一种用于高回风温度的空气源热泵干燥系统及方法与流程

本发明涉及一种用于高回风温度的空气源热泵干燥系统及方法，属于干燥技术领域。

背景技术：

燥技术广泛应用在日常生产生活的各个领域，干燥物料过程中消耗巨大能量。在发达国家，干燥工业的消耗化石能源大约占总量的10%~20%。而我国每年约有300万吨的煤炭用于干燥工业，不仅消耗大量能源而且严重污染环境。从节约能源和环保的角度来讲，积极探索新的干燥技术是干燥行业唯一的出路。

热泵干燥是一种新型环保高效节能技术，与常规能源干燥相比可大大节约能耗，减少污染，具有广泛应用前景。但目前空气源热泵干燥系统仍存在一些问题，最主要的问题之一就是从干燥室出来的回风温度高于或近似等于热泵制冷剂的冷凝温度，导致热泵干燥系统无法连续循环运行，影响系统的稳定性。

另外，热泵干燥系统的冷凝压力过高，制冷剂通过节流阀时的节流损失过大，导致系统整体性能下降。因此改善热泵干燥系统的结构，以此来降低回风温度，降低冷凝压力对热泵干燥系统的推广应用尤为重要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：本发明的第一目的在于提供一种用于高回风温度的空气源热泵干燥系统及方法，通过改变多缸压缩机运行模式，解决回风温度过高的问题，从而保证系统稳定运行。本发明的第二目的在于解决热泵干燥系统冷凝压力过高的问题，从而提高系统整体性能。

本发明技术方案是：一种用于高回风温度的空气源热泵干燥系统，包括辅助循环回路、主循环回路和送回风回路；

所述辅助循环回路是由多缸压缩机1的一或两个缸依次连接阀门ⅱ6、辅助冷凝器7、辅助节流阀8、辅助蒸发器9构成的制冷循环；

其中，辅助循环回路中的多缸压缩机1的一或两个缸还与阀门ⅰ5的一端连接，阀门ⅰ5的另一端连接主冷凝器2，且在辅助循环回路中，阀门ⅰ5是关闭的；

所述主循环回路是由多缸压缩机1的除去上述辅助循环回路中的一或两个缸外的其他缸，或多缸压缩机1的全部缸依次连接主冷凝器2、主节流阀3、主蒸发器4构成的制热循环；其中：

当多缸压缩机1的除去上述辅助循环回路中的一或两个缸外的其他缸接入主循环回路时，阀门ⅰ5关闭、阀门ⅱ6打开；

当多缸压缩机1的全部缸接入主循环回路时，阀门ⅰ5打开、阀门ⅱ6关闭；

所述送回风循环回路是由干燥室12出来的回风全部流经阀门ⅲ10、主冷凝器2后送入干燥室12的回路，此时阀门ⅳ11关闭；或干燥室12出来的回风部份流经阀门ⅲ10，部份流经阀门ⅳ11、辅助蒸发器9，两部分回风混合后流经主冷凝器2后送入干燥室12的回路。

进一步地，当多缸压缩机1的一或两个缸用于辅助循环回路，其余缸用于主循环回路；当不采用辅助循环回路时，多缸压缩机1全部缸用于主循环回路。

进一步地，采用辅助循环回路时，阀门ⅰ5关闭、阀门ⅱ6打开，不采用辅助循环时阀门ⅰ5打开、阀门ⅱ6关闭。

进一步地，当从干燥室12出来的回风温度低时，阀门ⅲ10打开、阀门ⅳ11关闭，不采用辅助循环回路，回风流经主冷凝器2被加热后送入干燥室12。

进一步地，当从干燥室12出来的回风温度高时，阀门ⅲ10、阀门ⅳ11都打开，采用辅助循环回路，部分回风流经阀门ⅲ10，部分回风流经阀门ⅳ11、辅助蒸发器9，两部分回风混合后流经主冷凝器2被加热后送入干燥室12。

进一步地，所述辅助冷凝器7利用空气源作为冷却介质。

进一步地，所述辅助蒸发器9下部安装集水盘。

利用上述系统进行高回风温度的空气源热泵干燥方法，包括：

当回风温度高时，多缸压缩机1的一个缸或两个缸用于制冷，此时阀门ⅰ5关闭，阀门ⅱ6打开，部分制冷剂依次流经辅助冷凝器7、辅助节流阀8、辅助蒸发器9回到多缸压缩机1形成辅助循环回路；另外，部分制冷剂从多缸压缩机1的其余缸流出依次流经主冷凝器2、主节流阀3、主蒸发器4回到多缸压缩机1形成主循环回路；同时阀门ⅲ10、阀门ⅳ11都打开，部分回风流经阀门ⅲ10，部分回风流经阀门ⅳ11、辅助蒸发器9温度被降低，两部分回风混合满足热泵系统稳定运行的温度后流经主冷凝器2，被加热后送入干燥室12，如此反复循环直至完成干燥工艺；

当回风温度较低时，阀门ⅰ5打开、阀门ⅱ6关闭、多缸压缩机1全部缸用于主循环制热，阀门ⅲ10打开、阀门ⅳ11关闭，全部回风流经主冷凝器2被加热后送至干燥室。

本发明所述系统的工作原理是：

当回风温度过高时，压缩机的一个或两个缸用于制冷，此时阀门ⅰ5关闭，阀门ⅱ6打开，部分制冷剂依次流经辅助冷凝器7、辅助节流阀8、辅助蒸发器9回到压缩机形成辅助循环回路。另外，部分制冷剂从压缩机的其余缸流出依次流经主冷凝器2、主节流阀3、主蒸发器4回到压缩机形成主循环回路。同时阀门ⅲ10、阀门ⅳ11都打开，部分回风流经阀门ⅲ10，部分回风流经阀门ⅳ11、辅助蒸发器9温度被降低，两部分回风混合满足热泵系统稳定运行的温度后流经主冷凝器2，被加热后送入干燥室12，如此反复循环直至完成干燥工艺。当回风温度较低时，阀门ⅰ5打开、阀门ⅱ6关闭、压缩机全部缸用于主循环制热，阀门ⅲ10打开、阀门ⅳ11关闭，全部回风流经主冷凝器2被加热后送至干燥室。

制冷剂采用r134a，为保证热泵安全运行冷凝压力设置为2mpa，此时制冷剂对应的冷凝温度为67.5℃，而干燥室回风温度最高为65-68℃。由于回风温度高于或接近冷凝温度，因此热泵干燥系统将无法稳定运行。本发明将多缸压缩机的一或两个缸用于辅助循环制冷，降低部分回风温度，并另一部分回风混合满足热泵干燥系统稳定运行温度。同时压缩机部分缸用于主循环制热，如图3温熵图中的1-2-3-4-1循环，相比于压缩机全部缸用于主循环制热，如图3中1-2’-3’-4’-1循环，其冷凝温度降低，从而减少压缩功和节流损失，进而提高系统整体性能。图3阴影面积表示部分缸用于主循环制热时减少的压缩功。

本发明的有益效果是：本发明一方面可提高制热功率和性能系数，另一方面可提高运行稳定性，确保热泵干燥系统稳定运行。

附图说明

图1是本发明多缸压缩机的一个缸用于辅助循环回路的结构示意图；

图2是本发明多缸压缩机的两个缸用于辅助循环回路的结构示意图；

图3是本发明热泵干燥系统温熵图。

图1-2中各标号：1-多缸压缩机、2-主冷凝器、3-主节流阀、4-主蒸发器、5-阀门ⅰ、6-阀门ⅱ、7-辅助冷凝器、8-辅助节流阀、9-辅助蒸发器、10-阀门ⅲ、11-阀门ⅳ、12-干燥室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：一种用于高回风温度的空气源热泵干燥系统，包括辅助循环回路、主循环回路和送回风回路；

所述辅助循环回路是由多缸压缩机1的一或两个缸依次连接阀门ⅱ6、辅助冷凝器7、辅助节流阀8、辅助蒸发器9构成的制冷循环；多缸压缩机1的一个缸用于辅助循环回路如图1所示，缸压缩机1的两个缸用于辅助循环回路如图2所示；

其中，辅助循环回路中的多缸压缩机1的一或两个缸还与阀门ⅰ5的一端连接，阀门ⅰ5的另一端连接主冷凝器2，且在辅助循环回路中，阀门ⅰ5是关闭的；

所述主循环回路是由多缸压缩机1的除去上述辅助循环回路中的一个缸或两个缸外的其他缸，或多缸压缩机1的全部缸依次连接主冷凝器2、主节流阀3、主蒸发器4构成的制热循环；其中：

当多缸压缩机1的除去上述辅助循环回路中的一或两个缸外的其他缸接入主循环回路时，阀门ⅰ5关闭、阀门ⅱ6打开；

当多缸压缩机1的全部缸接入主循环回路时，阀门ⅰ5打开、阀门ⅱ6关闭；

所述送回风循环回路是由干燥室12出来的回风全部流经阀门ⅲ10、主冷凝器2后送入干燥室12的回路，此时阀门ⅳ11关闭；或干燥室12出来的回风部份流经阀门ⅲ10，部份流经阀门ⅳ11、辅助蒸发器9，两部分回风混合后流经主冷凝器2后送入干燥室12的回路。

进一步地，当多缸压缩机1的一或两个缸用于辅助循环回路，其余缸用于主循环回路；当不采用辅助循环回路时，多缸压缩机1全部缸用于主循环回路。

进一步地，采用辅助循环回路时，阀门ⅰ5关闭、阀门ⅱ6打开，不采用辅助循环时阀门ⅰ5打开、阀门ⅱ6关闭。

进一步地，当从干燥室12出来的回风温度低时，阀门ⅲ10打开、阀门ⅳ11关闭，不采用辅助循环回路，回风流经主冷凝器2被加热后送入干燥室12。

进一步地，当从干燥室12出来的回风温度高时，阀门ⅲ10、阀门ⅳ11都打开，采用辅助循环回路，部分回风流经阀门ⅲ10，部分回风流经阀门ⅳ11、辅助蒸发器9，两部分回风混合后流经主冷凝器2被加热后送入干燥室12。

进一步地，所述辅助冷凝器7利用空气源作为冷却介质。

进一步地，所述辅助蒸发器9下部安装集水盘。

利用上述系统进行高回风温度的空气源热泵干燥方法，包括：

当回风温度高时，多缸压缩机1的一个或两个缸用于制冷，此时阀门ⅰ5关闭，阀门ⅱ6打开，部分制冷剂依次流经辅助冷凝器7、辅助节流阀8、辅助蒸发器9回到多缸压缩机1形成辅助循环回路；另外，部分制冷剂从多缸压缩机1的其余缸流出依次流经主冷凝器2、主节流阀3、主蒸发器4回到多缸压缩机1形成主循环回路；同时阀门ⅲ10、阀门ⅳ11都打开，部分回风流经阀门ⅲ10，部分回风流经阀门ⅳ11、辅助蒸发器9温度被降低，两部分回风混合满足热泵系统稳定运行的温度后流经主冷凝器2，被加热后送入干燥室12，如此反复循环直至完成干燥工艺；

当回风温度较低时，阀门ⅰ5打开、阀门ⅱ6关闭、多缸压缩机1全部缸用于主循环制热，阀门ⅲ10打开、阀门ⅳ11关闭，全部回风流经主冷凝器2被加热后送至干燥室。

多缸压缩机的一个或两个缸用于辅助循环制冷，其余缸用于主循环制热。辅助循环可以降低流经主冷凝器表面的回风温度，保证热泵干燥系统稳定运行，主循环可以降低主冷凝器内的冷凝压力，减少节流损失，提高系统整体性能。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。