部產生過大的應力，從而降低乾燥過程對種子品質的傷害，保證種子的乾燥品質，有利於促進熱泵在種子乾燥領域的應用，具有重大的生產實踐意義。
附圖說明
圖1為本發明提供的一種可調節空氣相對溼度的熱泵乾燥系統的結構示意圖；
圖中，1為壓縮機，2為降溫電磁閥，3為板式換熱器，4為室外風機，5為室外冷凝器，6為水泵，7為加溼器，8為儲水箱，9為電子膨脹閥，10為升溫電磁閥，11為室內冷凝器，12為室內風機，13為物料盤，14為乾燥箱，15為蒸發器，16為主閥，17為接水盤，18為過濾器，19為高位水箱，20為熱水閥，21為加溼閥，22為洩水管，23為補水口，24為除霜閥，25為噴頭；
31為第一進口，32為第二進口，33為第一出口，34為第二出口，71為水蒸汽輸出端。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明。
參見圖1，本發明提供了一種可調節空氣相對溼度的熱泵乾燥系統，包括熱泵乾燥子系統和加溼除霜子系統；
其中，所述熱泵乾燥子系統用於形成乾燥的循環空氣，並對循環空氣進行加熱，從而對放入其中的種子進行乾燥處理，獲得乾燥後的種子；
所述加溼除霜子系統，與所述熱泵乾燥子系統相連接，用於增加所述熱泵乾燥子系統所形成的循環空氣中的相對溼度並對所述熱泵乾燥子系統進行熱水除霜。
在本發明中，具體實現上，參見圖1，所述熱泵乾燥子系統包括壓縮機1、降溫電磁閥2、板式換熱器3、室外風機4、室外冷凝器5、電子膨脹閥9、升溫電磁閥10、室內冷凝器11、室內風機12、物料盤13、乾燥箱14、蒸發器15和主閥16；
所述加溼除霜子系統包括所述板式換熱器3(被熱泵乾燥子系統和加溼除霜子系統這兩個子系統共用)、水泵6、加溼器7、儲水箱8、接水盤17、過濾器18、高位水箱19、熱水閥20、加溼閥21、洩水管22、補水口23、除霜閥24和噴頭25；
其中，所述壓縮機1的進口與所述主閥16相連通(例如通過一根管路)，所述壓縮機的出口分別與所述降溫電磁閥2和升溫電磁閥10相連通；
所述板式換熱器3優選為雙進雙出式的換熱器，所述板式換熱器3上具有第一進口31、第二進口32、第一出口33和第二出口34；
所述降溫電磁閥2與所述板式換熱器3的第一進口31相連通；
所述板式換熱器3的第二進口32與所述水泵6相連通，所述水泵6與所述儲水箱8相連通；
所述板式換熱器3的第一出口33與所述室外冷凝器5相連通，所述室外冷凝器5上安裝有所述室外風機4，所述室外冷凝器5還通過所述電子膨脹閥9與所述蒸發器15的入口相連通；
所述板式換熱器3的第二出口34通過所述熱水閥20與所述高位水箱19相連通；
所述高位水箱19的上部左側壁預設位置具有洩水口，所述洩水口依次通過所述洩水管22、所述過濾器18與所述儲水箱8相連通。
需要說明的是，具體實現上，所述高位水箱19的洩水口的位置，優選為保證高位水箱19內能夠儲存的水量大於或者等於高位水箱19體積的五分之四倍的位置，並且所述高位水箱19的外壁覆蓋有保溫材料(可以為任意一種現有的保溫材料)。
具體實現上，所述儲水箱8的頂部還具有一個補水口23，用於當所述加溼除霜子系統內的水量不足(如儲水箱裡面的水不足)時，可以利用23補水口進行補水，所補的水應為純淨水。
具體實現上，所述高位水箱19所放置位置的高度高於所述儲水箱8所放置位置的高度，並且所述儲水箱8所放置位置的高度高於所述水泵6所放置位置的高度。
所述儲水箱8的體積大於所述高位水箱19的體積，優選為等於所述高位水箱19體積的三倍大小，以保證水泵6在啟動前，儲水箱8內的水位高於水泵6且不需要採取保溫措施。
具體實現上，所述水泵6優選為可調節水量的水泵。
所述高位水箱19的下部右側壁上具有加溼供水口，所述加溼供水口通過所述加溼閥21與所述加溼器7相連通，為加溼器7提供工作用水；
所述加溼器7上具有垂直分布的水蒸汽輸出端71，所述水蒸汽輸出端71的正右方安裝有所述室內風機12；
所述高位水箱19的底部具有除霜供水口，所述除霜供水口通過所述除霜閥24與所述噴頭25相連通；
所述噴頭25的右側水平安裝有多個物料盤13(不限於圖示的三個)；
所述噴頭25位於所述蒸發器15的正上方；
所述蒸發器15的正下方具有所述接水盤17，所述接水盤17與所述過濾器18相連通；
需要說明的是，所述除霜閥24，用於將所述高位水箱19內的溫水導入到所述噴頭25內，由所述噴頭25對下方的所述蒸發器15進行除霜處理。
所述升溫電磁閥10與所述室內冷凝器11的入口相連通，所述室內冷凝器11的出口分別與所述板式換熱器3的第二進口32和所述電子膨脹閥9相連通；
所述主閥16與所述蒸發器15的出口相連通。
在本發明中，具體實現上，所述室內冷凝器、所述室內風機12、所述蒸發器15、所述物料盤13、所述除霜閥24和所述噴頭25位於所述乾燥箱14中，所述接水盤17位於所述乾燥箱14的左側內表面。
具體實現上，所述乾燥箱14優選為中空、密封的箱體。所述板式換熱器3優選為選用雙進雙出式的換熱器。
對於本發明，在熱泵乾燥子系統內循環的是製冷劑以及乾燥空氣，在加溼除霜子系統內循環的是水，而乾燥系統內循環的為乾燥空氣。
需要說明的是，對於本發明中的加熱除霜子系統，其通過水和製冷劑在板式換熱器3內的熱量交換，可以將流經板式換熱器的水的溫度提高。
對於本發明，具體實現上，在工作時，所述降溫電磁閥2以及升溫電磁閥10不能同時開啟，需要選擇開啟降溫電磁閥2或者升溫電磁閥10。
在本發明中，需要說明的是，所述壓縮機1用於將來自蒸發器15的低壓低溫蒸氣壓縮成過熱氣體；所述降溫電磁閥2用於控制壓縮機1出口處的製冷劑能否依次流入板式換熱器3和室外冷凝器5；所述板式換熱器3用於實現製冷劑和加溼水的熱量交換，其位於室外冷凝器5之前；
所述室外風機4用於加快室外冷凝器5內製冷劑與室外空氣之間的熱量交換；所述室外冷凝器5用於提供高壓的製冷劑與室外空氣的熱交換場所；所述電子膨脹閥9用於對流經此處的製冷劑進行節流；所述升溫電磁閥10用於控制壓縮機1出口處的製冷劑能否流入室內冷凝器11；
所述室內冷凝器11用於提供高壓製冷劑與乾燥空氣的熱交換場所；所述室內風機12用於吹動乾燥空氣，從熱形成乾燥空氣的循環；所述蒸發器15用於提供低壓製冷劑與乾燥空氣的熱交換場所；所述水泵6用於施加水壓，使得儲水箱8內的水流出並流入到板式換熱器3中，形成加溼水的循環；所述加溼器7採用超聲波加溼器，用於將水進行霧化；所述過濾器18用於過濾水中的雜質，避免傳輸水的管路出現堵塞。
對於本發明，為了更加清楚了地了解本發明的技術方案，下面對本發明的工作原理進行說明。
首先，用戶設定需要對種子進行乾燥的乾燥溫度，當乾燥設定溫度高於乾燥箱14內的空氣溫度時，打開16主閥，啟動12室內風機和1壓縮機2，降溫電磁閥2關閉、升溫電磁閥10開啟，在壓縮機1中預先放置的製冷劑，在經壓縮機1壓縮後形成了高溫高壓的製冷劑，這些高溫高壓的製冷劑通過管路流入室內冷凝器11內，由於室內冷凝器11的冷凝作用，從而向外散發出熱量，即會將熱量傳遞給室內冷凝器11外部的乾燥空氣，乾燥空氣吸熱後溫度逐漸升高。隨後，從室內冷凝器11流出的製冷劑流通過管路輸送給電子膨脹閥9，電子膨脹閥9對這些製冷劑進行處理後，形成低溫低壓的兩相製冷劑，低溫低壓的兩相製冷劑繼續通過管路輸送，接著，流經蒸發器15時，將吸收乾燥箱14裡面乾燥空氣中的熱量，吸熱後蒸發成氣體，以氣體的形式通過管路流回壓縮機1。
隨著乾燥箱14裡面乾燥空氣的溫度升高，當需要對乾燥箱14裡面乾燥空氣的溫度進行降溫時(例如比用戶設定的需要對種子進行乾燥的乾燥溫度高0.5℃時)，這時，將降溫電磁閥2打開、升溫電磁閥10關閉，室外風機工作4且室內風機12仍保持開啟狀態，此時，經壓縮機1壓縮後形成的高溫高壓製冷劑，通過管路依次流入板式換熱器3和室外冷凝器5，其中，在板式換熱器3內時，製冷劑將把熱量傳遞給水，使得水溫升高，而流經室外冷凝器5內的製冷劑，將會把多餘的熱量配合室外風機4的作用下，快速擴散到外部空氣中。隨後，從室外冷凝器5流出的製冷劑，將進一步通過管路輸送給電子膨脹閥9，並由電子膨脹閥9處理變為低溫低壓的兩相製冷劑，接著，低溫低壓的兩相製冷劑流經蒸發器15時，將吸收乾燥箱14裡面乾燥空氣中的熱量，吸熱後蒸發成氣體，以氣體的形式通過管路流回壓縮機1。
當用戶需要對乾燥箱14中的循環空氣進行加溼，以增加循環空氣中的相對溼度時，打開熱水閥20，啟動水泵6，用於加溼的水在水泵6作用下，將從8儲水箱內通過第二入口32流入到板式換熱器3中，並吸收板式換熱器3中的製冷劑的熱量。這時候，通過調節水泵6的流量，使得板式換熱器3的第二出口34處水的溫度升高至乾燥設定溫度|(即用戶設定的需要對種子進行乾燥的乾燥溫度)，然後通過管路傳輸進入到高位水箱19中。
接著，繼續打開加溼閥21，溫水由高位水箱19的加溼供水口流出，並通過管路流入加溼器7，並在加溼器7的水蒸汽輸出端71的作用下，溫水霧化成水蒸汽，擴散進入到乾燥箱14，從而能夠用於增加乾燥箱14裡面循環空氣的溼度，避免循環空氣的溼度過低，影響種子的乾燥品質。
需要說明的是，當高位水箱19內的水量增加到洩水口的位置的時候，將流出並通過洩水管22流入到儲水箱8中。
對於本發明，具體實現上，當加溼除霜子系統內的水量不足時，還可以利用補水口23進行補水，所補水應為純淨水。
對於本發明，此外，鑑於蒸發器15在較長時間使用後，外表面將結霜，為了對蒸發器15進行除霜操作，用戶在蒸發器15處的結霜達到預設程度時，可以打開除霜閥24，使得高位水箱19內的溫水流入噴頭25，隨後，噴頭25噴出的溫水將噴淋至蒸發器15，在溫水作用下，蒸發器15表面所結的霜將逐漸融化並流入到下方的接水盤17，從而實現除霜的目的。接水盤17接到的水在經過過濾器18過濾後，將流入儲水箱8，系統重新正常工作，實現水的重複回收利用。
需要說明的是，對於本發明，所述乾燥箱14內的乾燥空氣在室內風機12的作用下，將在乾燥箱14內循環流動，其中，在經過室內冷凝器11時，乾燥空氣將吸收室內冷凝器11中高溫高壓製冷劑向外散發的熱量，而使得乾燥空氣的溫度進一步升高，隨後，乾燥空氣在經過放置糧食的物料盤13時，將對糧食進行加熱，同時帶走糧食內擴散出的水分，最後，乾燥空氣在經過蒸發器15的位置時，將把熱量傳遞給蒸發器15中的低溫低壓的兩相製冷劑流並析出水分，析出的水分將會流入到蒸發器15正下方的接水盤17中，經過過濾器18過濾後，流入儲水箱8中。
對於本發明，任意相互連通的兩個部件之間，用於連通的各種製冷劑管路和水管路，在穿越乾燥箱14內時，所述管路與乾燥箱14四周側壁的連接部位，將應用不燃隔熱材料分隔，避免乾燥箱14內部的空氣洩漏(即避免與外部環境發送接觸)。
綜上所述，與現有技術相比較，本發明提供的一種可調節空氣相對溼度的熱泵乾燥系統，其可以在保證對種子的乾燥處理操作具有較高幹燥速率的同時，能夠調節用於乾燥種子的循環空氣中的相對溼度，避免種子的內部產生過大的應力，從而降低乾燥過程對種子品質的傷害，保證種子的乾燥品質，有利於促進熱泵在種子乾燥領域的應用，具有重大的生產實踐意義。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。