一種具有回熱利用的熱泵掛面干燥裝置的制作方法

本實用新型涉及烘干技術領域，尤其涉及一種掛面干燥設備。

背景技術：

目前公知的掛面干燥設備主要以煤、天然氣為燃料提供熱源，燃料燃燒（尤其是煤）產生的煙塵富含大量一氧化碳、二氧化碳等污染物，污染環境。隨著國家出臺各種有關禁燃的政策，燃料型干燥設備將逐漸被取締，更加節能環保的熱泵干燥技術逐漸進入掛面干燥領域。

目前，掛面熱泵干燥已有采用空氣源熱泵，它將熱量送入烤房內，排潮風直接以廢氣的形式排出，或進行簡單的回熱利用，廢熱利用率很低，這就造成大量能源的浪費，并且環境溫度較低時，空氣源熱泵受環境溫度的影響比較大，并且能效比較低，不利于全國大面積應用。

眾所周知，熱泵干燥設備是一種物料干燥的專用設備，熱泵為干燥設備提供熱量供給，高溫干燥的空氣把物料中的水汽帶走，從而達到干燥的目的。隨著高溫氣流不斷帶走水汽，氣流的溫度的逐漸降低，濕度增加，對物料的脫水能力逐漸降低；因此，當氣流濕度達到設定濕度目標后需排出一部分烘干房內的熱濕空氣，引入環境中的干燥空氣，繼續進行脫水干燥過程。目前熱泵設備受熱泵特點限制，在較低環境溫度中熱泵制熱量和能效比均比較低，限制了其在寒冷地區（如我國東北地區）的應用。而物料干燥過程不受季節、環境溫度影響，一年四季均需要進行干燥作業，所以在選配熱泵時，經常需要按照低環境溫度下的熱負荷進行匹配，此時熱泵設備選配會很大，這樣不但增加了干燥設備的初始投資，而且在低環境溫度下熱泵干燥設備的能效比較低，節能優勢大幅減弱，并且當環境溫度較高時，熱泵設備的利用率很低。

目前公知的結構簡單的熱泵型掛面干燥裝置，多以熱泵換熱器（冷凝器）直接加熱烤房內的空氣作為干燥介質，以熱泵主機周圍環境空氣作為吸收熱源，即所謂的環境空氣源熱泵。即使有排潮風的回熱利用，也是將排潮風引導熱泵主機附近，使熱泵的蒸發器進行單級一次性熱交換，回收熱量很有限。而且，采用單級蒸發器回收廢氣熱量，當廢氣的溫度較高時，只經過一次蒸發器降溫，潮濕空氣中潛熱很難被回收，大部分熱量被排放，仍然造成熱量浪費。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單的熱泵型掛面干燥裝置，結構較為簡單和緊湊，適合新建項目和舊烤房改造，成本較低，能效比較高。

為實現上述目的，本實用新型的一種具有回熱利用的熱泵掛面干燥裝置包括烤房、蒸發室和熱泵系統，其特征在于：烤房內部設有用于懸掛并輸送掛面的掛面輸送線，掛面輸送線通過所述烤房；

熱泵系統包括通過制冷劑管路循環連接的壓縮機、膨脹閥、蒸發器和冷凝器，熱泵系統設有兩套及以上；各熱泵系統中的冷凝器均設于烤房內且沿掛面輸送線的長度方向并排間隔設于所述掛面輸送線的上方；各熱泵系統中的蒸發器均并排間隔設于所述蒸發室內，蒸發室的一端為排潮風進風管且另一端為出風端，蒸發室的出風端部連接有出風管；

每一冷凝器與掛面輸送線之間均設有一出風方向朝向掛面輸送線的風扇；掛面輸送線下方沿其長度方向設有排潮風道，排潮風道上沿掛面輸送線的長度方向間隔開設有排潮風口，排潮風道伸出烤房并與所述蒸發室的進風風管相連通；烤房側壁設有與外界空氣相通的烤房進風口，出風管和/或排潮風道內設有排風風機。

以氣流方向為前向，各蒸發器后方和前方的蒸發室均設有空腔段；以氣流的方向為前向，所述蒸發室由前至后間隔設有Ｎ個蒸發器和Ｎ+1個所述的空腔段，Ｎ為自然數；由前至后，最前方的空腔段為第一個空腔段，向后依次為第二個至第Ｎ個空腔段；從由前至后第三個空腔段開始，第三個空腔段以及其后的所有奇數位的空腔段的側壁均連接有啟動風機，各啟動風機的進風口處均設有連接啟動風機和空腔段的第一風閥；從由前至后第二個空腔段開始，第二個空腔段以及其后的所有偶數位的空腔段上均設有連通空腔段和大氣的第二風閥。

烤房內設有用于監測溫濕度的傳感器；所述蒸發室的底部連接有凝結水集排水管。

所述各蒸發器的周向外壁均與蒸發室的內壁連接成封閉空腔。

本實用新型具有如下的優點：

本實用新型中，多級熱泵系統的蒸發器并排間隔設置于蒸發室內，從而串聯設置于熱風的風路上，在烤房干燥系統穩定工作狀態下，使排潮風道內的排潮風逐級通過各級蒸發器，從而逐級降低回潮風的溫度，使其冷卻至飽和狀態并凝結成水，排潮風實現低溫排放。在此過程中排潮風中的顯熱和水蒸汽潛熱被熱泵蒸發器最大限度的吸收利用。同時，由于排潮風的溫濕度相對穩定，不受外界環境四季變化影響，提高了熱泵系統的COP，保證了熱泵系統高效穩定工作，實現了干燥系統高效回熱利用、熱泵高效穩定工作，節約能源，保護環境。

在掛面烤房干燥系統剛開始運行時，此時沒有排濕風，熱泵系統只能靠吸收其周圍環境空氣的熱量進行啟動，進行烤房升溫預熱。但是，如果仍舊按照熱泵多級蒸發器風路串聯工作，將會形成蒸發器結霜——風量減小——熱泵系統效率下降——再結霜——風量再減小——效率再下降的惡性循環中，直至熱泵系統無法工作。

本實用新型為了打破上述惡性循環，采用了增設啟動風機及風閥的方法，配以合理的電氣控制程序，能夠使熱泵系統很好的完成掛面烤房干燥系統的啟動任務。在烤房溫度升至設定目標值時，濕掛面開始進房，并且在到達設定位置時，掛面烤房干燥系統開啟排濕，然后熱泵系統自動停止啟動模式，同時轉入正常干燥模式。

熱泵系統的啟動模式如下：開機后，首先打開全部風閥，然后開啟啟動風機、排風風機和熱泵系統，環境空氣沿風閥進入蒸發器室，在風機的驅動下分別只經一級蒸發器后排出，對風路來說，蒸發器呈并聯狀態，改善了蒸發器的工況，防止發生蒸發溫度過低，使熱泵系統順利完成啟動工作。

目前熱泵設備受熱泵特點限制，在較低環境溫度中熱泵制熱量和能效比均比較低，限制了其在寒冷地區（如我國東北地區）的應用。本實用新型只有在初始啟動時使用環境氣體，正常運行過程中一直使用溫度較高的排濕風，因此正常運行時，環境溫度對本實用新型中熱泵系統的運行效率影響很小，使本實用新型相比正常的熱泵系統具有了更廣泛的適應性，能夠在較為寒冷的地區依然保持較高的能效比，具有廣泛的環境適應性。

本實用新型的熱泵系統加熱方式更直接，結構較簡單，在烤房空間位置滿足的條件下非常適用，尤其適用于新建項目。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型中熱泵系統的原理示意圖。

具體實施方式

圖1中箭頭所示方向為該處氣流的方向；圖2中箭頭所示方向為該處制冷劑的流動方向。

如圖1和圖2所示，本實用新型熱泵型掛面干燥裝置包括烤房1、蒸發器室2和圖2所示的熱泵系統，烤房1底部設有用于懸掛并輸送掛面的掛面輸送線3，掛面輸送線3通過所述烤房1。

如圖2熱泵系統包括通過制冷劑管路18循環連接的壓縮機14、膨脹閥15、蒸發器16和冷凝器17，熱泵系統設有兩套及以上；各級熱泵系統中的冷凝器17均設于烤房1內且沿掛面輸送線3的長度方向并排間隔設于所述掛面輸送線3的上方；各熱泵系統中的蒸發器16均并排間隔設于所述蒸發室2內，蒸發室2的一端為進風端且另一端為出風端，蒸發室2的出風端部連接有出風管4。

每個冷凝器17均設有吊扇6，吊扇6的吊柄向上穿過冷凝器17連接于烤房1頂壁上；烤房1下方沿其長度方向設有排潮風道7，排潮風道7上沿掛面輸送線3的長度方向間隔開設有排潮風口8，排潮風道7伸出烤房1并與所述蒸發室2的進風端相連通；烤房1頂壁或側壁設有與外界空氣相通的烤房進風口。出風管4和/或內設有排風風機5；在建筑物上設置進風口為常規技術，圖未示所述烤房進風口。

以氣流方向為前向，各級蒸發器16前后均設有空腔段9；所述蒸發室2由前至后間隔設有Ｎ個蒸發器16和Ｎ+1個所述的空腔段9，Ｎ為自然數；由前至后，最前方的空腔段9為第一個空腔段9，向后依次為第二個至第Ｎ個空腔段9；從由前至后第三個空腔段9開始，第三個空腔段9以及其后的所有奇數位的空腔段9的側壁均安裝有一啟動風機10和連接啟動風機與空腔段第一風閥11，除最前和最后空腔段9外，各空腔段9的兩側壁均安裝有連通空腔段和大氣的第二風閥12。

烤房內設有用于監測風溫和濕度的傳感器，傳感器與電控裝置相連接，電控裝置可以采用ＰＬＣ或單片機，溫度傳感器與電控裝置均為現有技術，圖未示。

所述蒸發室2的底部安裝有凝結水集排水管13。它能夠將工作中熱濕空氣（排濕風）在蒸發器16處凝結的冷凝水排出。

所述各蒸發器16的周向外壁均與蒸發室2的內壁相連接，從而防止氣流繞過蒸發器16。

其中，掛面輸送線3、吊扇6、熱泵系統各部件、啟動風機5和排風風機10等均為現有技術，具體結構不再詳述。

熱泵系統的啟動模式如下：先打開第一風閥11和各第二風閥12，然后打開排風風機5和啟動風機10，再打開各風扇6，并根據實際工作負荷打開相應數量的熱泵系統；此時，每一第二風閥12處的外界空氣通過第二風閥12被吸入空腔段9，形成氣流，空腔段9中的氣流向兩側流動并分別通過一個蒸發器16后，再通過啟動風機10或排風風機5排出；熱泵蒸發器吸收外界空氣中熱量，經由熱泵系統的冷媒傳遞給冷凝器17，在冷凝器風機的氣流吹拂下，熱量使烤房的空氣被加熱而形成熱風，熱風在吊扇6向下風壓的作用下，形成向下流動的熱風吹向掛面輸送線3。此過程中熱泵系統吸收外界空氣中的熱量傳遞到烤房1內，使烤房1升溫至設定溫度。

啟動階段后期，濕掛面開始進入烤房1，熱風對懸掛在掛面輸送線3上的掛面進行加熱烘干，掛面蒸發出來的濕氣，當烤房1內的溫濕度達到設定值時，關閉風閥11、風閥12和啟動風機10，在烤房排濕風機和排風風機5的負壓作用下，烤房1中的潮濕空氣經排潮口8進入排潮風道7內形成排濕風流，并進入蒸發器室2。此時，熱泵系統的啟動模式結束，同時進入正常工作模式。

正常工作模式如下：在烤房中，烤房1排濕的同時，低溫干燥的外界空氣由烤房進風口補進烤房1，由熱泵系統的冷凝器17傳出的熱風不斷為烤房1提供熱量，使烤房1內的溫濕度維持在烘干工藝要求的設定值。熱風在吊扇6向下風壓的作用下，形成向下流動的熱風吹向懸掛在掛面輸送線3上的掛面，掛面不斷被加熱的同時蒸發出來水分，在烤房排濕風機和排風風機5的抽吸作用下，濕熱空氣經由排潮口8進入排潮風道7內形成排濕風流，并進入蒸發器室2，與此同時，外界低溫干燥空氣經由烤房進風口補進烤房1。在蒸發室2內，排濕風逐級通過蒸發器16后由排風風機5排放入環境中，在此過程中，熱泵系統通過壓縮機14的運行，系統冷媒經膨脹閥15在蒸發器16中蒸發吸熱逐級將排潮空氣降溫，同時水蒸汽被冷凝成水，熱泵系統吸收了排濕風中大部分的顯熱和潛熱。同樣在壓縮機14的作用下，冷媒在冷凝器17中產生高壓而由氣態相變成液態，將其從排濕風中吸收的熱量通過冷凝器17釋放到烤房1中。熱泵系統通過廢熱回收和自身產生的熱量，維持掛面干燥系統的穩定運行。

根據不同天氣條件下外界環境空氣溫濕度情況，本著熱泵系統節能高效的原則，本實用新型也可以只在啟動模式下進行正常烘干運行。

本實用新型運行過程中沒有化學燃燒過程，本實用新型中的各裝置，無論是熱泵系統（壓縮機14）、風扇6還是排風風機5和啟動風機10，均是由電力驅動，因此本實用新型運行過程中不會污染環境。

本實用新型使用熱泵系統作為熱源，能夠通過蒸發器16吸熱或回熱利用，通過冷凝器17將熱量傳遞給干燥介質對烤房1內的掛面進行干燥，相比燃煤或燃氣加熱空氣的方式，更加節能環保；相比普通熱泵系統，能夠對廢熱的能量進行充分地余熱利用，大大提高了熱泵系統的效率，達到節約能源的目的。

本實用新型最大程度地回收了排濕風中所具有的廢熱（熱量），改善了蒸發器16處的工況，提高了熱泵系統的能效比，具有十分明顯的節能降耗的作用，降低了熱泵系統的使用成本。

新風降低了烤房1內的濕度，采用本實用新型，能夠通過加熱后的新風迅速烘干掛面，同時熱泵系統十分節能，使本實用新型兼具迅速烘干掛面的功能和節能降耗、無污染的優點，具有良好的推廣應用前景。

以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。