[發明專利]一種內燃機驅動熱泵干燥裝置

在審

• 申請號: 201610225568.2
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN105783485A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 馬慧齊;李應林;步應輝;劉澤寧;鄒宇凡;張先明;宿子帆;楊俊影;張星星
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: F26B21/00
• 分類號: F26B21/00;F25B27/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明涉及一種內燃機驅動熱泵干燥裝置，屬于空氣調節技術和食品干燥技術領域。

背景技術

國內現代干燥技術是從20世紀50年代逐漸發展起來的。近年來，中國逐漸實現了干燥技 術行業的工業化。然而目前能源消耗量大、利用效率偏低是食品干燥領域面臨的一個重要的急 需解決的技術難題。若能提高干燥過程的能量利用率，每年可節約大量的能源。

干燥過程的節能問題被人們所重視。目前，熱泵干燥主要是回收干燥廢氣中的潛熱，用于 干燥過程。熱泵干燥技術就是基于這樣背景下發展起來的一種新型節能干燥技術。它利用熱泵 除去從干燥室出來的濕空氣的水分，獲得大量潛熱后，對除濕后的空氣重新加熱。

同傳統干燥方法相比，熱泵干燥具有以下優點：(1)節約能源。熱泵干燥裝置充分利用濕 空氣通過蒸發器時釋放的熱量來進行干燥。(2)提高產品質量。將傳感及控制技術結合起來應 用于熱泵干燥，通過準確調節蒸發器溫度、冷凝器溫度和氣流速度，來調節干燥介質的溫度、 濕度及物料的干燥速度，可對干燥質量進行實時控制。(3)環境友好。對于全封閉熱泵干燥裝 置，干燥過程中不向外排放空氣，也無需補充新鮮空氣，可以避免廢氣對大氣的污染，也可避 免由于換氣導致的物料污染。特別適用于食品、藥材等物料的干燥。(4)干燥范圍廣。熱泵干 燥裝置的干燥介質溫度范圍一般為-20-100℃，相對濕度范圍一般為15-80％，適合對多種類 型物料的干燥。

目前的熱泵干燥裝置在干燥介質溫度較低(0-60℃)時，與其它干燥方式相比有較大優勢， 而當要求的干燥介質溫度較高時，完全靠熱泵冷凝器加熱干燥介質有一定的難度，此時必須通 過提高壓縮機的壓比來提高壓縮機的排氣溫度。這不僅會對壓縮機產生負面影響，而且會使熱 泵系統的能源效率大幅下降，熱泵的成本明顯上升。所以在目前熱泵干燥技術的發展中，提高 干燥溫度成為其中的一個重點。通過加裝輔助加熱系統，使通過冷凝器的空氣進一步加熱以提 高干燥溫度，是目前廣泛采用的方式之一。

在燃氣機驅動熱泵干燥裝置方面，目前已經有一些文獻和專業研究資料。中國專利 CN102788493A設計了一種燃氣機驅動的熱泵干燥裝置，利用廢熱回收來提高能源的利用率； 專利CN204168981U設計了一種燃氣式糧食干燥機，采用新能源為燃料，可減少對環境的污染； 專利CN02822947.9設計了利用燃氣輪機的干燥機系統及使用方法。

然而，現有的燃氣機驅動熱泵干燥技術主要存在幾個問題：(1)經過蒸發器冷卻降溫除濕 后，溫度為10-15℃的新風立即被送入冷凝器進行加熱升溫；由于冷凝器的冷凝溫度一般為 50℃左右，因此新風經過冷凝器加熱后，其溫度上升幅度接近30℃，屬于大溫差傳熱過程， 能源利用效率低，明顯不合理。(2)來自于物料倉的高溫高濕的排風沒有被有效回收利用，而 是直接排放到外界環境中，造成能源浪費和環境熱污染。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種改進的內燃機驅動熱泵干燥裝置，在不 增加系統裝置能耗的基礎上，通過回收系統裝置的排風余熱，實現小溫差傳熱，進一步提高系 統送風溫度，減少對周圍環境造成的熱污染，提高能源利用率。

本發明采用的技術方案是：

一種內燃機驅動熱泵干燥裝置，包括熱泵干燥系統、干燥介質循環系統和熱量回收循環系 統；所述熱泵干燥系統包括熱泵循環系統和水循環系統：熱泵循環系統是由壓縮機、膨脹閥、 蒸發器和冷凝器首尾依次相接而成，水循環系統包括內燃機、以及依次連接的缸套換熱器、煙 氣換熱器、再熱器和第一水泵，缸套換熱器和煙氣換熱器分別與內燃機相連，所述內燃機通過 聯軸器驅動所述壓縮機工作；所述干燥介質循環系統包括依次排布的過濾器、所述蒸發器、預 熱器、所述冷凝器、所述再熱器、物料倉和熱回收器；所述熱量回收循環系統由所述預熱器、 第二水泵和所述熱回收器依次連接構成。

所述熱泵循環系統(制冷循環)的壓縮機由內燃機驅動，壓縮機做功并利用蒸發器回收低 品位熱能，在冷凝器中加以利用。熱泵工質在蒸發器內吸收經過過濾處理的新風的熱量，使之 氣化吸熱，經壓縮機壓縮后，進入冷凝器中冷凝，并將熱量傳給空氣。由冷凝器出來的熱空氣 再進入物料倉，對濕物料進行干燥。