[發明專利]一種多級熱泵干燥系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201911336022.4
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111023622B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 金旭;王寶瑞;劉忠彥;洪文鵬;章罕伶;劉卓然;杜可豐
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B41/31;F26B21/02;F26B21/08;F26B21/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王立普

本發明公開一種多級熱泵干燥系統及其控制方法，涉及熱泵干燥技術領域，該系統包括多級熱泵循環子系統和干燥介質循環子系統；所述多級熱泵循環子系統包括R410a熱泵循環子系統、R134a熱泵循環子系統、R744熱泵循環子系統和熱管循環子系統。采用本發明的上述系統的控制方法控制風量調節閥的開啟和關閉，可對干燥介質實現干燥箱上下送風、冷凝器前后旁通、蒸發器前后新風等6種工作模式；控制各級壓縮機的啟停，可實現一級除濕加熱干燥模式、二級除濕加熱干燥模式、三級除濕加熱干燥模式；控制多個變頻壓縮機的轉速，使不同機組蒸發、冷凝溫度達到最優匹配關系。解決了單級熱泵干燥系統壓縮機壓比大、效率低的問題，縮短了干燥時間，節約了能耗。

技術領域

本發明涉及熱泵干燥技術領域，特別是涉及一種多級熱泵干燥系統及其控制方法。

背景技術

干燥是一項高能耗的工藝過程，在國內，干燥設備能耗占GDP總能耗12％，但是干燥技術能源利用率只有40％～50％。傳統的熱風干燥具有較低的成本因而被廣泛應用，目前在我國占據主導地位，由于通過置換的方式不斷將高溫高濕的空氣排出，因此存在能耗大、干燥速率慢等缺點，且干燥室內的溫濕度均勻性較差，形成的熱濕環境不易控制。熱泵可以回收干燥過程中廢氣余熱的能量，將其回收并反復循環利用，可以降低干燥過程中的能耗。并且干燥操作不再受環境溫濕度的限制，較好地保持干燥產品的質量，產品的成品率和質量均有所提高，也特別適用于熱敏性食品和藥品。但是，單級熱泵壓縮機壓比較大，排濕廢氣潛熱回收率普遍較低，能源利用率低。

公開號為CN109945631A的發明專利采用室內外雙蒸發器，壓縮機采用雙壓縮缸，對系統排出的熱量和室外空氣熱量進行回收，提高熱量回收效率，但換熱器進出口溫差大，壓縮機的壓比會增加，導致壓縮機功耗增大，系統能效低。

中國發明專利申請號201510386768.1，本發明提供一種能回收廢氣熱量的熱泵型糧食干燥塔，整個系統形成一個回路，通過回收廢氣中的潛熱，達到節能環保的目的。但其設備能耗巨大，需多個壓縮機串聯運行，系統能耗很高。

發明內容

本發明的目的是提供一種多級熱泵干燥系統及其控制方法，以解決上述現有技術存在的問題，使熱泵干燥系統運行時的穩定性高、提高了干燥過程中排濕廢氣潛熱能源利用率，滿足不同工況下不同物料的干燥需求，并且有效的提高了熱泵制熱效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種多級熱泵干燥系統，包括多級熱泵循環子系統和干燥介質循環子系統；

所述多級熱泵循環子系統包括R410a熱泵循環子系統、R134a熱泵循環子系統、R744熱泵循環子系統和熱管循環子系統；所述R410a熱泵循環子系統包括依次串行閉合連接的R410a壓縮機、R410a冷凝器、R410a電子膨脹閥和R410a蒸發器；所述R134a熱泵循環子系統包括R134a壓縮機，所述R134a壓縮機出口的制冷劑管路分別與與R134a外置冷凝器進口的制冷劑管路和R134a內置冷凝器進口的制冷劑管路相連，R134a外置冷凝器和R134a內置冷凝器出口的制冷劑管路相交后與R134a電子膨脹閥進口的制冷劑管路相連，R134a電子膨脹閥出口的制冷劑管路與R134a蒸發器進口的制冷劑管路相連，R134a蒸發器出口與R134a壓縮機進口的制冷劑管路相連；所述R744熱泵循環子系統包括R744壓縮機；所述R744壓縮機出口與第一氣體冷卻器進口的制冷劑管路相連，第一氣體冷卻器出口與第二氣體冷卻器進口的制冷劑管路相連，第二氣體冷卻器出口與R744電子膨脹閥進口的制冷劑管路相連，R744電子膨脹閥出口與R744蒸發器進口的制冷劑管路相連，R744蒸發器出口與R744壓縮機進口的制冷劑管路相連；所述熱管循環子系統包括依次串行閉合連接的氟泵、熱管冷凝器、熱管蒸發器；