一种复叠热泵干燥系统及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种复叠热泵干燥系统及其控制方法，该复叠热泵干燥系统由高温级回路和低温级回路共同构成，在高温级回路中使用R134a制冷剂，低温级回路中使用R744制冷剂。本发明复叠热泵干燥系统可以根据环境温度的高低，控制高温级回路与低温级回路的运行，确保系统能够在宽环温(-20℃~43℃)范围内正常工作，满足用户要求。
【专利说明】一种复叠热泵干燥系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复叠热泵干燥系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]干燥装置应用非常广泛，如木材干燥、食品加工、茶叶烘干、陶瓷烘焙、污泥处理、蔬菜脱水、药物及生物制品的灭菌与干燥、化工原料及肥料干燥等诸多领域。相比于传统的燃气、燃煤、电等类型的干燥装置而言，热泵干燥装置由于具有能耗低、结构多样、环境友好等特点，越来越受到用户的青睐。目前市场上较多采用的是单系统热泵循环，如R134a等，尽管能够在正常环温下高效率的获取热空气，满足用户要求，但是在低环温时这类制冷剂的单系统热泵装置无法正常工作或者能效非常低，这样大大增加了能耗，而且影响干燥物品的品质与质量。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有宽环温、高效节能的复叠热泵干燥系统及其控制方法。
[0004]为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是:
一种复叠热泵干燥系统，包括高温级回路和低温级回路:
高温级回路包括第一压缩机，第一压缩机的排气管连接油分离器，油分离器的润滑油出口输油管连接到第一压缩机的曲轴箱，油分离器的制冷剂气体出口连接至冷凝器的入口，冷凝器的制冷剂液体出口连接至第一储液器的入口，第一储液器的出口分成两路输出，其中的一路输出依次经第一电磁阀和第一膨胀阀接入蒸发冷凝器的蒸发端入口，另一路输出依次经第二电磁阀和第二膨胀阀接入第一蒸发器的制冷剂入口，蒸发冷凝器和第一蒸发器输出的制冷剂气体共同返回第一压缩机；
低温级回路包括第二压缩机，第二压缩机的排气管连接蒸发冷凝器的冷凝端入口，蒸发冷凝器的冷凝端出口接入第二储液器，第二储液器的出口经第三膨胀阀连接第二蒸发器的制冷剂入口，第二蒸发器输出的制冷剂气体返回第二压缩机；
高温级回路使用R134a制冷剂，低温级回路使用R744制冷剂。
[0005]优选地，第二压缩机的排气管与第二蒸发器的制冷剂入口之间设置有热气旁通电磁阀。
[0006]优选地，第一储液器的出口连接第一过滤器后分成两路输出，第二储液器与第三膨胀阀之间设置有第二过滤器。
[0007]优选地，第一蒸发器输出的制冷剂气体经过单向阀后与蒸发冷凝器输出的制冷剂气体共同经过第一气液分离器返回第一压缩机，第二蒸发器输出的制冷剂气体经过第二气液分离器返回第二压缩机。
[0008]优选地，冷凝器、第一蒸发器和第二蒸发器均采用翅片管式换热器，蒸发冷凝器采用板式换热器。[0009]优选地，第一膨胀阀和第二膨胀阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀，第三膨胀阀为电子膨胀阀。
[0010]优选地，该复叠热泵干燥系统还包括用于检测该系统运行环境温度的环境温度传感器。
[0011]优选地，低温级回路采用热气旁通除霜方式，第二气液分离器上设置有用于为低温级回路除霜时提供热量的加热带。
[0012]一种上述的复叠热泵干燥系统的控制方法，具体步骤为:检测系统运行环境温度T，当T < Ttl时，同时启动第一压缩机和第二压缩机，开启第一电磁阀，关闭第二电磁阀；当Tc^IXT1时，同时启动第一压缩机和第二压缩机,开启第一电磁阀和第二电磁阀；当T ^ T1时，启动第一压缩机，关闭第二压缩机，关闭第一电磁阀，开启第二电磁阀，其中，Tr T1均为设定值，可通过实验测试获得。
[0013]优选地，当T < Ttl时，判断是否满足除霜条件，当满足除霜条件时，打开热气旁通电磁阀，将第三膨胀阀开度开到最大，将第二气液分离器上的加热带通电，当除霜结束时，关闭热气旁通电磁阀，将第三膨胀阀开度恢复到初始设置值，将加热带断电。
[0014]由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、本发明可以根据环境温度的高低，控制高温级回路与低温级回路的运行，确保系统能够在宽环温(-20°C~43°C )范围内正常工作，满足用户要求；
2.本发明采用低温级回路采用R744自然工质作为制冷剂，具有高效、环保的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明复叠热泵干燥系统的系统原理图；
图2为本发明复叠热泵干燥系统的控制流程示意；
其中:1、第一压缩机；2、油分离器；3、冷凝器；4、第一储液器；5、第一干燥过滤器；6、第一电磁阀；7、第一膨胀阀；8、第二电磁阀；9、第二膨胀阀；10、蒸发冷凝器；11、第一蒸发器；12、单向阀；13、第一气液分离器；14、第二压缩机；15、第二储液器；16、第二干燥过滤器；17、第三膨胀阀；18、第二蒸发器；19、第二气液分离器；20、热气旁通电磁阀；a、第一支路;b、第二支路。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0017]如附图1所示，本发明一种复叠热泵干燥系统，包括高温级回路和低温级回路: 高温级回路包括第一压缩机1，第一压缩机I的排气管连接油分离器2，油分离器2的
润滑油出口输油管连接到第一压缩机I的曲轴箱，油分离器2的制冷剂气体出口连接至冷凝器3的入口，冷凝器3的制冷剂液体出口连接至第一储液器4的入口，第一储液器4的出口连接第一过滤器5后分成两路输出，其中的一路输出依次经第一电磁阀6和第一膨胀阀7接入蒸发冷凝器10的蒸发端入口，另一路输出依次经第二电磁阀8和第二膨胀阀9接入第一蒸发器11的制冷剂入口，第一蒸发器11输出的制冷剂气体经过单向阀12后与蒸发冷凝器10输出的制冷剂气体共同经过第一气液分离器13返回第一压缩机I ;
低温级回路包括第二压缩机14，第二压缩机14的排气管连接蒸发冷凝器10的冷凝端入口，蒸发冷凝器10的冷凝端出口接入第二储液器15，第二储液器15的出口依次经过第二过滤器16、第三膨胀阀17连接第二蒸发器18的制冷剂入口，第二蒸发器18输出的制冷剂气体经过第二气液分离器19返回第二压缩机14，第二压缩机14的排气管与第二蒸发器18的制冷剂入口之间设置有热气旁通电磁阀20 ；
其中，高温级回路使用R134a制冷剂，低温级回路使用R744制冷剂。
[0018]本实施例中冷凝器3、第一蒸发器11和第二蒸发器18均采用翅片管式换热器，均为风冷式换热器，均配备风机，蒸发冷凝器10采用板式换热器，换热效率高。第一蒸发器
(11)和第二蒸发器(18)也可以安装在一起，两个蒸发器支路共用同一风机，降低成本。
[0019]本实施例中的第一电磁阀(6)与第一膨胀阀(7)串联构成第一支路a,第二电磁阀(8)与第二膨胀阀(9)串联构成第二支路b，两条支路并联接入到高温级循环回路中，用于控制对应支路的通断。
[0020]本实施例中第一膨胀阀7和第二膨胀阀9为热力膨胀阀或电子膨胀阀，第三膨胀阀17为电子膨胀阀。
[0021]本实施例的复叠热泵干燥系统还包括用于检测环境温度的环境温度传感器。
[0022]本实施例中低温级回路采用热气旁通除霜方式，第二气液分离器20上设置有用于为低温级回路除霜时提供热量的加热带。
[0023]如附图2所示，本发明复叠热泵干燥系统的控制方法，具体流程为:当该系统启动后，通过环境温度传感器检测系统运行环境温度T:
当T < Ttl时，同时启动第一压缩机I和第二压缩机14，开启第一电磁阀6，关闭第二电磁阀8，启动冷凝器3和第二蒸发器18配备的风机，关闭第一蒸发器11的风机，这样使得高温级第一支路a和低温级回路同时工作，构成复叠循环，由于环温低于某一值时，R134a系统无法正常工作，这时以R744系统作为低温级，通过第二蒸发器18从低温环境中吸收热量，再通过蒸发冷凝器10传递给R134a高温回路中，获取高温热风，满足用户的需求；
当T0〈T〈T1时，同时启动第一压缩机和第二压缩机，开启第一电磁阀和第二电磁阀，高温级第一支路a、第二支路b、低温级回路同时工作，由于环温较低时，尽管R134a系统能够运行，但能效比也非常低，这时同时启用低温级系统R744，辅助吸收低温空气中的热量，以较闻能效获取热风；
当T > Tl时，启动第一压缩机，关闭第二压缩机，关闭第一电磁阀，开启第二电磁阀，高温级第二支路b工作，由于环温较高时，R134a系统能够正常运行，R744系统无需启用，这时仅仅高温级第二支路b工作，构成R134a单一系统循环回路，从而高效获取高温热风。
[0024]由于蒸发器在低温环境下易结霜，故只需在T < TO时判断是否满足除霜条件，其余条件均不判断是否需要除霜。当满足除霜条件时，打开热气旁通电磁阀20，将第三膨胀阀17开度开到最大，将气液分离器19上的加热带通电，当除霜结束时，关闭热气旁通电磁阀20，将第三膨胀阀17开度恢复到初始设置值，将加热带断电。
[0025]上述的TpT1均为设定值，可通过实验测试获得。
[0026]本发明复叠热泵干燥系统可以根据环境温度的高低，控制高温级回路与低温级回路的运行，确保系统能够在宽环温(_20°C?43°C )范围内正常工作，满足用户要求。
[0027]以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种复叠热泵干燥系统，其特征在于:包括高温级回路和低温级回路: 所述高温级回路包括第一压缩机(1)，所述第一压缩机(I)的排气管连接油分离器(2)，所述油分离器(2)的润滑油出口输油管连接到所述第一压缩机(I)的曲轴箱，所述油分离器(2)的制冷剂气体出口连接至冷凝器(3)的入口，所述冷凝器(3)的制冷剂液体出口连接至第一储液器(4)的入口，所述第一储液器(4)的出口分成两路输出，其中的一路输出依次经第一电磁阀(6)和第一膨胀阀(7)接入蒸发冷凝器(10)的蒸发端入口，另一路输出依次经第二电磁阀(8)和第二膨胀阀(9)接入第一蒸发器(11)的制冷剂入口，所述蒸发冷凝器(10)和第一蒸发器(11)输出 的制冷剂气体共同返回第一压缩机(I); 所述低温级回路包括第二压缩机(14)，所述第二压缩机(14)的排气管连接所述蒸发冷凝器(10)的冷凝端入口，所述蒸发冷凝器(10)的冷凝端出口接入第二储液器(15)，所述第二储液器(15)的出口经第三膨胀阀(17)连接第二蒸发器(18)的制冷剂入口，所述第二蒸发器(18)输出的制冷剂气体返回所述第二压缩机(14)； 所述高温级回路使用R134a制冷剂，所述低温级回路使用R744制冷剂。
2.根据权利要求1所述的复叠热泵干燥系统，其特征在于:所述第二压缩机(14)的排气管与所述第二蒸发器(18)的制冷剂入口之间设置有热气旁通电磁阀(20)。
3.根据权利要求1所述的复叠热泵干燥系统，其特征在于:所述第一储液器(4)的出口连接第一过滤器(5)后分成两路输出，所述第二储液器(15)与第三膨胀阀(17)之间设置有第二过滤器(16)。
4.根据权利要求1所述的复叠热泵干燥系统，其特征在于:所述第一蒸发器(11)输出的制冷剂气体经过单向阀(12)后与所述蒸发冷凝器(10)输出的制冷剂气体共同经过第一气液分离器(13)返回第一压缩机(I )，所述第二蒸发器(18)输出的制冷剂气体经过第二气液分离器(19)返回所述第二压缩机(14)。
5.根据权利要求1所述的复叠热泵干燥系统，其特征在于:所述冷凝器(3)、所述第一蒸发器(11)和所述第二蒸发器(18)均采用翅片管式换热器，所述蒸发冷凝器(10)采用板式换热器。
6.根据权利要求1所述的复叠热泵干燥系统，其特征在于:所述第一膨胀阀(7)和第二膨胀阀(9)为热力膨胀阀或电子膨胀阀，所述第三膨胀阀(17)为电子膨胀阀。
7.根据权利要求1所述的复叠热泵干燥系统，其特征在于:还包括用于检测所述复叠热泵干燥系统运行环境温度的环境温度传感器。
8.根据权利要求1所述的复叠热泵干燥系统，其特征在于:所述低温级回路采用热气旁通除霜方式，所述第二气液分离器(19)上设置有用于为低温级回路除霜时提供热量的加热带。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述的复叠热泵干燥系统的控制方法，其特征在于:具体步骤为:检测系统运行环境温度T，当T < Ttl时，同时启动所述第一压缩机(I)和第二压缩机(14)，开启所述第一电磁阀(6)，关闭所述第二电磁阀⑶；当TtlCKT1时，同时启动所述第一压缩机(I)和第二压缩机(14)，开启所述第一电磁阀(6)和所述第二电磁阀(8);当T ^ T1时，启动所述第一压缩机(1)，关闭所述第二压缩机(14)，关闭所述第一电磁阀(6)，开启所述第二电磁阀(8)，其中，所述Tc^ T1均为设定值，可通过实验测试获得。
10.根据权利要求9所述的复叠热泵干燥系统的控制方法，其特征在于:当T< Ttl时，判断是否满足除霜条件，当满足除霜条件时，打开所述热气旁通电磁阀(20)，将所述第三膨胀阀(17)开度开到最大，将所述第二气液分离器(19)上的加热带通电，当除霜结束时，关闭所述热气旁 通电磁阀(20)，将所述第三膨胀阀(17)开度恢复到初始设置值，将加热带断电。
【文档编号】F25B41/00GK103940156SQ201410184851
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】熊丹, 汤晓亮, 尤军, 周大农 申请人:江苏苏净集团有限公司, 苏州苏净安发空调有限公司