变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统及其工作过程技术方案

本发明专利技术公开了一种变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统和方法，属于能源与动力等领域。其特征在于：该系统湿空气（16）在加热器（1）中吸收热量，经干燥室（2）与物料（18）发生热湿交换，带走物料（18）中含有的水分，在湿空气冷凝器（3）中降温除湿，有机工质循环回收其中的热量并通过第二膨胀机（13）对外做功，湿空气（16）经第一分离器（4）将液态水与气体分离，湿空气（16）经过预冷器（6）和第一冷凝器（7）冷却后，再经过第一膨胀机（8）降压凝结出水分，并在第二分离器（9）中分离，最后经过压缩机（12）增压，在预冷器（6）中加热后再次进入加热器（1）中开始循环。该系统在空气循环中增加第一膨胀机（8），在低压条件下除湿，同等流量条件下系统干燥效果更好。同时通过有机工质（21）循环回收了湿空气冷凝的热量，节省能源。

【技术实现步骤摘要】
变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统及其工作过程
本专利技术涉及一种变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统和工作过程，属于能源与动力领域。
技术介绍
为了物料的使用和进一步加工，现代干燥技术广泛应用于食品、化工、环保、木材和医药等行业。在一些发达国家中，干燥行业耗能占工业耗能14%，有些行业干燥耗能占到生产总耗能的35%，随着我国工业进程的发展，干燥技术应用的范围越来越广，干燥所需要的能耗也越来越大。因此，有必要设计更加高效节能的干燥系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统和方法。该系统包括加热器、干燥室、湿空气冷凝器、第一分离器、第一储液罐、预冷器、第一冷凝器、第一膨胀机、第二分离器、水泵、第二储液罐、压缩机、第二膨胀机、第二冷凝器、工质泵。加热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；预冷器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第一分离器包括入口、气体出口和液体出口；第二分离器包括入口、气体出口和液体出口；第一冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第二冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；湿空气冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；加热器冷侧入口与预冷器冷侧出口相连，加热器冷侧出口经过干燥室后与湿空气冷凝器热侧入口相连，热源从加热器热侧入口进入，从加热器热侧出口排出。湿空气冷凝器热侧出口与第一分离器入口相连，第一分离器液体出口与第一储液罐相连，第一分离器气体出口与预冷器热侧入口相连，预冷器热侧出口与第一冷凝器热侧入口相连，第一冷凝器热侧出口经过第一膨胀机后与第二分离器相连，第二分离器液体出口经过水泵后与第二储液罐相连，第二分离器气体出口经过压缩机后与预冷器冷侧入口相连；第一冷源从第一冷凝器冷侧入口进入，冷侧出口排出。湿空气冷凝器冷侧入口与工质泵出口相连，冷侧出口经过第二膨胀机后与第二冷凝器热侧入口相连；第二冷凝器热侧出口与工质泵入口相连；第二冷源从第二冷凝器冷侧入口进入，冷侧出口排出。根据本专利技术所述的一种变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统的工作方法，该系统包括两个循环，空气循环和有机工质循环，其中空气循环包括以下过程：低温低湿的空气首先进入加热器的冷侧，被其热侧的热源加热后排出，然后在干燥室中的与物料发生热湿交换，物料被加热干燥，湿空气被冷却加湿，高温高湿的空气从干燥室排出，进入湿空气冷凝器热侧，被其冷侧的有机工质冷却，湿空气降温并冷凝出液态水后排出，进入第一分离器，水分离出来从第一分离器液体出口排出，进入第一储液罐；气体从第一分离器气体出口排出，进入预冷器热侧，被预冷器冷侧的低温空气冷却后排出，再进入第一冷凝器热侧，被其冷侧的第一冷源冷却后，进入第一膨胀机，在第一膨胀机中降压并冷凝出液态水，再进入第二分离器，水分离出来后从第二分离器液体出口经水泵送入第二储液罐，气体从第二分离器气体出口排出，进入压缩机，经压缩机增压后进入预冷器冷侧，被加热后排出，再进入加热器冷侧，开始下一轮循环；有机工质循环包括以下过程：有机工质进入湿空气冷凝器冷侧，吸收其热侧湿空气的热量，蒸发成气体后排出，再在第二膨胀机中膨胀并对外做功，然后进入第二冷凝器热侧，被其冷侧的第二冷源冷凝为液态，再经过工质泵增压后进入湿空气冷凝器冷侧，开始下一轮循环。相比常规的干燥系统，上述系统的优势主要体现在以下两个方面：第一，干燥效率高。在空气循环中增加了第一膨胀机，使降温除湿后的饱和湿空气在膨胀机中膨胀降压，降低了湿空气的饱和含湿量，在相同的空气流量条件下，单次循环能除掉更多的水，干燥效率更高。第二，干燥耗能低。在干燥系统中增加了有机工质循环，回收高温高湿空气降温除湿的热量，并在第二膨胀机中对外做功。同时增加了预冷器，能够回收部分能量，减少了耗能。附图说明图1是本专利技术提出的一种变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统；图中标号名称：1.加热器，2.干燥室，3.湿空气冷凝器，4.第一分离器，5.预冷器，6.第一储液罐，7.第一冷凝器，8.第一膨胀机，9.第二分离器，10.水泵，11.第二储液罐，12.压缩机，13.第二膨胀机，14.第二冷凝器，15.工质泵，16.湿空气，17.热源，18.物料，19.第一冷源，20.第二冷源，21.有机工质。具体实施方式下面参照附图说明变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统的工作过程。该系统包括两个循环，空气循环和有机工质循环，其中空气循环包括以下过程：低温低湿的空气16首先进入加热器1的冷侧，被其热侧的热源17加热后排出，然后在干燥室2中的与物料18发生热湿交换，物料18被加热干燥，湿空气16被冷却加湿，高温高湿的空气16从干燥室2排出，进入湿空气冷凝器3热侧，被其冷侧的有机工质21冷却，湿空气16降温并冷凝出液态水后排出，进入第一分离器4，水分离出来从第一分离器4液体出口排出，进入第一储液罐5；气体从第一分离器4气体出口排出，进入预冷器6热侧，被预冷器6冷侧的低温空气16冷却后排出，再进入第一冷凝器7热侧，被其冷侧的第一冷源19冷却后，进入第一膨胀机8，在第一膨胀机8中降压并冷凝出液态水，再进入第二分离器9，水分离出来后从第二分离器9液体出口经水泵10送入第二储液罐11，气体从第二分离器9气体出口排出，进入压缩机12，经压缩机12增压后进入预冷器6冷侧，被加热后排出，再进入加热器1冷侧，开始下一轮循环；有机工质循环包括以下过程：有机工质21进入湿空气冷凝器3冷侧，吸收其热侧湿空气16的热量，蒸发成气体后排出，再在第二膨胀机13中膨胀并对外做功，然后进入第二冷凝器14热侧，被其冷侧的第二冷源20冷凝为液态，再经过工质泵15增压后进入湿空气冷凝器3冷侧，开始下一轮循环。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统，其特征在于：该系统包括加热器（1）、干燥室（2）、湿空气冷凝器（3）、第一分离器（4）、第一储液罐（5）、预冷器（6）、第一冷凝器（7）、第一膨胀机（8）、第二分离器（9）、水泵（10）、第二储液罐（11）、压缩机（12）、第二膨胀机（13）、第二冷凝器（14）和工质泵（15）；加热器（1）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；预冷器（6）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第一分离器（4）包括入口、气体出口和液体出口；第二分离器（9）包括入口、气体出口和液体出口；第一冷凝器（7）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第二冷凝器（14）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；湿空气冷凝器（3）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；加热器（1）冷侧入口与预冷器（6）冷侧出口相连，加热器（1）冷侧出口经过干燥室（2）后与湿空气冷凝器（3）热侧入口相连；热源（17）从加热器（1）热侧入口进入，从加热器（1）热侧出口排出；湿空气冷凝器（3）热侧出口与第一分离器（4）入口相连，第一分离器（4）液体出口与第一储液罐（5）相连，第一分离器（4）气体出口与预冷器（6）热侧入口相连，预冷器（6）热侧出口与第一冷凝器（7）热侧入口相连，第一冷凝器（7）热侧出口经过第一膨胀机（8）后与第二分离器（9）相连，第二分离器（9）液体出口经过水泵（10）后与第二储液罐（11）相连；第二分离器（9）气体出口经过压缩机（12）后与预冷器（6）冷侧入口相连；第一冷源（19）从第一冷凝器（7）冷侧入口进入，冷侧出口排出；湿空气冷凝器（3）冷侧入口与工质泵（15）出口相连，冷侧出口经过第二膨胀机（13）后与第二冷凝器（14）热侧入口相连；第二冷凝器（14）热侧出口与工质泵（15）入口相连；第二冷源（20）从第二冷凝器（14）冷侧入口进入，冷侧出口排出。...

【技术特征摘要】
1.一种变压热泵干燥耦合湿空气废热回收发电系统，其特征在于：该系统包括加热器（1）、干燥室（2）、湿空气冷凝器（3）、第一分离器（4）、第一储液罐（5）、预冷器（6）、第一冷凝器（7）、第一膨胀机（8）、第二分离器（9）、水泵（10）、第二储液罐（11）、压缩机（12）、第二膨胀机（13）、第二冷凝器（14）和工质泵（15）；加热器（1）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；预冷器（6）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第一分离器（4）包括入口、气体出口和液体出口；第二分离器（9）包括入口、气体出口和液体出口；第一冷凝器（7）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第二冷凝器（14）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；湿空气冷凝器（3）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；加热器（1）冷侧入口与预冷器（6）冷侧出口相连，加热器（1）冷侧出口经过干燥室（2）后与湿空气冷凝器（3）热侧入口相连；热源（17）从加热器（1）热侧入口进入，从加热器（1）热侧出口排出；湿空气冷凝器（3）热侧出口与第一分离器（4）入口相连，第一分离器（4）液体出口与第一储液罐（5）相连，第一分离器（4）气体出口与预冷器（6）热侧入口相连，预冷器（6）热侧出口与第一冷凝器（7）热侧入口相连，第一冷凝器（7）热侧出口经过第一膨胀机（8）后与第二分离器（9）相连，第二分离器（9）液体出口经过水泵（10）后与第二储液罐（11）相连；第二分离器（9）气体出口经过压缩机（12）后与预冷器（6）冷侧入口相连；第一冷源（19）从第一冷凝器（7）冷侧入口进入，冷侧出口排出；湿空气冷凝器（3）冷侧入口与工质泵（15）出口相连，冷侧出口经过第二膨胀机（13）后与第二冷凝器（14）热侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳晨，王彬，王鹏恩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32