一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却多温级热泵干燥系统。本发明专利技术由蒸发器、空气冷却器、各级压缩机、各级冷凝器、各级节流阀和各级气体冷却器组成，可通过设置不同的级数对物料按照工艺要求进行脱水干燥，通过工质的多级压缩和多级变温冷凝过程，对空气进行多次连续加热，可显著减小空气加热过程中与工质换热的不可逆损失。各级压缩机的压缩比较小，工质可采用温度滑移合理的非共沸混合工质，工质与空气形成良好的温度匹配，可进一步缩小传热温差，减小冷凝器和蒸发器的传热不可逆损失，提高系统能效。

A drying system of multi-stage compression and multi condenser with intermediate complete cooling heat pump

The invention discloses a multi-stage compression multi condenser middle complete cooling multi temperature stage heat pump drying system. The invention is composed of evaporator, air cooler, compressor at all levels, condenser at all levels, throttle valve at all levels and gas cooler at all levels. The material can be dehydrated and dried according to the process requirements by setting different stages, and the air can be continuously heated for many times by multi-stage compression and multi-stage variable temperature condensation process of working medium, which can significantly reduce the heat exchange with working medium in the process of air heating The irreversible loss of. The compression ratio of compressors at all levels is small, and the working medium can be non azeotropic mixture with reasonable temperature slip. The working medium and air form a good temperature matching, which can further reduce the heat transfer temperature difference, reduce the irreversible heat transfer loss of condenser and evaporator, and improve the system energy efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统
本专利技术涉及热泵
，特别是涉及一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统。
技术介绍
干燥是农产品生产加工过程中广泛使用的一种工艺。干燥占工业能耗的比例较高，采用热泵技术对农产品干燥可节约能源。目前热泵干燥技术已在木材、烟草、食品蔬菜脱水等领域广泛应用。进一步提高热泵干燥设备的能效对推动节能减排、提升经济效益具有重要的实际意义和社会价值。采用常规热泵干燥系统冷凝温度恒定，空气在冷凝器中直接加热，空气的进出口温差较大，受冷凝器工质和空气换热温差的限制，冷凝器中两侧流体的换热温差分布严重不均匀，导致冷凝器中平均换热温差很大，换热过程产生较大的不可逆损失，系统能效较低。使用非共沸工质的常规单级压缩热泵系统，其蒸发和冷凝过程的温度滑移相当，适用于热源和热沉侧换热流体温度变化接近的工况，但对于中高温热泵系统，热源侧的温度一般变化较小，热沉侧的空气的温度升较大或很大，远大于热源侧流体的温降。并且对于热源和热沉温跨较大的工况，常规压缩机压缩比较大，压缩机效率低。
技术实现思路
本专利技术提出采用多级压缩多级冷凝热泵干燥系统，以解决换热过程不可逆损失大、压缩比大，以及系统能效低的问题。本专利技术多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统，系统中3≤i≤n-1，n≥4；第一级压缩机3出口与第一级气体冷却器4工质侧入口相连，第一级气体冷却器4工质侧出口与第一级冷凝器5工质侧入口相连，第一级冷凝器5工质侧出口与第一级节流阀6入口相连，第一级节流阀6出口与蒸发器2工质侧入口相连，蒸发器2工质侧出口与第一级压缩机3入口相连；气体冷却器4工质侧出口与第二级压缩机7入口相连，第二级压缩机7出口与第二级气体冷却器8工质侧入口相连，第二级气体冷却器8工质侧出口与第二级冷凝器9入口相连，第二级冷凝器9出口与第二级节流阀10入口相连，第二级节流阀10出口与第一级节流阀6入口相连；第i级气体冷却器11工质侧出口与第i级冷凝器12入口相连，第i级冷凝器12出口与第i级压缩机13入口相连；第i级气体冷却器11工质侧出口与第i+1级压缩机14入口相连，第i+1级压缩机14出口与第i+1级气体冷却器15工质侧入口相连，第i+1级气体冷却器15工质侧出口与第i+1级冷凝器16入口相连，第i+1级冷凝器16出口与第i+1级节流阀17入口相连，第i+1级节流阀17出口与第i级节流阀13入口连接；第n-1级压缩机出口与第n-1级气体冷却器18工质侧入口相连，第n-1级气体冷却器18工质侧出口与第n-1级冷凝器19入口相连，第n-1级冷凝器19出口与第n-1级节流阀20入口相连，第n-1级节流阀20工质侧出口与第n-2级节流阀入口相连；第n-1级气体冷却器18工质侧出口与第n级压缩机21入口连接，第n级压缩机21出口与第n级冷凝器22工质侧入口相连；第n级冷凝器22工质侧出口与第n级节流阀23入口相连，第n级节流阀23出口与第n-1级节流阀20入口相连；干燥室25出口与空气冷却器24空气侧入口相连，空气冷却器24空气侧出口与蒸发器2空气侧入口相连，蒸发器2空气侧出口与第一级冷凝器5空气侧入口相连，第一级冷凝器5空气侧出口与第一级气体冷却器4空气侧入口相连，第一级气体冷却器4空气侧出口与第二级冷凝器8空气侧入口相连，第二级冷凝器8空气侧出口与第二级气体冷却器8空气侧入口相连，第二级气体冷却器8空气侧出口与第三级冷凝器空气侧入口相连，第三级冷凝器空气侧出口与第三级气体冷却器空气侧入口相连，第n-1级气体冷却器18空气侧出口与第n级冷凝器22空气侧入口相连，第n级冷凝器22空气侧出口与干燥室25入口相连。工质可采用R1234ze(Z)、R1234ze(E)、R1233zd(E)、R1224yd(Z)、R1336mzz(Z)、R365mfc、R1234yf、R245fa等纯制冷剂，也可采用CO2/R1234ze(E)、CO2/R1234ze(Z)、CO2/R1234yf、R41/R1234ze(E)、R41/R1234ze(Z)、R41/R1234yf、R32/R1234ze(E)、R32/R1234ze(Z)、R32/R1234yf等非共沸混合工质。对于非共沸混合工质，选配温度滑移与蒸发器换热流体进出口温差相当的制冷剂。级数确定原则为：为保证蒸发器和冷凝器换热过程同时匹配，根据工艺要求对常温水加热的温升以及热源换热流体的温降，计算(常温水加热温升/热源换热流体冷却温降)，取整作为系统的级数。本专利技术系统还可以将各温级冷凝器和各温级气体冷却器并联供暖热水加热管路，应用为多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵两联供系统。供热末端可连接风机盘管、地盘管、暖气片等装置，各级冷凝器和各级气体冷却器直接为其提供热量，用于房间供暖，实现热量梯级利用，减少热量的损耗。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：(1)与常规纯质单级压缩热泵系统相比，空气在多级冷凝器内连续加热，空气在各冷凝器内的温升较低，工质各温位的冷凝过程与空气加热过程形成良好的温度匹配，可显著降低空气与工质的换热温差，减小空气与工质之间的换热不可逆损失，效率提高，有效提升循环的COP；(2)对于采用非共沸工质的常规单级压缩热泵系统，蒸发器、冷凝器中工质难以满足与空气温度的同时匹配。与常规非共沸工质单级压缩热泵系统相比，本专利技术湿空气的加热过程经过两次及两次以上的连续升温，每次加热过程的温升不高，与非共沸制冷剂蒸发过程及各温位的冷凝过程形成很好的温度匹配。通过本专利技术，可实现蒸发器和冷凝器两侧流体同时匹配，换热不可逆损失大大减小，进一步提高系统效率及能效，提高经济效益；(3)越第二级的压缩机的输气量越少，压缩机的吸气量降低，相对同等空气温升条件下的单级热泵系统，压缩机的体积减小，功耗显著降低；(4)相对传统单级压缩，多级压缩过程的压比减小，压缩机等熵效率提高，此外本专利技术装置设置气体冷却器对压缩机出口进行冷却，排气温度降低，延长压缩机使用寿命；附图说明图1为双级压缩双冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统图；图2为单级纯质常规热泵干燥系统温焓图；图3为双级纯质压缩热泵双冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统温焓图；图4为双级非共沸工质压缩热泵双冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统温焓图；图5为多级压缩多冷凝器中间完全热泵干燥系统图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。实施例一：双级压缩双冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统本系统由第一级热泵循环和第二级热泵循环以及干燥室中的湿空气被连续加热过程组成，系统如图1所示。(1)若系统采用纯工质，其单级纯质常规热泵干燥系统温焓图如图2所示。具体实施方式如下：第一步：第一级压缩机3吸入蒸发器2工质侧出口处的低温低压的工质(如图2状态“1”)，将其压缩成中温中压的过热气体(如图2状态“2”)。之后过热气流入第一级气体冷却器4工质侧入口，气体冷却器4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统，其特征在于，所述系统中3≤i≤n-1，n≥4；/n第一级压缩机(3)出口与第一级气体冷却器(4)工质侧入口相连，第一级气体冷却器(4)工质侧出口与第一级冷凝器(5)工质侧入口相连，第一级冷凝器(5)工质侧出口与第一级节流阀(6)入口相连，第一级节流阀(6)出口与蒸发器(2)工质侧入口相连，蒸发器(2)工质侧出口与第一级压缩机(3)入口相连；气体冷却器(4)工质侧出口与第二级压缩机(7)入口相连，第二级压缩机(7)出口与第二级气体冷却器(8)工质侧入口相连，第二级气体冷却器(8)工质侧出口与第二级冷凝器(9)入口相连，第二级冷凝器(9)出口与第二级节流阀(10)入口相连，第二级节流阀(10)出口与第一级节流阀(6)入口相连；/n第i级气体冷却器(11)工质侧出口与第i级冷凝器(12)入口相连，第i级冷凝器(12)出口与第i级压缩机(13)入口相连；第i级气体冷却器(11)工质侧出口与第i+1级压缩机(14)入口相连，第i+1级压缩机(14)出口与第i+1级气体冷却器(15)工质侧入口相连，第i+1级气体冷却器(15)工质侧出口与第i+1级冷凝器(16)入口相连，第i+1级冷凝器(16)出口与第i+1级节流阀(17)入口相连，第i+1级节流阀(17)出口与第i级节流阀(13)入口连接；/n第n-1级压缩机出口与第n-1级气体冷却器(18)工质侧入口相连，第n-1级气体冷却器(18)工质侧出口与第n-1级冷凝器(19)入口相连，第n-1级冷凝器(19)出口与第n-1级节流阀(20)入口相连，第n-1级节流阀(20)工质侧出口与第n-2级节流阀入口相连；第n-1级气体冷却器(18)工质侧出口与第n级压缩机(21)入口连接，第n级压缩机(21)出口与第n级冷凝器(22)工质侧入口相连；第n级冷凝器(22)工质侧出口与第n级节流阀(23)入口相连，第n级节流阀(23)出口与第n-1级节流阀(20)入口相连；/n干燥室(25)出口与空气冷却器(24)空气侧入口相连，空气冷却器(24)空气侧出口与蒸发器(2)空气侧入口相连，蒸发器(2)空气侧出口与第一级冷凝器(5)空气侧入口相连，第一级冷凝器(5)空气侧出口与第一级气体冷却器(4)空气侧入口相连，第一级气体冷却器(4)空气侧出口与第二级冷凝器(8)空气侧入口相连，第二级冷凝器(8)空气侧出口与第二级气体冷却器(8)空气侧入口相连，第二级气体冷却器(8)空气侧出口与第三级冷凝器空气侧入口相连，第三级冷凝器空气侧出口与第三级气体冷却器空气侧入口相连，第n-1级气体冷却器(18)空气侧出口与第n级冷凝器(22)空气侧入口相连，第n级冷凝器(22)空气侧出口与干燥室(25)入口相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统，其特征在于，所述系统中3≤i≤n-1，n≥4；
第一级压缩机(3)出口与第一级气体冷却器(4)工质侧入口相连，第一级气体冷却器(4)工质侧出口与第一级冷凝器(5)工质侧入口相连，第一级冷凝器(5)工质侧出口与第一级节流阀(6)入口相连，第一级节流阀(6)出口与蒸发器(2)工质侧入口相连，蒸发器(2)工质侧出口与第一级压缩机(3)入口相连；气体冷却器(4)工质侧出口与第二级压缩机(7)入口相连，第二级压缩机(7)出口与第二级气体冷却器(8)工质侧入口相连，第二级气体冷却器(8)工质侧出口与第二级冷凝器(9)入口相连，第二级冷凝器(9)出口与第二级节流阀(10)入口相连，第二级节流阀(10)出口与第一级节流阀(6)入口相连；
第i级气体冷却器(11)工质侧出口与第i级冷凝器(12)入口相连，第i级冷凝器(12)出口与第i级压缩机(13)入口相连；第i级气体冷却器(11)工质侧出口与第i+1级压缩机(14)入口相连，第i+1级压缩机(14)出口与第i+1级气体冷却器(15)工质侧入口相连，第i+1级气体冷却器(15)工质侧出口与第i+1级冷凝器(16)入口相连，第i+1级冷凝器(16)出口与第i+1级节流阀(17)入口相连，第i+1级节流阀(17)出口与第i级节流阀(13)入口连接；
第n-1级压缩机出口与第n-1级气体冷却器(18)工质侧入口相连，第n-1级气体冷却器(18)工质侧出口与第n-1级冷凝器(19)入口相连，第n-1级冷凝器(19)出口与第n-1级...

【专利技术属性】
技术研发人员：代宝民，赵谱，赵晓璇，漆乐，孙悦桐，刘笑，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12