一种太阳能热泵干燥系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能热泵干燥系统，包括太阳能热水系统、金属氢化物热泵系统、空气干燥系统三部分耦合而成。太阳能热水系统采用强制循环的热水系统，将从太阳能集热器收集的热量作为金属氢化物热泵系统循环的驱动能量，利用金属氢化物热泵吸、放氢时产生的热量和冷量作为空气加热器和空气冷却器的热源和冷源。干燥室空气通过轴流风机加压后分别经过空气冷却器析出水份、通过空气加热器加热到指定温度，而后送回空气干燥室完成干燥过程。本发明专利技术同时利用了太阳能和氢能的优势，具有清洁、高效、节能、除湿率高、适用的干燥温度范围广、可实现干燥温度的准确控制、以及可与其他太阳能热利用装置耦合使用等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能应用技术、化学热泵、干燥技术、制热、制冷的气 固反应器，特别涉及一种太阳能热泵干燥系统。
技术介绍
干燥是工农业生产中广泛使用且耗能巨大的加工工艺，世界各国都在 对干燥工艺的节能技术进行着大量的研究。作为一种新型节能技术的热泵 干燥系统，由于其较常规气流干燥在能源消耗和干燥成本方面具有明显的 优势，因而逐渐成为人们研究的热点。热泵干燥系统是一种不采用电加热 丝加热或其它热源辐射加热的除湿干燥设备。传统的热泵干燥系统类似于 普通制冷系统，通过压縮机和膨胀阀的不断工作使介质循环流动的同时交 替汽化和液化，让蒸发器供冷、冷凝器供热。热泵干燥机工作时，通过循 环风机使空气在干燥室和热泵系统之间循环流动，当空气经过蒸发器时， 温度下降至露点以下，并析出水份，沿排水管排到外界，除湿干燥后的空 气经过冷却器表面等湿加热提高其载湿能力后送往干燥室，用于吸收物料 蒸发的水份，而后再流回蒸发器，如此循环流动使物料干燥。因此，热泵 干燥系统具有能耗低、不伤害物料等优点。目前所开发的热泵干燥系统主 要有如下几类(1)压縮-蒸发式热泵干燥系统:传统的压縮-蒸发式热泵干燥系统 主要分为三种形式开式、闭式、半开式。系统构成与普通压縮蒸发式制 冷系统相类^(，制冷工质采用氟里昂系列产品。(陈东、谢继红.热泵技术及其应用北京化学工业出版社，2006: 267-273)此类热泵干燥系统 具有结构简单、紧凑、操作方便、适用范围广等特点；但由于采用氟立昂 作为工质，对环境有破坏作用，且采用电能为热泵系统驱动能源，从而导 致平均除湿率SMER(kg/kWh)值偏低。这成为应用此类热泵主要的缺点。(2) C02热泵干燥系统为解决传统热泵干燥系统对环境具有破坏作 用的问题，相关人员提出了一种采用C02作为工质的热泵干燥系统。此类 热泵具有清洁、高效、环保等优势，若与膨胀机联合循环可以提高除湿率(曾宪阳，马一太，李敏霞.二氧化碳热泵干燥技术.中国农机化2005 (3): 44-46)。然而，此类热泵需要开发适于C02跨临界循环的压缩机与 蒸发器、冷凝器，技术难度大，且成本较高，因此限制了它的推广。(3) 微波-热泵联合干燥系统此类干燥系统耦合了微波干燥技术和 热泵干燥技术，构成了新型联合干燥系统。(马国远，郁永章.热泵微波联 合干燥系统研究.化学工程2000， 28 (2): 27-30)它具有清洁、高效、 干燥速度快等优点。但由于微波技术耗电量较大，因此能耗较高，从而造 成除湿率较低。(4) 化学热泵干燥系统此类系统采用CaO/H20/Ca(OH)2作为工作循环 介质。通过CaO与H20之间的吸附和脱附实现放热和制冷的作用。(Ogrura H， S Yasuda, Y Otsubo， et al Continuous operation of a chemical heat pump IDS 2006; Budapest, Hungary, 20-23 August, 2006: 779-783.) 由于此类热泵以热能为驱动能源，可以利用低品位的工业余热、太阳能热 源等，因此具有节能、清洁的优点。然而，此类热泵的单位制冷、制热量较低，且总体除湿率偏低。(5) 太阳能干燥与热泵系统的联合循环将太阳能干燥系统与热泵干燥系统结合起来，干燥过程中，干燥室的供热和排湿由太阳能供热系统和 热泵除湿系统共同承担。(张壁光.太阳能-热泵联合干燥木材的实验研究.太阳能学报2007， 28 (8): 870-873) 二者既可单独运行也可联合 使用，这种系统扩展了太阳能干燥系统单独使用时适用的气象条件，充分 利用了热泵干燥和太阳能干燥的优点，形成了优势互补。不过，此类热泵 系统依旧是传统的压縮-蒸发式热泵系统，在这方面还有待改进。综上所述，由于各种缺陷，现有的热泵干燥系统在系统设计、环保、 节能等方面还有很大的开发空间，还不能有效实现节能、清洁、除湿率高 等目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种节能、环保、除湿率高，能够有效提高干 燥系统的能源效率的太阳能热泵干燥系统。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括太阳能热水系统、 金属氢化物热泵系统空气干燥系统所说的太阳能热水系统包括太阳能集热器，太阳能集热器的出口及入口分别通过管路与高温水箱相连通，且在太阳能集热器的入口管路上还连接有第一循环水泵；所说的金属氢化物热 泵系统括填充有MH,的第一、三金属氢化物反应器，填充有願2的第二、四 金属氢化物反应器，第一金属氢化物反应器通过氢气管道及设置在该管道 上的第十九调节阀与第二金属氢化物反应器相连通、第三金属氢化物反应 器通过氢气管道及设置在该管道上的第二十调节阀与第四金属氢化物反 应器；第一金属氢化物反应器的入口通过入口管路与高温水箱相连通，且 在该入口管路上设置有第三调节阀和第二循环水泵，第一金属氢化物反应 器的出口通过出口管路及设置在该出口管路上的第四调节阀与高温水箱相连通；中温水箱的出口管路上设置有第三循环水泵，第二、三金属氢化 物反应器的入口分别通过各自的入口管路与第三循环水泵相连通，且在第 二、三金属氢化物反应器的入口管路上分别设置有第六调节阀和第十调节 阀，第二、三金属氢化物反应器的出口分别通过各自的出口管路与中温水 箱相连通，且在第二、三金属氢化物反应器的出口管路分别设置有第七调 节阀和第十四调节阀；第四金属氢化物反应器的入口通过入口管路与低温 水箱相连通，且在该入口管路上设置有第十六调节阀和第四循环水泵，第 四金属氢化物反应器的出口通过出口管路及设置在该出口管路上的第十 八调节阀与低温水箱相连通；第一金属氢化物反应器入口管路上的第三调 节阀的入口还通过管路及安装在该管路上的第五调节阀与第三金属氢化 物反应器入口管路上的第十调节阀的出口相连通，第一金属氢化物反应器 入口管路的第三调节阀的出口还通过管路及安装在该管路上的第八调节 阀与第三金属氢化物反应器入口管路上的第十调节阀的入口相连通；第一 金属氢化物反应器出口管路上的第四调节阀的入口还通过管路及安装在 该管路上的第十一调节阀与第三金属氢化物反应器出口管路上的第十四 调节阀的出口相连通，第一金属氢化物反应器出口管路的第四调节阀的出 口还通过管路及安装在该管路上的第十二调节阀与第三金属氢化物反应 器C出口管路上的第十四调节阀的入口相连通；第二金属氢化物反应器入 口管路上的第六调节阀的入口还通过管路及安装在该管路上的第十三调 节阀与第四金属氢化物反应器入口管路上的第十六调节阀的出口相连通， 第二金属氢化物反应器入口管路的第六调节阀的出口还通过管路及安装 在该管路上的第十五调节阀与第四金属氢化物反应器入口管路上的第十 六调节阀的入口相连通；第二金属氢化物反应器出口管路上的第七调节阀的入口还通过管路及安装在该管路上的第九调节阀与第四金属氢化物反 应器出口管路上的第十八调节阀的出口相连通，第二金属氢化物反应器出 口管路的第七调节阔的出口还通过管路及安装在该管路上的第十七调节 阀与第四金属氢化物反应器出口管路上的第十八调节阀的入口相连通；所 说的空气干燥系统包括依次相连的洁净室、空气冷却器、空气加热器和干 燥室，干燥室通过管路及设置在该管路上的轴流风机与空气洁净室相连， 低温水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热泵干燥系统，包括太阳能热水系统Ⅰ、金属氢化物热泵系统Ⅱ和空气干燥系统Ⅲ，其特征在于：　所说的太阳能热水系统Ⅰ包括太阳能集热器（１），太阳能集热器（１）的出口及入口分别通过管路与高温水箱（ＴＨ）相连通，且在太阳能集热器（１）的入口管路上还连接有第一循环水泵（Ｐ１）；　所说的金属氢化物热泵系统Ⅱ包括填充有ＭＨ↓［１］的第一、三金属氢化物反应器（Ａ、Ｃ），填充有ＭＨ↓［２］的第二、四金属氢化物反应器（Ｂ、Ｄ），第一金属氢化物反应器（Ａ）通过氢气管道及设置在该管道上的第十九调节阀（Ｖ１９）与第二金属氢化物反应器（Ｂ）相连通、第三金属氢化物反应器（Ｃ）通过氢气管道及设置在该管道上的第二十调节阀（Ｖ２０）与第四金属氢化物反应器（Ｄ）；　第一金属氢化物反应器（Ａ）的入口通过入口管路与高温水箱（ＴＨ）相连通，且在该入口管路上设置有第三调节阀（Ｖ３）和第二循环水泵（Ｐ２），第一金属氢化物反应器（Ａ）的出口通过出口管路及设置在该出口管路上的第四调节阀（Ｖ４）与高温水箱（ＴＨ）相连通；　中温水箱（ＴＭ）的出口管路上设置有第三循环水泵（Ｐ３），第二、三金属氢化物反应器（Ｂ、Ｃ）的入口分别通过各自的入口管路与第三循环水泵（Ｐ３）相连通，且在第二、三金属氢化物反应器（Ｂ、Ｃ）的入口管路上分别设置有第六调节阀（Ｖ６）和第十调节阀（Ｖ１０），第二、三金属氢化物反应器（Ｂ、Ｃ）的出口分别通过各自的出口管路与中温水箱（ＴＭ）相连通，且在第二、三金属氢化物反应器（Ｂ、Ｃ）的出口管路分别设置有第七调节阀（Ｖ７）和第十四调节阀（Ｖ１４）；　第四金属氢化物反应器（Ｄ）的入口通过入口管路与低温水箱（ＴＬ）相连通，且在该入口管路上设置有第十六调节阀（Ｖ１６）和第四循环水泵（Ｐ４），第四金属氢化物反应器（Ｄ）的出口通过出口管路及设置在该出口管路上的第十八调节阀（Ｖ１８）与低温水箱（ＴＬ）相连通；　第一金属氢化物反应器（Ａ）入口管路上的第三调节阀（Ｖ３）的入口还通过管路及安装在该管路上的第五调节阀（Ｖ５）与第三金属氢化物反应器（Ｃ）入口管路上的第十调节阀（Ｖ１０）的出口相连通，第一金属氢化物反应器（Ａ）入口管路的第三调节阀（Ｖ３）的出口还通过管路及安装在该管路上的第八调节阀（Ｖ８）与第三金属氢化物反应器（Ｃ）入口管路上的第十调节阀（Ｖ１０）的入口相连通；　第一金属氢化物反应器（Ａ）出口管路上的第四调节阀（Ｖ４）的入口还通过管路及安装在该管路上的第十一...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张早校，孟翔宇，杨福胜，邓建强，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]