一种包含二氧化碳的双冷媒耦合高温烘干系统的制作方法

1.本实用新型涉及烘干领域，特别是一种包含二氧化碳的双冷媒耦合高温烘干系统。


背景技术：

2.在生产过程中经常需要对烘室内的物体进行烘干，传统的热泵除湿烘干系统受限于冷媒特性，烘干温度无法达到85度以上，而高温除湿一般采用两种方式，一种大风量小温差，一种是小风量大温差。而且在烘干冷却除水的过程中，在满足将热量加入到烘室内的情况下，空气流动速度越慢越好，才能使空气中的水分被更充分的析出，但是由于传统的热泵除湿烘干系统送风温度的限制，导致气流被冷却后回温的过程中风速较大，使除水效果相对较差，能耗也相对较高。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种温度更高，同时除水效率更高的高温烘干系统。
4.本实用新型为解决问题所采用的技术方案是：一种包含二氧化碳的双冷媒耦合高温烘干系统，包括：
5.烘室，所述烘室内设置有回风风道，所述回风风道的末端连接有至少一道常规出风风道和至少一道冷凝出风风道，所述常规出风风道和冷凝出风风道的末端与烘室相连通，所述常规出风风道和冷凝出风风道内均设置有循环风机，所述回风风道内设置有换热器；
6.第一冷凝器，所述第一冷凝器设置于常规出风风道内；
7.热泵蒸发器，所述热泵蒸发器设置于冷凝出风风道内；
8.二氧化碳蒸发器，所述二氧化碳蒸发器设置于冷凝出风风道内；
9.第一二氧化碳气冷器，所述第一二氧化碳气冷器设置于二氧化碳蒸发器以及热泵蒸发器后端；
10.第二二氧化碳气冷器，所述第二二氧化碳气冷器设置于第一二氧化碳气冷器后端；
11.第二冷凝器，所述第二冷凝器设置于二氧化碳蒸发器后端以及热泵蒸发器后端；
12.热泵压缩机，所述热泵压缩机依次与第一冷凝器、第二冷凝器、热泵蒸发器循环相连通；
13.二氧化碳压缩机，所述二氧化碳压缩机依次与二氧化碳蒸发器、第一二氧化碳气冷器和第二二氧化碳气冷器相连通；
14.耦合换热器，所述耦合换热器内设置有两组相互耦合换热的冷媒流通通道，其中一组冷媒流通通道的两端分别与二氧化碳蒸发器和第一二氧化碳气冷器相连通，所述耦合换热器与二氧化碳蒸发器之间设置有二氧化碳膨胀阀，另一组冷媒流通通道的两端分别与
热泵蒸发器和热泵压缩机相连通。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述冷凝出风风道内设置有预冷器和与预冷器一体的回热器，所述预冷器位于热泵蒸发器和二氧化碳蒸发器前端，所述回热器位于二氧化碳蒸发器和热泵蒸发器的后端，所述回热器位于第一二氧化碳气冷器、第二二氧化碳气冷器和第二冷凝器的前端。
16.作为上述技术方案的进一步改进，所述预冷器和回热器包括上风道和与所述上风道相连通的下风道，所述上风道与所述下风道交叉以形成交叉风道；所述上风道的外壁和所述下风道的外壁在交叉处相互抵接，所述二氧化碳蒸发器和热泵蒸发器设置于上风道与所述下风道的交接处。
17.作为上述技术方案的进一步改进，所述第二冷凝器与热泵蒸发器之间设置有热泵膨胀阀。
18.作为上述技术方案的进一步改进，所述第二冷凝器位于第一二氧化碳气冷器和第二二氧化碳气冷器之间。
19.作为上述技术方案的进一步改进，所述热泵蒸发器位于二氧化碳蒸发器后端。
20.本实用新型的有益效果是：烘室内的高温对烘室内的物体加热将水汽烘出后，含有水汽的热空气在循环风机的作用下进入回风风道内，然后被回风风道内的换热器进行降温冷却，然后进入回风风道内的风被分流为两股，其中一股气流通过常规出风风道被第一冷凝器加热回流到烘室内，从而补足烘室内的热量，防止烘室内温度下降，另一道气流进入冷凝出风风道内，同时经过热泵蒸发器和二氧化碳蒸发器进行双重充分的降温冷却，从而将空气中的水分析出，然后析出水分后的空气通过第一二氧化碳气冷器和第二二氧化碳气冷器进行加热回流至烘室内，同时通过第二冷凝器对温度进行补充。在这过程中，二氧化碳压缩机依次与二氧化碳蒸发器、第一二氧化碳气冷器和第二二氧化碳气冷器相连通，因此二氧化碳介质在流动的过程中，二氧化碳介质的温度在第二二氧化碳气冷器、第一二氧化碳气冷器中依次降低，形成梯级差，而二氧化碳的的跨临界特质，使得空气在梯级差的加热过程中，温度可以被充分抬升至九十度以上，从而使空气在冷凝出风风道中的风速更低，而热量被吸收后的二氧化碳介质再通过耦合换热器进一步降低温度进入二氧化碳蒸发器内，从而供冷凝出风风道前端的空气降温析出水分，之后二氧化碳介质回流至二氧化碳压缩机内进行回温，在这个过程中，耦合换热器同时与与热泵蒸发器和热泵压缩机相连通，从而使耦合对二氧化碳介质进行降温的过程中所吸收的热量被流过热泵蒸发器后的热泵冷媒所吸收，然后回流至热泵压缩机内，使耦合过程中的热量在二氧化碳系统内和热泵系统内进行交换，从而可以避免该部分的热量损耗，起到节能的作用。通过耦合入了二氧化碳介质，能将空气温度提升的更高，进而降低冷凝出风风道的流速，节约循环风机能耗，使整个高温烘干系统烘干除水效果更好。
附图说明
21.下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型做进一步解释说明。
22.图1为本实用新型优选实施方式的结构示意图。
具体实施方式
23.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
26.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
27.参照图1，一种包含二氧化碳的双冷媒耦合高温烘干系统，包括：
28.烘室1，所述烘室1内设置有回风风道，所述回风风道的末端连接有至少一道常规出风风道和至少一道冷凝出风风道，所述常规出风风道和冷凝出风风道的末端与烘室1相连通，所述常规出风风道和冷凝出风风道内均设置有循环风机3，所述回风风道内设置有换热器2；
29.第一冷凝器5，所述第一冷凝器5设置于常规出风风道内；
30.热泵蒸发器10，所述热泵蒸发器10设置于冷凝出风风道内；
31.二氧化碳蒸发器11，所述二氧化碳蒸发器11设置于冷凝出风风道内；
32.第一二氧化碳气冷器8，所述第一二氧化碳气冷器8设置于二氧化碳蒸发器11以及热泵蒸发器10后端；
33.第二二氧化碳气冷器6，所述第二二氧化碳气冷器6设置于第一二氧化碳气冷器8后端；
34.第二冷凝器7，所述第二冷凝器7设置于二氧化碳蒸发器11后端以及热泵蒸发器10后端；
35.热泵压缩机4，所述热泵压缩机4依次与第一冷凝器5、第二冷凝器7、热泵蒸发器10循环相连通，使热泵压缩机4内的冷媒依次在第一冷凝器5、第二冷凝器7、热泵蒸发器10之间进行循环相连通；
36.二氧化碳压缩机16，所述二氧化碳压缩机16依次与二氧化碳蒸发器11、第一二氧化碳气冷器8和第二二氧化碳气冷器6相连通；
37.耦合换热器13，所述耦合换热器内设置有两组相互耦合换热的冷媒流通通道，其中一组冷媒流通通道的两端分别与二氧化碳蒸发器11和第一二氧化碳气冷器8相连通，所述耦合换热器13与二氧化碳蒸发器11之间设置有二氧化碳膨胀阀15，另一组冷媒流通通道的两端分别与热泵蒸发器10和热泵压缩机4相连通。
38.烘室1内的高温对烘室1内的物体加热将水汽烘出后，含有水汽的热空气在循环风机3的作用下进入回风风道内，然后被回风风道内的换热器2进行降温冷却，然后进入回风风道内的风被分流为两股，其中一股气流通过常规出风风道被第一冷凝器5加热回流到烘室1内，从而补足烘室1内的热量，防止烘室1内温度下降，另一道气流进入冷凝出风风道内，同时经过热泵蒸发器10和二氧化碳蒸发器11进行双重充分的降温冷却，从而将空气中的水分析出，然后析出水分后的空气通过第一二氧化碳气冷器8和第二二氧化碳气冷器6进行加热回流至烘室1内，同时通过第二冷凝器7对温度进行补充。在这过程中，二氧化碳压缩机16依次与二氧化碳蒸发器11、第一二氧化碳气冷器8和第二二氧化碳气冷器6相连通，因此二氧化碳介质在流动的过程中，二氧化碳介质的温度在第二二氧化碳气冷器6、第一二氧化碳气冷器8中依次降低，形成梯级差，而二氧化碳的的跨临界特质，使得空气在梯级差的加热过程中，温度可以被充分抬升至九十度以上，从而使空气在冷凝出风风道中的风速更低，而热量被吸收后的二氧化碳介质再通过耦合换热器13进一步降低温度进入二氧化碳蒸发器11内，从而供冷凝出风风道前端的空气降温析出水分，之后二氧化碳介质回流至二氧化碳压缩机16内进行回温，在这个过程中，耦合换热器13同时与与热泵蒸发器10和热泵压缩机4相连通，从而使耦合对二氧化碳介质进行降温的过程中所吸收的热量被流过热泵蒸发器10后的热泵冷媒所吸收，然后回流至热泵压缩机4内，使耦合过程中的热量在二氧化碳系统内和热泵系统内进行交换，从而可以避免该部分的热量损耗，起到节能的作用。通过耦合入了二氧化碳介质，能将空气温度提升的更高，进而降低冷凝出风风道的流速，节约循环风机能耗，使整个高温烘干系统烘干除水效果更好。
39.在本方案中，耦合换热器13优选为板式换热器或者套管式换热器，也可以为现有的其他形式可实现耦合换热的换热器。
40.在本方案中，所述回风风道、常规出风风道、冷凝出风风道可以为实质性的管道，也可以为不具有实体的风道，其目的在于形成循环气流。
41.在上述方案中，优选所述第二冷凝器7与热泵蒸发器10之间设置有热泵膨胀阀14。
42.进一步优化，优选所述第二冷凝器7位于第一二氧化碳气冷器8和第二二氧化碳气冷器6之间。
43.进一步优化，优选所述热泵蒸发器10位于二氧化碳蒸发器11后端。
44.进一步进行优化，为了使空气在通过热泵蒸发器10位于二氧化碳蒸发器11的时候能更好的冷却除水，优选所述冷凝出风风道内设置有预冷器12和与预冷器12一体的回热器9，所述预冷器12位于热泵蒸发器10和二氧化碳蒸发器11前端，所述回热器9位于二氧化碳蒸发器11和热泵蒸发器10的后端，所述回热器9位于第一二氧化碳气冷器8、第二二氧化碳气冷器6和第二冷凝器7的前端。从而在空气被冷却前先通过预冷器12进行降温，使空气中水分的饱和度更高，然后在除水完成后，通过回热器9将预冷器12从空气中的吸走的热量回收到空气中从而提升空气温度，使空气在流动的过程中在不浪费额外能源的同时使空气的除水和回温效果更好。
45.优选所述预冷器12和回热器9分别为上风道和与所述上风道相连通的下风道，所述上风道与所述下风道交叉以形成交叉风道；所述上风道的外壁和所述下风道的外壁在交叉处相互抵接，所述二氧化碳蒸发器11和热泵蒸发器10设置于上风道与所述下风道的交接处。通过这种方式，空气在经过上风道流动至热泵蒸发器10和二氧化碳蒸发器11上进行降
温，然后通过下风道排出，由于下风道的气体已经经过降温，从而与上风道内的气体产生温差，由于上风道与下风道相互交叉且相互抵接形成了交叉风道，使得上风道和下风道中的气体可在交叉风道中可进行热交换；在上风道和下风道中的气体进行了热交换之后，从而使得上风道中的气体在流经二氧化碳蒸发器11和热泵蒸发器10之前就被初步降温并使下风道中的气体在流出前就被提温。
46.所述预冷器12也可以为一内管，内管内设置有第一风道，回热器9为套设于内管外侧的外管，内管外壁与外管内壁之间形成第二风道，第一风道的末端与第二风道的末端相连通，所述二氧化碳蒸发器11和热泵蒸发器10设置于上风道与所述下风道的连接处。
47.所述预冷器12和回热器9可以综合选择为热管，所述热管包括冷却段和与冷却段相连的回热段，所述冷却段位于二氧化碳蒸发器11和热泵蒸发器10前端，所述回热段位于氧化碳蒸发器11和热泵蒸发器10后端并位于第一二氧化碳气冷器8、第二二氧化碳气冷器6和第二冷凝器7的前端，所述预冷器12和回热器9还可以综合选择为方形对流换热器。
48.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。