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一种基于热泵技术开闭结合的节能烘烤系统的制作方法

时间:2022-02-11 阅读: 作者:专利查询

一种基于热泵技术开闭结合的节能烘烤系统的制作方法

1.本实用新型涉及烧烤节能技术领域,具体说的是一种基于热泵技术开闭结合的节能烘烤系统。


背景技术:

2.目前,农产品、农副产品以及食品加工中的干燥流程成为其生产过程中一道重要工序。以烟草烘烤需求为例,我国是世界上烤烟产量最大的国家,现国内已经建成的密集型烤房有120万座,多数为燃煤烤房。燃煤烤房存在燃烧过程不稳定,升温不均匀,烤烟过程不易精确控制等缺点,从而影响烟叶烘烤后的质量。同时燃煤烤房无效能耗过高导致燃料浪费,排放大量的so2、nox和固体颗粒物等会造成环境污染。空气源热泵应运而生。空气源热泵是以空气作为传热介质的载体,以电能为驱动,完成热能从低温到高温的传递过程。空气源热泵具有系统综合能效高,运行成本低,环境友好,烘干过程可控等优点,能够满足物料烘烤过程对温度和湿度的个性需求。
3.现有的空气源热泵的工作流程一般采用开式循环系统,即在烘烤过程中将烤房内产生的湿回风通过排湿风门排出,置换新的环境空气进入。在湿回风排放的过程中存在大量的能量损失,同时会引起烤房内温度和湿度较大波动,不便于过程的精确控制,从而影响烤烟质量。


技术实现要素:

4.为解决上述技术问题,本实用新型提供一种基于热泵技术开闭结合的节能烘烤系统,利用热风回热和相变能量循环技术,通过调节新风风门、排湿风门和循环风机的开闭,改变热量载体——空气的流通路径,实现低温时开式排湿,高温时闭式升温排湿的效果,实现排湿余热回收利用,解决现有空气源热泵烤房能耗高、温湿度控制不精确、物料烘烤质量不稳定的问题,克服空气源热泵烘烤模式单一的缺陷,具有结构紧凑、节能高效的特点。
5.为实现上述技术目的,所采用的技术方案是:一种基于热泵技术开闭结合的节能烘烤系统,包括烘烤室和空气源热泵系统,空气源热泵系统包括内循环主风机、冷凝器、内循环辅助风机、回热器ⅰ、辅助换热器、电磁膨胀阀、主膨胀阀、主蒸发器、压缩机和回热器ⅱ,内循环主风机、冷凝器、内循环辅助风机、回热器ⅰ、辅助换热器和回热器ⅱ设置在烘烤室内,烘烤室的回风口处设有回热器ⅱ、回热器ⅰ和辅助换热器,在回热器ⅰ和辅助换热器的上方依次设置有内循环辅助风机、冷凝器和内循环主风机,在回热器ⅱ的冷流体入口处设有开设在烘烤室上的新风风门,回热器ⅱ的热流体出口处设有开设在烘烤室上的排湿风门,回热器ⅱ的冷流体出口和热流体入口分别对应冷凝器空气侧入口和烘烤室的回风口设置,回热器ⅰ的热流体入口和热流体出口分别对应烘烤室的回风口和辅助换热器的空气流通通道入口设置,辅助换热器的空气流通通道出口对应回热器ⅰ的冷流体入口设置,回热器ⅰ的冷流体出口对应冷凝器的空气侧入口设置,辅助换热器的制冷剂入口通过管道和电磁膨胀阀与冷凝器的制冷剂出口连接,辅助换热器的制冷剂出口通过管道与压缩机的制冷剂
入口相连,主蒸发器的制冷剂入口通过管道和主膨胀阀与冷凝器的冷剂出口相连,辅助换热器的制冷剂出口通过管道与压缩机的制冷剂入口相连,压缩机的出口通过管道与冷凝器的冷剂入口相连。
6.回热器ⅰ的热流体出口和辅助换热器的空气流通通道入口之间设有密封的风道。
7.内循环主风机为频率可调风机。
8.内循环辅助风机为频率可调风机。
9.本实用新型有益效果是:本发明所述的基于热泵技术的开闭结合的节能烘烤系统及装置,可通过对新风风门、排湿风门、电磁膨胀阀、内循环辅助风机四个关键部件的有效调节,改变回风的流通通道,实现烘烤前期低温开式除湿、烘烤后期闭式升温除湿的双模式工作流程。在回热器ⅱ和辅助换热器结合作用下,可实现闭式循环排湿过程不排放热空气,能量损失小,降低系统能耗。本实用新型提出的闭式升温排湿过程通过降低回风温度实现排湿,排湿过程连续稳定,有利于实现烘烤室空间内的温度和湿度的精确控制。本实用新型所述的系统能够达到节能高效、升温除湿的目的,同时结构紧凑,控制和调节简单。
附图说明
10.图1为本实用新型的结构示意图;
11.图2为本实用新型实现开式烘烤模式的空气循环示意图;
12.图3为本实用新型实现闭式烘烤模式的空气循环示意图;
13.图中:1、烘烤室,2、回热器ⅱ,3.新风风门,4.排湿风门,5.压缩机,6.主蒸发器,7.主膨胀阀,8.风道,9、电子膨胀阀,10.辅助换热器,11.回热器ⅰ,
14.12.内循环辅助风机,13.冷凝器,14.内循环主风机,15.烘箱门。
具体实施方式
15.以下由特定的具体实施说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所披露的内容轻易地了解本发明的功效和优势。同时须知,本说明书附图所绘制的结构、比例、大小等,仅用于配合本说明书所揭示的内容,并非限定本发明可实施的限定条件,故任何结构的修饰,比例关系的改变和大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及达成的目的下,均应落在本发明所揭示的技术内容所涵盖的范围内。
16.本发明可用于烟草烘干密集式烤房,针对性的解决常规空气源热泵烤房系统排湿过程热损失大、能耗低、温湿度控制不稳定等,可大幅降低烟草烘干系统的耗能成本,提升烤后烟叶的质量。具体实现方式为:
17.结合附图1、附图2及附图3所示,一种基于热泵技术开闭结合的节能烘烤系统,包括烘烤室1(或烤箱)和空气源热泵系统,烧烤室1的一侧具有烘箱门15,空气源热泵系统包括内循环主风机14、冷凝器13、内循环辅助风机12、回热器ⅰ11、辅助换热器10、电磁膨胀阀9、主膨胀阀7、主蒸发器6、压缩机5、回热器ⅱ2,内循环主风机14、冷凝器13、内循环辅助风机12、回热器ⅰ11、辅助换热器10和回热器ⅱ2设置在烘烤室1内,烘烤室1的回风口处设有回热器ⅱ2、回热器ⅰ11和辅助换热器10,在回热器ⅰ11和辅助换热器10的上方依次设置有内循环辅助风机12、冷凝器13和内循环主风机14,在回热器ⅱ2的冷流体入口处设有开设在烘烤室1上的新风风门3,回热器ⅱ2的热流体出口处设有开设在烘烤室1上的排湿风门4,回热器

2的冷流体出口和热流体入口分别对应冷凝器13空气侧入口和烘烤室1的回风口设置,回热器ⅰ11的热流体入口和热流体出口分别对应烘烤室1的回风口和辅助换热器10的空气流通通道入口设置,辅助换热器10的空气流通通道出口对应回热器ⅰ11的冷流体入口设置,回热器ⅰ11的冷流体出口对应冷凝器13的空气侧入口设置,辅助换热器10的制冷剂入口通过管道和电磁膨胀阀9与冷凝器13的冷剂出口连接,辅助换热器10的制冷剂出口通过管道与压缩机5制冷剂的入口相连,主蒸发器6制冷剂的入口通过管道和主膨胀阀7与冷凝器13的冷剂出口相连,主蒸发器6制冷剂的出口通过管道与压缩机5制冷剂的入口相连。压缩机5的出口通过管道与冷凝器13的冷剂入口相连。
18.回热器ⅰ11的热流体出口和辅助换热器10的空气流通通道入口之间设有密封的风道8。
19.内循环主风机14为频率可调风机。内循环辅助风机12为频率可调风机。通过调节控制内循环主风机14和内循环辅助风机12的频率,可以改变空气在所述系统及装置中的流通方向、风速、风量等,实现在烘烤的不同阶段所需换热量的要求,并通过控制辅助换热器10冷剂入口的电磁膨胀阀9控制辅助换热器10中的蒸发温度完成空气的闭式降温除湿过程。
20.在物料烘烤过程中,烘烤室1中的空气温度逐步升高到排湿设定的温湿度时,进入开式烘烤模式。此时,开启新风风门3和排湿风门4,同时关闭内循环辅助风机12和电磁膨胀阀9。烘烤室1中的热空气从回风口出来进入回热器
ⅱꢀ
2的热流体入口,与通过新风风门3进入回热器
ⅱꢀ
2的低温环境空气进行换热,在内循环主风机14的作用下进入冷凝器13的空气侧入口进行进一步的升温,升温换热利用制冷剂实现,制冷制在冷凝器13中放热后,经主蒸发器6和压缩机5再次加压升温再进入冷凝器13中,进行循环利用,烘烤室1中的热空气从回热器ⅰ的热流体出口流出后经排湿风门4排出系统,达到烘烤初期除湿的目的,并对初期新装烟叶自发热现象起到降温作用。
21.随着烘烤系统内温度的升高,空气的含湿量增大,为减小系统内空气温湿度波动,采用闭式烘烤模式进行除湿。此时,关闭新风风门3和排湿风门4,同时开启内循环辅助风机12和电磁膨胀阀9。从烘烤室1出来的高温湿空气在内循环辅助风机12的作用下依次进入回热器ⅰ11和辅助换热器10进行降温,高温湿空气由回热器ⅰ11的热流体入口进入回热器ⅰ11,在回热器ⅰ11中降温,由回热器ⅰ11的热流体出口流出再进入辅助换热器10的空气流道通道入口,在辅助换热器10中进一步降温,再由辅助换热器10的空气流道通道出口流出进入回热器ⅰ11作为回热器ⅰ11的冷源,辅助换热器10中的冷源为从冷凝器13流出的制冷剂,在回热器ⅰ11出口处湿回风温度降低,湿回风中的水蒸气凝结成水,水收集后排放(图中未画出),在辅助换热器10出口湿回风温度进一步降低,湿回风中的水蒸气进一步凝结成水,水收集后在辅助换热器10出口排放,经过两次降温,在辅助换热器10出口处,回风中水蒸气体积比降至极低,称为干回风。在回热器ⅱ11中,温度较高、湿度较大的湿回风与来自辅助换热器10的温度较低、湿度较小的干回风换热,干回风温度升高后再进入所述的空气源热泵系统中的冷凝器13中进行吸热升温,构成了回风的闭式循环系统。