專利名稱：二元流體噴射器除濕系統(tǒng)及其利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及借助熱能及質(zhì)量輸送來將材料干燥。本發(fā)明的實(shí)施例明確地說涉及使用低級及/或低溫輸入熱能(例如由煙道氣體、發(fā)動機(jī)排氣、太陽輻射、工藝廢熱或地?zé)嵩串a(chǎn)生的熱能)來實(shí)現(xiàn)此干燥以及使用所述低級及/或低溫輸入熱能作為用于機(jī)器自身的操作的動能。本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步涉及捕獲、再循環(huán)及再使用由從材料蒸發(fā)的液體吸收的相變能量作為用于蒸發(fā)過程自身的能源。
背景技術(shù)：
在制造業(yè)、工業(yè)及農(nóng)業(yè)工藝中對許多混合相材料進(jìn)行熱干燥。這些材料的預(yù)干燥本質(zhì)介于從包括在很大程度上由固體的粒子大小及液固含量比率控制的流變連續(xù)體的液體、漿液、泥漿、膏糊到含有大致較低液體部分的材料(其僅被視為潮濕)的范圍內(nèi)。前一廣范范圍的材料的實(shí)例包含牛奶、咖啡、茶及所述連續(xù)體的液體端上的其它產(chǎn)品到大量采礦及礦生產(chǎn)廢物，例如油砂尾渣、煤炭細(xì)漿液、磷酸鹽礦尾渣及大量其它廢漿液，包含來自采礦、鉆孔及制造過程(例如，紙漿生產(chǎn))的泥漿及膏糊。后一范圍的所謂潮濕材料的實(shí)例包含幾乎每種所收獲的農(nóng)作物，從馬鈴薯到花生，包含小麥、玉米、水稻、黃豆、豌豆、扁豆、豆莢、種子等等。幾乎每種類型的種植食物從其收獲的時間到其最終使用均至少一次地被干燥。被干燥的潮濕商業(yè)及工業(yè)產(chǎn)品包含如水泥、木片、城市人類及農(nóng)場動物排泄物、動物飼料(例如，干草及苜蓿)、碎石及沙子以及許多陶瓷材料(例如，磚塊、瓦片及混凝土砌塊)等的材料。出于熱或蒸發(fā)干燥的目的，本發(fā)明的實(shí)施例可有效地適用于這些材料中的任一者。與需要熱干燥的大量且多種多樣的類型的材料及產(chǎn)品一致，存在大量的干燥機(jī)器類型?？筛鶕?jù)多種不同的準(zhǔn)則來將這些多種多樣的熱或蒸發(fā)干燥機(jī)器、系統(tǒng)及方法歸類或分類。舉例來說，參考熱轉(zhuǎn)移流體(通常為空氣)的流動方向(相對于正被干燥的材料的流動方向)，通常將蒸發(fā)干燥器分類為交叉流動或反向流動。參考如何經(jīng)由干燥器管理正被干燥的材料的方法，材料處置分類包含連續(xù)板料饋送(紙、紡織品等)、噴霧、滾筒、流化床、螺旋輸送機(jī)、箱、分批等等。對熱干燥器進(jìn)行分類或歸類的又一基礎(chǔ)是依據(jù)熱源及/或施加蒸發(fā)所需要的熱的方法。這些機(jī)器類型包含自然空氣(即，周圍空氣)；燃燒燃料經(jīng)加熱空氣(目前為止最大的群組)；直接及間接太陽輻射；電阻加熱；微波、紅外線、電感或電介質(zhì)加熱；熱泵干燥以及蒸氣再壓縮蒸發(fā)。根據(jù)所采用的壓縮類型(例如，活塞或螺栓壓縮機(jī)、壓縮渦輪、風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī))，還通常對熱泵、真空泵、蒸氣壓縮及再壓縮蒸發(fā)類型干燥器進(jìn)行分類。又一些分類與干燥發(fā)生所處的溫度及/或壓力條件有關(guān)，例如所謂的真空及低溫干燥。無論這些區(qū)分如何，現(xiàn)有技術(shù)的所述機(jī)器、系統(tǒng)及方法通過蒸發(fā)干燥物理學(xué)規(guī)劃為根本上由所有所述機(jī)器、系統(tǒng)及方法共有的熱動力循環(huán)限定的單個群組。本發(fā)明的實(shí)施例所教示的一個方面是一種唯一熱動力循環(huán)，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地了解其優(yōu)點(diǎn)。熱動力循環(huán)(為蒸發(fā)干燥器所共有)的通常特征可在于由熱源、熱交換過程及散熱片組成。所述熱源為蒸發(fā)提供能量；所述熱交換向正被干燥的材料遞送能量；且所述散熱片吸收或以其它方式耗盡熱能。系統(tǒng)還必須具有用以分離及移除從正被干燥的材料蒸發(fā)的氣體或蒸氣的質(zhì)量輸送構(gòu)件。與所述熱交換過程相關(guān)的有三種典型蒸發(fā)干燥方法(其通過熱轉(zhuǎn)移流體及其質(zhì)量流回路加以區(qū)別)1)直接接觸經(jīng)加熱空氣蒸發(fā)；2)直接接觸熱泵蒸發(fā)；及3)間接接觸蒸氣再壓縮蒸發(fā)(也稱為蒸氣壓縮蒸發(fā))。方法I)及2)采用熱轉(zhuǎn)移流體(通常為空氣)，使所述熱轉(zhuǎn)移流體與正被干燥的材料的直接接觸接觸，因此得出命名“直接接觸”。方法3)采用從正被干燥的材料蒸發(fā)的氣體及/或蒸氣作為熱轉(zhuǎn)移流體。借助熱交換器與正被干燥的材料進(jìn)行熱交換，因此得出命名“間接接觸”熱轉(zhuǎn)移。 目前為止，直接接觸經(jīng)加熱空氣蒸發(fā)是最常見的類型的蒸發(fā)干燥。此些方法、過程、機(jī)器及系統(tǒng)采用熱轉(zhuǎn)移流體(通常為空氣)，使所述熱轉(zhuǎn)移流體與正被干燥的材料直接接觸。首先將熱轉(zhuǎn)移流體加熱，循環(huán)穿過、跨越或圍繞正被干燥的材料，因此轉(zhuǎn)移熱量且使液體蒸發(fā)。通常將含水的熱轉(zhuǎn)移流體排放到大氣(在一些設(shè)計中，經(jīng)由燃燒器或加熱器使含水的轉(zhuǎn)移流體的一部分再循環(huán))。加熱熱轉(zhuǎn)移流體的方法并不重要，但燃燒燃料(例如，丙烷)是眾所周知的。在一些情況下，借助紅外線、微波或電感加熱直接加熱正被干燥的材料。這些類型的系統(tǒng)通常稱為熱空氣或經(jīng)加熱空氣干燥器，且被貫穿商業(yè)、工業(yè)、制藥及農(nóng)業(yè)干燥應(yīng)用的整個范圍采用。本發(fā)明的實(shí)施例尤其適合于上文所提及應(yīng)用中的任一者且可替代任何此種傳統(tǒng)干燥器，其具有包括較少移動部件、較高能量效率及較低碳足跡(carbonfootprint)(即，就大氣碳產(chǎn)生來說對環(huán)境影響較小)的系統(tǒng)。與熱轉(zhuǎn)移流體或其質(zhì)量流回路相關(guān)的第二種方法是直接接觸熱泵蒸發(fā)。在此情形下，使熱轉(zhuǎn)移流體與正被干燥的材料(再次通常為空氣)直接接觸，但所述流體并非通過燃燒燃料或通過其它方式而加熱，也不將其排放到大氣；替代地，經(jīng)由制冷循環(huán)使其再循環(huán)。通過風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)從正被干燥的材料排放暖濕熱轉(zhuǎn)移流體，且接著使其流動穿過制冷熱交換器(有時為制冷系統(tǒng)自身的蒸發(fā)器)。使所述熱轉(zhuǎn)移流體的溫度下降到低于所蒸發(fā)氣體或蒸氣的露點(diǎn)，因此其冷凝。分離及抽取通常通過重力流實(shí)現(xiàn)。接著，使冷干熱轉(zhuǎn)移流體流動穿過高溫?zé)峤粨Q器(再次，有時為制冷系統(tǒng)自身的冷凝器)。在所述高溫?zé)峤粨Q器處將所述干熱轉(zhuǎn)移流體加熱且接著使其流動回到正被干燥的材料以完成所述回路。此類型的系統(tǒng)對有限量的應(yīng)用來說具有成本效益，例如需要低溫干燥的那些應(yīng)用、熱敏感藥物及一些高性能陶瓷。本發(fā)明的實(shí)施例尤其適合于上文所提及應(yīng)用中的任一者且可替代任何此種傳統(tǒng)干燥器，其具有包括較少移動部件、較高能量效率及較低碳足跡(即，就大氣碳產(chǎn)生來說對環(huán)境影響較小)的系統(tǒng)。具有共有熱動力循環(huán)但通過其熱轉(zhuǎn)移流體或其質(zhì)量流回路加以區(qū)分的第三種蒸發(fā)干燥方法是機(jī)械蒸氣再壓縮蒸發(fā)。在此情形下，經(jīng)由熱交換器向正被干燥的材料遞送用于蒸發(fā)的能量，所述熱交換器將所述材料與所述熱轉(zhuǎn)移流體物理隔離；因此得出命名“間接接觸”熱轉(zhuǎn)移。此外，所采用的熱轉(zhuǎn)移流體為從正被干燥的材料蒸發(fā)的的氣體或蒸氣。機(jī)械壓縮機(jī)使跨越正被干燥的材料的壓力下降到低于正蒸發(fā)的液體的蒸氣壓力。遞送并壓縮所蒸發(fā)氣體及蒸氣且接著使其流動穿過熱交換器的冷凝側(cè)。隨著氣體及蒸氣冷凝，經(jīng)由熱交換器的壁向正被干燥的材料轉(zhuǎn)移用于蒸發(fā)的熱能。因此，熱交換器在一側(cè)上使所蒸發(fā)氣體冷凝且在另一側(cè)上使所討論液體沸騰或蒸發(fā)。盡管采用機(jī)械蒸氣壓縮蒸發(fā)的干燥器比其它干燥方法更具有能量效率的事實(shí)，但由于高資金成本、高系統(tǒng)復(fù)雜性及對以網(wǎng)電形式的高級輸入能量的需要，因此其并未廣泛使用。相反，本發(fā)明的實(shí)施例的能量效率等于或大于這些常規(guī)系統(tǒng)及方法，同時具有較低資金成本、較少移動部件及較低系統(tǒng)復(fù)雜性以及由低級輸入能量供電的能力。針對至少以下干燥、除濕或濃縮(增稠)應(yīng)用，本發(fā)明的實(shí)施例提供優(yōu)于常規(guī)干燥方法及系統(tǒng)的某些優(yōu)點(diǎn)1)收獲后的食物，例如谷物、黃豆、豆莢、塊莖、根、種子、堅果等；2)其它食物，例如茶葉、咖啡豆、漿果類、水果及蔬菜；3)預(yù)加工的食物，例如面粉、玉米粉等；4)動物飼料，例如干草、苜蓿、大豆、三葉草、草類等；5)采礦及鉆孔廢尾渣漿液、泥漿及膏糊；6)礦物抽取及生產(chǎn)廢漿液、泥漿及膏糊；7)農(nóng)場動物廢泥漿及污泥；8)城市人類廢泥漿及污泥；9)木材或下料木(cut wood) ；10)紙漿、紙、木片、紡織品及其它纖維；11)生產(chǎn)瓦塊、磚塊、瓷器及其它陶瓷或耐火產(chǎn)品；12)藥物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及出于將材料熱干燥的目的而在采用新的且迄今為止未利用的操作原理的唯一熱動力雙循環(huán)(bi-cycle)中配置的二元流體噴射器壓縮及流體質(zhì)量輸送。二元流體噴射器是使用在空間域中振蕩的高壓一次流體噴霧器作為用以夾帶、混合、壓縮及輸送充當(dāng)用于蒸發(fā)過程自身的制冷劑及熱能源兩者的低壓二次流體的構(gòu)件的氣相直接能量轉(zhuǎn)移泵。傳統(tǒng)熱蒸發(fā)干燥過程、方法、機(jī)器及系統(tǒng)通常借助以下各項而發(fā)揮作用共有熱動力循環(huán)，其特征在于為蒸發(fā)提供能量的熱源；熱交換過程，其向正被干燥的材料遞送此能量；及對熱量進(jìn)行散熱片吸收或以其它方式安置。在所有情形下，出于熱轉(zhuǎn)移(即，“直接接觸”及“間接接觸”熱轉(zhuǎn)移)的目的而采用兩種質(zhì)量流技術(shù)中的一者。直接接觸熱轉(zhuǎn)移意指使熱轉(zhuǎn)移流體與正被干燥的材料直接緊密接觸作為為蒸發(fā)供應(yīng)能量的手段。間接接觸熱轉(zhuǎn)移意指通過熱交換器來將熱轉(zhuǎn)移流體與正被干燥的材料隔離借此經(jīng)由所述熱交換器的壁轉(zhuǎn)移用于蒸發(fā)的能量。在任一情形下，負(fù)責(zé)蒸發(fā)的熱循環(huán)是相同的。相反，本發(fā)明的實(shí)施例出于熱蒸發(fā)干燥的目的而利用一種熱動力雙循環(huán)技術(shù)。替代一個熱循環(huán)，本發(fā)明的實(shí)施例采用兩個熱動力循環(huán)，包含與蒸發(fā)干燥的熱動力學(xué)一致的一個循環(huán)及與二元流體噴射器制冷循環(huán)的熱動力學(xué)一致的另一循環(huán)。所述兩個熱循環(huán)通過由二元流體噴射器均衡的質(zhì)量流回路而緊密地接合。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將通過本文中所呈現(xiàn)的描述及圖式了解本發(fā)明的實(shí)施例的新穎設(shè)計。借助一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用方法，類似于直接接觸熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)地配置一種系統(tǒng)，其中將經(jīng)加熱空氣或另一適合的熱轉(zhuǎn)移流體循環(huán)跨越、圍繞或穿過待被干燥的材料。接著，使含水的熱轉(zhuǎn)移流體流動穿過第一熱交換器且通過二元流體噴射器制冷循環(huán)的動作將其冷卻。所述第一熱交換器可為所述噴射器制冷循環(huán)的蒸發(fā)器。熱交換器吸收熱能，因此將熱轉(zhuǎn)移流體冷卻且將從其蒸發(fā)的氣體及蒸氣冷凝。接著，借助重力排出或泵從系統(tǒng)移除液體部分或冷凝物。接著，通過風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)將冷干熱轉(zhuǎn)移流體遞送到第二熱交換器，在第二熱交換器處將所述流體加熱并返回到正被干燥的材料，借此為蒸發(fā)提供熱能并 完成循環(huán)。所述第二熱交換器可為所述噴射器制冷循環(huán)的冷凝器。出于本發(fā)明的目的，參考其中出于熱轉(zhuǎn)移及蒸發(fā)的目的而使熱轉(zhuǎn)移流體與正被干燥的材料緊密接觸的條件，將此使用方法稱為“直接接觸” 二元流體噴射器除濕。借助一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二使用方法，類似于間接接觸蒸氣再壓縮蒸發(fā)系統(tǒng)地配置一種系統(tǒng)，其中從正被干燥的材料蒸發(fā)的氣體及蒸氣由二元流體噴射器攝取，借此成為工作二元流體的二次流體成分。借助將正被干燥的材料與熱轉(zhuǎn)移流體隔離的熱交換器實(shí)現(xiàn)到所述干燥材料的熱轉(zhuǎn)移，在此情形下，所述熱轉(zhuǎn)移流體為從所述正被干燥的材料蒸發(fā)的流體。本發(fā)明的實(shí)施例的二元流體噴射器使跨越正被干燥的材料的壓力下降到低于所討論液體的蒸氣壓力，因此致使低溫、低壓蒸發(fā)。所蒸發(fā)氣體由所述二元流體噴射器攝取、夾帶、混合、壓縮及輸送，且接著遞送回到所述熱交換器。所述經(jīng)壓縮氣體由噴射器絕熱地加熱，并且借助與高壓高溫一次驅(qū)動流體混合而加熱到高于正被干燥的材料的溫度。經(jīng)由熱交換器的壁轉(zhuǎn)移顯熱及相變熱兩者，借此為蒸發(fā)提供熱能。由于經(jīng)由熱交換器的壁轉(zhuǎn)移所蒸發(fā)氣體及蒸氣的相變焓，因此其與一次驅(qū)動流體一起冷凝成液相。因此，熱交換器的一側(cè)用作冷凝器，而另一側(cè)用作蒸發(fā)器。接著，將二元流體冷凝物分餾并分離。從系統(tǒng)重力排出或抽運(yùn)二次流體冷凝物而將一次驅(qū)動流體冷凝物返回到鍋爐以供再使用驅(qū)動噴射器，因此完成循環(huán)。出于本發(fā)明的目的，參考其中將熱轉(zhuǎn)移流體與正被干燥的材料物理隔離且經(jīng)由起到蒸發(fā)器與冷凝器的雙重作用的熱交換器的壁發(fā)生熱轉(zhuǎn)移的條件，將此使用方法稱為“間接接觸” 二元流體噴射器除濕。如將在以下圖式及詳細(xì)描述中證明，所述使用方法兩者(即，直接接觸二元流體噴射器除濕與間接接觸二元流體噴射器除濕)均包括相同的熱動力循環(huán)，因為其涉及液體從材料的熱蒸發(fā)。雖然兩種使用方法均包括借助二元流體噴射器制冷的熱蒸發(fā)干燥，但所述直接接觸方法在接近零壓差下進(jìn)行，而所述間接接觸方法在稍微升高的壓差下進(jìn)行。在此上下文中壓差指代蒸發(fā)環(huán)境對冷凝環(huán)境(即，正在干燥器中干燥的材料上的壓力對正在冷凝器中冷凝的所討論蒸發(fā)物上的壓力)之間的壓力差。所述直接接觸使用方法采用與從正被干燥的材料蒸發(fā)的氣體及/或蒸氣(通常為空氣)分離且與所述氣體及/或蒸氣不同的熱轉(zhuǎn)移流體，而所述間接接觸方法采用從正被干燥的材料蒸發(fā)的氣體及/或蒸氣作為熱轉(zhuǎn)移流體。依據(jù)以下詳細(xì)描述、圖式及權(quán)利要求書，本發(fā)明的其它變化形式、實(shí)施例及特征將變得顯而易見。


圖I. a到I. c分別圖解說明描繪用于直接接觸經(jīng)加熱空氣、直接接觸熱泵及間接接觸機(jī)械蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥方法的熱轉(zhuǎn)移流體回路的現(xiàn)有技術(shù)蒸發(fā)干燥系統(tǒng)；圖2. a及2. b分別圖解說明描繪現(xiàn)有技術(shù)的直接接觸經(jīng)加熱空氣及直接接觸熱泵蒸發(fā)干燥過程以及間接接觸蒸氣壓縮蒸發(fā)干燥過程共有的熱動力循環(huán)的溫度對熵圖示(T-s)；圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的二元流體噴射器除濕系統(tǒng)(直接接觸)；圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的二元流體噴射器除濕系統(tǒng)(間接接觸)'及圖5. a及5. b圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與二元流體噴射器除濕系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的熵/溫度圖示。
具體實(shí)施方式
出于促進(jìn)對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的原理的理解的目的，現(xiàn)在將參考圖式中所圖解說明的實(shí)施例且將使用特定語言來描述所述實(shí)施例。然而，將理解并不打算借此限制本發(fā)明的范圍。對本文中所圖解說明的發(fā)明性特征的任何更改及進(jìn)一步修改(所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員及已掌握本發(fā)明的人員通常將構(gòu)想出所述更改及進(jìn)一步修改)將被視為屬于所主張的本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖I. a、I. b及I. c描繪現(xiàn)有技術(shù)所教示的用于直接接觸經(jīng)加熱空氣、直接接觸熱泵及間接接觸機(jī)械蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥方法的熱轉(zhuǎn)移流體回路。在圖I. a及I. b中將空氣展示為熱轉(zhuǎn)移流體，然而任何流體可起到此作用。用于圖I. c中所描繪的回路的熱轉(zhuǎn)移借助起到蒸發(fā)器與冷凝器的雙重作用的熱交換器而間接地實(shí)現(xiàn)。在此情形下，熱轉(zhuǎn)移流體為所討論蒸發(fā)物自身。箭頭指示流體流動的方向及次序。展示這三種熱蒸發(fā)干燥方法以幫助理解本發(fā)明的實(shí)施例。
圖I. a是直接接觸經(jīng)加熱空氣蒸發(fā)干燥系統(tǒng)100的簡化質(zhì)量流圖示。通過風(fēng)扇或其它適合的裝置106將周圍空氣110汲取到系統(tǒng)中且接著遞送到燃燒器或其它類型的加熱器104。加熱熱轉(zhuǎn)移流體的方法對此測驗來說并不重要。在加熱器104中將周圍空氣110加熱且接著遞送到干燥器102，在干燥器102中使所述周圍空氣與正被干燥的材料直接接觸。使用來自加熱器104的暖干空氣113作為能源用于使所討論液體從正被干燥的材料蒸發(fā)。通常，將退出干燥器102的暖濕空氣111排泄到大氣112，但在一些情形下，經(jīng)由加熱器104將退出干燥器102的暖濕空氣111的一部分再循環(huán)(未展示)。下文論述參考編號“1-2-3-4” 108。圖I. b是直接接觸熱泵蒸發(fā)干燥系統(tǒng)114的簡化質(zhì)量流圖示。通過風(fēng)扇或其它適合的裝置116將來自冷式熱交換器118的冷干空氣115遞送到熱式熱交換器122。在熱式熱交換器122中將冷干空氣115加熱且接著作為暖干空氣117遞送到干燥器120。熱式熱交換器122可為熱泵的冷凝器或三級熱交換器。未展示熱泵回路。使經(jīng)加熱干空氣117與正在干燥器120中干燥的材料直接接觸，此供應(yīng)使所討論液體蒸發(fā)所需要的能量。下文論述參考編號“1-2-3-4” 124。暖濕空氣119退出干燥器120且被遞送到冷式熱交換器118。冷式熱交換器118可為熱泵的蒸發(fā)器或三級熱交換器。未展示熱泵回路。下文論述參考編號“V -5-6-7”126。通過風(fēng)扇116絕熱地壓縮暖濕空氣119從而產(chǎn)生經(jīng)壓縮蒸發(fā)物127。通過冷式熱交換器118使來自風(fēng)扇116的經(jīng)壓縮蒸發(fā)物127冷卻到低于露點(diǎn)的溫度，因此所討論蒸發(fā)物冷凝成液相且作為冷凝物125從系統(tǒng)排出或抽運(yùn)(未展示)。下文論述參考編號 “7” 125。圖I. c是間接接觸蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥系統(tǒng)128的簡化質(zhì)量流圖示。鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)或其它適合的裝置130使跨越正在干燥器132中干燥的材料的氣體壓力下降到低于所討論被蒸發(fā)的液體的蒸氣壓力。下文論述參考編號“1-2_3-4”134。由壓縮機(jī)或其它適合的裝置130壓縮退出干燥器132的暖濕蒸發(fā)物133且遞送到熱交換器140。下文論述參考編號“4, -5-6-7” 136。絕熱壓縮及廢熱吸收使經(jīng)壓縮蒸發(fā)物131的溫度上升到高于退出干燥器132的暖濕蒸發(fā)物133的溫度。通過熱交換器140的一個或一個以上壁將經(jīng)壓縮蒸發(fā)物131與正在干燥器132中干燥的材料隔離；例如，浸入于正被干燥的漿液中的熱轉(zhuǎn)移線圈。將熱能從經(jīng)壓縮蒸發(fā)物131轉(zhuǎn)移到正在干燥器132中干燥的材料，因此供應(yīng)所討論液體的蒸發(fā)所需要的能量。所述蒸發(fā)物又通過蒸發(fā)的所討論液體而冷卻，且借此冷凝回到液相138。熱交換器140起到冷凝器與蒸發(fā)器的雙重作用。通過重力排出138或泵(未展示)從系統(tǒng)移除此液體冷凝物138。下文論述參考編號“7” 138。
在本發(fā)明的實(shí)施例的上下文中，應(yīng)理解關(guān)于圖l.a、l.b及l(fā).c中所呈現(xiàn)的與系統(tǒng)所采用的熱轉(zhuǎn)移流體與從正被干燥的材料蒸發(fā)的氣體及/或蒸氣之間的關(guān)系有關(guān)的三種蒸發(fā)干燥方法的重要區(qū)別。針對圖I. a及I. b中分別描繪的直接接觸經(jīng)加熱空氣100及直接接觸熱泵114蒸發(fā)干燥，通過將熱轉(zhuǎn)移流體循環(huán)跨越、圍繞或穿過正被干燥的材料而使所述熱轉(zhuǎn)移流體與所述材料直接接觸。因此，熱交換因接觸的本質(zhì)而為緊密的。熱轉(zhuǎn)移流體(在此實(shí)例中為空氣)不僅遞送使所討論液體蒸發(fā)所需要的能量，其還負(fù)責(zé)輸送所蒸發(fā)氣體及/或蒸氣遠(yuǎn)離正被干燥的材料。相反，圖I. c中所描繪的間接接觸蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥128使用從所討論液體蒸發(fā)的氣體及/或蒸氣作為熱轉(zhuǎn)移流體131、133。然而，盡管采用蒸發(fā)物自身作為熱轉(zhuǎn)移流體(在此實(shí)例中為氣相水)的事實(shí)，但未使其與正被干燥的材料直接接觸。替代地，通過熱交換器140將熱轉(zhuǎn)移流體131、133與正被干燥的材料隔離，如圖I. c中所示。因此，熱轉(zhuǎn)移并不緊密，而是經(jīng)由放置于正被干燥的材料下方、緊靠所述材料或所述材料內(nèi)的熱交換器的一個或一個以上壁而為間接的。盡管有此區(qū)別，但在所有三種情形下蒸發(fā)熱動力循環(huán)是等同的，如圖2. a及2. b中所證明。針對以下論述主體，標(biāo)號“T-s”等于s在T上的函數(shù)，s⑴，其中^=A
A ，
是界定所考慮熱值的范圍的集合，T是以開爾文度為單位的溫度，勿，且Cp是恒壓下的比熱。圖2. a是水在相對恒壓下蒸發(fā)且接著冷凝的定性溫度T對熵s (Ts)圖示200。T-S歷程200描繪在分別參考圖I. a及I. b的直接接觸經(jīng)加熱空氣及直接接觸熱泵蒸發(fā)干燥過程中液體的蒸發(fā)的熱動力循環(huán)。在此實(shí)例中，將水描繪為從正被干燥的材料蒸發(fā)的所討論流體，但任何所討論流體將呈現(xiàn)類似熱動力循環(huán)。在本發(fā)明的上下文中，理解圖2. a中所示的T-s歷程200是蒸發(fā)的所討論液體而非熱轉(zhuǎn)移流體且并非機(jī)械熱泵或其它制冷循環(huán)所使用的制冷劑的T-s歷程是重要的。圖示200的橫坐標(biāo)表示增加的熵S，而縱坐標(biāo)指示增加的溫度T。出于清晰的原因已省略等壓線。液相狀態(tài)在飽和液體線202左邊且氣相狀態(tài)在飽和蒸氣線204右邊。注意，由以下編號將T-s歷程200分界1、2、3、4、4'、5、6及7。沿T-s歷程200的分界1-2-3-4通常涵蓋蒸發(fā)過程。沿T-s歷程200的分界4' -5-6-7通常涵蓋冷凝過程。沿所述T-s歷程的點(diǎn)I及點(diǎn)7處的分界描繪過冷液相狀態(tài)。點(diǎn)4及點(diǎn)4,處的分界描繪過熱氣相狀態(tài)。針對以下論述，圖2. a中所示的分界編號I到7可與圖I. a及I. b中的分界編號I到7相關(guān)。以此方式，如圖2. a中所示的所討論液體的蒸發(fā)及冷凝的熱動力T-s循環(huán)可定位地追S示于圖I. a及I. b中的流程圖中。參考圖2. a,將處于某一初始溫度及能量I的水等壓地加熱到其飽和液體溫度2。舉例來說，此發(fā)生在圖I. a的干燥器102及圖I. b的干燥器124中。進(jìn)一步加熱致使從飽和液體2到飽和蒸氣3的等溫相變。此蒸發(fā)過程也是等壓的。繼續(xù)加熱導(dǎo)致一定程度的過熱，如從3到4的T-s歷程所示。在此上下文中，過熱意指使所蒸發(fā)蒸氣的溫度上升到略微高于其飽和蒸氣溫度3。在實(shí)踐中通常需要此條件來作為防止在機(jī)器部件及遞送管道上發(fā)生冷凝的手段。針對一些傳統(tǒng)蒸發(fā)干燥方法(例如，經(jīng)加熱空氣蒸發(fā))，在實(shí)現(xiàn)T-s條件4之后從干燥器排放氣相蒸發(fā)物。舉例來說，此將為離開圖I. a中的干燥器102的暖濕空氣111。針對其它傳統(tǒng)蒸發(fā)干燥方法(例如，熱泵)，將所述蒸發(fā)物冷凝回到液相來作為捕獲及再使用其相變能量的一小部分的手段。如此進(jìn)行是為了改進(jìn)干燥的能量效率超出單程經(jīng)加熱空氣系統(tǒng)的能量效率。仍參考圖2. a,所述T-s歷程V -5-6-7通常涵蓋冷凝循環(huán)。注意圖I. b中的對應(yīng)編號126。分界點(diǎn)4'解釋通過圖Ib的風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)116實(shí)現(xiàn)的等熵壓縮(可逆絕熱的)。在冷式熱交換器118中將過熱氣體蒸發(fā)物4'等壓地冷卻到其飽和蒸氣點(diǎn)5。在118中進(jìn)一步冷卻使所述氣體蒸發(fā)物冷凝，由從飽和蒸氣5到飽和液體6的等溫線指示。此冷凝過程也是等壓的。在118中繼續(xù)冷卻使飽和液體6過冷到分界點(diǎn)7處所示的某一較低溫度及熵。舉例來說，在熱動力循環(huán)中，此點(diǎn)與圖I. b中的“7” 125相關(guān)。圖2. a中所示的冷凝T-s歷程4' — 7對直接接觸經(jīng)加熱空氣蒸發(fā)干燥100 (圖I. a)來說是有效的；然而，其是在所述干燥系統(tǒng)外部的大氣中完成的。注意在蒸發(fā)210期間陰影箭頭209 (通常四個地方)所指示的來自熱源T2208的熱流的方向?qū)υ诶淠?12期間到散熱片 \206的熱流箭頭209。在圖2. a中，為了清晰，已放大等溫蒸發(fā)2 —3 210與等溫冷凝5 — 6 212之間的溫 度分離。為了簡化T-s圖示，未描繪多變過程，例如由于摩擦所致的熵改變、非絕熱壓縮及膨脹以及其它不可逆能量過程。圖2. b是水在相對不同壓力下蒸發(fā)且接著冷凝的定性溫度T對熵S(T-S)圖示220。此T-s歷程220描繪在參考圖I. c的間接接觸蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥過程中液體蒸發(fā)及冷凝的熱動力循環(huán)。在此實(shí)例中，將水描繪為從正被干燥的材料蒸發(fā)的所討論流體，但任何所討論流體將呈現(xiàn)類似熱動力循環(huán)。在本發(fā)明的上下文中，理解T-s歷程220為蒸發(fā)的所討論液體的T-s歷程是重要的。還應(yīng)理解，針對蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥，從正被干燥的材料蒸發(fā)的一種/ 一種以上氣體及/或蒸氣為熱轉(zhuǎn)移流體。針對圖2. a所引用的告誡對圖2. b來說是有效的且適用于圖2. b。針對以下論述，圖2. b中所示的分界編號I到7可與圖I. c中的分界編號I到7相關(guān)。以此方式，圖2. b中所示的所討論液體的蒸發(fā)及冷凝的熱動力T-s循環(huán)可定位地追蹤于圖I. c中的流程圖中。參考圖2. b，將處于某一初始溫度及能量I的水等壓地加熱到其飽和液體溫度2。舉例來說，此發(fā)生在圖I. c的干燥器132中。在132中進(jìn)一步加熱致使從飽和液體2到飽和蒸氣3的等溫相變。此蒸發(fā)過程也是等壓的。在132中繼續(xù)加熱導(dǎo)致一定程度的過熱，如從3到4的T-s歷程所示。通過來自壓縮機(jī)130的壓縮的動作來絕熱地加熱所述流體，因此得出從4到4'的等熵歷程。針對此傳統(tǒng)蒸發(fā)干燥方法(即，蒸氣再壓縮)，采用氣相及/或蒸氣相蒸發(fā)物作為熱轉(zhuǎn)移流體。此外，借助到正被干燥的材料的熱轉(zhuǎn)移將所述蒸發(fā)物冷凝來作為捕獲及再使用在蒸發(fā)期間吸收的相變能量的一小部分的手段。在壓縮之后，在熱交換器140中將所述蒸發(fā)物等壓地冷卻成飽和蒸氣相5。在140中進(jìn)一步冷卻導(dǎo)致從飽和蒸氣5到飽和液相6的等熱相變。繼續(xù)冷卻使6處的飽和液體過冷到分界點(diǎn)7處所示的某一較低溫度及熵。注意陰影箭頭230所指示的熱轉(zhuǎn)移的方向，且在熱交換器的一側(cè)上的蒸發(fā)物冷凝232排出熱能，而熱交換器的另一側(cè)上的蒸發(fā)物蒸發(fā)234吸收熱能。在圖2. b中，為了清晰，已放大等溫蒸發(fā)2 — 3 234與等溫冷凝5 — 6 232之間的溫度分離。為了簡化T-s圖示，未描繪多變過程，例如由于摩擦所致的熵改變、非絕熱壓縮及膨脹以及其它不可逆能量過程。
盡管與用于蒸氣壓縮蒸發(fā)干燥的壓縮機(jī)壓縮相比，通過用于熱泵蒸發(fā)干燥的風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)壓縮的絕熱加熱4 —4'的量小，但T-s循環(huán)在其它方面是等同的。在此點(diǎn)處應(yīng)注意，針對熱泵對機(jī)械蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥，與各種不可逆能量改變相關(guān)聯(lián)的多變過程在量值及類型(種類)兩者上不同；然而，這些不同對本發(fā)明的目的來說是無關(guān)緊要的。呈現(xiàn)如上文所描述的圖I. a到2. b中所描繪的信息的目的是證明直接接觸經(jīng)加熱空氣、直接接觸熱泵及間接接觸蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥過程相對于蒸發(fā)過程自身共享共有熱動力循環(huán)。在本發(fā)明的實(shí)施例的上下文中，理解并了解所有熱蒸發(fā)干燥過程(無論干燥器類別、類型、種類、燃料類型或正被干燥的材料如何)共享此共有熱動力循環(huán)是重要的。相反，出于熱蒸發(fā)干燥的目的，二元流體噴射器除濕采用迄今為止未利用的操作原理。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將依據(jù)以下圖式、圖示及論述理解并了解這些區(qū)別。針對本發(fā)明的實(shí)施例，一種使用方法涉及如圖3中所描繪的直接接觸蒸發(fā)干燥。流體回路包括耦合到直接接觸蒸發(fā)干燥循環(huán)的二元流體噴射器制冷循環(huán)。制冷回路由以下各項構(gòu)成鍋爐300、分級冷凝器305、蒸發(fā)器320、二元流體噴射器325 (其為先前在2009年 8月14日提出申請的第12/541，821號美國專利申請案中所揭示的類型，所述專利申請案出于所有的目的而并入本文中)、膨脹閥330及制冷劑泵335。為清晰起見，未展示控制及檢修閥及儀器。由標(biāo)示一次驅(qū)動流體340的虛線、標(biāo)示二元流體345的虛點(diǎn)線及標(biāo)示二次制冷劑流體322的點(diǎn)線描繪所述回路中的流體流動。箭頭描繪流體流動的方向。在此回路中可采用任何適合的二元流體，例如，碳?xì)浠衔镆淮悟?qū)動流體，其與作為二次制冷劑流體的水一起工作。干燥回路由以下各項構(gòu)成風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)或其它適合的裝置315 ;干燥器310 ；冷式熱交換器320 (也是用于制冷循環(huán)的蒸發(fā)器)及熱式熱交換器305 (也是用于制冷循環(huán)的冷凝器)。由實(shí)線描繪干燥回路中的流體流動，其中相應(yīng)地指示冷干空氣380、暖干空氣350及暖濕空氣360。箭頭描繪流體流動的方向。所描繪的熱轉(zhuǎn)移流體為空氣，但可使用任何適合的熱轉(zhuǎn)移流體。兩個熱動力循環(huán)(即，二元流體噴射器制冷循環(huán)與直接接觸蒸發(fā)干燥循環(huán))通過冷式熱交換器/蒸發(fā)器320及熱式熱交換器/冷凝器305而以熱動力方式耦合。兩個回路中的工作流體通過兩個熱交換器320及305而彼此物理隔離。下文更詳細(xì)地論述標(biāo)號I到7及a到i。仍參考圖3，在Q+302處借助熱交換器(例如，鍋爐300)向系統(tǒng)輸入熱能。所述熱能可來自任何來源，例如以舉例方式但不限于煙道氣體、發(fā)動機(jī)排氣、工藝廢熱、地?zé)崮芑蛱栞椛?。還可通過燃燒燃料或利用電力來供應(yīng)用以驅(qū)動系統(tǒng)的熱能Q+302。在鍋爐300中在高壓下使一次驅(qū)動流體345氣化。接著，在壓力下將高壓氣體遞送到二元流體噴射器325，在二元流體噴射器325處，所述高壓氣體夾帶、混合及壓縮從蒸發(fā)器320放出的二次制冷劑流體322。經(jīng)由冷式熱交換器/蒸發(fā)器320由充當(dāng)在干燥回路中循環(huán)的熱轉(zhuǎn)移流體365的暖濕空氣360供應(yīng)需要用以使制冷劑流體322蒸發(fā)的熱能。二元流體噴射器325將一次驅(qū)動流體340與制冷劑流體322混合，借此產(chǎn)生二元流體345并將其均衡為蒸發(fā)器320壓力與鍋爐300壓力之間的某一壓力中間體。在壓力下將二元流體345遞送到分級冷凝器305，在分級冷凝器305處所述二元流體冷凝成液相且被分離。將一次驅(qū)動流體340遞送回到鍋爐300以供液體泵335再使用。在壓力下將二次制冷劑流體322遞送回到所述蒸發(fā)器以供經(jīng)由膨脹閥330(也稱為節(jié)流閥)再使用。經(jīng)由熱式熱交換器/冷凝器305轉(zhuǎn)移由冷凝的二元流體345釋放的熱能且由充當(dāng)干燥回路的熱轉(zhuǎn)移流體的冷干空氣380吸收所述熱能。由帶箭頭的實(shí)線365描繪所述干燥回路。仍參考圖3，通過風(fēng)扇315將充當(dāng)蒸發(fā)干燥循環(huán)的熱轉(zhuǎn)移流體的暖干空氣350遞送到干燥器310，在干燥器310處，使所述暖干空氣與正被干燥的材料直接緊密接觸。由此暖干空氣350供應(yīng)需要用以使所討論液體從所述正被干燥的材料蒸發(fā)的熱能。在蒸發(fā)之后，通過風(fēng)扇315將暖濕空氣360遞送到冷式熱交換器/蒸發(fā)器320。經(jīng)由熱交換器320的壁將來自暖濕空氣360的熱能轉(zhuǎn)移到二次制冷劑流體322且因此使所述暖濕空氣冷卻。通過風(fēng)扇315將冷干空氣380從冷式熱交換器320遞送到熱式熱交換器/冷凝器305。經(jīng)由熱式熱交換器305的壁由冷干空氣380吸收來自冷凝的二元流體345的熱能且因此將所述冷干空氣加熱。 針對本發(fā)明的實(shí)施例，另一使用方法涉及如圖4中所描繪的間接接觸蒸發(fā)干燥。流體回路包括耦合到間接接觸蒸發(fā)干燥循環(huán)的二元流體噴射器制冷循環(huán)。相對于此使用方法，制冷回路與蒸發(fā)干燥回路緊密地連接。所述系統(tǒng)由鍋爐400、二元流體噴射器410、干燥器420、分級冷凝器430及泵441構(gòu)成。為清晰起見，未展示控制及檢修閥及儀器。由標(biāo)示一次驅(qū)動流體440的虛線、標(biāo)示二元流體450的虛點(diǎn)線及標(biāo)示二次制冷劑流體460的點(diǎn)線描繪所述回路中的流體流動。箭頭描繪流體流動的方向。針對此使用方法，來自正被干燥的材料的氣相蒸發(fā)物充當(dāng)二次制冷劑流體460 ο在此回路中可采用任何適合的二元流體,例如，碳?xì)浠衔镆淮悟?qū)動流體，其與作為二次制冷劑流體的水一起工作。在Q+401處借助熱交換器(稱作鍋爐400)向系統(tǒng)輸入熱能。所述熱能可來自任何來源，例如以舉例方式但不限于煙道氣體、發(fā)動機(jī)排氣、工藝廢熱、地?zé)崮芑蛱栞椛?。還可通過燃燒燃料或利用電力來供應(yīng)用以驅(qū)動系統(tǒng)的熱能Q+401。在鍋爐400中在高壓下使一次驅(qū)動流體440氣化。接著，在壓力下將高壓氣體440遞送到二元流體噴射器410，在二元流體噴射器410處，所述高壓氣體夾帶、混合及壓縮從干燥器420放出的二次制冷劑流體460。二次制冷劑流體460為從來自正被干燥的材料的所討論液體蒸發(fā)的氣體及/或蒸氣。經(jīng)由分級冷凝器430由在其中冷凝的二元流體450供應(yīng)需要用以使所討論液體從所述正被干燥的材料蒸發(fā)的熱能。在系統(tǒng)中的此點(diǎn)處(即，冷凝器430的一個或一個以上壁及正被干燥的材料)，通過冷凝器熱交換器430的所述一個或一個以上壁將蒸發(fā)的所討論液體與冷凝的二元流體430物理分離。在分級冷凝器430內(nèi)，將二元流體450分離成其兩個流體成分。將一次驅(qū)動流體成分440遞送回到鍋爐400以供泵441再使用。分離之后的二元流體430的剩余部分為來自從正被干燥的材料蒸發(fā)的液體的餾出物，將所述餾出物從系統(tǒng)470排出或抽運(yùn)(未展示)。圖5. a是水在相對恒壓下蒸發(fā)且接著冷凝的定性溫度T對熵s (Ts)圖示500，其與二元流體噴射器制冷循環(huán)所采用的二元流體及經(jīng)分離成分的熱動力T-s歷程耦合。T-s歷程500描繪參考圖3的在本文中稱為直接接觸蒸發(fā)干燥的本發(fā)明的實(shí)施例的一種使用方法的熱動力循環(huán)。在此實(shí)例中，將水描繪為從正被干燥的材料蒸發(fā)的所討論流體，但任何所討論流體將呈現(xiàn)類似熱動力循環(huán)。圖示500的橫坐標(biāo)表示增加的熵S，而縱坐標(biāo)指示增加的溫度T。為了使圖示更容易說明，已省略等壓線。液相狀態(tài)在飽和液體線502的左邊且氣相狀態(tài)在飽和蒸氣線504的右邊。注意，由編號I到7將T-s歷程500分界，所述編號與標(biāo)示從正被干燥的材料蒸發(fā)的所討論液體的熱循環(huán)的實(shí)線及箭頭相關(guān)聯(lián)。沿此歷程的分界1-2-3-4通常涵蓋所討論液體的蒸發(fā)過程。沿相同歷程的分界4' -5-6-7通常涵蓋所討論液體的冷凝過程。還要注意，由字母a到i將T-s歷程分界，所述字母與標(biāo)示二元流體及經(jīng)分離流體成分的熱循環(huán)的帶箭頭的虛線、虛點(diǎn)線及點(diǎn)線相關(guān)聯(lián)。針對以下論述，圖5. a中的分界編號I到7及字母a到i可與圖3中的流程圖上的類似編號及字母相關(guān)。以此方式，表示一種使用方法的在本文中稱為直接接觸蒸發(fā)干燥的本發(fā)明的實(shí)施例的熱動力循環(huán)可解釋且定位地追蹤于其對應(yīng)圖3的流程圖上。從概念性觀點(diǎn)理解本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)揮作用的熱動力循環(huán)包括由所討論液體的蒸發(fā)及冷凝的溫度-熵歷程(其與二元流體噴射器制冷循環(huán)的溫度-熵歷程耦合)表示的兩個熱動力循環(huán)(一個在另一個內(nèi))是重要的。此觀點(diǎn)是正確的，有兩個原因I)針對此使用方法，蒸發(fā)干燥循環(huán)與噴射器制冷循環(huán)兩者均不可彼此獨(dú)立地發(fā)揮作用；2)因為所述兩個熱動力循環(huán)通過如圖3中所示的冷式熱交換器/ 蒸發(fā)器320及熱式熱交換器/冷凝器305而物理地耦合。此為如適用于本發(fā)明的實(shí)施例的命名“熱動力雙循環(huán)”的論據(jù)。仍參考圖5. a,經(jīng)由膨脹閥516 二次制冷劑流體經(jīng)歷如分界a — b所指示的等焓節(jié)流。此為使熵增加的非等熵過程。舉例來說，此對應(yīng)于跨越圖3中的膨脹閥330的標(biāo)號a及b。通過冷凝來自正被干燥的材料的氣體及/或蒸氣供應(yīng)的熱能使所述制冷劑從b — c等熱地蒸發(fā)。由圖3中的二元流體噴射器325沿T-s路徑c — d夾帶、混合及壓縮所述制冷劑流體；一次與二次流體的此混合物構(gòu)成所述二元工作流體。所述c — d過程是接近等熵的(可逆絕熱壓縮)，但形成某一熵。接著，在圖3中的冷凝器305中將所述二元流體等壓地冷卻到其飽和蒸氣狀態(tài)e。在305中進(jìn)一步將其冷卻從而產(chǎn)生從e — a的等溫地冷凝。在由分級冷凝器305分離之后，在壓力下將二次制冷劑流體遞送回到膨脹閥330以供在蒸發(fā)器320中再使用，而由335將一次驅(qū)動流體抽運(yùn)到鍋爐300 ;此由伴有標(biāo)號泵518的T_s歷程a — f指示。將一次驅(qū)動流體從f — g等壓地加熱到其g處的飽和液態(tài)。進(jìn)一步加熱致使所述一次流體從g — h(伴有標(biāo)號鍋爐510)等溫地蒸發(fā)。繼續(xù)加熱使其溫度等壓地上升到i，接著在i處在壓力下將其遞送到圖3中所示的二元流體噴射器325中的噴射噴嘴。經(jīng)由所述噴射噴嘴發(fā)生從i — c的等熵膨脹，從而完成循環(huán)。為了簡化，未展示與不可逆能量改變相關(guān)聯(lián)的多變過程。圖5. b是水在相對不同壓力下蒸發(fā)且接著冷凝的定性溫度T對熵S(T-S)圖示520，其與二元流體噴射器制冷循環(huán)所采用的二元流體及其經(jīng)分離成分的熱動力T-s歷程耦合。此T-s歷程520描繪圖4的在本文中稱為間接接觸蒸發(fā)干燥的本發(fā)明的實(shí)施例的另一使用方法的熱動力循環(huán)。針對圖5. a所引用的所有告誡對圖5. b中所描繪的T-s圖示來說是有效的且適用于所述圖示。出于解釋且在圖4中的流程圖上追蹤熱T-s循環(huán)的目的，圖5. b中的分界編號I到3及字母a到i可與所述流程圖上所引用的編號及字母相關(guān)。應(yīng)理解，針對本發(fā)明的實(shí)施例的此使用方法(即，間接接觸蒸發(fā)干燥)，從來自正被干燥的材料的所討論液體蒸發(fā)的氣體及/或蒸氣充當(dāng)干燥器的熱轉(zhuǎn)移流體以及二元流體噴射器制冷循環(huán)的二次制冷劑流體兩者。在此情形下，所討論蒸發(fā)物由圖4中的二元流體噴射器410攝取、與一次驅(qū)動流體440混合且均衡為二元工作流體450。接著，使與正在干燥器420中干燥的材料接觸或以其它方式緊密接近所述材料的二元流體450循環(huán)穿過熱交換器430。熱交換器430用于兩個目的1)使所述二元流體冷凝，借此釋放相變能量；及2)使液體從正被干燥的材料蒸發(fā)，借此吸收相同的相變能量。仍參考圖5. b，將來自正被干燥的材料的液體從I等壓地加熱到飽和液態(tài)2。用于此蒸發(fā)過程的熱能由所述二元流體在圖4中的熱交換器430中的沿T-s線e — a的冷凝供應(yīng)。接著，來自正被干燥的材料的蒸發(fā)物由C處的二元流體噴射器410攝取，通過高壓一次驅(qū)動流體440的動作，所述蒸發(fā)物由所述噴射器沿T-s線c — d夾帶、混合及壓縮。在熱交換器430中將所述二元流體從過熱蒸氣狀態(tài)d等壓地冷卻到飽和蒸氣狀態(tài)e。進(jìn)一步冷卻致使從飽和蒸氣狀態(tài)e到飽和液態(tài)a的等熵相變。由熱交換器430將此冷凝相變期間的熱能釋放轉(zhuǎn)移到從正被干燥的材料蒸發(fā)的液體，借此再使用相變能量。在相態(tài)a處將所述二元流體分餾并分離。所討論蒸發(fā)物為a處的經(jīng)冷凝飽和液體。繼續(xù)冷卻使所述冷凝物過冷到a'，在a'處，將其從系統(tǒng)排出或抽運(yùn)。通過熱交換器430將在此過冷過程期間釋放的顯熱能轉(zhuǎn)移到正被干燥的材料上/中的液體，因此解釋所討論液體沿T-s線I — 2的等壓加熱。在分離之后，將一次驅(qū)動流體440從飽和相態(tài)a抽運(yùn)441到某一較高壓力/由534指示。將所述一次驅(qū)動流體從f — g等壓地加熱到其g處的飽和液態(tài)。進(jìn)一步加熱致使所述一次流體沿由530指示的T-s線從g — h等熱地蒸發(fā)。繼續(xù)加熱使其溫度等壓地上升到i，接著在i處在壓力下將其遞送到圖4中的二元流體噴射器410中的噴射噴嘴。經(jīng)由所述噴射噴嘴發(fā)生從i — c的等熵膨脹，從而完成循環(huán)。為了簡化，未展示與不可逆能量改變相關(guān)聯(lián)的多變過程。 針對本文中稱為直接接觸蒸發(fā)干燥的一種使用方法，圖5. a中所描繪的本發(fā)明的實(shí)施例的熱動力循環(huán)及圖3中所描繪的其對等部分流動回路表示不同于且優(yōu)于所有直接接觸熱蒸發(fā)干燥方式、方法及系統(tǒng)的技術(shù)。與常規(guī)熱動力循環(huán)不同，本發(fā)明的實(shí)施例的熱動力循環(huán)包括兩個循環(huán)(一個在另一個內(nèi))，其通過起到用于蒸發(fā)干燥循環(huán)的蒸發(fā)器及用于噴射器制冷循環(huán)的冷凝器的雙重作用的兩個熱交換器而緊密連接。針對本文中稱為間接接觸蒸發(fā)干燥的另一使用方法，圖5. b中所描繪的本發(fā)明的實(shí)施例的熱動力循環(huán)及圖4中所描繪的其對等部分流動回路同樣表示不同于且優(yōu)于所有間接接觸熱蒸發(fā)干燥方式、方法及系統(tǒng)的技術(shù)。與常規(guī)熱動力循環(huán)不同，本發(fā)明的實(shí)施例的熱動力循環(huán)是兩個循環(huán)(一個在另一個內(nèi))，其通過起到用于蒸發(fā)干燥循環(huán)的蒸發(fā)器及用于噴射器制冷循環(huán)的冷凝器的雙重作用的一個熱交換器而緊密接觸。盡管已參考數(shù)個實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但額外變化形式及修改存在于如以上權(quán)利要求書中所描述及所界定的本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 第一熱動力循環(huán)，其包括通過熱泵促進(jìn)的直接接觸經(jīng)加熱空氣及用于蒸氣壓縮的構(gòu)件；及 第二熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)氣相噴射器制冷的氣相噴射器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述 動力源為以下各項中的一者或一者以上熱煙道氣體、發(fā)動機(jī)排氣、太陽輻射、工藝廢熱及/或地?zé)崮堋?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中二元流體噴射器的一次驅(qū)動流體具有相對于二次驅(qū)動流體為低的相變焓，從而導(dǎo)致制冷循環(huán)的增加的性能系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述一次驅(qū)動流體為以下各項中的一者2，3_二氫十氟戊烷或C5H2Fltlt5
5.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 第一熱動力循環(huán)，其包括通過熱泵促進(jìn)的間接接觸經(jīng)加熱空氣及用于蒸氣壓縮的構(gòu)件；及 第二熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)氣相噴射器制冷的氣相噴射器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述動力源為以下各項中的一者或一者以上熱煙道氣體、發(fā)動機(jī)排氣、太陽輻射、工藝廢熱及/或地?zé)崮堋?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中二元流體噴射器的一次驅(qū)動流體具有相對于二次驅(qū)動流體為低的相變焓，從而導(dǎo)致制冷循環(huán)的增加的性能系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述一次驅(qū)動流體為以下各項中的一者2，3_二氫十氟戊烷或C5H2Fiqij
9.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 第一熱動力循環(huán)，其包括通過熱泵促進(jìn)的直接接觸經(jīng)加熱空氣及用于蒸氣壓縮的構(gòu)件；及 第二熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)氣相噴射器蒸氣再壓縮的氣相噴射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述動力源為以下各項中的一者或一者以上熱煙道氣體、發(fā)動機(jī)排氣、太陽輻射、工藝廢熱及/或地?zé)崮堋?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中二元流體噴射器的一次驅(qū)動流體具有相對于二次驅(qū)動流體為低的相變焓，從而導(dǎo)致制冷循環(huán)的增加的性能系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述一次驅(qū)動流體為以下各項中的一者2，3-二氫十氟戊烷或C5H2F1(i。
13.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 第一熱動力循環(huán)，其包括通過熱泵促進(jìn)的間接接觸經(jīng)加熱空氣及用于蒸氣壓縮的構(gòu)件；及 第二熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)氣相噴射器蒸氣再壓縮的氣相噴射器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述動力源為以下各項中的一者或一者以上熱煙道氣體、發(fā)動機(jī)排氣、太陽輻射、工藝廢熱及/或地?zé)崮堋?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中二元流體噴射器的一次驅(qū)動流體具有相對于二次驅(qū)動流體為低的相變焓，從而導(dǎo)致制冷循環(huán)的增加的性能系數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述一次驅(qū)動流體為以下各項中的一者2，3-二氫十氟戊烷或C5H2F1(i。
17.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 第一熱動力循環(huán)，其包括通過熱泵促進(jìn)的直接接觸經(jīng)加熱空氣及用于蒸氣壓縮的構(gòu)件；及 第二熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)二元流體噴射器制冷的二元流體噴射器。
18.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 第一熱動力循環(huán)，其包括通過熱泵促進(jìn)的間接接觸經(jīng)加熱空氣及用于蒸氣壓縮的構(gòu)件；及 第二熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)二元流體噴射器制冷的二元流體噴射器。
19.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 第一熱動力循環(huán)，其包括通過熱泵促進(jìn)的直接接觸經(jīng)加熱空氣及用于蒸氣壓縮的構(gòu)件；及 第二熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)二元流體噴射器蒸氣再壓縮的二元流體噴射器。
20.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 第一熱動力循環(huán)，其包括通過熱泵促進(jìn)的間接接觸經(jīng)加熱空氣及用于蒸氣壓縮的構(gòu)件；及 第二熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)二元流體噴射器蒸氣再壓縮的二元流體噴射器。
21.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)氣相噴射器制冷的氣相噴射器；及用以捕獲、再循環(huán)及再使用由所述熱動力循環(huán)產(chǎn)生的熱能的一小部分以促進(jìn)所討論材料的蒸發(fā)干燥的構(gòu)件。
22.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)二元流體噴射器制冷的二元流體噴射器；及用以捕獲、再循環(huán)及再使用由所述熱動力循環(huán)產(chǎn)生的熱能的一小部分以促進(jìn)所討論材料的蒸發(fā)干燥的構(gòu)件。
23.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源；熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)氣相噴射器蒸氣再壓縮的氣相噴射器；及用以捕獲、再循環(huán)及再使用由所述熱動力循環(huán)產(chǎn)生的熱能的一小部分以促進(jìn)所討論材料的蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥的構(gòu)件。
24.一種用于將材料熱干燥的系統(tǒng)，其包括 動力源； 熱動力循環(huán)，其包含經(jīng)配置以促進(jìn)二元流體噴射器蒸氣再壓縮的二元流體噴射器；及用以捕獲、再循環(huán)及再使用由所述熱動力循環(huán)產(chǎn)生的熱能的一小部分以促進(jìn)所討論材料的蒸氣再壓縮蒸發(fā)干燥的構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及出于將材料干燥的目的而設(shè)計的熱循環(huán)與質(zhì)量流回路。二元流體噴射器除濕表示除濕(干燥)領(lǐng)域中的新的熱動力雙循環(huán)。所述二元流體噴射器除濕包括二元流體噴射器氣相流體壓縮及輸送；熱動力循環(huán)，其中捕獲、再循環(huán)及再使用來自蒸發(fā)過程的相變能量作為用于所述蒸發(fā)過程自身的能源；及針對一種使用方法，質(zhì)量流回路，其利用來自除濕材料的流體成分作為二元工作流體的制冷劑組份。本發(fā)明教示其中在所述工作流體與正被除濕的材料之間發(fā)生直接或間接熱轉(zhuǎn)移的使用方法。
文檔編號F25B1/06GK102639947SQ201080034040
公開日2012年8月15日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者韋恩·A·梅 申請人:Mr科技公司