串联式热泵加热新风的挂面干燥装置的制作方法

本实用新型涉及食品干燥、工业产品干燥设备技术领域，具体为一种串联式热泵加热新风的挂面干燥装置。

背景技术：

目前公知的挂面干燥设备的热源主要以煤、天然气、液化石油气、生物柴油为燃料，由于煤燃烧产生的烟尘富含大量一氧化碳、二氧化碳等污染物，因此以煤为燃料的热源在使用时会污染环境，现在燃煤型干燥设备基本被取缔，同时燃烧天然气、液化石油气作为替代燃料大量使用在挂面干燥领域，但燃烧天然气、液化石油气等燃料费用较燃煤高很多，导致烘干成本急剧增加，压缩挂面烘干企业利润空间。

现有的挂面干燥多采用空气源热泵，被加热的空气送入烘干车间内，与挂面换热后直接以废气的形式排出，但废气中含有蒸汽潜热和高温显热，这就造成大量能源的浪费，并且环境温度较低时，空气源热泵受环境温度的影响比较大，并且能效比较低，不利于全国大面积应用。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种回收利用挂面干燥过程中的废气的热量、对排湿废热进行余热回收，减少原有的热源投入、降低运行成本、降低总能耗、避免烘干间内凝露现象、便于旧设备升级改造的串联式热泵加热新风的挂面干燥装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

串联式热泵加热新风的挂面干燥装置包括烘干间和安装间，烘干间内设有用于悬挂并输送挂面的挂面输送线，烘干间内于挂面输送线的上方设有散热管，散热管连接有外置的热源，烘干间内顶部设有送风风道，送风风道上开设有若干个送风风孔，送风风道的一端穿出烘干间伸至安装间内，烘干间内底部设有回风风道，回风风道上开设有若干个回风风孔，回风风道的一端穿出烘干间伸至安装间内，烘干间内散热管与送风风道之间设有出风风向朝向挂面输送线的风扇，安装间内设有新风加热室和余热回收室，新风加热室和余热回收室均设有进风口和出风口，安装间内安装有热泵系统；

热泵系统设有若干组，热泵系统包括通过冷媒管路循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，蒸发器设置在余热回收室内，各组热泵系统的冷凝器串联设置在新风加热室内，各组热泵系统的冷凝器均垂直于新风加热室内的气流方向，余热回收室的进风口与回风风道伸入安装间的一端相连接，余热回收室的出风口连接有排风风道，余热回收室的进风口处的回风风道内设有第一排湿风机，排风风道内设有第二排湿风机，新风加热室的进风口处设有第一新风风机，新风加热室的出风口处的送风风道内设有第二新风风机。

各蒸发器的周向外壁连接在余热回收室的内壁上，各个冷凝器的周向外壁连接在新风加热室的周向外壁上。

以气流的方向为下游方向，各蒸发器上游和下游的余热回收室内设有第一空腔段，余热回收室沿上下游方向交替间隔设有N+1个第一空腔段和N级蒸发器，N为正整数，沿气流由上游到下游的方向，N级蒸发器分别为第一级蒸发器至第N级蒸发器；

各个冷凝器上游和下游的新风加热室内设有第二空腔段，新风加热室内沿上下游方向交替间隔设有N+1个第二空腔段和N级冷凝器；沿气流由上游到下游的方向，N级冷凝器分别为第一级冷凝器至第N级冷凝器。

余热回收室的底部设有凝结水盘，凝结水盘上连接有排水管,排水管伸出安装间。

同一热泵系统中的冷凝器与蒸发器的级数和为N+1。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型仅加热新风，回风全部排出，这种结构相比加热新风和部分回风的混合空气相比，结构更加简单，更便于旧有挂面干燥装置的升级改造。

（2）本实用新型烘干间内挂面输送线的上方设有散热管，本实用新型的安装间内设有新风加热室，新风加热室的进风口设有第一新风风机，新风加热室的出风口处的送风风道内设有第二新风风机，热泵系统的各个冷凝器串联设置在新风加热室的风路上，与在烘干间内设置冷凝器同时加热湿热气流和新风、在送风风道内设置散热管,将热泵系统的冷凝器并联设置在烘干间相比，第一新风风机和第二新风风机的设置使新风被加热后更快速的通过新风加热室然后送进送风风道内，新风经过新风加热室的加热后，新风的温度较高，可避免烘干间内的热湿空气遇到冷新风后的凝露现象，新风被加热这部分热量直接用于烘干挂面，可减少烘干间内散热管的热量输出，减少原有热源的投入量，降低运行成本、降低总能耗。降低运行成本，其中主要的原因一是回收利用了排湿空气中的热量，二是热泵系统的能效比高于原有传统热源。

各组热泵系统的冷凝器串联设置在新风风路上与各组热泵系统的冷凝器并联设置在烘干间的不同之处在于：

将各组热泵系统的冷凝器并联设置在烘干间内对空气进行加热时，各个热泵系统的冷凝器均对烘干间内的空气进行加热，相较于将各组热泵系统的冷凝器串联设置在风路上能够释放更多的热量，各个热泵系统的工况均匀度更好，提高热风系统的整体的能效比，相对更加节能；

将各组热泵系统的冷凝器串联设置在新风风路上时，新风逐级通过各组热泵系统的冷凝器，得到逐级加热，因而最终的风温较高，新风得到更高的温度进入烘干间，避免烘干间内的热湿空气遇到冷新风后的凝露现象，新风与挂面的换热速度加快，烘干效率提高，设备无需改动烘干间内的原有设施，改造简单快捷；

（3）本实用新型设有新风加热室，各组泵系统的冷凝器串联设置在新风加热室内，相较于将冷凝器设置在烘干间内，裸露在外的热泵系统的冷媒管路长度减短，将冷凝器设置在新风加热室内，新风加热室对冷凝器起到保护作用，整个热泵系统不易损坏，整个热泵系统的使用寿命变长，维护的周期变长；

（4）本实用新型在使用的过程中，热泵系统的热量用于加热引入烘干间内的新风，利用热量对烘干间的挂面进行烘干，在热源的基础上引入热泵系统，热泵系统加热引入烘干间的新风，利用外置的热源和热泵系统对新风进行加热然后烘干间内的挂面进行烘干，减少了原有的热源的投入，减少了投资，降低了成本；

（5）本实用新型中热泵系统的使用，回收利用了挂面干燥过程中的废气(潮湿气流)的热量，对排湿的废热进行了回收利用，提高了热量的利用率，节约了能源，减少了污染；

（6）在本实用新型进行挂面烘干的过程中，当从新风加热室进入烘干间的新风的温度低于烘干间内的温度时，烘干间内热湿空气遇冷有可能出现凝露水现象，导致挂面干燥品质下降，本实用新型通过热泵系统对新风进行加热，将新风加热至30-75℃，避免了烘干间内产生凝露水的危害；

（7）本实用新型使用过程中，热泵系统仅提供挂面干燥过程中的部分热量，由于热泵系统产生的热量仅占总热量的一部分，可以使热泵系统在烘干过程中保持持续运转，仍然依靠原有的热源控制烘干间内的工艺温度，结构简单，系统稳定，控制简便；且由于烘干间内的排湿空气中含有大量废热，废热使得热泵系统的效率高，产生同样热量的情况下，耗电成本远远低于原有的热源耗能成本，节能效果显著；

（8）本实用新型的各蒸发器的周向外壁连接在余热回收室的内壁上，保证所有的气流都通过蒸发器，防止有气流从蒸发器和余热回收室的内壁之间的间隙流过，从而导致部分气流未经蒸发器吸热的现象；各个冷凝器的周向外壁连接在新风加热室的周向外壁上，保证所有的气流都通过冷凝器，防止有气流从冷凝器和余热回收室的内壁之间的间隙流过，从而导致部分气流未经冷凝器加热的现象；

（9）余热回收室底部设有凝结水盘，凝结水盘上连接有盘水管，盘水管伸出设备间，凝结水盘防止冷凝水积累在余热回收室内部，妨碍蒸发器向外散冷，排水管及时将冷凝水排出，同时防止蒸发器等零部件长期与水接触被腐蚀。

（10）同一热泵系统中的冷凝器与蒸发器的级数和为N+1，各组热泵系统中，蒸发器中的蒸发压力和冷凝器中的冷凝压力的差值最为均衡，这样各组热泵系统中压缩机的功率（负荷）最为平均。在整体功率一定的条件下，多个压缩机的功率越平均，整体能耗越低。因此，同一热泵系统中的冷凝器与蒸发器的级数和为N+1，就从整体上降低了热泵系统的能耗。

综上所述，本实用新型具有回收利用挂面干燥过程中的废气的热量、对排湿废热进行余热回收，减少原有的热源投入、降低运行成本、减少总能耗、节能效果好、利用热泵系统对新风进行加热、减少烘干间内的湿度、加快烘干效率等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中热泵系统的原理示意图。

具体实施方式

图1和图2中的箭头方向为该处流体的流动方向。

如图1和图2所示，本实用新型的串联式热泵加热新风的挂面干燥装置，包括烘干间1和安装间10，烘干间1内设有用于悬挂挂面并沿左右方向输送挂面的挂面输送线20，烘干间1内于挂面输送线20的上方设有散热管5，散热管5连接有外置的热源，烘干间1内顶部设有送风风道3，送风风道3上开设有若干个朝下设置的送风风孔2，送风风道3的一端穿出烘干间1伸至安装间10内，散热管5位于送风风道3与挂面输送线20之间。

烘干间1内底部设有回风风道17，回风风道17上开设有若干个回风风孔18，回风风道17的一端穿出烘干间1伸至安装间10内，烘干间1内散热管5与送风风道3之间设有出风风向朝向挂面输送线20的风扇4，安装间10内设有新风加热室7和余热回收室14，新风加热室7和余热回收室14均设有进风口和出风口，安装间10内安装有热泵系统；外置的热源指旧有的挂面干燥设备固有的热源，如燃烧天然气的热源等等。散热管5内可为热蒸汽、导热油或热水等传热介质，均为导热（传热）常用技术，具体不再详述。

制冷领域中，冷媒又称制冷剂。热泵系统设有若干组，热泵系统包括通过冷媒管路循环连接的压缩机21、冷凝器8、膨胀阀23和蒸发器15，蒸发器15设置在余热回收室14内，各组热泵系统的冷凝器8并排间隔串联设置在新风加热室7内，各组热泵系统的冷凝器8所在平面均垂直于新风加热室7内的气流方向，余热回收室14的进风口与回风风道17伸入安装间10的一端相连接，余热回收室14的出风口连接有排风风道12，余热回收室14的进风口处的回风风道17内设有第一排湿风机16，排风风道12内设有第二排湿风机13，新风加热室7的出风口与送风风道3伸入安装间10的一端相连接，新风加热室7的进风口处设有第一新风风机6，新风加热室7的出风口处的送风风道3内设有第二新风风机9，安装间10不是密封的空间，安装间可以通过其结构缝隙处与外界大气进行气体交换。

第一新风风机6和第二新风风机9将安装间10内空气送入送风风道3，安装间10内的空气从安装间10的结构缝隙处进入安装间10；

各蒸发器15的周向外壁连接在余热回收室14的内壁上，各个冷凝器8的周向外壁连接新风加热室7的内壁上；

以气流的方向为下游方向，各蒸发器15上游和下游的余热回收室14内设有第一空腔段19，余热回收室14内沿上下游方向交替间隔设有N+1个第一空腔段19和N级蒸发器15，N为正整数，沿气流由上游到下游的方向，N级蒸发器分别为第一级蒸发器至第N级蒸发器；每级蒸发器的蒸发器数量大于等于1。

各个冷凝器8上游和下游的新风加热室7内设有第二空腔段，新风加热室7内沿上下游方向交替间隔设有N+1个第二空腔段11和N级冷凝器8，沿气流由上游到下游的方向，N级冷凝器分别为第一级冷凝器至第N级冷凝器。每级冷凝器的冷凝器数量大于等于1。

余热回收室14的底部设有凝结水盘，凝结水盘上连接有排水管，排水管伸出安装间10（凝结水盘和排水管为现有技术，图未示）。

同一热泵系统中的冷凝器与蒸发器的级数和为N+1。即：第一级蒸发器的级数为1，第N级蒸发器的级数为N，第一级冷凝器的级数为1，第N级冷凝器的级数为N。同一热泵系统中，如果其中的蒸发器为第一级蒸发器，则其中的冷凝器为第N级冷凝器。这样设置的优点在于：各组热泵系统中，蒸发器中的蒸发压力和冷凝器中的冷凝压力的差值最为均衡，这样各组热泵系统中压缩机的功率（负荷）最为平均。在整体功率一定的条件下，多个压缩机的功率越平均，整体能耗越低。因此，同一热泵系统中的冷凝器与蒸发器的级数和为N+1，就从整体上降低了热泵系统的能耗。

其原理在于：本领域技术人员均知，对于压缩式制冷系统中的制冷剂来说，制冷剂压力越高，温度也越高。

空气由上游向下游依次通过第一级蒸发器至第N级蒸发器时，气流温度逐渐降低。第一级蒸发器处的气流温度最高，第一级蒸发器中的制冷剂压力（即蒸发压力）也最高。第N级蒸发器处的气流温度经过多级蒸发器降温后其温度最低，第N级蒸发器中的制冷剂压力（即蒸发压力）也最低。

类似的道理，空气由上游向下游依次通过第一级冷凝器至第N级冷凝器时，气流温度逐渐升高。第一级冷凝器处的气流温度最低，第一级冷凝器中的制冷剂压力（即冷凝压力）也最低。第N级冷凝器处的气流温度经过多级冷凝器升温后其温度最高，第N级冷凝器中的制冷剂压力（即冷凝压力）也最高。

因此，第一级蒸发器与第N级冷凝器属于同一热泵系统，就能够使最高的蒸发压力与最高的冷凝压力相对应；同理，第N级蒸发器与第一级冷凝器属于同一热泵系统，就能够使最低的蒸发压力与最低的冷凝压力相对应。同理，第N-1级蒸发器与第二级冷凝器属于同一热泵系统，就能够使次低的蒸发压力与次低的冷凝压力相对应。这样，就保证了多个压缩机的进出口（压缩机进口连接蒸发器，进口压力反应蒸发压力；压缩机出口连接冷凝器，出口压力为冷凝压力）的制冷剂压力差最为平均，从整体上降低了热泵系统的能耗。

本实用新型的具体使用方法如下：

本实用新型适用于挂面生产线，挂面生产线为成熟的现有技术。

本实用新型在刚使用时，挂面生产线刚开机，挂面通过挂面输送线20刚输送进烘干间1内或者烘干间1内的挂面较少时，烘干间1内的湿度较小，暂时不需要进行排湿，各个热泵系统暂时不启动。第一新风风机6和第二新风风机9启动，第一新风风机6和第二新风风机9将安装间10内的新风抽取至送风风道3内，新风经送风风道3上的送风风孔2进入烘干间1内，散热管5将新风进行加热，与此同时，风扇4启动，风扇4转动将加热后的空气吹向烘干间1的底部，一段时间后，进入烘干间1内的挂面较多时，热泵系统开始工作，第一排湿风机16和第二排湿风机13启动，进入烘干间1内的新风被加热后与潮湿的挂面进行湿热交换变成湿热空气，湿热空气经回风风道17上的回风风口进入回风风道17，第一排湿风机16抽取湿热空气使湿热空气依次经过余热回收室14的各级蒸发器15，最终湿热空气经过各级蒸发器15后被第二排湿风机13抽进排风风道12后排出安装间10，在此过程中，热泵系统通过压缩机21的运行，系统冷媒经膨胀阀23在蒸发器15中蒸发吸热逐级将潮湿空气降温，同时水蒸气被冷凝成水，热泵系统通过蒸发器15吸收了潮湿空气中大部分的显热和潜热。同样在压缩机21的作用下，冷媒由低压状态变为高压状态，高压冷媒在冷凝器8中由气态相变为液态，将其从排潮空气中吸收的热量释放到经过冷凝器8的新风内对新风进行加热。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。