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一种模式可切换的余热回收型 热 泵干燥装置及其运行方法

阅读：1018发布：2020-06-06

专利汇可以提供一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置及其运行方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置及其运行方法。该装置包括热泵系统和空气处理系统。所述热泵系统包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、经济器、辅助换热器、流量调节阀及连接管路；所述空气处理系统包括干燥室、两个回热器、两个风机、六个电动风阀及连接管路。本发明在常规热泵干燥系统中加入两个回热器，实现干燥余热的多级回收；同时还设置六个电动风阀，可实现多个运行模式的切换，保证装置在全工况范围内的节能性。，下面是一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置及其运行方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置，其特征在于，包含热泵系统和空气处理系统；
所述热泵系统包括压缩机(2)、冷凝器(3)、蒸发器(4)、辅助换热器(5)、经济器(6)、第一节流装置(7)、第二节流装置(8)和流量调节阀(9)；
所述热泵系统的连接方式为：
所述压缩机(2)的排气口与所述流量调节阀(9)的入口相连，所述压缩机(2)的吸气口与所述蒸发器(4)的出口相连，所述压缩机(2)的中间喷气口与所述经济器(6)的第二流道出口相连；
所述冷凝器(3)的入口与所述流量调节阀(9)的出口相连，所述冷凝器(3)的出口与所述辅助换热器(5)的出口相连后分成两个支路分别与所述经济器(6)的第一流道入口和所述第二节流装置(8)的入口相连；
所述蒸发器(4)的入口与所述第一节流装置(7)的出口相连；
所述辅助换热器(5)的入口与所述流量调节阀(9)的旁通出口相连；
所述经济器(6)的第一流道出口与所述第一节流装置(7)的入口相连，所述经济器(6)的第二流道入口与所述第二节流装置(8)的出口相连；
所述空气处理系统包括干燥室(1)、第一风机(10)、第二风机(11)、第一回热器(12)、第二回热器(13)、第一电动风阀(14)、第二电动风阀(15)、第三电动风阀(16)、第四电动风阀(17)、第五电动风阀(18)、第六电动风阀(19)和风道(20)；
所述空气处理系统的连接方式为：
所述冷凝器(3)、蒸发器(4)、第一风机(10)、第二风机(11)、第一回热器(12)、第二回热器(13)、第一电动风阀(14)、第二电动风阀(15)、第三电动风阀(16)、第四电动风阀(17)、第五电动风阀(18)和第六电动风阀(19)均安装在所述风道(20)内；所述第一回热器(12)和第二回热器(13)中均具有两条流道；
所述干燥室(1)的下方设有送风口，上方设有排放口，均与所述风道(20)相连构成循环回路；
所述第一回热器(12)的第一流道入口通过所述风道(20)与所述干燥室(1)排放口相连，第一流道出口通过所述风道(20)与所述第一电动风阀(14)入口相连，所述第一回热器(12)的第二流道入口通过所述风道(20)与所述第四电动风阀(17)出口相连，第二流道出口与通过所述风道(20)与所述干燥室(1)送风口相连；
所述第二回热器(13)的第一流道入口与所述第一电动风阀(14)出口相连，第一流道出口与所述蒸发器(4)入口相连，所述第二流道入口与所述蒸发器(4)出口相连，第二流道出口与所述第一风机(10)入口相连；
所述第一风机(10)的出口与所述第四电动风阀(17)入口相连；
所述第二风机(11)的入口与外界环境相连，出口与所述第五电动风阀(18)相连；
所述第二电动风阀(15)一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第一回热器(12)和所述第一电动风阀(14)中间的风道(20)；
所述第三电动风阀(16)一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第二回热器(13)和所述第一电动风阀(14)中间的风道(20)；
所述第五电动风阀(18)一侧与所述第二风机(11)相连，另一侧连接所述第一回热器(12)和所述第四电动风阀(17)中间的风道(20)；
所述第六电动风阀(19)一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第一风机(10)和所述第四电动风阀(17)中间的风道(20)。
2.如权利要求1所述的一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置，其特征在于，所述压缩机(2)为喷气增焓涡旋式变频压缩机。
3.如权利要求1所述的一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置，其特征在于，所述第一风机(10)和第二风机(11)均为变频风机。
4.一种如权利要求1所述热泵干燥装置的运行方法，其特征在于，包括闭式运行模式、开式除湿运行模式和开式不除湿运行模式；
在所述闭式运行模式中：
所述压缩机(2)、第一风机(10)开启，第一电动风阀(14)、第四电动风阀(17)打开；第二风机(11)关机，第二电动风阀(15)、第三电动风阀(16)、第五电动风阀(18)、第六电动风阀(19)关闭；
所述压缩机(2)根据所述干燥室(1)内空气相对湿度PID调节转速；所述流量调节阀(9)根据所述干燥室(1)内空气温度PID调节旁通阀门开度；所述第一风机(10)工作在额定工况；
在所述开式不除湿运行模式中：
所述压缩机(2)、第一风机(10)、第二风机(11)开启，第二电动风阀(15)、第三电动风阀(16)、第五电动风阀(18)、第六电动风阀(19)打开；第一电动风阀(14)、第四电动风阀(17)关闭；
所述第二风机(11)根据所述干燥室(1)内空气相对湿度PID调节转速；所述压缩机(2)根据所述干燥室(1)内空气温度PID调节转速；
在所述开式除湿运行模式中：
所述压缩机(2)、第一风机(10)开启，第二电动风阀(15)、第三电动风阀(16)、第四电动风阀(17)打开；第二风机(11)关机，第一电动风阀(14)、第五电动风阀(18)、第六电动风阀(19)关闭；
所述压缩机(2)根据所述干燥室(1)内空气相对湿度PID调节转速；所述流量调节阀(9)根据所述干燥室(1)内空气温度PID调节旁通阀门开度；所述第一风机(10)工作在额定工况。
5.如权利要求4所述的运行方法，其特征在于，所述热泵干燥装置根据环境温湿度条件选择最佳运行模式。

说明书全文

一种模式可切换的余热回收型热 泵干燥装置及其运行方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热泵干燥领域，尤其涉及一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置及其运行方法。

背景技术

[0002] 热风干燥是机械烘干中最为常见的干燥方式，具有物料处理量大、设备成本低等优点。根据热源形式的不同，热风干燥可分为燃煤烘干、燃柴烘干、热泵烘干、太阳能烘干等。燃煤、燃柴干燥过程高能耗、高污染，此外燃煤燃柴烘干过程自动化程度低，烘干过程无法实现精确控制，导致物料干燥后品质无法保证，太阳能干燥也存在热源不稳定的问题。热泵干燥由于具有高效节能、安全可靠，自动化程度高，受环境因素影响小等特点逐渐成为干燥领域的主要应用手段。

[0003] 当前热泵干燥也存在一些不足。常见的热泵干燥系统可分为开式系统、闭式系统和半开式系统等，各自存在适用的环境条件，大部分的热泵干燥系统无法保证在全工况范围内具有较好的节能性。此外，排湿废气余热浪费严重、启动过程升温较慢也是目前热泵干燥装备普遍存在的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种保证全工况范围内具有较高节能性的模式可切换的余热回收型热泵干燥装置；

[0005] 本发明拟用如下技术方案实现本发明的目的：

[0006] 模式可切换的余热回收型热泵干燥装置，其包含热泵系统和空气处理系统；

[0007] 所述热泵系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、辅助换热器、经济器、第一节流装置、第二节流装置和流量调节阀；

[0008] 所述热泵系统的连接方式为：

[0009] 所述压缩机的排气口与所述流量调节阀的入口相连，所述压缩机的吸气口与所述蒸发器的出口相连，所述压缩机的中间喷气口与所述经济器的第二流道出口相连；

[0010] 所述冷凝器的入口与所述流量调节阀的出口相连，所述冷凝器的出口与所述辅助换热器的出口相连后分成两个支路分别与所述经济器的第一流道入口和所述第二节流装置的入口相连；

[0011] 所述蒸发器的入口与所述第一节流装置的出口相连；

[0012] 所述辅助换热器的入口与所述流量调节阀的旁通出口相连；

[0013] 所述经济器的第一流道出口与所述第一节流装置的入口相连，所述经济器的第二流道入口与所述第二节流装置的出口相连；

[0014] 所述空气处理系统包括干燥室、第一风机、第二风机、第一回热器、第二回热器、第一电动风阀、第二电动风阀、第三电动风阀、第四电动风阀、第五电动风阀、第六电动风阀和风道；

[0015] 所述空气处理系统的连接方式为：

[0016] 所述冷凝器、蒸发器、第一风机、第二风机、第一回热器、第二回热器、第一电动风阀、第二电动风阀、第三电动风阀、第四电动风阀、第五电动风阀和第六电动风阀均安装在所述风道内；所述第一回热器和第二回热器中均具有两条流道；

[0017] 所述干燥室的下方设有送风口，上方设有排放口，均与所述风道相连构成循环回路；

[0018] 所述第一回热器的第一流道入口通过所述风道与所述干燥室排放口相连，第一流道出口通过所述风道与所述第一电动风阀入口相连，所述第一回热器的第二流道入口通过所述风道与所述第四电动风阀出口相连，第二流道出口与通过所述风道与所述干燥室送风口相连；

[0019] 所述第二回热器的第一流道入口与所述第一电动风阀出口相连，第一流道出口与所述蒸发器入口相连，所述第二流道入口与所述蒸发器出口相连，第二流道出口与所述第一风机入口相连；

[0020] 所述第一风机的出口与所述第四电动风阀入口相连；

[0021] 所述第二风机的入口与外界环境相连，出口与所述第五电动风阀相连；

[0022] 所述第二电动风阀一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第一回热器和所述第一电动风阀中间的风道；

[0023] 所述第三电动风阀一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第二回热器和所述第一电动风阀中间的风道；

[0024] 所述第五电动风阀一侧与所述第二风机相连，另一侧连接所述第一回热器和所述第四电动风阀中间的风道；

[0025] 所述第六电动风阀一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第一风机和所述第四电动风阀中间的风道。

[0026] 进一步的，所述压缩机为喷气增焓涡旋式变频压缩机。

[0027] 进一步的，所述第一风机和第二风机均为变频风机。

[0028] 本发明的另一目的在于提供一种如上述热泵干燥装置的运行方法，其包括闭式运行模式、开式除湿运行模式和开式不除湿运行模式；

[0029] 在所述闭式运行模式中：

[0030] 所述压缩机、第一风机开启，第一电动风阀、第四电动风阀打开；第二风机关机，第二电动风阀、第三电动风阀、第五电动风阀、第六电动风阀关闭；

[0031] 所述压缩机根据所述干燥室内空气相对湿度PID调节转速；所述流量调节阀根据所述干燥室内空气温度PID调节旁通阀门开度；所述第一风机工作在额定工况；

[0032] 在所述开式不除湿运行模式中：

[0033] 所述压缩机、第一风机、第二风机开启，第二电动风阀、第三电动风阀、第五电动风阀、第六电动风阀打开；第一电动风阀、第四电动风阀关闭；

[0034] 所述第二风机根据所述干燥室内空气相对湿度PID调节转速；所述压缩机根据所述干燥室内空气温度PID调节转速；

[0035] 在所述开式除湿运行模式中：

[0036] 所述压缩机、第一风机开启，第二电动风阀、第三电动风阀、第四电动风阀打开；第二风机关机，第一电动风阀、第五电动风阀、第六电动风阀关闭；

[0037] 所述压缩机根据所述干燥室内空气相对湿度PID调节转速；所述流量调节阀根据所述干燥室内空气温度PID调节旁通阀门开度；所述第一风机工作在额定工况。

[0038] 进一步的，所述热泵干燥装置根据环境温湿度条件选择最佳运行模式。

[0039] 与现有技术相比，本发明所述的一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置具有的优势在于：

[0040] 第一，本发明可通过电动风阀的开关和变频风机的启停，改变热泵干燥装置的运行模式：当室外空气相对湿度较高时，干燥室内的排气比室外空气更加适合循环利用，采用闭式运行模式；当室外空气相对湿度较低时，可用对外界空气加热后直接送入干燥室，采用开式不除湿运行模式；当室外空气相对湿度适中时，需对外界空气进行除湿、加热后再送入干燥室，采用开式除湿运行模式；保证热泵干燥装置在全工况范围内具有较高节能性；

[0041] 第二，本发明集成了双重回热器，可实现排湿废气的余热回收，并利用蒸发器出口的低温空气对进入蒸发器的空气进行预冷，减小系统降温除湿能耗；

[0042] 第三，本发明较常规热泵干燥装置，添加了经济器部件，并采用补气增焓压缩机，可提高在大温差工况下的运行效率；

[0043] 第四，本发明采用的变频压缩机也可较好的解决干燥启动过程升温较慢的问题。

[0044] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果做进一步说明，以充分的了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

[0045] 图1是本发明一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置在闭式运行模式下的结构示意图；

[0046] 图2是本发明一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置在开式不除湿运行模式下的结构示意图；

[0047] 图3是本发明一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置在开式除湿运行模式下的结构示意图；

[0048] 图中：干燥室1，压缩机2，冷凝器3，蒸发器4，辅助冷凝器5，经济器6，第一节流装置7，第二节流装置8，流量调节阀9，第一风机10，第二风机11，第一回热器12，第二回热器13，第一电动风阀14，第二电动风阀15，第三电动风阀16，第四电动风阀17，第五电动风阀18，第六电动风阀19，风道20。

具体实施方式

[0049] 本发明的一个较佳实施例提供了一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置，如图1～图3所示，该装置包含热泵系统和空气处理系统。

[0050] 其中热泵系统包括压缩机2、冷凝器3、蒸发器4、辅助换热器5、经济器6、第一节流装置7、第二节流装置8和流量调节阀9；经济器6中具有两个流道。

[0051] 该热泵系统的连接方式为：

[0052] 所述压缩机2的排气口与所述流量调节阀9的入口相连，所述压缩机2的吸气口与所述蒸发器4的出口相连，所述压缩机2的中间喷气口与所述经济器6的第二流道出口相连；

[0053] 所述冷凝器3的入口与所述流量调节阀9的出口相连，所述冷凝器3的出口与所述辅助换热器5的出口相连后分成两个支路分别与所述经济器6的第一流道入口和所述第二节流装置8的入口相连；

[0054] 所述蒸发器4的入口与所述第一节流装置7的出口相连；

[0055] 所述辅助换热器5的入口与所述流量调节阀9的旁通出口相连；

[0056] 所述经济器6的第一流道出口与所述第一节流装置7的入口相连，所述经济器6的第二流道入口与所述第二节流装置8的出口相连；

[0057] 空气处理系统包括干燥室1、第一风机10、第二风机11、第一回热器12、第二回热器13、第一电动风阀14、第二电动风阀15、第三电动风阀16、第四电动风阀17、第五电动风阀
18、第六电动风阀19和风道20，该系统中还共用热泵系统中的冷凝器3、蒸发器4。

[0058] 该空气处理系统的连接方式为：

[0059] 所述冷凝器3、蒸发器4、第一风机10、第二风机11、第一回热器12、第二回热器13、第一电动风阀14、第二电动风阀15、第三电动风阀16、第四电动风阀17、第五电动风阀18和第六电动风阀19均安装在风道20内。第一回热器12和第二回热器13中均具有两条流道；

[0060] 风道20以8字形方式布置，分为多段以便于各设备连接安装。干燥室1的下方设有送风口，上方设有排放口，分别与风道20的两端相连构成循环回路。

[0061] 所述第一回热器12的第一流道入口通过所述风道20与所述干燥室1排放口相连，第一流道出口通过所述风道20与所述第一电动风阀14入口相连，所述第一回热器12的第二流道入口通过所述风道20与所述第四电动风阀17出口相连，第二流道出口与通过所述风道20与所述干燥室1送风口相连；

[0062] 所述第二回热器13的第一流道入口与所述第一电动风阀14出口相连，第一流道出口与所述蒸发器4入口相连，所述第二流道入口与所述蒸发器4出口相连，第二流道出口与所述第一风机10入口相连；

[0063] 所述第一风机10的出口与所述第四电动风阀17入口相连；

[0064] 所述第二风机11的入口与外界环境相连，出口与所述第五电动风阀18相连；

[0065] 所述第二电动风阀15一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第一回热器12和所述第一电动风阀14中间的风道20；

[0066] 所述第三电动风阀16一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第二回热器13和所述第一电动风阀14中间的风道20；

[0067] 所述第五电动风阀18一侧与所述第二风机11相连，另一侧连接所述第一回热器12和所述第四电动风阀17中间的风道20；

[0068] 所述第六电动风阀19一侧与外界环境相连，另一侧连接所述第一风机10和所述第四电动风阀17中间的风道20。

[0069] 本实施例的压缩机2为喷气增焓涡旋式变频压缩机，第一风机10和第二风机11均为变频风机。

[0070] 本实施例的一种模式可切换的余热回收型热泵干燥装置的运行方法，包括闭式运行模式、开式除湿运行模式和开式不除湿运行模式；

[0071] 在闭式运行模式中：

[0072] 压缩机2、第一风机10开启，第一电动风阀14、第四电动风阀17打开；第二风机11关机，第二电动风阀15、第三电动风阀16、第五电动风阀18、第六电动风阀19关闭；干燥室1内的排风经过第一回热器12和第二回热器13双重余热回收之后进入蒸发器4降温除湿，再经过冷凝器3加热后送入干燥室1用于干燥；

[0073] 压缩机2根据干燥室1内空气相对湿度PID调节转速；流量调节阀9根据干燥室1内空气温度PID调节旁通阀门开度；第一风机10工作在额定工况；

[0074] 在开式不除湿运行模式中：

[0075] 压缩机2、第一风机10、第二风机11开启，第二电动风阀15、第三电动风阀16、第五电动风阀18、第六电动风阀19打开；第一电动风阀14、第四电动风阀17关闭；外界空气由第二风机11引入，在第一回热器12中被排湿废气预热，再经过冷凝器3加热后送入干燥室1用于干燥；

[0076] 第二风机11根据干燥室1内空气相对湿度PID调节转速；压缩机2根据干燥室1内空气温度PID调节转速；

[0077] 在开式除湿运行模式中：

[0078] 压缩机2、第一风机10开启，第二电动风阀15、第三电动风阀16、第四电动风阀17打开；第二风机11关机，第一电动风阀14、第五电动风阀18、第六电动风阀19关闭；外界空气经过第二回热器13预冷后进入蒸发器4冷却除湿，之后经过第一回热器12预热后进入冷凝器3加热，之后送入干燥室1用于干燥；

[0079] 压缩机2根据干燥室1内空气相对湿度PID调节转速；流量调节阀9根据干燥室1内空气温度PID调节旁通阀门开度；第一风机10工作在额定工况；

[0080] 该热泵干燥装置根据环境温湿度条件选择最佳运行模式：当室外空气相对湿度较高时，干燥室1内的排气比室外空气更加适合循环利用，采用闭式运行模式；当室外空气相对湿度较低时，可用对外界空气加热后直接送入干燥室1，采用开式不除湿运行模式；当室外空气相对湿度适中时，需对外界空气进行除湿、加热后再送入干燥室1，采用开式除湿运行模式；

[0081] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

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