热交换器群以及内循环系统的制作方法

文档序号:11049950阅读:733来源:国知局
热交换器群以及内循环系统的制造方法与工艺

本实用新型涉及加工技术领域,具体而言,涉及热交换器群以及内循环系统。



背景技术:

全国食用菌产业快速发展,形成人工栽培工厂化,各个地方日产出都很大,对于食用菌烘干制品要求也日益增高,对于传统烘干模式的高污染,高能耗,热泵烘干技术自身的特性能很好的解决传统烘干的缺点。随着热泵烘干技术的进步,以前需要四度电才能提供的热量现在只需一度电即可达到同样的效果。但是热泵烘干机内,氟利昂介质在将热量传递给空气介质的过程中,空气介质的吸热效率不高,从而影响到空气介质的烘干温度,进而影响到热泵烘干机的整体烘干效果。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供热交换器群,使空气介质加热效果更好,氟利昂的放热效果更好,从而提高了整个热泵运行系统的能效比。

本实用新型的另一个目的在于提供内循环系统,用于将空气介质中的余热回收利用用于空气介质升温,以实现节能。

本实用新型是这样实现的:

一种热交换器群,包括至少一个交换室,交换室的顶端设置有氟利昂出口和多个交换入风口,交换室的底端设置有氟利昂入口和多个交换出风口;交换室的内部设置有氟利昂管道,氟利昂管道的一端与氟利昂入口连通,氟利昂管道的另一端与氟利昂出口连通。

热交换器群用于实现将氟利昂介质的热量传递给空气介质。热交换器群包括至少一个交换室,交换室的顶端设置有氟利昂出口和多个交换入风口,交换室的底端设置有氟利昂入口和多个交换出风口;交换室的内部设置有氟利昂管道,氟利昂管道的一端与氟利昂入口连通,氟利昂管道的另一端与氟利昂出口连通。设置于交换室内的氟利昂管道为氟利昂介质的流通路径。交换室内,氟利昂的整体流通路径是从氟利昂入口到氟利昂出口,即自下而上,空气介质的整体流通路径为从交换入风口到交换出风口,即自上而下。由于空气介质自上而下对氟利昂介质进行吸热,空气介质的温度自上而下逐层增高,而氟利昂介质的温度自下而上逐层降低,氟利昂介质自下而上,从高温高压液体变为低温高压液体。这种交换室的设计使空气介质加热效果更好,氟利昂的放热效果更好,从而提高了整个热泵运行系统的能效比。

进一步地,交换室的内部设置有多个散热板,氟利昂管道布置在多个散热板之间。

进一步地,多个散热板沿竖向方向并排设置,每个散热板横向设置。

进一步地,交换室的中部还横向设置有安装板,安装板设置有多个吸气风扇。

进一步地,多个吸气风扇并排设置。

进一步地,交换室设置两个,分别为第一级热交换器和第二级热交换器,第一级热交换器和第二级热交换器之间设置有吸气风扇,吸气风扇能够将第一级热交换器内的空气吸入第二热交换器内。

进一步地,多个交换入风口并排设置于交换室的顶端,多个交换出风口并排设置于交换室的底端。

进一步地,每个散热板并排设置有多个长形孔。

进一步地,交换室的内侧壁设置有多个竖向中空管道,多个竖向中空管道的顶端均与交换室的顶壁间隔设置,多个竖向中空管道的底端均与交换室的底壁间隔设置,多个竖向中空管道贯穿多个散热板。

一种内循环系统,包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀和的热交换器群,氟利昂入口与压缩机之间通过氟利昂管道连通,氟利昂出口与冷凝器之间通过氟利昂通道连通。

本实用新型的有益效果:热交换器群使空气介质加热效果更好,氟利昂的放热效果更好,从而提高了整个热泵运行系统的能效比。内循环系统用于将空气介质中的余热回收利用用于空气介质升温,以实现节能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。

图1为本实施例提供的热泵烘干总系统的整体结构原理图;

图2为本实施例提供的热交换器群的内部结构示意图;

图3为本实施例提供的热泵烘干总系统的第二种整体结构原理图;

图4为本实施例提供的烘干仓的内部结构示意图;

图5为本实施例提供的热泵烘干机房的整体结构示意图;

图6为本实施例提供的潜热回收装置的内部结构示意图;

图7为本实施例提供的余热回收装置的内部结构示意图;

图8为本实施例提供的空气加热系统的整体原理图;

图9为本实施例提供的内循环系统的整体原理图;

图10为本实施例提供的水循环系统的整体原理图;

图11为本实施例提供的热泵烘干机房的整体结构示意图;

图12为本实施例提供的热泵烘干总系统的第三种整体结构原理图。

图标:100-空气加热系统;101-进风道;102-排风道;103-空气管道;104-循环管;200-内循环系统;201-氟利昂管道;300-水循环系统;301-水管道;400-水循环热交换器;500-热交换器群;501-交换室;502-氟利昂出口;503-交换入风口;504-氟利昂入口;505-交换出风口;506-散热板;507-吸气风扇;508-第一级热交换器;509-第二级热交换器;600-烘干室;601-烘干仓;602-物料架;603-烘干出风口;604-烘干入风口;605-排风扇;606-回风口;700-潜热回收装置;701-回收箱体;702-气体入口;703-气体出口;704-喷水口;705-排水管;706-喷水区域;707-积水区域;708-输水管;709-喷淋机构;710-水泵;800-蒸发器;900-余热回收装置;901-余热回收箱体;902-盘旋管道;903-进水管;904-出水管;110-压缩机;120-冷凝器;130-膨胀阀;140-热泵烘干机房;141-机房体;142-加热室;143-烘干房门;144-机房门;145-操作室。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例,参照图1至图12。

如图1所示为热泵烘干系统,其中包括水循环热交换器400。水循环热交换器400内包括水介质流通路径和空气介质流通路径,水循环热交换器400用于实现将水介质的热量传递给空气介质。水循环热交换器400的具体结构采用现有技术。

如图2所示为热交换器群500。热交换器群500用于实现将氟利昂介质的热量传递给空气介质。热交换器群500包括至少一个交换室501,交换室501的顶端设置有氟利昂出口502和多个交换入风口503,交换室501的底端设置有氟利昂入口504和多个交换出风口505;交换室501的内部设置有氟利昂管道201,氟利昂管道201的一端与氟利昂入口504连通,氟利昂管道201的另一端与氟利昂出口502连通。设置于交换室501内的氟利昂管道201为氟利昂介质的流通路径。交换室501内,氟利昂的整体流通路径是从氟利昂入口504到氟利昂出口502,即自下而上,空气介质的整体流通路径为从交换入风口503到交换出风口505,即自上而下。由于空气介质自上而下对氟利昂介质进行吸热,空气介质的温度自上而下逐层增高,而氟利昂介质的温度自下而上逐层降低,氟利昂介质自下而上,从高温高压液体变为低温高压液体。这种交换室501的设计使空气介质加热效果更好,氟利昂的放热效果更好,从而提高了整个热泵运行系统的能效比。

为了提高空气介质的吸热效率,采用散热板506能够增大氟利昂介质放热区域与空气介质的接触面积。交换室501的内部设置有多个散热板506,氟利昂管道201布置在多个散热板506之间。设置多个散热板506,一方面增大了氟利昂放热区域与空气介质的接触面积,另一方面,设置散热板506能够减缓空气介质的流动速度,进而延长接触时间,从以上两个方面都能够提高空气介质的吸热效果。

由于交换室501内空气介质自上而下流动,散热板506的设置方向也能够对空气介质的吸热效率产生影响。多个散热板506沿竖向方向并排设置,每个散热板506横向设置。空气介质自上而下需要依次穿过散热板506,能够进一步延长空气介质与散热板506的接触时间,提高空气介质的吸热效率。

为了避免横向设置的散热板506阻碍空气介质的流动,每个散热板506并排设置有多个长形孔。当空气介质流动量较大时,空气介质能够快速从长形孔穿过,保证整体运行的顺畅。

还可以采用另外一种方式解决散热板506可能阻碍空气介质流动的该问题。交换室501的内侧壁设置有多个竖向中空管道,多个竖向中空管道的顶端均与交换室501的顶壁间隔设置,多个竖向中空管道的底端均与交换室501的底壁间隔设置,多个竖向中空管道贯穿多个散热板506。当空气介质流动量较大时,部分空气介质可以从竖向中空管道内穿过。

虽然延长空气介质与散热板506的接触时间能够提高空气介质的吸热效率,但是时间过长则会影响整体的工作效率,因此,交换室501的中部还横向设置有安装板,安装板设置有多个吸气风扇507。通过吸气风扇507引导空气介质依次穿过散热板506,加快工作效率的同时提高空气介质的吸热效率。

如图3所示,根据安装板和吸气风扇507的设置方式,交换室501的设置方式有两种。一种实现方式是,设置一个交换室501,当该交换室501足够大时,为了实现空气介质顺利流通,在该交换室501内设置多个安装板和吸气风扇507。另一种实现方式则是,设置多个交换室501,适当减小每个交换室501的体积,在相邻两个交换室501之间设置安装和吸气风扇507,实现多个交换室501之间空气介质的流通。第二种实现方式,比如,交换室501设置两个,分别为第一级热交换器508和第二级热交换器509,第一级热交换器508和第二级热交换器509之间设置有吸气风扇507,吸气风扇507能够将第一级热交换器508内的空气吸入第二热交换器内。

吸气风扇507的设置位置决定了交换室501内空气介质的流动路径,多个吸气风扇507并排设置,能够保证交换室501内的空气介质均匀流动,避免出现空气介质流动死角。

如图4所示为烘干室600,烘干室600为物料烘干场所。本实施例中主要以食用菌为例进行说明,还可以用于烘干其他的物质,比如木耳等。烘干室600包括至少一个烘干仓601,每个烘干仓601的内部沿竖向方向并排设置有多个物料架602,每个物料架602横向设置,烘干仓601的顶部设置烘干出风口603,烘干仓601的底部设置烘干入风口604。物料架602用于摆放待烘干物料,比如白木耳。热风从烘干入风口604进入烘干仓601,垂直向上依次穿过物料架602对白木耳进行烘干,最后通过烘干出风口603排出。烘干仓601对物料垂直向上进行烘干,由于每层有物料架602和物料的阻挡,层与层之间形成大量微小的热风循环,从而单位时间内热风经过物料的速度成倍增加,进而能够完成对含水量较大的物料的快速烘干。另烘干仓601中的空气介质温度垂直向上依次降低,到烘干仓601的顶部,以烘干银耳为例子,热风从85度降为了35度,空气介质形成了较低温度的蒸汽饱和气体,从而提高了烘干能效。

烘干仓601的内部还设置有回风口606,回风口606的大小可调,可调的回风口606能够加快烘干仓601底部物料的烘干定型和速度,提高物料的烘干品质。可单独设置。

烘干仓601的顶部设置有排风扇605,排风扇605与烘干出风口603相对,排风扇605能够加快热风从烘干入风口604穿过物料架602从烘干出风口603排出。排风扇605在其他实施例中可以单独设置。物料架602可以采用物料盘,也可以在物料架602上放置物料盘。

如图5所示为热泵烘干机房140,其中还提供了烘干装置,包括烘干室600和热交换器群500,烘干仓601设置多个,多个烘干仓601划分为至少两排烘干仓601,相邻的两排烘干仓601之间设置有热交换器群500,热交换器群500用于将介质热量传递给空气介质,热交换群与烘干入风口604之间通过空气管道103连通,空气介质通过空气管道103进入烘干仓601。空气介质经热交换器群500加热后,从烘干仓601的底部进入烘干仓601,对烘干仓601内的物料垂直向上进行烘干。进而完成对含水量较大的物料的快速烘干。

热交换器群500包括至少一个交换室501,交换室501和烘干仓601的相邻的侧壁分别设置有相互贯通且大小可调的回风口606。回风口606的大小可调,可调的回风口606能够加快烘干仓601底部物料的烘干定型和速度,提高物料的烘干品质。

交换室501的中部还横向设置有安装板,安装板设置有多个吸气风扇507。安装板的两端分别对应设置有回风口606。对应设置于吸气风扇507的回风口606能够更加有效地在烘干仓601内形成热风漩涡,对烘干仓601内的物料进行多次循环烘干,进而提高烘干效率。

多个交换入风口503并排设置于交换室501的顶端,多个交换出风口505并排设置于交换室501的底端。设置多个交换入风口503和多个交换出风口505,每个交换出风口505对应一个烘干仓601,空气介质从交换室501排出后进入烘干仓601对烘干仓601内的物料进行烘干。

如图6所示为潜热回收装置700。潜热回收装置700用于回收热风烘干物料之后排出残留的余热。潜热回收装置700包括回收箱体701,回收箱体701的顶部设置有气体入口702、气体出口703和多个喷水口704,回收箱体701的底部设置有排水管705,回收箱体701的内部分为喷水区域706和位于喷水区域706下方的积水区域707,喷水区域706与多个喷水口704对应设置,喷水区域706位于气体入口702和气体出口703之间。设置于回收箱体701顶部的喷水口704能够垂直向下喷水形成喷水区域706,即水帘状的喷水区域706。喷出的水在回收箱体701内积聚形成积水区域707,积聚的水最后通过排水管705排出下一个流程设备。气体从气体入口702进入回收箱体701能够穿过喷水区域706,再经气体出口703排出。经烘干利用后的热风从气体入口702进入回收箱体701,热风在穿过喷水区域706的过程中,热风中的部分水蒸气与喷水区域706中的水接触变成水释放出蒸气潜热,即热风对喷水区域706中的水进行加热,积水区域707中的水温度升高后从排水管705排出。排水管705设置有水泵710,通过水泵710抽到下一个设备,排水管705的一端位于回收箱体701的底部且与水泵710连接。

喷水区域706的形成由设置于回收箱体701的喷淋机构709完成。回收箱体701的顶部设置有输水管708和喷淋机构709,输水管708与喷淋机构709连通,多个喷水口704设置于喷淋机构709。喷水口704和喷淋机构709的设置位置只要能够保证喷水区域706和积水区域707的位置关系即可。在本实施中只是说明了一种位置关系,实际操作中,可以采用更多的安装方式。

为了加快潜热回收装置700的热吸收效率,喷水区域706分为左喷水区域706和右喷水区域706,左喷水区域706和右喷水区域706间隔设置,左喷水区域706和右喷水区域706之间竖向设置有间隔板,间隔板的底端与回收箱体701的底部间隔设置,间隔板设置有抽风风扇。间隔板设置抽风风扇,能够加快热风从喷水区域706的一端穿过另一端,加快热风释放热量的过程。

如图7所示为余热回收装置900。余热回收装置900用于将氟利昂介质的热量传递给水介质。余热回收装置900包括余热回收箱体901,余热回收箱体901的内部布置有盘旋管道902,盘旋管道902的两端分别从余热回收箱体901的顶部伸出且分别与氟利昂管道201连通;余热回收箱体901的底部设置有进水管903,余热回收箱体901的顶部设置有出水管904,进水管903与冷凝器120连通,出水管904与水循环热交换器400连通。盘旋管道902内为氟利昂介质,也可以采用其他的介质。水介质从进水管903进入,再经出水管904排出,盘旋管道902内的氟利昂介质将热量传递给水介质排出,实现热交换。

如图1所示为热泵烘干总系统,热泵烘干总系统能够快速有效地实现对物料,比如食用菌中的木耳,银耳等的烘干。热泵烘干总系统包括空气加热系统100、内循环系统200和水循环系统300三个子系统。

由于食用菌的特性:1、含水量大,人工栽培的食用菌几乎都在百分之九十以上;2、大部分每天批量采摘;3大部分食用菌的菌棒在子实体采摘后可以作为燃料使用,实际当中,食用菌传统烘干成本极低,比现阶段市场提供的热泵烘干机运行成本低。

因此,本实用新型热泵烘干系统要满足以下的条件;1、快速烘干,需要烘干出气温度高,烘干房进气量与排气量大(以白木耳为例,出气温度最高温度达95摄氏度,45匹烘干机进气量达4-6m3/s);2、烘干效率要高(以白木耳为例,物料出水率达到5-6kg/kw.h)。

如图8所示为空气加热系统100,空气加热系统100内的流动介质为空气。空气加热系统100包括通过空气管道103依次连通的水循环热交换器400、热交换器群500、烘干室600、潜热回收装置700和蒸发器800。“依次连通”是指按照文中叙述的先后顺序进行连通,其中水循环热交换器400和蒸发器800可以连通,也可以不连通。水循环热交换器400设置有进风道101,蒸发器800设置有排风道102,进风道101和排风道102可以连通,也可以不连通。连通的方式是通过空气管道103。

首先气体介质通过进风道101进入水循环热交换器400。在水循环热交换器400内进行气体介质和水介质的热量交换,水介质将热量传递给气体介质,气体介质进行了第一次升温。第一次升温后的气体介质通过空气管道103进入热交换器群500,在热交换器内,氟利昂介质将热量传递给气体介质,气体介质进行了第二次升温。经过两次升温后的气体介质再经过空气管道103进入烘干室600,对烘干室600内的物料进行烘干,完成烘干的同时,排出烘干室600的气体介质进行了第一次降温。再通过空气管道103依次经过潜热回收装置700和蒸发器800,完成第一次气体介质的余热回收和第二次气体介质的余热回收。最后经过排风道102排出。

如图9所示为内循环系统200,内循环系统200包括通过氟利昂管道201依次循环连通的蒸发器800、压缩机110、热交换器群500、冷凝器120和膨胀阀130。“依次循环连通”是指按照文中叙述的顺序首尾依次连通。连通的方式是工质管道,本实施例中是指氟利昂管道201。内循环系统200通过工质不断完成蒸发(吸取室外环境中的热量),压缩,冷凝(在室内烘干房中放出热量),节流,再蒸发的热力循环过程。其中工质本实施例中主要采取的是氟利昂。

第二次气体介质的余热回收在蒸发器800内完成。空气加热系统100中气体介质在经过蒸发器800时释放热量,在蒸发器800内,气体介质将余热传递给氟利昂介质。氟利昂介质在压缩机110的作用下在内循环系统200流动,它在压缩机110内完成气态的升压升温过程(温度高达100℃)。在热交换器群500内,氟利昂介质释放出高温热量给空气介质,完成空气介质的第二次升温。同时在经冷凝器120后,氟利昂介质被冷却并转化为液态,氟利昂介质放热完成与冷凝器120内水介质的热量交换,冷凝器120内的水介质吸收氟利昂介质释放的热量。经膨胀阀130节流降压后,液态迅速吸热蒸发再次转化为气态,同时温度可下降至15℃~-15℃,此时再循环经过蒸发器800吸取蒸发器800内的空气介质的热量。从而将空气加热系统100中空气介质的余热回收转移到空气加热系统100中的热交换器群500内。

如图10所示为水循环系统300,水循环系统300主要完成对空气加热系统100中余热的回收以及对空气介质的第一次加热。同时还完成对内循环系统200内的释放热量的回收。水循环系统300包括通过水管道301依次循环连通的水循环热交换器400、潜热回收装置700和冷凝器120。“依次循环连通”是指按照文中叙述的顺序首尾依次连通。连通的方式通过水管道301。

空气介质的第一次余热回收在潜热回收装置700内完成,在潜热回收装置700内,空气介质将余热传递给水介质,温度升高后的水介质经冷凝器120后,水介质再次吸收氟利昂释放出的热量,最后经过水循环热交换器400将回收后的余热传递给空气介质,完成空气介质的第一次升温,水介质温度降低,再次循环到潜热回收装置700内吸取空气介质的余热。从而形成一个热量不断吸收和释放的过程。达到再次利用空气介质余热的循环过程。

水循环系统300和内循环系统200均还可以包括余热回收装置900,余热回收装置900通过水管道301分别与冷凝器120和水循环热交换器400连通,余热回收装置900通过氟利昂管道201分别与冷凝器120和膨胀阀130连通,余热回收装置900能够将氟利昂介质的热量传递给水介质。设置余热回收装置900有利于实现整个系统的降压。氟利昂介质经冷凝器120第一次释放热量后,再经过余热回收装置900进一步吸收热量,能够有效地吸取氟利昂介质的热量,进而降低氟利昂管道201的压力。

水循环系统300的设置与内循环系统200的配合,实现了空气加热系统100内的空气介质的两次升温和两次降温。一方面,能够进一步提高空气介质的温度,提高气体介质的烘干温度,加快烘干室600内物料的烘干速度和速率,提高烘干物料的烘干品质。另一方面,两次余热回收,能够充分利用空气加热系统100中空气介质的余热,不仅节约了能源,还能有效降低整体系统的循环压力,提高烘干效率的同时延长整个装置的使用工作时间。

如图11所示,本实施例还提供了热泵烘干机房140,包括机房体141,机房体141内设置有空气加热系统100、内循环系统200和水循环系统300,空气加热系统100包括通过空气管道103依次连通的水循环热交换器400、热交换器群500、烘干室600、潜热回收装置700和蒸发器800;内循环系统200包括通过氟利昂管道201依次循环连通的蒸发器800、压缩机110、热交换器群500、冷凝器120和膨胀阀130;水循环系统300包括通过水管道301依次循环连通的水循环热交换器400、潜热回收装置700和冷凝器120;水循环热交换器400设置有进风道101,蒸发器800设置有排风道102;水循环热交换器400能够将水介质的热量传递给空气介质,热交换器群500能够将氟利昂介质的热量传递给空气介质,潜热回收装置700能够将空气介质的热量传递给水介质;机房体141包括加热室142和操作室,烘干室600包括多个烘干仓601,多个烘干仓601划分为两排烘干仓601,两排烘干仓601之间设置有热交换器群500,两排烘干仓601的相背的一侧分别设置有多个烘干房门,每个烘干仓601设置一个烘干房门,操作室设置有机房门。除了烘干仓601和交换室501的设置位置之外,其他的装置结构可以合理进行布局。设置加热室142和操作室,便于进行单元式管理,更加适应于工业生产。

如图12所示,本实施例还提供了热泵烘干循环总系统,热泵烘干循环总系统包括循环管104和热泵烘干总系统,进风道101和排风道102之间通过循环管104连通。空气加热系统100完成循环加热流程。

本实施例还提供了热泵烘干循环机房,包括热泵烘干机房140,进风道101和排风道102之间通过循环管104连通,循环管104设置有循环抽风机。通过循环管104的设置,能够实现空气加热系统100中的空气介质不断循环,循环利用能源。更加节能高效。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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