一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统技术方案

本发明专利技术公开了一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统，包括制冷剂循环流路和空气流路，其中，所述制冷剂循环流路包括蒸汽压缩循环热泵的基本结构，为顺次连接的压缩机、高压冷凝器、高压节流阀、低压蒸发器和压缩机，形成循环；所述制冷剂循环流路还包括至少一条中间压力制冷剂支路，所述中间压力制冷剂支路包括中压节流阀、中压冷凝器和中压蒸发器，所述中间压力制冷剂支路的一端经高压冷凝器出口流出的制冷剂分流，另一端接入压缩机的中间补气口。本发明专利技术在常规热泵系统结构基础上，引入中压节流阀、中压冷凝器和中压蒸发器构成的中间压力支路，从而实现了梯级冷却和梯级蒸发。从而实现了梯级冷却和梯级蒸发。从而实现了梯级冷却和梯级蒸发。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统


[0001]本专利技术涉及一种蒸汽压缩式热泵烘干系统，尤其是涉及一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统。

技术介绍

[0002]制冷热泵循环系统可替代传统的电加热系统，大幅降低电力消耗，促进节能减排和碳中和目标。
[0003]制冷热泵循环系统用于除湿、烘干等应用时，和溶液除湿、固体吸附除湿等方式相比，结构紧凑，运行稳定，维护方便。但制冷热泵循环系统采用的冷却除湿方式，需要先将空气降温至低于露点温度，而后使空气凝露实现除湿。这部分降低到露点温度对应的显热量对于除湿本身并无直接作用，相反在总制冷量中占据了较大的比例，影响了系统的除湿性能。
[0004]因此，为提升热泵烘干系统的能效，可以从两方面入手：(1)提升冷却除湿过程的效率，例如热湿分离，分别处理回风的显热和潜热；(2)充分热回收提高能源利用率。冷却除湿的特点决定了其除湿后的空气风温较低，应当设法回收这部分冷能，提高整机效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术保护一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统，包括制冷剂循环流路和空气流路，所述制冷剂循环流路包括蒸汽压缩循环热泵的基本结构，即顺次连接的压缩机、高压冷凝器、高压节流阀、低压蒸发器和压缩机，形成循环。
[0008]进一步地，所述压缩机为带有中间补气口的压缩机，或者多个压缩机串联的多级压缩形式；更进一步的，所述压缩机为带多个阶梯补气口的的喷气增焓式压缩机。
[0009]进一步地，所述制冷剂循环流路还包括至少一条中间压力制冷剂支路，各中间压力制冷剂支路均包括中压节流阀、中压冷凝器和中压蒸发器，各中间压力制冷剂支路并联，一端经高压冷凝器出口流出的制冷剂分流，另一端接入压缩机的各级补气口。
[0010]进一步地，所述高压节流阀和中压节流阀为毛细管、节流短管或电子节流装置中的一种，为了有利于实现自动化控制，本技术方案优选电子节流装置。
[0011]所述空气流路为顺序连接的各级中压蒸发器、低压蒸发器、各级中压冷凝器、高压冷凝器的空气通道，该空气通道的进口为烘房流出的回风，出口为经过除湿并再热处理后的送风，送往烘房用于物料烘干。
[0012]本专利技术在实际运行时，制冷剂循环流路中：各级中压蒸发器中的中压制冷剂蒸发，从流经的回风中吸热成为过热气体，被压缩机各级补气口吸入；低压蒸发器中的低压制冷剂蒸发，使压力最低一级中压蒸发器的空气通道流出的空气进一步降温除湿，低压蒸发器
流出的制冷剂从压缩机吸气口吸入，被压缩到最低一级中间压力后，与压力最低一级中压蒸发器流入压缩机补气口的制冷剂混合，并被压缩到略高一级的中间压力，各中间压力蒸发器重复该压缩
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混合
‑
再压缩过程，即压力略低一级中压蒸发器的制冷剂从压缩机补气口吸入后，被压缩至略高一级，同压力略高一级中压蒸发器的制冷剂混合，再被压缩到更高一级，直到最后一级中压蒸发器，最后压缩成的高温高压制冷剂进入高压冷凝器冷凝放热后，再分别流经各级中压节流阀节流到梯级的中间压力后，先进入各级中压冷凝器向低压蒸发器空气通道流出的低温空气放热，再流回各自的中压蒸发器；另有一路经高压节流阀节流到低压，进入低压蒸发器。
[0013]本专利技术在实际运行中，空气流路中：烘房回风依次流经各级中压蒸发器降温除湿，并最终在低压蒸发器中深度除湿后，再依次流经各级中压冷凝器被逐级再热，最终在高压冷凝器中被加热到所需烘干温度后，送入烘房。
[0014]本专利技术的另一种实施方式，适用于大风量烘干条件下回风混风的场景，在高压冷凝器、高压节流阀、低压蒸发器和压缩机构成的基本热泵循环结构上，引入一至多路中间压力制冷剂支路后，还增设高压过冷器。
[0015]该实施例方式空气流路包括并联的第一空气支路和第二空气支路，第一空气支路包括顺序连接的各级中压蒸发器、低压蒸发器、各级中压冷凝器和高压过冷器的空气通道，第二空气支路与第一空气支路并联，二者进口处均为烘箱的回风，第二空气支路直接旁通到第一空气支路的末端，即在第一空气支路的空气从高压过冷器的空气通道流出后，第二空气支路的回风与第一空气支路的回风混合，然后一起流经冷凝器。
[0016]本专利技术公开了一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统，与现有技术相比：
[0017]1、中压蒸发器和低压蒸发器构成的梯级蒸发，实现了冷却除湿过程中显热和潜热的分级处理，中压蒸发器用于预冷回风处理其大部分显热，低压蒸发器则处理剩余的显热和潜热(除湿)，中压蒸发器后的回风温度更低，相对湿度更高，提升了低压蒸发器的除湿能力和效率。同时，梯级蒸发的结构也提升了系统的平均蒸发温度，有利于提升机组能效。
[0018]2、高压冷凝器/高压过冷器和中压冷凝器构成的梯级冷却，充分回收了回风经中压蒸发器和低压蒸发器降温除湿后的低温冷能，中压冷凝器/高压冷凝器内两相态制冷剂相变冷凝，高压过冷器内液态制冷剂深度过冷，都拉大了进入相应蒸发器(中压蒸发器和低压蒸发器)后制冷剂蒸发的焓差，从而增大制冷量(除湿量)。
[0019]3、引入中间压力制冷剂支路，实现了类似多级压缩的效果，降低了整体排气温度和回热损失，提升热泵循环的效率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1中热泵烘干系统(两级中间压力制冷剂支路)的原理示意图。
[0021]图2为本专利技术实施例1中热泵烘干系统(两级中间压力制冷剂支路)的压力
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焓值图(p
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h图)。
[0022]图3为本专利技术实施例1中热泵烘干系统(n级中间压力制冷剂支路)的原理示意图。
[0023]图4为本专利技术实施例2中热泵烘干系统(单级中间压力制冷剂支路)的原理示意图。
[0024]图5为本专利技术实施例2中热泵烘干系统(单级中间压力制冷剂支路)的压力
‑
焓值图(p
‑
h图)。
[0025]图6为本专利技术实施例2中热泵烘干系统(n级中间压力制冷剂支路)的原理示意图。
[0026]图中：1、压缩机；2、高压冷凝器；3、高压过冷器；4、高压节流阀；5、低压蒸发器；6、中压节流阀；7、中压冷凝器；8、中压蒸发器；6
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1、第一中压节流阀；7
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1、第一中压冷凝器；8
‑
1、第一中压蒸发器；6
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2、第二中压节流阀；7
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2、第二中压冷凝器；8
‑
2、第二中压蒸发器；6
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n、第n中压节流阀；7
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n、第n中压冷凝器；8
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n、第n中压蒸发器；10、回风；11、第一空气支路；12、第二空气支路；13、送风；14、烘房。
具体实施方式
[0027]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统，其特征在于，包括制冷剂循环流路和空气流路，其中，所述制冷剂循环流路包括蒸汽压缩循环热泵的基本结构，为顺次连接的压缩机(1)、高压冷凝器(2)、高压节流阀(4)、低压蒸发器(5)和压缩机(1)，形成循环；所述制冷剂循环流路还包括至少一条中间压力制冷剂支路，所述中间压力制冷剂支路包括中压节流阀(6)、中压冷凝器(7)和中压蒸发器(8)，所述中间压力制冷剂支路的一端经高压冷凝器(2)出口流出的制冷剂分流，另一端接入压缩机(1)的中间补气口；所述空气流路包括第一空气支路(11)，为顺序连接的中压蒸发器(8)、低压蒸发器(5)、中压冷凝器(7)、高压冷凝器(2)的空气通道，所述空气通道的进口为烘房(14)流出的回风(10)，出口为经过除湿并再热处理后的送风(13)，送往烘房(14)用于物料烘干。2.根据权利要求1所述的一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统，其特征在于：所述中间压力制冷剂支路为多条，各中间压力制冷剂支路并联。3.根据权利要求2所述的一种梯级冷却梯级蒸发的热泵烘干系统，其特征在于：所述第一空气支路(11)为顺序连接的各级中压蒸发器(8)、低压蒸发...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹祥，成家豪，张春路，
申请(专利权)人：浙江极炎能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：