[发明专利]一种节能型热泵干燥系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种节能型热泵干燥系统及其控制方法，包括热泵循环回路和干燥风道回路，热泵循环回路包括依次相连的节流单元、蒸发单元和压缩单元，压缩单元流向节流单元的制冷剂回路上依次设置有加热换热器、相变蓄热换热器，压缩单元与加热换热器之间设置有主路阀门，压缩单元与相变蓄热换热器之间设置有制冷剂旁通管道，制冷剂旁通管道上设置有旁通阀门，干燥风道回路依次穿过相变蓄热换热器、加热换热器和蒸发单元。本发明解决了热泵干燥中后期热量在系统内积聚却不能有效利用而被排出系统造成浪费的问题，提高了热能利用率、除湿量和除湿率；降低了压缩机的使用功率及相关部件的尺寸；可以达到既能连续干燥，又可以节能的目的。

技术领域

本发明涉及热泵系统技术领域，特别是一种节能型热泵干燥系统及其控制方法。

背景技术

目前相变储热在热泵干燥中的应用，是在压缩机降低负载之后，才把已经吸热过的相变材料放到干燥风道中去，干燥风道中的风吸收相变材料放出的热量继续干燥。由于加热相变材料的能量并不是来自于系统本身多余的能量，而是通过外部的太阳能、地热能或者工业余热废热等对高导热柔性相变材料进行加热，在干燥时需要打开干燥风道，在干燥风道中放入加热后的高导热柔性相变材料时，外界的冷风、湿空气、甚至是有细菌等污染的空气都会进入到干燥风道中，这会造成干燥风道的热损增加、湿度增加，干燥系统的能耗增加，甚至种子等待干燥物料发霉变质被污染的几率也会增加。

另外，有的方法是在热泵系统的压缩机和冷凝器之间加装一个辅助冷凝器，通过辅助冷凝器调节压缩机对风道的供热，当干燥机组的干燥温度达到所需的温度后，将多余的热量传递到装有相变材料的旁通管路中，让相变材料吸收多余的热量，然后再利用相变材料的放出的热量继续给风道加热。但是，此方法，使得附加的旁通管道和设备增多，不仅会增加成本，并且压缩机在给相变材料供热时，仍旧是全负荷运行，直到相变材料吸热完全。这会使得附加的损耗甚至大于节能的部分，压缩机的功率并不能减小，对于干燥后回风的降温除湿起不到任何促进作用。

另外，现有的热泵干燥还普遍存在一个较为严重的问题，当热泵干燥系统的干燥过程进入到中后期的时候，由于在干燥进行的中后期除湿主要是去除干燥物料中的结合水，这部分结合水占总除湿量的比例小，然而由于在干燥中后期干燥物料表面皱缩、结壳，使得空气与干燥物料之间的传质系数变小，去除这些湿分需要较长的干燥时间和消耗较多的能量。此外，在循环的同时，热量会在系统内积聚，而为了维持干燥温度的稳定，这部分多余热能将会被排出系统，从而造成能量的浪费。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种节能型热泵干燥系统及其控制方法，解决了现有热泵干燥系统在干燥进行到中后期时，热量在系统内积聚且不能有效利用，系统内积聚的热量被排出系统造成能量浪费的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种节能型热泵干燥系统，包括热泵循环回路和干燥风道回路，干燥风道回路包括干燥室，热泵循环回路包括依次相连的节流单元、蒸发单元和压缩单元，所述压缩单元流向节流单元的制冷剂回路上依次设置有加热换热器、相变蓄热换热器，所述压缩单元与加热换热器之间设置有主路阀门，压缩单元与相变蓄热换热器之间设置有制冷剂旁通管道，制冷剂旁通管道上设置有旁通阀门，所述干燥风道回路依次穿过相变蓄热换热器、加热换热器和蒸发单元。本发明在传统的热泵干燥的冷凝器和蒸发单元之间加装一个相变蓄热换热器，可以将系统多余的热量存储到相变材料里面，当干燥进行到中后期的时候，再释放出来，供系统持续干燥使用。系统中多余的能量会在制冷剂和回风的不断循环中储存到相变蓄热装置中并在干燥后期，当压缩机低负荷运行时，再将存储的能量释放出来，通过风道中，蓄热换热器内相变材料的放热和间断性地调节压缩机负载，可以达到既能连续干燥，又可以节能的目的。