一种节能型热泵干燥系统的制作方法

本发明属于热泵技术领域，具体涉及一种节能型热泵干燥系统。

背景技术：

随着大气污染治理要求的日益提高，对煤及燃油的使用限制越发加剧，取而代之的能源方式是电，正是在此大背景下，蒸汽压缩式热泵干燥系统的应用越来越普遍，伴随而来的趋势就是创造更省电节能的热泵系统。目前，干燥是热泵最有发展的应用，特别是对温度敏感物料的干燥，是现代工业热泵的主要应用。随着对先进除湿技术要求的增长，从产品质量、节约能源、环境保护等方面考虑，热泵干燥变得更加重要。

现有的热泵干燥系统，通过回风道、送风道连接热泵系统和干燥房形成空气循环，湿热空气从干燥房中进入回风道中，分别通过蒸发器、冷凝器进行降温除湿，干热的空气通过送风道进入干燥房，从而对干燥房内的物料进行干燥。但是现有的热泵干燥系统存在着空气循环不充分、能耗大、系统空间体积大等缺点。

且在热泵工作过程中，空气中的水温和空气温度都处于动态变化中，且外界环境中，季节的不同温度和湿度的差异同样巨大，而现有的热泵系统没有考虑诸多因素的相互影响，导致了工作过程中无法实现智能调控，造成了大量的能源的损耗，且系统运行也不够稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种节能型热泵干燥系统，实现全天候的环保及节电降耗的两重效应。

为了实现上述目的，本发明提供一种节能型热泵干燥系统，包括机体、干燥房，所述机体内设有回风通道，

还包括设于机体内部的预冷换热装置、热管蒸发器、热管冷凝器以及依次连接的压缩机、多级冷凝器、节流元件、多级蒸发器和风机，

干燥房中的湿热空气由回风通道依次经过预冷换热装置、热管蒸发器、多级蒸发器、热管冷凝器以及多级蒸发器形成高温干燥空气由风机送进干燥房。

风机和压缩机开启后，干燥房中的湿热空气在风机的作用下，进入预冷换热装置中进行热交换，实现第一次降温，并伴有少量水分凝出，接着通过热管蒸发器外表面，通过热管蒸发器内部换热介质的吸热效应，湿热空气实现了第二次温降，并伴随有少量水分凝出，然后一次性通过多级蒸发器外表面，进行了多次温降，并且大量凝出水分，最后再依次通过热管冷凝器、多级冷凝器，逐步被升温，最后变为高温干热空气被送进干燥房，对干燥房内物料进行干化，然后返回预冷换热器继续下一轮循环，依次顺序不断往复，实现整个热泵干燥流程。

因此，本发明通过多级管路的设置，充分利用了热泵系统采用电力能源实现对空气加热及温降凝水的功能，以及热管和预冷换热器对热量回收转移的原理作用，从而实现环保及节电降耗的两重效应，显著提升社会及经济效益。

优选的，其中所述压缩机使用环保型氟利昂制冷剂，安装于机体内。

优选的，所述环保型氟利昂制冷剂为由r134a、r245fa构成的物质中的一种或多种。

其中节流元件包括电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管，安装于机体内。

其中多级蒸发器可以由多个蒸发器并排设置，占用空间和体积小，并相互串联，待干燥的空气依次通过多级蒸发器实现多重降温。同样的，所述多级冷凝器可以由多个冷凝器并排设置，占用空间和体积小，并相互串联，待干燥的空气依次通过多个相互串联的冷凝器实现多重升温。

所述热管冷凝器和热管蒸发器为翅片式换热器或微通道换热器，安装于机体内，其内部均充有环保型氟利昂制冷剂。其中环保型氟利昂制冷剂为由r134a、r245fa构成的物质中的一种或多种。

进一步的，所述预冷换热装置包括风冷预冷换热装置和水冷预冷换热装置。

由于不同的季节环境下需要的预冷方式不一样，本发明通过采用风冷预冷换热装置和水冷预冷换热装置，系统首先会按照预设的场合模式或季节模式自行选定采用水冷预冷还是风冷预冷，在此基础上，对预冷换热器配套的水流量或室外引风机配有变频调节措施，通过自控元件收集预冷换热器进出风温度参数，自动计算判断并调节通水和通风量，实现预冷换热器冷热两侧的热转移量平衡，从而保证系统稳定可靠的运行。

水冷是采用外接冷凝水源的方式实现，外接水源循环流动，实现一次降温。其中风冷采用接入风机的形式，引入外接的风，实现风流降温。

因此，本发明所述的热泵干燥系统可根据外界环境的变化，灵活选择预冷换热装置，实现更加智能只能的调节和判断，更加节能环保。

进一步的，所述风冷预冷换热装置包括风冷预冷换热器和连接风冷预冷换热器的室外引风机，所述风冷预冷换热器为板翅式换热器，所述机体一侧设有与外界连通的室外引风口。

板翅式换热器以平板和翅片作为传热元件的换热器。它主要由板束和封头等构成。板束中有若干通道。在每层通道的两平板间放置翅片，并在两侧用封条密封。其中翅片有平直、多孔、锯齿和波纹等形式。根据流体流动方式不同，冷、热流体通道间隔迭置、排列并钎焊成整体，即制成板束。两流体流动方式有逆流、错流和错逆流等。板翅式换热器的主要优点有，效能高：因翅片对流体的扰动，使构成热阻的边界层不断更新，传热系数一般为管壳式换热器的3倍；而且在小温差1.5～2℃下，热量回收效果好。用于气-气换热时效果最好。紧凑：因大部分热量是经翅片通过平板传递，设备单位体积的传热面积可达1500米/米。重量轻：传热面积相同时，重量近于管壳式换热器的1/5。坚固：因板束为一整体件而且翅片在两平板间起支承作用，故可承受较高的工作压力。

所述风冷预冷换热器连通回风通道，待干燥空气从干燥房进入回风通道，再进入风冷预冷换热器，实现一次降温后的空气再经过热管蒸发器等，实现降温、升温干燥的过程。所述室外引风机将外界的风从室外引风口引入，再由室外引风机的出口吹出，实现风冷降温。

进一步的，所述水冷预冷换热装置包括水冷预冷换热器，所述水冷预冷换热器为翅片式换热器，所述机体一侧设有连接水冷预冷换热器的水源入水口和水源出水口。

所述水冷预冷换热器利用外接水源实现冷凝，降温效果好，所述机体一侧设有连接水冷预冷换热器的水源入水口和水源出水口，外接水源从入水口进入，经过水冷预冷换热器的冷凝水管道，再从出口流出，实现冷凝。

进一步的，水冷预冷换热器的内部换热介质为水或盐水。

采用水或者盐水，待干燥的湿热空气通过与预冷换热器内部流动的水、盐水或室外空气进行热量交换，水或盐水来源广泛，成本低，且降温效果好。

进一步的，所述水冷预冷换热器、多级冷凝器、热管冷凝器、多级蒸发器以及热管蒸发器并排紧密设置在机体内。

水冷预冷换热器、多级冷凝器、热管冷凝器、多级蒸发器以及热管蒸发器的并排紧密设置，不仅可以节约机体的结构空间，还可以缩短系统内走管距离，减少制冷剂能量的损失，从而使系统满足节能的要求。且本发明将制冷系统的热侧为冷凝器，冷侧为蒸发器，避免了冷热交互引起温度相互影响，同时可以避免空气在依次通过冷凝器、蒸发器时与机体外壁发生传热，使空气的温度值与设计值吻合度高，从而使干燥房内的干燥温度可以更加精准。

优选的，所述分流型热泵干燥系统还包括接水盘，所述接水盘设置在并排紧密设置的水冷预冷换热器、多级冷凝器、热管冷凝器、多级蒸发器以及热管蒸发器的下方。在制冷通道中，空气在逐级除湿的过程会不断析出水分，所析出的水分在重力的作用下往下流入接水盘中，并统一排出机体外部，可以避免所析出水分积在机体内部，导致制冷通道内的各种设备受潮或泡水，使各种设备损坏。

进一步的，所述多级蒸发器至少包括一级蒸发器和二级蒸发器，所述一级蒸发器和二级蒸发器为翅片式换热器或微通道换热器。

进一步的，所述多级冷凝器至少包括一级冷凝器和二级冷凝器，所述一级冷凝器和二级冷凝器为翅片式换热器或微通道换热器。

本发明的热泵干燥系统的冷凝器和蒸发器均采用了两级设计，实现了两种温降凝水的功能，在蒸发器的前后位置设置了热管冷凝器和热管蒸发器，实现了一重温降凝水的功能，在以上换热器位置的上游，设置了一个风冷预冷换热器和一个水冷预冷换热器，可根据使用场合或季节变化选择开启其中一个预冷换热器，即选择水冷或风冷预热，又实现了一重温降凝水的功能，至此，完整构成了四重温降凝水的原理布局。

翅片式换热器由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心，配以必要的封头、接管、支撑等就组成了板翅式换热器。其可以是钢制，铝制，钢铝复合，铜制等材质。其中钢制翅片式换热器：空气加热效率高、承压力强、安装简单、消耗系统能量少，采取对流的散热方式，提升温度速度快；钢材自身具有大分子的特性，适合蒸汽的穿透，使用时不会感觉明显的干燥。升温迅速，低碳节能，绿色环保，在高温下不会产生异味，无损人体健康。钢铝复合翅片式换热器：结合紧密，热阻小、传热性能好、强度高、流动损失小、防腐蚀性能强，在长期的冷热工况下不易变形，工作寿命长；整体轧制翅片光滑无毛刺，无皱折，易清洗，在采暖空调工程中进行湿式冷却时易排除翅片外表的凝结水，在烘燥加热及其它热交换场合不易结尘、结垢。铝制翅片式换热器：重量轻传热性能好、强度高、流动损失小、防腐蚀性能高，在长期的冷热工况下不易变形、工作寿命长。铜制翅片式换热器：导热性好，散热快，效率高，另外，铜质散热器体形紧凑，占空间小，高效、节能。

微通道换热器，就是通道当量直径在10-1000μm的换热器。这种换热器的扁平管内有数十条细微流道,在扁平管的两端与圆形集管相联。集管内设置隔板,将换热器流道分隔成数个流程。微型微通道换热器可选用的材料有:聚甲基丙烯酸甲酯、镍、铜、不锈钢、陶瓷、硅、si3n4和铝等。微通道换热器跟铜管铝翅片的比，因为全铝的，所以节约材料费，结构上说，同样面积提高换热效率。

因此，本发明选择这两种换热器，实现更好的节能效果。

进一步的，还包括电控系统，所述风冷预冷换热装置配套设有风冷变频调节器，所述水冷预冷换热装置配套设有水冷变频调节器，所述电控系统分别与风冷变频调节器和水冷变频调节器相互电连接，所述风冷变频调节器用于收集进出风温度参数，自动计算判断并调节通风量；所述水冷变频调节器用于收集进出风温度参数，自动计算判断并调节水流量。

所述电控系统设置在机体内部，实现对整个装置的电力控制，整个装置的启停以及各个参数的控制。干燥房会设置温湿度感应器，感应器与电控系统电连接，通过干燥房温度和湿度的变化，风冷变频调节器和水冷变频调节器根据温湿度感应器提供的温湿度数据，实现通风量和水流量的灵活调节，保证预冷换热器冷热两侧的热转移量平衡，从而保证系统稳定可靠的运行。

进一步的，所述风机和室外引风机采用轴流式、离心式或贯流式。

风机和室外引风机可以采用这三种中的任意一种，二者可以相同，也可以根据安装位置灵活选择。

考虑实际运行时预冷换热器的冷源来自外界提供的冷却水、盐水或空气，随着水源来源的不同或季节变化，水温和空气温度会发生变化，此时与通过预冷换热器外部空气的热交换量将不同，故存在热平衡的因素。为解决此问题，控制系统首先会按照预设的场合模式或季节模式自行选定采用水冷预冷还是风冷预冷。

因此，本发明整个热泵干燥系统的工作流程为：

首选开启风机，接着启动压缩机，干燥房中的湿热空气在风机的作用下由回风通道输送到水冷预冷换热器或风冷预冷换热器，与其中的水或盐水或空气进行热交换，湿热空气实现第一次降温，并伴有少量的水分凝出；接着通过热管蒸发器外表面，通过热管蒸发器内部的换热介质环保型氟利昂制冷剂的吸热效应，湿热空气实现了第二次温降，并伴随有少量水分凝出；然后一次性通过一级蒸发器及二级蒸发器外表面，分别进行了第三次及第四次的温降，并且伴有大量水分凝出；最后再依次通过热管冷凝器、一级冷凝器和二级冷凝器，逐步被升温，最后变为高温干热空气被送进干燥房，对干燥房内物料进行干化，然后返回预冷换热器继续下一轮循环，依次顺序不断往复，实现整个热泵干燥流程。其中凝出的水分滴落至接水盘中，由可以外接吸水的装置，或者将接水盘设置为倾斜状，便于水分排出，避免对内部构件份腐蚀。

本发明的有益效果：

（1）本发明结合了热泵原理，采用环保型氟利昂制冷剂作介质，充分利用了热泵系统采用电力能源实现对空气加热及温降凝水的功能，以及热管和预冷换热器对热量回收转移的原理作用，从而实现环保及节电降耗的两重效应，显著提升社会及经济效益。

（2）本发明制冷系统的冷凝器和蒸发器均采用了两级设计，实现了双重温降凝水的功能，在蒸发器的前后位置设置了热管换热器，实现了一重温降凝水的功能，在以上换热器位置的上游，设置了一个水冷预冷换热器和一个风冷预冷换热器，可根据使用场合或季节变化选择开启其中一个预冷换热器，即选择水冷或风冷预热，又实现了一重温降凝水的功能，至此，完整构成了四重温降凝水的原理布局，使得效能更高，更加节能。

（3）本发明的水冷预冷换热器、多级冷凝器、热管冷凝器、多级蒸发器以及热管蒸发器的并排紧密设置，不仅可以节约机体的结构空间，还可以缩短系统内走管距离，减少制冷剂能量的损失，从而使系统满足节能的要求。

（4）本发明通过采用风冷预冷换热装置和水冷预冷换热装置，系统首先会按照预设的场合模式或季节模式自行选定采用水冷预冷还是风冷预冷，在此基础上，对预冷换热器配套的水流量或室外引风机配有变频调节措施，通过自控元件收集预冷换热器进出风温度参数，自动计算判断并调节通水和通风量，实现预冷换热器冷热两侧的热转移量平衡，从而保证系统稳定可靠的运行。

附图说明

图1为本发明热泵干燥系统主视结构示意图。

图2为本发明热泵干燥系统侧视结构示意图。

图3为本发明热泵干燥系统同一侧视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

一种节能型热泵干燥系统，结合图1~图2所示，包括机体1、干燥房2，所述机体1内设有回风通道3，

还包括设于机体1内部的预冷换热装置11、热管蒸发器12、热管冷凝器13以及依次连接的压缩机14、多级冷凝器15、节流元件、多级蒸发器16和风机17，

干燥房2中的湿热空气由回风通道3依次经过预冷换热装置11、热管蒸发器12、多级蒸发器16、热管冷凝器13以及多级蒸发器16形成高温干燥空气由风机17送进干燥房2。

风机17和压缩机14开启后，干燥房2中的湿热空气在风机17的作用下，进入预冷换热装置11中进行热交换，实现第一次降温，并伴有少量水分凝出，接着通过热管蒸发器12外表面，通过热管蒸发器12内部换热介质的吸热效应，湿热空气实现了第二次温降，并伴随有少量水分凝出，然后一次性通过多级蒸发器16外表面，进行了多次温降，并且大量凝出水分，最后再依次通过热管冷凝器13、多级冷凝器15，逐步被升温，最后变为高温干热空气被送进干燥房2，对干燥房2内物料进行干化，然后返回预冷换热器继续下一轮循环，依次顺序不断往复，实现整个热泵干燥流程。

优选的，其中所述压缩机14使用环保型氟利昂制冷剂，安装于机体1内。

优选的，所述环保型氟利昂制冷剂为由r134a、r245fa构成的物质中的一种或多种。

其中节流元件包括电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管，安装于机体1内。

其中多级蒸发器16可以由多个蒸发器并排设置，占用空间和体积小，并相互串联，待干燥的空气依次通过多级蒸发器16实现多重降温。同样的，所述多级冷凝器15可以由多个冷凝器并排设置，占用空间和体积小，并相互串联，待干燥的空气依次通过多个相互串联的冷凝器实现多重升温。

所述热管冷凝器13和热管蒸发器12为翅片式换热器或微通道换热器，安装于机体1内，其内部均充有环保型氟利昂制冷剂。其中环保型氟利昂制冷剂为由r134a、r245fa构成的物质中的一种或多种。

如图3所示，进一步的，所述预冷换热装置11包括风冷预冷换热装置111和水冷预冷换热装置112。

由于不同的季节环境下需要的预冷方式不一样，本发明通过采用风冷预冷换热装置111和水冷预冷换热装置112，系统首先会按照预设的场合模式或季节模式自行选定采用水冷预冷还是风冷预冷。

进一步的，如图3所示，所述风冷预冷换热装置111包括风冷预冷换热器10和连接风冷预冷换热器10的室外引风机20，所述风冷预冷换热器10为板翅式换热器，结合图1所示，所述机体1一侧设有与外界连通的室外引风口60。

所述风冷预冷换热器10连通回风通道3，待干燥空气从干燥房2进入回风通道3，再进入风冷预冷换热器10，实现一次降温后的空气再经过热管蒸发器12等，实现降温、升温干燥的过程。所述室外引风机20将外界的风从室外引风口60引入，再由室外引风机20的出口吹出，实现风冷降温。

进一步的，如图3所示，所述水冷预冷换热装置112包括水冷预冷换热器30，所述水冷预冷换热器30为翅片式换热器，结合图1所示，所述机体1一侧设有连接水冷预冷换热器30的水源入水口40和水源出水口50。所述机体1一侧设有连接水冷预冷换热器30的水源入水口40和水源出水口50，外接水源从入水口进入，经过水冷预冷换热器30的冷凝水管道，再从出口流出，实现冷凝。

进一步的，水冷预冷换热器30的内部换热介质为水或盐水。

进一步的，结合图2~图3所示，所述水冷预冷换热器30、多级冷凝器15、热管冷凝器13、多级蒸发器16以及热管蒸发器12并排紧密设置在机体1内。

且本发明将制冷系统的热侧为冷凝器，冷侧为蒸发器，避免了冷热交互引起温度相互影响，同时可以避免空气在依次通过冷凝器、蒸发器时与机体1外壁发生传热，使空气的温度值与设计值吻合度高，从而使干燥房2内的干燥温度可以更加精准。

优选的，如图3所示，所述分流型热泵干燥系统还包括接水盘70，所述接水盘70设置在并排紧密设置的水冷预冷换热器30、多级冷凝器15、热管冷凝器13、多级蒸发器16以及热管蒸发器12的下方。

进一步的，所述多级蒸发器16至少包括一级蒸发器161和二级蒸发器162，所述一级蒸发器161和二级蒸发器162为翅片式换热器或微通道换热器。

进一步的，所述多级冷凝器15至少包括一级冷凝器151和二级冷凝器152，所述一级冷凝器151和二级冷凝器152为翅片式换热器或微通道换热器。

本发明的热泵干燥系统的冷凝器和蒸发器均采用了两级设计，实现了两种温降凝水的功能，在蒸发器的前后位置设置了热管冷凝器13和热管蒸发器12，实现了一重温降凝水的功能，在以上换热器位置的上游，设置了一个风冷预冷换热器10和一个水冷预冷换热器30，可根据使用场合或季节变化选择开启其中一个预冷换热器，即选择水冷或风冷预热，又实现了一重温降凝水的功能，至此，完整构成了四重温降凝水的原理布局。

进一步的，还包括电控系统4，所述风冷预冷换热装置111配套设有风冷变频调节器，所述水冷预冷换热装置112配套设有水冷变频调节器，所述电控系统4分别与风冷变频调节器和水冷变频调节器相互电连接，所述风冷变频调节器用于收集进出风温度参数，自动计算判断并调节通风量；所述水冷变频调节器用于收集进出风温度参数，自动计算判断并调节水流量。

所述电控系统4设置在机体1内部，实现对整个装置的电力控制，整个装置的启停以及各个参数的控制。干燥房2会设置温湿度感应器，感应器与电控系统4电连接，通过干燥房2温度和湿度的变化，风冷变频调节器和水冷变频调节器根据温湿度感应器提供的温湿度数据，实现通风量和水流量的灵活调节，保证预冷换热器冷热两侧的热转移量平衡，从而保证系统稳定可靠的运行。

进一步的，所述风机17和室外引风机20采用轴流式、离心式或贯流式。

风机17和室外引风机20可以采用这三中中的任意一种，二者可以相同，也可以根据安装位置灵活选择。控制系统首先会按照预设的场合模式或季节模式自行选定采用水冷预冷还是风冷预冷。

因此，本发明整个热泵干燥系统的工作流程为：

首选开启风机17，接着启动压缩机14，干燥房2中的湿热空气在风机17的作用下由回风通道3输送到水冷预冷换热器30或风冷预冷换热器10，与其中的水或盐水或空气进行热交换，湿热空气实现第一次降温，并伴有少量的水分凝出；接着通过热管蒸发器12外表面，通过热管蒸发器12内部的换热介质环保型氟利昂制冷剂的吸热效应，湿热空气实现了第二次温降，并伴随有少量水分凝出；然后一次性通过一级蒸发器161及二级蒸发器162外表面，分别进行了第三次及第四次的温降，并且伴有大量水分凝出；最后再依次通过热管冷凝器13、一级冷凝器151和二级冷凝器152，逐步被升温，最后变为高温干热空气被送进干燥房2，对干燥房2内物料进行干化，然后返回预冷换热器继续下一轮循环，依次顺序不断往复，实现整个热泵干燥流程。其中凝出的水分滴落至接水盘70中，由可以外接吸水的装置，或者将接水盘70设置为倾斜状，便于水分排出，避免对内部构件份腐蚀。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。