以蒸發(fā)器進風(fēng)口作為烘房新風(fēng)口的空氣源熱泵烘房的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于物料烘干的空氣源熱泵烘房。
【背景技術(shù)】
[0002]物料烘干一般是以空氣作為加熱介質(zhì)，用高于或明顯高于物料溫度的熱能對物料進行加熱，加熱的空氣與物料表面接觸，熱空氣降溫，物料吸收熱量溫度升高，物料加熱后，由表至里其水份吸熱蒸發(fā)或汽化，水分子與加熱介質(zhì)一起變成濕熱空氣，排濕風(fēng)機排出烘房外。
[0003]空氣源熱泵主要由冷凝器、冷凝器風(fēng)機、壓縮機、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、蒸發(fā)器風(fēng)機組成，壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、依序用工質(zhì)管道連接，形成一個循環(huán)回路。
[0004]空氣源熱泵烘房已在人們的生產(chǎn)活動中廣泛使用，主要是由排濕風(fēng)機排濕型和蒸發(fā)器冷凝除濕型兩類烘房，兩類烘房的不足分述如下:
[0005]1、排濕型空氣源熱泵烘房，利用循環(huán)風(fēng)加熱，其加熱烘干方式是:空氣源熱泵的蒸發(fā)器向環(huán)境中的空氣吸熱，經(jīng)壓縮機壓縮后的高溫工質(zhì)向冷凝器供熱，冷凝器由冷凝器風(fēng)機向烘房送入熱風(fēng)，烘房的上部設(shè)有回風(fēng)道和排濕口，回風(fēng)道將回風(fēng)再次送入冷凝器，形成循環(huán)風(fēng)加熱。在烘房排濕口設(shè)置排濕風(fēng)機，當烘房內(nèi)的空氣濕度增大到一定程度時，排濕風(fēng)機啟動進行抽風(fēng)排濕。排濕時形成負壓，新風(fēng)口進入環(huán)境溫度的新風(fēng)。濕度降低，烘房內(nèi)物料溫度一般不下降，空氣溫度一般下降1_2°C。濕度降低到一定范圍，排濕風(fēng)機停止工作。隨著加熱、排濕的進行，烘房內(nèi)溫度升高，物料水份逐漸降低，當烘房內(nèi)物料含水量很低時，即達到了對物料進行烘干的目的。
[0006]為了提高其熱能利用率，在排濕口連接全熱換熱器進行熱回收，將環(huán)境溫度的新風(fēng)通過全熱換熱器與濕熱空氣進行熱交換，新風(fēng)經(jīng)交換后溫度升高再送入冷凝器進風(fēng)處，但熱交換后的濕熱空氣一般仍要高出環(huán)境溫度空氣10 — 40°C，攜帶了大量的熱量排出烘房外。因此，現(xiàn)有技術(shù)采用全熱換熱器，只起到了加熱環(huán)境溫度的新風(fēng)的作用。
[0007]排濕型與下述除濕型相比較，其能效比雖提高很多，但是其不足之處是:1)排濕抽風(fēng)時，即使經(jīng)過廢熱回收，只能回收35%左右，仍有大量的熱量排出烘房外，造成了大量的能源浪費；2)在物料的整個烘干過程中，排濕型的去濕效果(去濕率)比除濕型的去濕效果(去濕率)要差很多；3)排濕補充的新風(fēng)是來自環(huán)境中的空氣，未進行過除濕處理；上述三項缺點降低了物料的干燥速度。
[0008]2、除濕型空氣源熱泵烘房，其蒸發(fā)器不向環(huán)境中的空氣吸熱，吸收的是烘房內(nèi)濕熱空氣中的熱量，濕熱空氣經(jīng)過蒸發(fā)器吸熱降溫，其中的水份冷凝形成小水珠從導(dǎo)管中流出。蒸發(fā)器內(nèi)吸熱的工質(zhì)經(jīng)壓縮機壓縮成高壓高溫氣體，利用冷凝器放熱，對烘干室內(nèi)物料進行加熱，物料加熱后，烘干室內(nèi)的空氣濕度增大，濕熱空氣又經(jīng)蒸發(fā)器冷卻除濕，周而復(fù)始利用循環(huán)風(fēng)加熱。
[0009]該技術(shù)方案的不足是:1)烘房內(nèi)物料初始加熱時，蒸發(fā)器冷卻除濕沒有意義，因為烘房內(nèi)空氣溫度與環(huán)境溫度溫差較小，不能使烘房內(nèi)空氣達到露點而脫水。相反，由于蒸發(fā)器冷卻，使烘房內(nèi)物料初始加熱的時間明顯延長。2)空氣源熱泵熱風(fēng)機處在一個密封或相對密封的環(huán)境中運行，不能從外部環(huán)境中吸熱，熱泵制熱的能量被蒸發(fā)器冷凝除濕抵銷了很大一部分，能效比只有1.0左右，能效比太低，物料加熱升溫速度緩慢，僅比電阻類型的烘房烘干效果稍好一些，沒有發(fā)揮空氣源熱泵高效制熱的優(yōu)點，物料干燥速度不如排濕型空氣源熱泵烘房。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是拓展空氣源熱泵烘房烘干能力和節(jié)能潛力，提供一種同時具備較強物料干燥能力和較高的能效比的空氣源熱泵烘房，為了解決所述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是，
[0011]以蒸發(fā)器進風(fēng)口作為烘房新風(fēng)口的空氣源熱泵烘房，包括空氣源熱泵、烘房和全熱換熱器，其特征在于，所述空氣源熱泵的機殼分割為第一內(nèi)腔和第二內(nèi)腔:
[0012]第一內(nèi)腔內(nèi)由蒸發(fā)器分割為X腔和Y腔，Y腔設(shè)置進風(fēng)口、X腔設(shè)有裝置蒸發(fā)器風(fēng)機的出風(fēng)口；
[0013]第二內(nèi)腔內(nèi)由冷凝器分割為進風(fēng)腔和出風(fēng)腔；出風(fēng)腔裝置冷凝器風(fēng)機并連通烘房進風(fēng)口 ；進風(fēng)腔連通烘房的回風(fēng)口 ；
[0014]全熱換熱器裝置于第一內(nèi)腔和第二內(nèi)腔之間，全熱換熱器的A通道進風(fēng)口置于第二內(nèi)腔的進風(fēng)腔并設(shè)有風(fēng)門，A通道出風(fēng)口置于第一內(nèi)腔的Y腔并設(shè)有換熱器風(fēng)機；全熱換熱器的B通道進風(fēng)口位于第一內(nèi)腔的X腔，B通道出風(fēng)口置于所述進風(fēng)腔內(nèi)；所述冷凝器風(fēng)機全壓大于蒸發(fā)器風(fēng)機全壓，冷凝器風(fēng)機吸納的風(fēng)量中，來自全熱換熱器的B通道出風(fēng)口的風(fēng)量是蒸發(fā)器風(fēng)機總風(fēng)量的3?30%。
[0015]采用上述技術(shù)方案:
[0016]1、自動風(fēng)門關(guān)閉時在冷凝器風(fēng)機作用下對烘房形成相對封閉式地循環(huán)風(fēng)加熱:所述相對封閉是指，在自動風(fēng)門關(guān)閉時A通道被封閉，第二內(nèi)腔內(nèi)的進風(fēng)腔的空氣未被分流，難以形成負壓；同時全熱換熱器的B通道具有較大風(fēng)阻，雖然冷凝器風(fēng)機全壓大于蒸發(fā)器風(fēng)機，仍不足以使得第一內(nèi)腔X腔的空氣通過B通道進入第二內(nèi)腔，或者進入量較小，相對于整體風(fēng)量而言可以忽略不計。
[0017]當烘房內(nèi)物料升溫到一定溫度，濕度增大時，自動風(fēng)門開啟，冷凝器風(fēng)機吸入蒸發(fā)器換熱后冷風(fēng)作為新風(fēng)補充，使得烘房內(nèi)形成正壓，烘房內(nèi)的濕熱氣體在正壓的作用下排出室外。烘房只要設(shè)置排濕孔，不再需要裝置排濕風(fēng)機。
[0018]2、本實用新型為了有效利用烘房內(nèi)的熱量，采用全熱換熱器進行熱回收，冷凝器風(fēng)機吸入B通道的新風(fēng)(即蒸發(fā)器換熱后冷風(fēng))和A通道的濕熱回風(fēng)，B通道的新風(fēng)經(jīng)全熱換熱器換熱后，溫度高于或明顯高于環(huán)境溫度新風(fēng)；A通道的回風(fēng)經(jīng)全熱換熱器換熱后，溫度明顯降低而達到空氣露點溫度，冷凝水滴入全熱換熱器下方的集水盤，水份順著集水盤的導(dǎo)流管流出。
[0019]上述過程中糅合了多重作用:①利用了現(xiàn)有技術(shù)中直接外排的蒸發(fā)器換熱后冷風(fēng)，該冷風(fēng)在蒸發(fā)器冷卻過程中實際已經(jīng)進行了一次除濕；進一步地，采用蒸發(fā)器換熱后干燥冷風(fēng)作為新風(fēng)源，溫度較低，經(jīng)全熱換熱器冷凝濕熱回風(fēng)，優(yōu)于環(huán)境溫度新風(fēng)的除濕能力，冷凝水量增大，除濕效果增強；2)水蒸氣冷凝時潛熱被釋放出來，潛熱被充分利用率，回風(fēng)風(fēng)溫明顯提高。但是在現(xiàn)有技術(shù)中這部分潛熱的熱能就因為無法利用而被浪費了。3)該冷風(fēng)經(jīng)全熱換熱器加熱升溫，明顯高于環(huán)境溫度新風(fēng)，接近回風(fēng)的風(fēng)溫，充分利用了排濕的廢熱；4)同時該冷風(fēng)經(jīng)全熱換熱器加熱達到接近回風(fēng)溫度干燥新風(fēng)進入烘房，在正壓的作用下進行排濕。
[0020]3、本公司在干燥領(lǐng)域經(jīng)過多年探索，總結(jié)了物料烘干過程的“三段式”理論，第一段過程是物料加熱過程，物料表面與被加熱的加熱介質(zhì)接觸，物料表面溫度提高，物料表面的水份吸熱蒸發(fā)，物料次表面也吸熱升溫。第一段加熱過程的加熱介質(zhì)溫度一般在到達34°C范圍。
[0021]第二段是物料進入烘干快速失水過程，物料表面和次表面的水份變成濕熱空氣經(jīng)烘房排濕口排出或經(jīng)除濕排出，這一階段物料失水速度較快。該過程中物料內(nèi)部的水份向物料表面擴散(此時要求有相對較高的溫度作用才有利于水份由內(nèi)向外擴散)，擴散的水分子進入加熱介質(zhì)中。該過程中，過少的排濕風(fēng)量不利物料干燥，過多的排濕風(fēng)量會使烘房內(nèi)的物料溫度降低，不利于物料內(nèi)部的水份向表面滲出。
[0022]第三段干燥過程，物料內(nèi)部的水份較少，要有更大的驅(qū)動物料內(nèi)部水份向外擴散的能力，此時需要更高的烘干溫度和更低相對濕度的新風(fēng)補充排濕帶走的濕熱空氣。
[0023]本實用新型以上述“三段式”理論為指導(dǎo)，能夠滿足不同物料烘干階段的實際需要:
[0024]在物料烘干初期，自動風(fēng)門閉合，使物料加熱速度較快，消除了冷風(fēng)對物料烘干初期的消極影響；
[0025]物料經(jīng)一段時間加熱，烘房內(nèi)相對濕度到達設(shè)定的范圍或溫度提高到設(shè)定的范圍時，自動風(fēng)門自動開啟，蒸發(fā)器冷凝除濕后的冷風(fēng)，作為新風(fēng)經(jīng)全熱換熱器加熱進入烘房。該新風(fēng)有利于物料干燥速度加快和節(jié)能:
[0026]進入物料烘干的第二階段，尤其是第二階段的中期(如36°C時)或后期(如46°C時)，物料表面和芯部溫度基本相同，溫差小。此時物料中的水分以水蒸汽的形式脫離物料進入加熱介質(zhì)，加熱介質(zhì)濕度增大，此時物料干燥的首要任務(wù)是以最有效的方式帶走烘房內(nèi)加熱介質(zhì)的水份。通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，只有突破傳統(tǒng)的排濕或除濕的方式才能提高這一階段的物料干燥速度。
[0027]本實用新型在該階段采用蒸發(fā)器換熱的冷風(fēng)作為排濕的新風(fēng)源，相對濕度低于環(huán)境溫度空氣相對濕度6%左右，一般要低于環(huán)境溫度4°C左右。傳統(tǒng)觀點認為低于環(huán)境溫度的冷空氣對物料干燥不利，實用新型人經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中，利用全熱換熱器加熱環(huán)境溫度的新風(fēng)有兩個不足:I)經(jīng)全熱換熱器加熱新風(fēng)，冷凝回風(fēng)除水的效率不高。2)在這一階段，烘房內(nèi)排濕過程的廢熱熱量有大量富余，得不到充分利用。采用蒸發(fā)器換熱的冷風(fēng)作為排濕的新風(fēng)源，其用量是蒸發(fā)器冷風(fēng)的3?30%，明顯提高了全熱換熱器對回風(fēng)除水效率。同時，蒸發(fā)器換熱冷風(fēng)經(jīng)全熱換熱器加熱后，其升溫效果達到或高于全熱換熱器加熱環(huán)境溫度的新風(fēng)。而且，通過冷凝器加熱的回風(fēng)和新風(fēng)，相對濕度要降低10%左右，為縮短物料第二階段干燥時間創(chuàng)造了條件。
[0028]物料干燥進入第三階段，物料溫度較高，如50°C以上，加熱介質(zhì)的相對濕度大都在60%以下，物料的表面水份少。以植物物料為例，它的次表面、芯部的水份通過毛細孔向表面擴散，形成擴散梯度。此時通過自動風(fēng)門減少新風(fēng)輸入烘房的量，有利于提高加熱介質(zhì)的溫度，加劇芯部水份向外擴散；蒸發(fā)器換熱冷風(fēng)新風(fēng)相對濕度低，與物料表面接觸帶走物的水份。當物料溫度達到60°C或60°C以上時，物料進入了干燥狀態(tài)。
[0029]由上可知，本實用新型通過新風(fēng)的斷、通動作的方式實現(xiàn)了在加熱和除濕