[發(fā)明專利]直接熱泵集成變壓干燥系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810201181.2
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108870878A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳晨;王彬;王鵬恩
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F26B9/06
• 分類號: F26B9/06;F26B21/04;F25B30/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種直接熱泵集成變壓干燥系統(tǒng)和方法，屬于能源與動力等領(lǐng)域。其特征在于：該系統(tǒng)以常規(guī)直接熱泵的蒸發(fā)器為冷源、冷凝器為熱源，循環(huán)空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)增壓升溫后，在干燥箱中與濕物料發(fā)生熱濕交換后溫度降低、濕度增加，然后被分為兩路：一路經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)與干燥箱入口的高溫空氣混合降低入口物料的熱損傷；另一路通過蒸發(fā)器降溫后，再經(jīng)膨脹機(jī)降壓凝結(jié)出水分，進(jìn)入氣液分離器，其中氣體在冷凝器中吸收熱量后，進(jìn)入空氣壓縮機(jī)開始下一輪循環(huán)。該系統(tǒng)在閉式空氣循環(huán)中增加了壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，通過調(diào)整空氣壓縮機(jī)和冷媒壓縮機(jī)壓比，可以適應(yīng)不同的干燥箱溫度和凝水率需求。該系統(tǒng)采取閉式循環(huán)，不受外界環(huán)境空氣潔凈度、溫度和濕度的影響，同時由于膨脹機(jī)回收了部分膨脹功，系統(tǒng)不僅可以有效節(jié)能，而且能夠有效除濕。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直接熱泵集成變壓干燥系統(tǒng)及方法，屬于能源與動力領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)中,為了物料的使用和進(jìn)一步加工,通常會采取干燥的方法,干燥技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等行業(yè)，在生物技術(shù)，納米技術(shù)等新興產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。干燥在目前是高能耗操作，在生產(chǎn)總耗能中占比較高。同時不同的物料對于干燥后的特性要求不同，干燥中需要不同的操作條件，對于干燥方法和干燥設(shè)備就有不同的需求。因此，有必要設(shè)計高效節(jié)能，同時適用范圍廣的干燥系統(tǒng)。

現(xiàn)在常規(guī)的干燥系統(tǒng)以熱泵干燥為主，按照干燥介質(zhì)與外界環(huán)境的連通程度，可分為開式，半開式和封閉式三大類。開式熱泵干燥裝置結(jié)構(gòu)簡單，操控方便，但是受環(huán)境溫度影響大；封閉式干燥裝置可省去進(jìn)氣凈化設(shè)備，沒有對環(huán)境的廢氣排放污染，干燥溫度可調(diào)節(jié)，干燥介質(zhì)也有多種選擇；半開式干燥裝置則介于兩者之間。但是在這三種干燥裝置中，以空氣做干燥介質(zhì)為例，濕空氣的露點一般只取決于濕空氣的含濕量，而本發(fā)明設(shè)計的直接熱泵集成變壓干燥系統(tǒng)對進(jìn)入干燥室的熱空氣加壓,提高濕空氣露點，增強(qiáng)空氣吸濕能力,對干燥室出來的濕空氣經(jīng)冷凝后膨脹降壓,降低濕空氣露點,提高凝水率，能夠極大的提高干燥效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種直接熱泵集成變壓干燥系統(tǒng)及方法。

該系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、干燥箱、循環(huán)風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、氣液分離器、冷凝器、節(jié)流閥、冷媒壓縮機(jī)；

蒸發(fā)器包括熱側(cè)入口、熱側(cè)出口、冷側(cè)入口和冷側(cè)出口；

冷凝器包括熱側(cè)入口、熱側(cè)出口、冷側(cè)入口和冷側(cè)出口；

氣液分離器包括入口、氣體出口和液體出口；

干燥箱入口與空氣壓縮機(jī)出口相連，干燥箱出口分兩路：一路經(jīng)過循環(huán)風(fēng)機(jī)與干燥箱入口相連；另一路與蒸發(fā)器熱側(cè)入口相連，蒸發(fā)器熱側(cè)出口經(jīng)過膨脹機(jī)后，與氣液分離器入口相連，氣液分離器氣體出口與冷凝器冷側(cè)入口相連，冷凝器冷側(cè)出口經(jīng)空氣壓縮機(jī)后與干燥室入口相連；冷凝器熱側(cè)出口經(jīng)過節(jié)流閥后，與蒸發(fā)器冷側(cè)入口相連，蒸發(fā)器冷側(cè)出口經(jīng)過冷媒壓縮機(jī)后與冷凝器熱側(cè)入口相連。

根據(jù)本發(fā)明所述的一種直接熱泵集成變壓干燥系統(tǒng)的工作方法，該系統(tǒng)包括兩個閉式循環(huán)：閉式空氣循環(huán)和冷媒制冷循環(huán)；其中閉式空氣循環(huán)壓力可變。在閉式空氣循環(huán)中，循環(huán)空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入干燥箱，在干燥箱中與濕物料發(fā)生熱濕交換，濕物料被加熱干燥，循環(huán)空氣被冷卻加濕后分為兩路：一路經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)與干燥箱入口的高溫空氣混合；另一路進(jìn)入蒸發(fā)器熱側(cè)，被其冷側(cè)的制冷劑冷卻并冷凝出液態(tài)水后，進(jìn)入膨脹機(jī)對外膨脹做功并降溫凝結(jié)，膨脹機(jī)出口的乏汽再進(jìn)入氣液分離器，凝結(jié)水分離出來后從氣液分離器液體出口排出，氣體從氣液分離器氣體出口排出，進(jìn)入冷凝器冷側(cè)，被其熱側(cè)的制冷劑加熱后排出，進(jìn)入空氣壓縮機(jī)開始下一輪循環(huán);

在冷媒制冷循環(huán)中，制冷劑經(jīng)冷媒壓縮機(jī)增壓后進(jìn)入冷凝器熱側(cè)，向其冷側(cè)的循環(huán)空氣放熱，再經(jīng)過節(jié)流閥后進(jìn)入蒸發(fā)器冷側(cè)，吸收其熱側(cè)循環(huán)空氣的熱量，蒸發(fā)成氣體后排出,進(jìn)入冷媒壓縮機(jī)開始下一輪循環(huán)。

相比常規(guī)的干燥系統(tǒng)，上述系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三個方面：