一种具有复合工作模式的空气源热泵热风机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于物料烘干的空气源热泵热风机。
【背景技术】
[0002]物料烘干一般是以空气作为加热介质，用高于或明显高于物料温度的热能对物料进行加热，加热的空气与物料表面接触，热空气降温，物料吸收热量温度升高，物料加热后，由表至里其水份吸热蒸发或汽化，水分子与加热介质一起变成湿热空气，排湿风机排出干燥室外。
[0003]空气源热泵主要由冷凝器、冷凝器风机、压缩机、节流装置、蒸发器、蒸发器风机组成，压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、依序用工质管道连接，形成一个循环回路。
[0004]采用空气源热泵的干燥室已在人们的生产活动中广泛使用，主要是排湿风机排湿型和蒸发器冷凝除湿型两类，两类的不足分述如下:
[0005]1、排湿型空气源热泵干燥室，利用循环风加热，其加热烘干方式是:空气源热泵的蒸发器向环境中的空气吸热，经压缩机压缩后的高温工质向冷凝器供热，冷凝器由冷凝器风机向干燥室送入热风，干燥室的上部设有回风道和排湿口，回风道将回风再次送入冷凝器，形成循环风加热。在干燥室排湿口设置排湿风机，当干燥室内的空气湿度增大到一定程度时，排湿风机启动进行抽风排湿。排湿时形成负压，新风口进入环境温度的新风。湿度降低，干燥室内物料温度一般不下降，空气温度一般下降1-2°C。湿度降低到一定范围，排湿风机停止工作。随着加热、排湿的进行，干燥室内温度升高，物料水份逐渐降低，当干燥室内物料含水量很低时，即达到了对物料进行烘干的目的。
[0006]为了提高其热能利用率，在排湿口连接全热换热器进行热回收，将环境温度的新风通过全热换热器与湿热空气进行热交换，新风经交换后温度升高再送入冷凝器进风处，但热交换后的湿热空气一般仍要高出环境温度空气10 — 40°C，携带了大量的热量排出干燥室外。因此，现有技术采用全热换热器，只起到了加热环境温度的新风的作用。
[0007]排湿型与下述除湿型相比较，其能效比虽提高很多，但是其不足之处是:1)排湿抽风时，即使经过废热回收，只能回收35%左右，仍有大量的热量排出干燥室外，造成了大量的能源浪费；2)在物料的整个烘干过程中，排湿型的去湿效果(去湿率)比除湿型的去湿效果(去湿率)要差很多；3)排湿补充的新风是来自环境中的空气，未进行过除湿处理；上述三项缺点降低了物料的干燥速度。
[0008]2、除湿型空气源热泵干燥室，其蒸发器不向环境中的空气吸热，吸收的是干燥室内湿热空气中的热量，湿热空气经过蒸发器吸热降温，其中的水份冷凝形成小水珠从导管中流出。蒸发器内吸热的工质经压缩机压缩成高压高温气体，利用冷凝器放热，对烘干室内物料进行加热，物料加热后，烘干室内的空气湿度增大，湿热空气又经蒸发器冷却除湿，周而复始利用循环风加热。
[0009]该技术方案的不足是:1)干燥室内物料初始加热时，蒸发器冷却除湿没有意义，因为干燥室内空气温度与环境温度温差较小，不能使干燥室内空气达到露点而脱水。相反，由于蒸发器冷却，使干燥室内物料初始加热的时间明显延长。2)空气源热泵热风机处在一个密封或相对密封的环境中运行，不能从外部环境中吸热，热泵制热的能量被蒸发器冷凝除湿抵销了很大一部分，能效比只有1.0左右，能效比太低，物料加热升温速度缓慢，仅比电阻类型的烘干效果好一些，没有发挥空气源热泵高效制热的优点，物料干燥速度不如排湿型空气源热泵。
【发明内容】
[0010]为了克服现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是拓展空气源热泵热风机烘干能力和节能潜力，提供一种同时具备较强物料干燥能力和较高的能效比的空气源热泵热风机，为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，
[0011]一种具有复合工作模式的空气源热泵热风机，其特征在于，所述空气源热泵的机壳分割为第一内腔和第二内腔:
[0012]第一内腔内由蒸发器分割为X腔和Y腔，Y腔设置进风口、X腔设有装置蒸发器风机的出风口；
[0013]第二内腔内由冷凝器分割为进风腔和出风腔；出风腔装置冷凝器风机和出风口 ；进风腔连通干燥室的回风口；
[0014]全热换热器装置于第一内腔和第二内腔之间，全热换热器的A通道进风口置于第二内腔的进风腔并设有自动风门，A通道出风口置于第一内腔的Y腔并设有换热器风机；全热换热器的B通道进风口位于第一内腔的X腔，B通道出风口置于所述进风腔内；所述冷凝器风机全压大于蒸发器风机全压，冷凝器风机吸纳的风量中，来自全热换热器的B通道出风口的风量是蒸发器风机总风量的2?32%。
[0015]采用上述技术方案:
[0016]1、自动风门关闭时在冷凝器风机作用下对干燥室形成相对封闭式地循环风加热:所述相对封闭是指，在自动风门关闭时A通道被封闭，第二内腔内的进风腔的空气未被分流，难以形成负压；同时全热换热器的B通道具有较大风阻，虽然冷凝器风机全压大于蒸发器风机，仍不足以使得第一内腔X腔的空气通过B通道进入第二内腔，或者进入量较小，相对于整体风量而言可以忽略不计。
[0017]当干燥室内物料升温到一定温度，湿度增大时，自动风门开启，冷凝器风机吸入蒸发器换热后冷风作为新风补充，使得干燥室内形成正压，干燥室内的湿热气体在正压的作用下排出室外。干燥室只要设置排湿孔，不再需要装置排湿风机。
[0018]2、本实用新型为了有效利用热量，采用全热换热器进行热回收，冷凝器风机吸入B通道的新风(即蒸发器换热后冷风)和A通道的湿热回风，B通道的新风经全热换热器换热后，温度高于或明显高于环境温度新风；A通道的回风经全热换热器换热后，温度明显降低而达到空气露点温度，冷凝水滴入全热换热器下方的集水盘，水份顺着集水盘的导流管流出。
[0019]上述过程中糅合了多重作用:①利用了现有技术中直接外排的蒸发器换热后冷风，该冷风在蒸发器冷却过程中实际已经进行了一次除湿；进一步地，采用蒸发器换热后干燥冷风作为新风源，温度较低，经全热换热器冷凝湿热回风，优于环境温度新风的除湿能力，冷凝水量增大，除湿效果增强；2)水蒸气冷凝时潜热被释放出来，潜热被充分利用率，回风风温明显提高。但是在现有技术中这部分潜热的热能就因为无法利用而被浪费了。3)该冷风经全热换热器加热升温，明显高于环境温度新风，接近回风的风温，充分利用了排湿的废热；4)同时该冷风经全热换热器加热达到接近回风温度干燥新风进入干燥室，在正压的作用下进行排湿。
[0020]3、本公司在干燥领域经过多年探索，总结了物料烘干过程的“三段式”理论，第一段过程是物料加热过程，物料表面与被加热的加热介质接触，物料表面温度提高，物料表面的水份吸热蒸发，物料次表面也吸热升温.第一段加热过程的加热介质温度一般在到达34°C范围。
[0021]第二段是物料进入烘干快速失水过程，物料表面和次表面的水份变成湿热空气经干燥室排湿口排出或经除湿排出，这一阶段物料失水速度较快。该过程中物料内部的水份向物料表面渗出(此时要求有相对较高的温度作用才有利于水份由内向外渗出)，渗出的水分子进入加热介质中。该过程中，过少的排湿风量不利物料干燥，过多的排湿风量会使干燥室内的物料温度降低，不利于物料内部的水份向表面渗出。
[0022]第三段干燥过程，物料内部的水份较少，要有更大的驱动物料内部水份向外扩散的能力，此时需要更高的烘干温度和更低相对湿度的新风补充排湿带走的湿热空气。
[0023]本实用新型以上述“三段式”理论为指导，能够满足不同物料烘干阶段的实际需要:
[0024]在物料烘干初期，自动风门闭合，使物料加热速度较快，消除了冷风对物料烘干初期的消极影响；
[0025]物料经一段时间加热，干燥室内相对湿度到达设定的范围或温度提高到设定的范围时，自动风门自动开启，蒸发器冷凝除湿后的冷风，作为新风经全热换热器加热进入干燥室。该新风有利于物料干燥速度加快和节能:
[0026]进入物料烘干的第二阶段，尤其是第二阶段的中期(如36°C时)或后期(如46°C时)，物料表面和芯部温度基本相同，温差小。此时物料中的水分以水蒸汽的形式脱离物料进入加热介质，加热介质湿度增大，此时物料干燥的首要任务是以最有效的方式带走干燥室内加热介质的水份。通过大量的实验发现，只有突破传统的排湿或除湿的方式才能提高这一阶段的物料干燥速度。
[0027]本实用新型在该阶段采用蒸发器换热的冷风作为排湿的新风源，相对湿度低于环境温度空气相对湿度6%左右，一般要低于环境温度4°C左右。传统观点认为低于环境温度的冷空气对物料干燥不利，实用新型人经过多次实验发现，现有技术中，利用全热换热器加热环境温度的新风有两个不足:1)经全热换热器加热新风，冷凝回风除水的效率不高。2)在这一阶段，干燥室内排湿过程的废热热量有大量富余，得不到充分利用。采用蒸发器换热的冷风作为排湿的新风源，其用量是蒸发器冷风的2?32%，明显提高了全热换热器对回风除水效率。同时，蒸发器换热冷风经全热换热器加热后，其升温效果达到或高于全热换热器加热环境温度的新风。而且，蒸发器换热的冷风相对湿度5%，通过冷凝器加热的回风和新风，相对湿度要降低10%左右，为缩短物料第二阶段干燥时间创造了条件。
[0028]物料干燥进