熱泵除溼乾燥裝置的製作方法

2023-06-06 20:18:36

專利名稱：熱泵除溼乾燥裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種空氣除溼和加熱的裝置，具體涉及一種適用於空氣閉式循環方式對空氣進行除溼和加熱的熱泵除溼乾燥裝置，屬於乾燥技術領域。
背景技術：
目前熱泵系統已普遍應用在乾燥領域，熱泵的蒸發器和冷凝器可以實現乾燥過程對空氣的除溼和加熱，傳統熱泵乾燥裝置一般採用單獨利用其冷凝器產生的熱量對物料進行乾燥，所產生的溼熱空氣對外排放，這種方式浪費熱量。還有一種方式是把乾燥室、蒸發器、冷凝器和循環風機通過管道連接成閉式循環系統，餘熱可以重複利用，但這種做法存在以下問題，返回的溼熱空氣與蒸發器溫差很大，高溫的水蒸氣的冷凝會消耗很大的製冷做功，另一方面，蒸發器在大量吸收水蒸氣的顯熱和潛熱時會把這部分的熱量轉移至冷凝器，連同壓縮機機械能產生的熱量，會導致冷凝器的溫度過高，影響熱泵系統的正常工作，所以只能採取浪費熱能的方式，通過排熱裝置或者通過排放室內熱風來解決降溫，以保障熱泵系統在允許的溫度範圍。另外，因外部氣溫過低或乾燥室保溫不善，可能出現在除溼階段空氣溫度降低後導致抵消了後面冷凝器的熱量，造成乾燥溫度不足的情況。歸納上述，傳統技術為了滿足除溼需要增大熱泵的功率應付冷凝除溼，但製冷做功加大後又會導致熱端溫度過高，造成乾燥設備耗能偏高甚至影響熱泵正常工作的問題，同時也出現蒸發器與冷凝器冷量和熱量相抵消，在加大壓縮機冷熱端做功的情況下因環境因素導致其溫度不能滿足乾燥的需要，可謂「既怕冷又怕熱」。之前也有技術通過增加全熱交換器或氣液循環回熱器來交換進出風的熱量來降低蒸發器與冷凝器的過風溫差，但由於其熱交換效率只有50%左右，情況雖有改善，但效果很一般，而且結構複雜。

實用新型內容基於此，本實用新型提供一種熱泵除溼乾燥裝置，該種除溼乾燥裝置在滿足對空氣除溼加熱的前提下，大大降低蒸發器和冷凝器的熱負荷，保障熱泵系統在合適的溫度範圍內，降低了熱泵的額定功率，同時可對空氣進行溫度和溼度獨立控制，適應不同乾燥工藝和外部環境，並大幅降低能耗。一種熱泵除溼乾燥裝置，包括熱泵系統、聯合換熱器、水氣分離室；其特徵在於，所述的聯合換熱器其內部設有由多片間隔排列的導熱片分隔而成的彼此相鄰的進氣通道和回氣通道；進氣通道和回氣通道的上方設有貫穿其中的高溫導熱管，進氣通道和回氣通道的下方設有貫穿其中的低溫導熱管，高溫導熱管與低溫導熱管分別與導熱片連於一起；高溫導熱管和低溫導熱管各分別對應接入到熱泵系統的冷凝段循環迴路和蒸發段循環迴路中；進氣通道的進氣出口和回氣通道的回氣入口通過水氣分離室連通；副冷凝器的導熱管與高溫導熱管並聯接到熱泵系統的冷凝段循環迴路中，或者，副蒸發器的導熱管與低溫導熱管並聯接到熱泵系統的蒸發段循環迴路中，或者，副冷凝器的導熱管與高溫導熱管並聯接到熱泵系統的冷凝段循環迴路中，同時副蒸發器的導熱管與低溫導熱管並聯接到熱泵系統的蒸發段循環迴路中。本實用新型解決技術問題還可以進一步採取下列改進措施:在熱泵系統中，連接高溫導熱管與低溫導熱管的管路中串聯連接有節流閥。副蒸發器的導熱管和副冷凝器的導熱管各分別設有控制閥門。副蒸發器其外部設有風機，副冷凝器其外部設有風機。所述的水氣分離室其內部設有防止進氣出口與回氣入口直接連通的擋水板或過濾網。所述的聯合換熱器其內部的進氣通道的上方和回氣通道的上方對應地設有進氣入口和回氣出口。各進氣通道的進氣入口連通進風罩，各回氣通道的回氣出口連通出風罩。水氣分離室的最低位置設有排水口。熱泵系統其中的壓縮機是變頻壓縮機或數碼渦旋壓縮機。所述的高溫導熱管和低溫導熱管各為多組並聯的迂迴蛇型銅管，其直線管段穿過導熱片。本實用新型具有以下技術效果:1、本實用新型從進氣通道進入的溼熱空氣通過吸收回氣通道冷卻後的空氣的冷量，在到達聯合換熱器下方的冷凝區域前其溫度已經降低，大大減少了冷凝除溼所消耗的製冷做功。從回氣通道返回出去的空氣通過吸收進氣通道高溫空氣的熱量，在到達聯合換熱器上方的加熱區域前其溫度已經升高，大大減少了冷凝器加熱所消耗的制熱做功。進出空氣在聯合換熱器的內的顯熱交換率可達到九成以上，減去潛熱耗能部分，其綜合節電超過五成以上，在同等乾燥負載的情況下，熱泵選型功率不到一半，大大降低製造成本和運行成本。2、本實用新型通過控制壓縮機或閥門調節冷媒流量可控制低溫導熱管的溫度值，可調節處理後空氣的溼度；通過調節副冷凝器或副蒸發器的對外熱交換量，可調節處理後空氣的溫度，可使處理後的空氣溫度與溼度連續穩定並可精確控制，適應熱泵系統工作溫度和不同乾燥工藝溫度的要求，以及適應不同的氣溫環境。3、應用本實用新型的閉式循環乾燥裝置，對乾燥過程產生的溼熱空氣不必要排放，可全部進入本裝置除溼和再加熱，水分冷凝為水單獨排出，避免在排放潮溼空氣時連同熱量一起排掉，餘熱全部利用，更加節能。由於不需要對外排氣，對於食品、農產品、中藥材、菸草類的乾燥可大大減少因新風帶進的汙染物，也減少其氣味的損失。4、本實用新型結構簡單、製作容易、操作方便，通過控制閥門可實現溫溼度全自動控制。

圖1為本實用新型具體實施例的示意圖。圖2、圖3是聯合換熱器的不同視覺方向的示意圖。圖4是圖2的A-A方向剖視圖。圖5是圖2的B-B方向剖視圖。
具體實施方式
如圖1至圖5所示，實施例:熱泵除溼乾燥裝置，包括熱泵系統、聯合換熱器5、水氣分離室8 ;所述的聯合換熱器5其內部設有由多片間隔排列的導熱片16分隔而成的彼此相鄰的進氣通道17和回氣通道18 ;進氣通道17和回氣通道18的上方設有貫穿其中的高溫導熱管6，進氣通道17和回氣通道18的下方設有貫穿其中的低溫導熱管7，高溫導熱管6與低溫導熱管7分別與導熱片16連於一起。高溫導熱管6和低溫導熱管7各分別對應接入到熱泵系統的冷凝段循環迴路和蒸發段循環迴路中；進氣通道17的進氣出口 13和回氣通道18的回氣入口 14通過水氣分離室8連通；副冷凝器2的導熱管與高溫導熱管6並聯接到熱泵系統的冷凝段循環迴路中，同時副蒸發器3的導熱管與低溫導熱管7並聯接到熱泵系統的蒸發段循環迴路中。熱泵系統的冷凝段循環迴路，就是常規熱泵系統中裝冷凝器的地方，熱泵系統的蒸發段循環迴路，就是常規熱泵系統中裝蒸發器的地方。在熱泵系統中，連接高溫導熱管6與低溫導熱管7的管路中串聯連接有節流閥4。副蒸發器3的導熱管和副冷凝器2的導熱管各分別設有控制閥門。副蒸發器3其外部設有風機，副冷凝器2其外部設有風機。所述的水氣分離室8其內部設有防止進氣出口與回氣入口直接連通的擋水板10或過濾網。擋水板是常規收集過風中露水的板體。所述的聯合換熱器其內部的進氣通道17的上方和回氣通道18的上方對應地設有進氣入口 11和回氣出口 12。進氣通道17的上方和回氣通道18的上方的一端設有堵塞物15塞住。各進氣通道17的進氣入口 11連通進風罩19，各回氣通道的回氣出口 12連通出風罩20。水氣分離室8的最低位置設有排水口 9。熱泵系統其中的壓縮機I是變頻壓縮機或數碼渦旋壓縮機。所述的高溫導熱管6和低溫導熱管7各為多組並聯的迂迴蛇型銅管，其直線管段穿過導熱片16。工作原理:熱泵系統在工作時聯合換熱器內部形成兩個溫度區間，靠上部分可視作主冷凝器成為空氣加熱區域，靠下部分可視作主蒸發器成為低溫除溼區域。空氣由風機驅使通過進風罩進入進氣通道，由上至下流經低溫導熱管和其周邊導熱片，到達水氣分離室後穿過擋水板進入回氣通道，並由下至上流經出高溫導熱管和其周邊導熱片後由回氣出口流出，最後通過出風罩集中流出。聯合換熱器內各進氣通道的空氣由上至下流動，與冷卻後經回氣通道由下至上流出的空氣首先通過通道壁產生熱交換，然後與低溫導熱管流動的冷媒產生熱交換，使聯合換熱器內部空氣溫度由上至下逐漸降低。當空氣流經進氣通道靠近低溫導熱管時，已吸收大部分從回氣通道內冷卻後折返出去空氣的冷量，接觸除溼的低溫導熱管前空氣已充分預冷，在流經低溫導熱管周圍區域後其換熱溫差較少，減少了吸收低溫冷媒的冷量，空氣也能獲得更低的冷凝溫度使結露條件大大改善，除溼效能顯著提高。空氣在聯合換熱器下方水氣分離室通過擋水板吸附懸浮的水滴後，由下至上折返進入各個回氣通道，空氣從回氣通道下方往上流動時會通過通道壁吸收進氣通道內空氣的熱量使其溫度逐步恢復，減少了後續高溫導熱管(可視作主冷凝器)的熱量需求。空氣冷凝除溼與回熱升溫過程的熱交換(或冷量交換)主要是靠進出空氣之間相向對流吸熱和放熱過程來實現，這部分的熱量和冷量傳遞不需要通過壓縮機做功來實現，所以相當節能。本裝置通過控制低溫導熱管的溫度來調節氣體的冷凝溫度，用以控制處理後空氣的溼度，當出風溫度高於設定溫度時，啟動副冷凝器及散熱風機，可降低出風溫度，反之則啟動副蒸發器及其風機。空氣的溫溼度可實現自動控制。本實用新型可廣泛應用於農產品、水產品、食品、中藥材、菸草、木材、塑料顆粒、衣物等物料的乾燥。本實用新型所採用的蒸發器和冷凝器，其導熱管內部導熱介質既可採用製冷、熱泵壓縮機的製冷工質作為熱交換介質，也可分別使用外部提供已經冷卻和加熱的導熱液作為熱交換介質。實施例2，本例的特點為，副冷凝器的導熱管與高溫導熱管並聯接到熱泵系統的冷凝段循環迴路中，本例不設置副蒸發器及其閥門結構，其餘同實施例1。實施例3，本例的特點為，副蒸發器的導熱管與低溫導熱管並聯接到熱泵系統的蒸發段循環迴路中，本例不設置副冷凝器及其閥門結構，其餘同實施例1。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種熱泵除溼乾燥裝置，包括熱泵系統、聯合換熱器、水氣分離室；其特徵在於，所述的聯合換熱器其內部設有由多片間隔排列的導熱片分隔而成的彼此相鄰的進氣通道和回氣通道；進氣通道和回氣通道的上方設有貫穿其中的高溫導熱管，進氣通道和回氣通道的下方設有貫穿其中的低溫導熱管，高溫導熱管與低溫導熱管分別與導熱片連於一起； 高溫導熱管和低溫導熱管各分別對應接入到熱泵系統的冷凝段循環迴路和蒸發段循環迴路中；進氣通道的進氣出口和回氣通道的回氣入口通過水氣分離室連通；副冷凝器的導熱管與高溫導熱管並聯接到熱泵系統的冷凝段循環迴路中，或者，副蒸發器的導熱管與低溫導熱管並聯接到熱泵系統的蒸發段循環迴路中，或者，副冷凝器的導熱管與高溫導熱管並聯接到熱泵系統的冷凝段循環迴路中，同時副蒸發器的導熱管與低溫導熱管並聯接到熱泵系統的蒸發段循環迴路中。
2.根據權利要求1所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，在熱泵系統中，連接高溫導熱管與低溫導熱管的管路中串聯連接有節流閥。
3.根據權利要求1所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，副蒸發器的導熱管和副冷凝器的導熱管各分別設有控制閥門。
4.根據權利要求1所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，副蒸發器其外部設有風機，副冷凝器其外部設有風機。
5.根據權利要求1所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，所述的水氣分離室其內部設有防止進氣出口與回氣入口直接連通的擋水板或過濾網。
6.根據權利要求1所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，所述的聯合換熱器其內部的進氣通道的上方和回氣通道的上方對應地設有進氣入口和回氣出口。
7.根據權利要求6所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，各進氣通道的進氣入口連通進風罩，各回氣通道的回氣出口連通出風罩。
8.根據權利要求1所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，水氣分離室的最低位置設有排水口。
9.根據權利要求1所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，熱泵系統其中的壓縮機是變頻壓縮機或數碼渦旋壓縮機。
10.根據權利要求1所述的熱泵除溼乾燥裝置，其特徵在於，所述的高溫導熱管和低溫導熱管各為多組並聯的迂迴蛇型銅管，其直線管段穿過導熱片。
專利摘要本實用新型公開了一種熱泵除溼乾燥裝置，包括熱泵系統、聯合換熱器、水氣分離室；其特徵在於，所述的聯合換熱器其內部設有由多片間隔排列的導熱片分隔而成的彼此相鄰的進氣通道和回氣通道；進氣通道和回氣通道的上方設有貫穿其中的高溫導熱管，進氣通道和回氣通道的下方設有貫穿其中的低溫導熱管，高溫導熱管與低溫導熱管分別與導熱片連於一起。該種除溼乾燥裝置在滿足對空氣除溼加熱的前提下，大大降低蒸發器和冷凝器的熱負荷，保障熱泵系統在合適的溫度範圍內，降低了熱泵的額定功率，同時可對空氣進行溫度和溼度的獨立控制，適應不同乾燥工藝和外部環境，並大幅降低能耗。
文檔編號F26B21/00GK203011097SQ20122044829
公開日2013年6月19日 申請日期2012年9月4日 優先權日2012年9月4日
發明者李賢錫 申請人:廣東芬尼克茲節能設備有限公司