闭式热泵干化系统

1.本发明涉及物料干燥技术领域，尤其涉及一种闭式热泵干化系统。


背景技术：

2.由于热泵系统的节能性能显著，因此热泵系统在物料干燥技术领域得到了广泛应用。
3.目前，在利用热泵系统进行干燥时，通常将热泵系统设计为封闭式结构，以避免排出废气污染环境。但闭式热泵系统由于较为密闭，容易产生热湿不平衡的问题，导致热泵系统的性能与效率降低，影响干燥效率。


技术实现要素：

4.本发明提供一种闭式热泵干化系统，用以解决现有技术中闭式热泵系统易产生热湿不平衡的技术问题。
5.本发明提供一种闭式热泵干化系统，包括：
6.干燥室，所述干燥室设有进风口和回风口；
7.空气处理室，所述空气处理室与所述进风口和所述回风口相连通，所述空气处理室设置有热泵子系统，所述热泵子系统用于对所述空气处理室内的空气进行换热处理；
8.热管换热器，所述热管换热器包括相互连通的降温段和排热段，所述降温段位于所述空气处理室内，所述排热段位于所述空气处理室外。
9.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括排热风机，所述排热风机位于所述空气处理室外且与所述排热段相连。
10.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括循环风机，所述循环风机位于所述空气处理室内，用于驱使所述空气处理室内的空气由靠近所述回风口一端向靠近所述进风口一端流动。
11.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述热泵子系统为多个，在所述空气处理室内，多个所述热泵子系统的蒸发器依次串联形成降温区，多个所述热泵子系统的冷凝器依次串联形成加热区，所述降温区与所述加热区相连通，所述降温区靠近所述回风口，所述加热区靠近所述进风口，以使所述回风口的气流在所述循环风机的作用下依次流经所述降温区和所述加热区，再从所述进风口排入所述干燥室内。
12.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述空气处理室内沿所述回风口至所述进风口的方向，多个所述蒸发器的温度逐级降低，多个所述冷凝器的温度逐级升高。
13.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述热管换热器的所述降温段位于所述降温区靠近所述回风口的一侧。
14.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括除雾装置，所述除雾装置设置于所述空气处理室内，并位于所述降温区与所述加热区之间。
15.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括除尘装
置，所述除尘装置位于所述空气处理室内。
16.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述闭式热泵干化系统还包括物料处理子系统和上料装置，所述干燥室设有第一进料口和第一出料口，所述上料装置分别与所述第一进料口和所述物料处理子系统相连通。
17.根据本发明实施例的闭式热泵干化系统，所述物料处理子系统包括筛选装置、碾碎装置和油液分离装置，所述筛选装置设有第二进料口和第二出料口，所述碾碎装置分别与所述筛选装置、所述上料装置和所述油液分离装置相连
18.本发明提供的闭式热泵干化系统，通过设置热管换热器，补充了冷源，有利于将空气处理室内多余的废热排出，维持空气处理室内温度和湿度的动态平衡，提升热泵子系统的工作效率和性能；通过将降温段设置于空气处理室内，将排热段设置于空气处理室外，不仅有利于将废热通过排热段排出至外部环境中，还能够形成自发内循环的被动式热管换热器，有利于节能和降低驱动成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明实施例提供的闭式热泵干化系统的结构示意图；
21.附图标记：
22.10：干燥室；11：进风口；12：回风口；13：第一出料口；
23.20：空气处理室；21：降温区；22：加热区；23：除尘装置；24：除雾装置；25：循环风机；26：蒸发器；27：冷凝器；28：压缩机；29：膨胀阀；
24.30：热管换热器；31：降温段；32：排热段；
25.40：排热风机；
26.50：上料装置；
27.61：筛选装置；611：第二进料口；612：第二出料口；62：碾碎装置；63：油液分离装置；631：排油阀；632：排水阀；64：动力泵。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.如图1所示，本发明实施例提供的闭式热泵干化系统包括干燥室10、空气处理室20和热管换热器30。
31.干燥室10设有进风口11和回风口12。
32.空气处理室20与进风口11和回风口12相连通，空气处理室20设置有热管换热器30和热泵子系统，热泵子系统用于对空气处理室20内的空气进行加热干燥处理。
33.热管换热器30包括相互连通的降温段31和排热段32，降温段31位于空气处理室20内，排热段32位于空气处理室20外。
34.干燥室10用于对物料进行加热除湿。空气处理室20通过热泵子系统对空气进行处理后，通过进风口11将处理后的干燥热空气排入干燥室10内；热空气与物料进行热质交换后被降温加湿，降温加湿后的热空气经回风口12进入空气处理室20，经处理后再次排入干燥室10内。
35.空气处理室20构成相对封闭的空间，从而作为回风的气流通道。气流仅在空气处理室20和干燥室10之间流动，形成闭式循环模式，避免经干燥产生的废气排出外部环境中，造成环境污染。
36.具体地，热管换热器30的降温段31和排热段32相互连通且上下分布，降温段31位于下部，排热段32位于上部。热管换热器30的内部循环工质在降温段31蒸发，对空气处理室20内的空气进行吸热；内部循环工质在排热段32冷凝，向外部环境散热，实现了空气处理室20内的回风与外部环境之间的换热，有利于排出废热或余热，进而调节闭式热泵干化系统的热湿平衡性。
37.其中，由于下部的降温段31位于空气处理室20内，上部的排热段32位于空气处理室20外，热管换热器30为被动式循环模式，无需驱动件对内部循环工质进行主动调控，有利于节能和降低成本。空气处理室20内的空气经过降温段31时，空气被降温冷凝，热管换热器30的内部循环工质被加热蒸发为气态，依靠浮升力进入排热段32；内部循环工质在排热段32与外部环境进行换热，再冷凝成液体落下进入降温段31，形成自发内循环的被动循环模式。
38.本发明实施例提供的闭式热泵干化系统，通过设置热管换热器30，补充了冷源，有利于将空气处理室20内多余的废热排出，维持空气处理室20内温度和湿度的动态平衡，提升热泵子系统的工作效率和性能；通过将降温段31设置于空气处理室20内，将排热段32设置于空气处理室20外，不仅有利于将废热通过排热段32排出至外部环境中，还能够形成自发内循环的被动式热管换热器30，有利于节能和降低驱动成本。
39.进一步地，闭式热泵干化系统还包括排热风机40，排热风机40位于空气处理室20外且与排热段32相连。
40.具体地，排热风机40与热管换热器30的风道相连通，排热风机40能够加速空气的流动，促进外部环境与热管换热器30的热交换，使热管换热器30的内部循环工质快速冷凝为液体，提高了换热效率。
41.其中，空气处理室20在工作前需要进行预热，以达到适宜的温度。在预热阶段，排热风机40关闭，热管换热器30不与外部环境进行换热。
42.本发明实施例提供的闭式热泵干化系统还包括循环风机25，循环风机25位于空气处理室20内，用于驱使空气处理室20内的空气由靠近回风口12一端向靠近进风口11一端流
动。
43.循环风机25加快了空气处理室20内的空气流动，提高了空气处理的效率。
44.进一步地，热泵子系统为多个，多个热泵子系统相互串联。在空气处理室20内，多个热泵子系统的蒸发器26依次串联形成降温区21，多个热泵子系统的冷凝器27依次串联形成加热区22，降温区21与加热区22相连通，降温区21靠近回风口12，加热区22靠近进风口11，以使回风口12的气流在循环风机25的作用下依次流经降温区21和加热区22，再从进风口11排入干燥室10内。
45.具体地，闭式热泵干化系统包括n个热泵子系统，n≥1。每一热泵子系统包括蒸发器26、冷凝器27、压缩机28、膨胀阀29和连接管道，压缩机28和膨胀阀29分别通过连接管道连接于蒸发器26和冷凝器27之间。其中，压缩机28、膨胀阀29和连接管道可以位于空气处理室20内，也可以位于空气处理室20外。
46.热泵子系统的内部循环过程为：蒸发器26内的过热状态工质进入压缩机28内，被压缩成高温高压的过热状态，然后进入冷凝器27被降温为过冷状态；过冷状态的工质进入膨胀阀29进行绝热膨胀，变成气液混合状态；气液混合状态的工质进入蒸发器26后吸热变成过热状态，再次进入压缩机28进行下一次循环。
47.沿回风口12至进风口11的方向，多个蒸发器26依次串联形成了降温区21，用于对回风进行降温冷凝处理；多个冷凝器27依次串联形成了加热区22，用于对回风进行加热。在循环风机25的作用下，气流从回风口12进入空气处理室20后，依次流经降温区21和加热区22，再经进风口11进入干燥室10。
48.进一步地，空气处理室20内沿回风口12至进风口11的方向，多个蒸发器26的温度逐级降低，多个冷凝器27的温度逐级升高。
49.在一个具体的实施例中，沿回风口12至进风口11的方向(即图1中从左到右的方向)，各蒸发器26依次为第一蒸发器、第二蒸发器
……
第n蒸发器；沿进风口11至回风口12的方向(即图1中从右到左的方向)，各冷凝器27依次为第一冷凝器、第二冷凝器
……
第n冷凝器。相应地，各压缩机依次为第一压缩机、第二压缩机
……
第n压缩机，各膨胀阀依次为第一膨胀阀、第二膨胀阀
……
第n膨胀阀。
50.从第一蒸发器至第n蒸发器温度逐级降低，从第n冷凝器至第一冷凝器温度逐级升高。其中，各冷凝器27可以采用其他排列方式，如沿回风口12至进风口11的方向，各冷凝器27依次为第一冷凝器、第二冷凝器
……
第n冷凝器等，只要满足沿空气的流动方向，多个冷凝器27的温度逐级升高即可。
51.通过设置多个蒸发器26的温度逐级降低，使回风口12流出的气流流经多个蒸发器26被逐步降低温度，充分利用了蒸发器26提供的冷量，提高了换热效率，节省了生产成本，避免冷量浪费。同理，通过设置多个冷凝器27的温度逐级升高，使气流在流经多个冷凝器27的过程中逐步提高温度。由此可见，多级热泵子系统对降温和加热过程进行了微元化处理，在避免资源浪费的前提下大大提高了换热效率，避免了供回风温差影响热泵子系统性能。
52.进一步地，热管换热器30的降温段31可以设置于回风口12与加热区22之间的任一位置。优选地，热管换热器30的降温段31位于降温区21靠近回风口12的一侧，也即，热管换热器30的降温段31位于降温区21的进风侧，降低了回风的显热，避免造成蒸发器的冷量浪费。
53.本发明实施实施例提供的闭式热泵干化系统还包括除雾装置24，除雾装置24设置于空气处理室20内，并位于降温区21与加热区22之间。
54.具体地，除雾装置24位于降温区21的出风侧以及加热区22的进风侧，用于除去空气处理室20内气流中的液滴。
55.闭式热泵干化系统还包括除尘装置23，除尘装置23位于空气处理室20内。在一个优选的实施例中，如图1所示，除尘装置23位于降温区21和热管换热器30的进风侧。
56.闭式热泵干化系统还包括物料处理子系统和上料装置50，干燥室10设有第一进料口和第一出料口13，上料装置50分别与第一进料口和物料处理子系统相连。具体地，上料装置50具有上料通道，上料通道分别与第一进料口和物料处理子系统相连通，便于运输物料。
57.需要进行干化的物料首先经物料处理子系统进行筛选、破碎等处理，再在上料装置50的驱动下通过第一进料口进入干燥室10，在干燥室10内被充分加热除湿后，从第一出料口13排出。不同类型的物料，可以设置不同种类的物料处理子系统。
58.在一个具体的实施例中，闭式热泵干化系统用于对厨余垃圾进行干燥处理，物料处理子系统包括筛选装置61、碾碎装置62和油液分离装置63，筛选装置61设有第二进料口611和第二出料口612，碾碎装置62分别与筛选装置61、上料装置50和油液分离装置63相连通。
59.如图1所示，筛选装置61位于碾碎装置62的上方，筛选装置61的物料输出口与碾碎装置62的物料输入口相连通，厨余垃圾经筛选装置61筛选后进入碾碎装置62内。油液分离装置63与碾碎装置62之间连接有动力泵64，动力泵64用于将碾碎装置62产生的废液泵送至油液分离装置63。油液分离装置63设置有排油管道和排水管道，排油管道安装有排油阀631，排水管道安装有排水阀632。
60.更进一步地，闭式热泵干化系统的工作原理如下：
61.厨余垃圾经第二进料口611进入筛选装置61，筛选装置61对厨余垃圾中的杂质进行筛选剔除，剔除的杂质从第二出料口612排出；
62.剔除杂质后的厨余垃圾进入碾碎装置62，碾碎装置62对厨余垃圾进行碾碎和压榨处理，压榨后产生的废液被动力泵64泵送至油液分离装置63，废液中的油和水经分离后分别从排油管道和排水管道排出；
63.经碾碎压榨后的厨余垃圾在上料装置50的驱动下经第一进料口进入干燥室10，并与进风口11排出的热空气进行热质交换，被降温除湿后从第一出料口13排出；
64.干燥室10内的热空气与厨余垃圾进行热质交换后，热空气被降温加湿，经回风口12进入空气处理室20内，由除尘装置23除去粉尘；
65.除去粉尘后的热空气流经热管换热器30的降温段31被降温，此时热管换热器30的内部循环工质被加热蒸发为气态，并依靠浮升力进入排热段32冷凝放热；
66.降温后的空气再流经多个串联的蒸发器26被逐级降温除湿；
67.空气经过除雾装置24被除去液滴，再流经多个串联的冷凝器27被逐级加热，加热后的空气在循环风机25的作用下经进风口11再次进入干燥室10内，与厨余垃圾进行热质交换。
68.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种闭式热泵干化系统，其特征在于，包括：干燥室，所述干燥室设有进风口和回风口；空气处理室，所述空气处理室与所述进风口和所述回风口相连通，所述空气处理室设置有热泵子系统，所述热泵子系统用于对所述空气处理室内的空气进行加热干燥处理；热管换热器，所述热管换热器包括相互连通的降温段和排热段，所述降温段位于所述空气处理室内，所述排热段位于所述空气处理室外。2.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括排热风机，所述排热风机位于所述空气处理室外且与所述排热段相连。3.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括循环风机，所述循环风机位于所述空气处理室内，用于驱使所述空气处理室内的空气由靠近所述回风口一端向靠近所述进风口一端流动。4.根据权利要求3所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述热泵子系统为多个，在所述空气处理室内，多个所述热泵子系统的蒸发器依次串联形成降温区，多个所述热泵子系统的冷凝器依次串联形成加热区，所述降温区与所述加热区相连通，所述降温区靠近所述回风口，所述加热区靠近所述进风口，以使所述回风口的气流在所述循环风机的作用下依次流经所述降温区和所述加热区，再从所述进风口排入所述干燥室内。5.根据权利要求4所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述空气处理室内沿所述回风口至所述进风口的方向，多个所述蒸发器的温度逐级降低，多个所述冷凝器的温度逐级升高。6.根据权利要求4所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述热管换热器的所述降温段位于所述降温区靠近所述回风口的一侧。7.根据权利要求4所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括除雾装置，所述除雾装置设置于所述空气处理室内，并位于所述降温区与所述加热区之间。8.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括除尘装置，所述除尘装置位于所述空气处理室内。9.根据权利要求1所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述闭式热泵干化系统还包括物料处理子系统和上料装置，所述干燥室设有第一进料口和第一出料口，所述上料装置分别与所述第一进料口和所述物料处理子系统相连通。10.根据权利要求9所述的闭式热泵干化系统，其特征在于，所述物料处理子系统包括筛选装置、碾碎装置和油液分离装置，所述筛选装置设有第二进料口和第二出料口，所述碾碎装置分别与所述筛选装置、所述上料装置和所述油液分离装置相连。

技术总结
本发明提供一种闭式热泵干化系统，涉及物料干燥技术领域。该系统包括：干燥室，所述干燥室设有进风口和回风口；空气处理室，所述空气处理室与所述进风口和所述回风口相连通，所述空气处理室设置有热泵子系统，所述热泵子系统用于对所述空气处理室内的气流进行加热干燥处理；热管换热器，所述热管换热器包括相互连通的降温段和排热段，所述降温段位于所述空气处理室内，所述排热段位于所述空气处理室外。本发明提供的闭式热泵干化系统，有利于将空气处理室内多余的废热排出，维持空气处理室内温度和湿度的动态平衡，提升热泵子系统的工作效率和性能，有利于节能和降低驱动成本。有利于节能和降低驱动成本。有利于节能和降低驱动成本。


技术研发人员：苑亚 杨鲁伟
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：2022.01.19
技术公布日：2023/7/31