一种太阳能辅助热泵干燥系统方法及装置与流程

本发明属于农产品加工干燥技术领域,，尤其涉及一种太阳能辅助热泵干燥系统方法及装置。

背景技术

太阳能是一种取之不尽的清洁能源，太阳能被广泛地应用到各领域，干燥领域也不例外，太阳能干燥是一种非常节能的干燥方式，但是和其他太阳能应用一样，它受到诸如太阳能不稳定、不连续等的限制。热泵是一种能源利用率较高的装置，而热泵干燥由于蒸发器能吸收干燥室排出的气体的显热和潜热，进一步提高了能源利用率，且热泵干燥运行稳定。把太阳能干燥和热泵干燥有机地结合起来，不仅可以降低单位能耗除湿比，而且可以保证系统运行稳定，受外界干扰较小。现有的太阳能辅助热泵干燥装置多种多样，但是工作模式较为单一，不能根据不同的外部条件改变工作模式，并尽可能提高装置的能效。

技术实现要素：

发明目的：针对以上现有技术存在的问题，本发明提出一种太阳能辅助热泵干燥系统、方法及装置，该系统、装置能够稳定连续地运行，且可根据外界条件，切换不同的工作模式，并尽可能降低干燥能耗。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种太阳能辅助热泵干燥系统，其特征在于：该系统包括通过蒸发器和冷凝器耦合的干燥介质回路和制冷剂回路，其中，干燥介质回路由干燥介质进口(19)、风阀(1)、风阀(2)、风阀(3)、太阳能集热器(4)、风机(5)、冷凝器(6)、干燥室(7)、风阀(8)、风阀(9)、干燥介质出口(20)、蒸发器(10)、风阀(11)、风阀(12)和干燥介质出口(21)构成，干燥介质由进口(19)引入后，先流经太阳能集热器(4)，再流经冷凝器(6)进一步被加热，然后被送入干燥室(7)，干燥后的介质既可以通过干燥介质出口(20)直接排出，也可通过蒸发器(10)被降温除湿，最后通过干燥介质出口(21)排出或继续循环；制冷剂回路由压缩机(13)、冷凝器(6)、电磁阀(14)、电子膨胀阀(15)、蒸发器(10)、电磁阀(16)、电子膨胀阀(17)和集热/蒸发器(18)构成，制冷剂经压缩机(13)压缩后被送往冷凝器(6)冷凝放热，然后通过并联设置的蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)，通过调节电磁阀(14)和(16)改变经过蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)的制冷剂流量，然后经电子膨胀阀(15)和(17)节流后被送往蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)蒸发吸热，最后重新进入压缩机继续循环；干燥介质回路和制冷剂回路通过冷凝器(6)和蒸发器(10)连接在一起。

其中，所述的干燥介质的回路中，在蒸发器(10)和太阳能集热器(4)之间设置了干燥介质进口(19)、干燥介质出口(21)、风阀(1)、风阀(2)、风阀(3)、风阀(11)和风阀(12)，在干燥室(7)和蒸发器(10)之间设置了风阀(8)、风阀(9)和干燥介质出口(20)，上述的各风阀用于调节控制不同的干燥工作模式。

其中，所述的制冷剂回路中，蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)并联设置，且蒸发器(10)管路上设置了电磁阀(14)和电子膨胀阀(15)，集热/蒸发器(18)管路上设置了电磁阀(16)和电子膨胀阀(17)，通过上述电磁阀和电子膨胀阀分别控制蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)管路上不同的制冷剂流量和蒸发压力。

其中，所述的干燥介质既可以是空气，也可以是满足干燥产品要求的各种气体。

此外，本发明公开了一种根据太阳能辅助热泵干燥系统实现的干燥方法，其特征在于，该方法步骤如下：

当太阳能辐射强度能使经过太阳能集热器(4)加热的干燥介质的温度高于干燥设定的温度时，打开风阀(1)、(3)、(8)，关闭风阀(2)、(9)，且关闭热泵，此时，仅太阳能提供干燥所需能量，是太阳能干燥模式；

当没有太阳能辐射或夜晚时，开启热泵，关闭风阀(3)、(8)，打开风阀(2)、(9)，关闭电磁阀(16)，打开电磁阀(14)；若通过蒸发器(10)的干燥介质的温度大于干燥介质进口(19)的温度，则关闭风阀(11)、(1)，打开风阀(12)，此时是闭式热泵干燥模式；若通过蒸发器(10)的干燥介质的温度小于干燥介质进口(19)的温度，且通过蒸发器(10)的干燥介质的相对湿度大于干燥介质进口(19)的相对湿度，则打开风阀(11)、(1)，关闭风阀(12)，此时是开式热泵干燥模式；若通过蒸发器(10)的干燥介质的温度和相对湿度均小于干燥介质进口(19)的温度和相对湿度，调节风阀(1)、(11)、(12)使其具有相应的开度，此时是半开式热泵干燥模式；

当太阳能辐射强度仅能使经过太阳能集热器(4)加热的干燥介质的温度升高但却低于干燥设定的温度时，开启热泵，并打开风阀(3)，关闭风阀(2)，同时打开电磁阀(14)、(16)；若通过蒸发器(10)的干燥介质的温度大于干燥介质进口(19)的温度，则关闭风阀(11)、(1)，打开风阀(12)，此时是闭式太阳能辅助热泵干燥模式；若通过蒸发器(10)的干燥介质的温度小于干燥介质进口(19)的温度，且通过蒸发器(10)的干燥介质的相对湿度大于干燥介质进口(19)的相对湿度，则打开风阀(11)、(1)，关闭风阀(12)，此时是开式太阳能辅助热泵干燥模式；若通过蒸发器(10)的干燥介质的温度和相对湿度均小于干燥介质进口(19)的温度和相对湿度，调节风阀(1)、(11)、(12)使其具有相应的开度，此时是半开式太阳能辅助热泵干燥模式。

此外，本发明还提出了一种太阳能辅助热泵干燥装置，该装置包括通过蒸发器和冷凝器耦合的干燥介质回路和制冷剂回路，其中，干燥介质回路由干燥介质进口(19)、风阀(1)、风阀(2)、风阀(3)、太阳能集热器(4)、风机(5)、冷凝器(6)、干燥室(7)、风阀(8)、风阀(9)、干燥介质出口(20)、蒸发器(10)、风阀(11)、风阀(12)和干燥介质出口(21)构成，干燥介质由进口(19)引入后，先流经太阳能集热器(4)，再流经冷凝器(6)进一步被加热，然后被送入干燥室(7)，干燥后的介质既可以通过干燥介质出口(20)直接排出，也可通过蒸发器(10)被降温除湿，最后通过干燥介质出口(21)排出或继续循环；制冷剂回路由压缩机(13)、冷凝器(6)、电磁阀(14)、电子膨胀阀(15)、蒸发器(10)、电磁阀(16)、电子膨胀阀(17)和集热/蒸发器(18)构成，制冷剂经压缩机(13)压缩后被送往冷凝器(6)冷凝放热，然后通过并联设置的蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)，通过调节电磁阀(14)和(16)改变经过蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)的制冷剂流量，然后经电子膨胀阀(15)和(17)节流后被送往蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)蒸发吸热，最后重新进入压缩机继续循环；干燥介质回路和制冷剂回路通过冷凝器(6)和蒸发器(10)连接在一起。

其中，所述的干燥介质的回路中，在蒸发器(10)和太阳能集热器(4)之间设置了干燥介质进口(19)、干燥介质出口(21)、风阀(1)、风阀(2)、风阀(3)、风阀(11)和风阀(12)，在干燥室(7)和蒸发器(10)之间设置了风阀(8)、风阀(9)和干燥介质出口(20)，上述的各风阀可调节控制不同的干燥工作模式。

其中，所述的制冷剂回路中，蒸发器和集热/蒸发器并联设置，且蒸发器管路上设置了电磁阀(14)和电子膨胀阀(15)，集热/蒸发器管路上设置了电磁阀(16)和电子膨胀阀(17)，通过上述电磁阀和电子膨胀阀可分别控制蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)管路上不同的制冷剂流量和蒸发压力。

其中，所述的干燥介质并不仅指空气，可以为满足干燥产品要求的各种气体。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

本发明太阳能辅助热泵干燥系统将对太阳能的利用很好地嵌入到热泵干燥系统中，降低了干燥过程中的能耗，并且通过控制各风阀，该系统可以根据不同的天气条件实现相对应的干燥工作模式。该系统能够在保证系统连续平稳地运行的前提下，通过切换不同的的运行模式，提高该系统的能耗除湿比。

附图说明

图1为本发明太阳能辅助热泵干燥的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

本发明公开的一种太阳能辅助热泵干燥系统，如图1所示，该系统包括通过蒸发器和冷凝器耦合的干燥介质回路和制冷剂回路，其中，干燥介质回路由干燥介质进口(19)、风阀(1)、风阀(2)、风阀(3)、太阳能集热器(4)、风机(5)、冷凝器(6)、干燥室(7)、风阀(8)、风阀(9)、干燥介质出口(20)、蒸发器(10)、风阀(11)、风阀(12)和干燥介质出口(21)构成，干燥介质由进口(19)引入后，先流经太阳能集热器(4)，再流经冷凝器(6)进一步被加热，然后被送入干燥室(7)，干燥后的介质既可以通过干燥介质出口(20)直接排出，也可通过蒸发器(10)被降温除湿，最后通过干燥介质出口(21)排出或继续循环；制冷剂回路由压缩机(13)、冷凝器(6)、电磁阀(14)、电子膨胀阀(15)、蒸发器(10)、电磁阀(16)、电子膨胀阀(17)和集热/蒸发器(18)构成，制冷剂经压缩机(13)压缩后被送往冷凝器(6)冷凝放热，然后通过并联设置的蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)，通过调节电磁阀(14)和(16)改变经过蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)的制冷剂流量，然后经电子膨胀阀(15)和(17)节流后被送往蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)蒸发吸热，最后重新进入压缩机继续循环；干燥介质回路和制冷剂回路通过冷凝器(6)和蒸发器(10)连接在一起。

其中，所述的干燥介质的回路中，在蒸发器(10)和太阳能集热器(4)之间设置了干燥介质进口(19)、干燥介质出口(21)、风阀(1)、风阀(2)、风阀(3)、风阀(11)和风阀(12)，在干燥室(7)和蒸发器(10)之间设置了风阀(8)、风阀(9)和干燥介质出口(20)，上述的各风阀用于调节控制不同的干燥工作模式。

其中，所述的制冷剂回路中，蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)并联设置，且蒸发器(10)管路上设置了电磁阀(14)和电子膨胀阀(15)，集热/蒸发器(18)管路上设置了电磁阀(16)和电子膨胀阀(17)，通过上述电磁阀和电子膨胀阀分别控制蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)管路上不同的制冷剂流量和蒸发压力。

本发明还公开了一种太阳能辅助热泵干燥装置，该装置包括通过蒸发器和冷凝器耦合的干燥介质回路和制冷剂回路，其中，干燥介质回路由干燥介质进口(19)、风阀(1)、风阀(2)、风阀(3)、太阳能集热器(4)、风机(5)、冷凝器(6)、干燥室(7)、风阀(8)、风阀(9)、干燥介质出口(20)、蒸发器(10)、风阀(11)、风阀(12)和干燥介质出口(21)构成，干燥介质由进口(19)引入后，先流经太阳能集热器(4)，再流经冷凝器(6)进一步被加热，然后被送入干燥室(7)，干燥后的介质既可以通过干燥介质出口(20)直接排出，也可通过蒸发器(10)被降温除湿，最后通过干燥介质出口(21)排出或继续循环；制冷剂回路由压缩机(13)、冷凝器(6)、电磁阀(14)、电子膨胀阀(15)、蒸发器(10)、电磁阀(16)、电子膨胀阀(17)和集热/蒸发器(18)构成，制冷剂经压缩机(13)压缩后被送往冷凝器(6)冷凝放热，然后通过并联设置的蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)，通过调节电磁阀(14)和(16)改变经过蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)的制冷剂流量，然后经电子膨胀阀(15)和(17)节流后被送往蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)蒸发吸热，最后重新进入压缩机继续循环；干燥介质回路和制冷剂回路通过冷凝器(6)和蒸发器(10)连接在一起。

其中，所述的干燥介质的回路中，在蒸发器(10)和太阳能集热器(4)之间设置了干燥介质进口(19)、干燥介质出口(21)、风阀(1)、风阀(2)、风阀(3)、风阀(11)和风阀(12)，在干燥室(7)和蒸发器(10)之间设置了风阀(8)、风阀(9)和干燥介质出口(20)，上述的各风阀可调节控制不同的干燥工作模式。

其中，所述的制冷剂回路中，蒸发器和集热/蒸发器并联设置，且蒸发器管路上设置了电磁阀(14)和电子膨胀阀(15)，集热/蒸发器管路上设置了电磁阀(16)和电子膨胀阀(17)，通过上述电磁阀和电子膨胀阀可分别控制蒸发器(10)和集热/蒸发器(18)管路上不同的制冷剂流量和蒸发压力。

此外，本发明公开了一种根据太阳能辅助热泵干燥系统实现的干燥方法，该方法步骤如下：

当太阳能辐射强度能使经过太阳能集热器(4)加热的干燥介质的温度高于干燥设定的温度时，打开风阀1、3、8，关闭风阀2、9，且关闭热泵。此时，仅太阳能提供干燥所需能量，是太阳能干燥模式。

当没有太阳能辐射或夜晚时，开启热泵，关闭风阀3、8，打开风阀2、9，关闭电磁阀16，打开电磁阀14。若通过蒸发器10的干燥介质的温度大于干燥介质进口19的温度，则关闭风阀11、1，打开风阀12，此时是闭式热泵干燥模式；若通过蒸发器10的干燥介质的温度小于干燥介质进口19的温度，则打开风阀11、1，关闭风阀12，此时是开式热泵干燥模式；若通过蒸发器10的干燥介质的温度小于干燥介质进口19的温度，且干燥介质进口19处的干燥介质湿度较大时，可调节风阀1、11、12使其具有相应的开度，此时是半开式热泵干燥模式。

当太阳能辐射强度仅能使经过太阳能集热器(4)加热的干燥介质的温度升高但却低于干燥设定的温度时，开启热泵，并打开风阀3，关闭风阀2，同时打开电磁阀14、16。若通过蒸发器10的干燥介质的温度大于干燥介质进口19的温度，则关闭风阀11、1，打开风阀12，此时是闭式太阳能辅助热泵干燥模式；若通过蒸发器10的干燥介质的温度小于干燥介质进口19的温度，则打开风阀11、1，关闭风阀12，此时是形式太阳能辅助热泵干燥模式；若通过蒸发器10的干燥介质的温度小于干燥介质进口19的温度，且干燥介质进口19处的干燥介质湿度较大时，可调节风阀1、11、12使其具有相应的开度，此时是半形式太阳能辅助热泵干燥模式。