热泵-溶液除湿联合粮食就仓干燥及低温冷藏复合系统的制作方法

本发明涉及粮食通风干燥和低温储藏技术领域，特别是指热泵-溶液除湿联合粮食就仓干燥及低温冷藏复合系统。

背景技术：

由于受到气候条件及收割模式的影响，如机械化收割，收粮集中来不及充分晾晒，粮食大多未经晒干而直接进入收储环节，这就导致高水分粮食直接入仓的现象。为了保证粮食的安全储藏，必须对其进行适度的干燥处理，而现有的干燥方法，如利用烘干机进行烘干需要消耗大量的化石能源，成本高，而自然通风干燥，耗时长，受外部环境天气因素影响大。溶液除湿是一种利用液体吸湿溶液除湿的一种方法，溶液再生温度低，可以利用低品位能源如热泵冷凝废热、太阳能等，系统节能效果显著，目前溶液除湿在粮食干燥中的应用鲜有报道。采用溶液除湿的干燥方法，运行稳定，在全年高温高湿及低温高湿工况下皆可发挥良好的除湿效果。溶液除湿与热泵系统相结合，在满足除湿要求下可以更好的控制送风温度；另外，热泵系统的冷凝废热还可作为溶液除湿的驱动能源，系统整体节能效果显著，运行成本低，这对于解决高水分粮食就仓干燥储藏的棘手难题具有重大现实意义。

低温储粮是指能将粮温控制在15℃以下的储藏技术，低温储粮可以改善粮堆内的生态环境，抑制霉菌的产生和发展，减缓害虫生长发育速度，减少和避免虫害、结露、发热、霉变的发生机率，避免因使用化学药剂进行熏蒸及防护所引发的化学药剂残留等污染对人们身体健康带来的潜在危害和对环境污染。低温储粮可降低粮食呼吸量，减低粮食的新陈代谢，延长储藏时间，另外也减少或避免粮食储藏过程中的倒仓，节省人力和物力。低温储粮是绿色储粮的首选方法。机械制冷低温储粮法是低温储粮技术的一种，相比于利用自然冷量的低温储粮技术，它不受自然温度的限制，使用范围更广泛。

技术实现要素：

本发明提出热泵-溶液除湿联合粮食就仓干燥及低温冷藏复合系统，解决粮食就仓干燥及低温储藏等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

热泵-溶液除湿联合粮食就仓干燥及低温冷藏复合系统，包括粮仓通风系统、制冷循环ⅰ系统、制冷循环ⅱ系统和溶液除湿循环系统；粮仓通风系统包括空气换热器、风机ⅰ、除湿器和蒸发器，制冷循环ⅰ系统包括压缩机ⅱ、空冷式冷凝器ⅱ、膨胀阀ⅱ和蒸发器，制冷循环ⅱ系统包括压缩机ⅰ、套管式冷凝器、流量调节阀、空冷式冷凝器ⅰ、膨胀阀ⅰ和套管式蒸发器，溶液除湿循环系统包括风机ⅱ、空冷式冷凝器ⅱ和再生器。

所述空气换热器与新风之间设有风量调节阀ⅲ，空气换热器出口与风机ⅰ进口相连，除湿器的空气出口与蒸发器进口相连，蒸发器空气出口连接粮仓，粮仓的回风口分两路，一路经过风量调节阀ⅰ与空气换热器和风机ⅰ之间的送风管路相接，另一路通过空气换热器，然后经风量调节阀ⅱ与室外大气相接。

所述压缩机ⅱ与空冷式冷凝器ⅱ相连，空冷式冷凝器ⅱ与膨胀阀ⅱ相连，膨胀阀ⅱ与蒸发器相连，蒸发器再与压缩机ⅱ相连。

所述压缩机ⅰ与套管式冷凝器相接，套管式冷凝器分两路，一路与流量调节阀相连，另一路与空冷式冷凝器ⅰ相接，流量调节阀和空冷式冷凝器ⅰ汇合后与膨胀阀ⅰ相接，膨胀阀ⅰ与套管式蒸发器相接，套管式蒸发器与压缩机ⅰ相连，空冷式冷凝器ⅰ与风机ⅲ相对设置。

所述风机ⅱ出口与流经空冷式冷凝器ⅱ相连，空冷式冷凝器ⅱ，除湿溶液箱分两路，一路与流量调节阀ⅲ相连，另一路与经过流量调节阀ⅳ后与板式换热器相连，板式换热器的出口与流量调节阀ⅰ管道汇合，汇合后与流量泵相接，流量泵与套管式冷凝器相接，套管式冷凝器与再生器相接，空冷式冷凝器ⅱ与再生器相连，再生器与再生溶液箱相连，再生溶液箱分两路，一路与流量调节阀ⅰ相连，另一路与流量调节阀ⅱ相连，流量调节阀ⅱ与板式换热器相连，板式换热器的另一出口与流量调节阀ⅲ经管道汇合后与溶液泵ⅱ相连，溶液泵ⅱ与套管式蒸发器相连，套管式蒸发器与除湿器相连，除湿器再与除湿溶液箱相连。

各设备之间均通过管道连接。

就仓干燥过程的设置，粮仓通风系统：风量调节阀ⅰ关闭，风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅲ打开，溶液除湿循环，制冷循环ⅰ和制冷循环ⅱ均处于运行状态；低温储藏阶段；粮仓通风系统：风量调节阀ⅱ、风量调节阀ⅲ关闭，风量调节阀ⅰ打开，制冷循环ⅰ系统运行，制冷循环ⅱ系统和溶液除湿循环系统不运行。

本发明的有益效果在于：

1、本系统通过热泵-溶液除湿相结合的方法制取干燥空气，实现粮食就仓干燥功能，空气的湿负荷完全由溶液除湿承担，蒸发器只承担空气的显热负荷，因此热泵循环的性能系数较高。另外，溶液除湿循环的驱动能源又充分利用了制冷循环的冷凝废热，所以系统的节能效果显著。

2、本发明系统中有制冷循环ⅰ和制冷循环ⅱ两个制冷循环，就仓干燥阶段，两个制冷循环联合溶液除湿循环同时运行，而低温储粮阶段，只运行一个制冷循环。这种运行模式便于实现粮食就仓干燥阶段向低温储藏阶段的切换，一套装置能实现两个功能，这极大提高了设备利用率，可降低设备成本投入，同时也便于实现储粮全程的自动化控制。

3、通过设置空气换热器，实现了仓内回风冷量的回收，提高了系统的节能率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明热泵-溶液除湿联合粮食就仓干燥及低温冷藏复合系统的结构示意图。

图中，1为再生器，2为再生溶液箱，3为除湿器，4为除湿溶液箱，5为流量调节阀ⅰ、6为流量调节阀ⅱ、10为流量调节阀ⅲ、11为流量调节阀ⅳ，7为板式换热器，8为溶液泵ⅰ、9为溶液泵ⅱ，12为压缩机ⅰ、20为压缩机ⅱ，13为套管式冷凝器，14为空冷式冷凝器ⅰ、21为空冷式冷凝器ⅱ，15为流量调节阀，16为膨胀阀ⅰ、22为膨胀阀ⅱ，17为套管式蒸发器，18为风机ⅰ、24为风机ⅱ、26为风机ⅲ，19为空气换热器，23为蒸发器，25为风量调节阀ⅰ、27为风量调节阀ⅱ、28为风量调节阀ⅲ。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种热泵-溶液除湿联合粮食就仓干燥及低温冷藏复合系统，包括粮仓通风系统、制冷循环ⅰ系统、制冷循环ⅱ系统和溶液除湿循环系统；粮仓通风系统包括空气换热器19、风机ⅰ18、除湿器3和蒸发器23，制冷循环ⅰ系统包括压缩机ⅱ20、空冷式冷凝器ⅱ21、膨胀阀ⅱ22和蒸发器23，制冷循环ⅱ系统包括压缩机ⅰ12、套管式冷凝器13、流量调节阀15、空冷式冷凝器ⅰ14、膨胀阀ⅰ16和套管式蒸发器17，溶液除湿循环系统包括风机ⅱ24、空冷式冷凝器ⅱ21和再生器1。

所述空气换热器19与新风之间设有风量调节阀ⅲ28，空气换热器19出口与风机ⅰ18进口相连，除湿器3的空气出口与蒸发器23进口相连，蒸发器23空气出口连接粮仓，粮仓的回风口分两路，一路经过风量调节阀ⅰ25与空气换热器19和风机ⅰ18之间的送风管路相接，另一路通过空气换热器19，然后经风量调节阀ⅱ27与室外大气相接。

所述压缩机ⅱ20与空冷式冷凝器ⅱ21相连，空冷式冷凝器ⅱ21与膨胀阀ⅱ22相连，膨胀阀ⅱ22与蒸发器23相连，蒸发器23再与压缩机ⅱ20相连。

所述压缩机ⅰ12与套管式冷凝器13相接，套管式冷凝器13分两路，一路与流量调节阀15相连，另一路与空冷式冷凝器ⅰ14相接，流量调节阀15和空冷式冷凝器ⅰ14汇合后与膨胀阀ⅰ16相接，膨胀阀ⅰ16与套管式蒸发器17相接，套管式蒸发器17与压缩机ⅰ12相连，空冷式冷凝器ⅰ14与风机ⅲ26相对设置。

所述风机ⅱ24出口与流经空冷式冷凝器ⅱ21相连，除湿溶液箱4分两路，一路与流量调节阀ⅲ10相连，另一路与经过流量调节阀ⅳ11后与板式换热器7相连，板式换热器7的出口与流量调节阀ⅰ5管道汇合，汇合后与流量泵8相接，流量泵8与套管式冷凝器13相接，套管式冷凝器13与再生器1相接，空冷式冷凝器ⅱ21与再生器1相连，再生器1与再生溶液箱2相连，再生溶液箱2分两路，一路与流量调节阀ⅰ5相连，另一路与流量调节阀ⅱ6相连，流量调节阀ⅱ6与板式换热器7相连，板式换热器7的另一出口与流量调节阀ⅲ10经管道汇合后与溶液泵ⅱ9相连，溶液泵ⅱ9与套管式蒸发器17相连，套管式蒸发器17与除湿器3相连，除湿器3再与除湿溶液箱4相连。

各设备之间均通过管道连接。

就仓干燥过程的设置，粮仓通风系统：风量调节阀ⅰ25关闭，风量调节阀ⅱ27、风量调节阀ⅲ28打开，溶液除湿循环，制冷循环ⅰ和制冷循环ⅱ均处于运行状态；低温储藏阶段；粮仓通风系统：风量调节阀ⅱ27、风量调节阀ⅲ28关闭，风量调节阀ⅰ25打开，制冷循环ⅰ运行，制冷循环ⅱ和溶液除湿循环不运行。

本发明的工作机理为：

粮仓通风系统（就仓干燥阶段）工作过程如下：室外新风通过风量调节阀ⅲ28，进入空气换热器19与仓内排风进行换热，被冷却后经风机ⅰ18进入除湿器3与除湿溶液进行热、质交换，空气中的水分进入溶液，空气得到除湿。除湿后的干燥空气进入蒸发器23与制冷剂进行换热，被冷却后送入粮仓对高水分粮食进行干燥处理，吸收粮食余热、余湿后排出仓外，经空气换热器19与经过风量调节阀ⅲ28的室外空气进行换热，温度升高后经过风量调节阀ⅱ27排入大气，此过程中风量调节阀ⅰ25处于关闭状态。

粮仓通风系统（低温冷藏阶段）：仓内回风通过风量调节阀ⅰ25调节后，经风机ⅰ18进入除湿器3（此时除湿器3不运行），然后流经蒸发器23与制冷剂进行换热，被冷却后送入粮仓，吸收粮食余热余湿后，再次流经风量调节阀ⅰ25，此过程中风量调节阀ⅱ27、风量调节阀ⅲ28处于关闭状态，从而完成一个循环。

制冷循环ⅰ：低温低压制冷剂气体经压缩机ⅱ20压缩，压缩后的高温高压气体进入空冷式冷凝器ⅱ21被再生空气冷却，凝结成高压液体，再经膨胀阀ⅱ22节流后，变成低压、低温湿蒸气，进入蒸发器23与来自除湿器3的干燥空气进行换热，吸收空气热量后，其中的低压液体在蒸发器再次气化，然后流入压缩机ⅱ20被再次压缩，完成了一个循环。

制冷循环ⅱ：低温低压制冷剂气体经压缩机ⅰ12压缩，压缩后的高温高压气体进入套管式冷凝器13与流经溶液泵ⅰ8的稀溶液换热，被冷却后进入空冷式冷凝器ⅰ14被空气进一步冷却，凝结成高压液体。如果套管式冷凝器13承担的冷凝热与系统制冷量、压缩机耗功达到平衡时，制冷剂从套管式冷凝器13流出后，直接流经调节阀15，此时风冷冷凝器不工作，否则流量调节阀15关闭。高压液体流经膨胀阀ⅰ16节流，变成低压、低温湿蒸气，然后进入套管式蒸发器17与流经溶液泵ⅱ9的溶液进行换热，吸收溶液的热量后，其中的低压液体制冷剂在蒸发器再次气化，然后流经压缩机ⅰ12被再次压缩，从而完成了一个循环。

溶液除湿循环：由除湿溶液箱4流出的溶液分两路，一路流经流量调节阀ⅲ10，另一路稀溶液经过流量调节阀ⅳ11，流经板式换热器7与流经流量调节阀ⅱ6浓溶液换热，被加热升温后与流经流量调节阀ⅰ5的浓溶液按一定比例混合，然后在流量泵8的作用下进入套管式冷凝器13与其中的制冷剂换热，被加热升温后进入再生器1，与经过空冷式冷凝器ⅱ21加热的空气进行热、质交换，溶液中的水分进入空气，溶液浓度增加成为浓溶液。再生后的浓溶液流入再生溶液箱2，分两路一路流经流量调节阀ⅰ5，另一路流经流量调节阀ⅱ6，然后进入板式换热器7与流经流量调节阀ⅳ11的溶液换热，被冷却降温，然后与来自除湿溶液箱4，流经流量调节阀ⅲ10的稀溶液按一定比例混合。混合后的溶液在溶液泵ⅱ9的作用下，流经套管式蒸发器17与其中的制冷剂换热，被冷却降温后进入除湿器3，与进入除湿器3的空气进行热、质交换，溶液吸收空气中的水分，溶液浓度降低成为稀溶液，流入除湿溶液箱4，从而完成一个循环。

溶液除湿循环部分，再生空气的工作过程：新风在风机ⅱ24作用下，流经空冷式冷凝器ⅱ21与其中的制冷剂换热，被加热升温后进入再生器1与其中的稀溶液进行热、质交换，吸收溶液中的水分后排入大气。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。