專利名稱：一種機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置及方法，屬于節(jié)能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏加快，洗衣、脫水和烘干一體化的洗衣裝置具有越來越廣闊的發(fā)展前景。特別對(duì)于一些環(huán)境空氣相對(duì)濕度較大的場(chǎng)合，衣物烘干顯得尤為重要。目前常規(guī)衣物烘干主要采用電加熱的方式加熱空氣，利用風(fēng)機(jī)將熱空氣送入烘干滾筒，加快衣物中水分蒸發(fā)。然后利用環(huán)境冷水通過水-濕空氣換熱器，冷凝來自滾筒衣物蒸發(fā)的高溫濕空氣，高溫濕空氣中部分水分在換熱器中被環(huán)境冷水冷凝，最后利用冷凝水泵排出烘干系統(tǒng)， 而未冷凝的低溫濕空氣則進(jìn)入電加熱器開始下次烘干循環(huán)，通過以上工藝來實(shí)現(xiàn)對(duì)衣物烘干。對(duì)以上烘干工藝分析可以看到，采用水-濕空氣熱交換的方式，存在的主要問題是常壓、常溫條件下飽和濕空氣中水蒸氣含量低，為了提高冷卻效率，目前常采用電加熱提高濕空氣溫度，然后經(jīng)過吸濕來提高濕空氣中絕對(duì)含濕量，并進(jìn)而通過對(duì)高溫近飽和濕空氣降溫來降低絕對(duì)含濕量的方法實(shí)現(xiàn)烘干。但該方法電耗量大，而且在換熱器中冷凝高溫濕空氣需要消耗大量的冷卻水。此外，烘干溫度的提高難以滿足大量熱敏性衣物的要求， 這使得現(xiàn)有高溫烘干工藝適用的衣物范圍非常狹窄。由此可見，現(xiàn)有衣物烘干工藝存在高能耗、高水耗和衣物適應(yīng)范圍窄的問題。有必要開發(fā)能耗低、水耗少、工藝流程簡單緊湊和衣物適應(yīng)范圍廣的低溫衣物烘干裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種能耗低、水耗少、工藝流程簡單緊湊和衣物適應(yīng)范圍廣的機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置及方法。一種機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置，其特征在于包括殼體、通過滾動(dòng)軸承安裝于殼體內(nèi)的滾筒，還包括安裝于滾筒導(dǎo)熱壁面上的密封夾套、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、氣液分離器和排水泵；其中滾筒出口依次與壓縮機(jī)、密封夾套、膨脹機(jī)和氣液分離器相連，氣液分離器具有液相出口和氣相出口，氣液分離器氣相出口與滾筒入口相連，液相出口與排水泵入口相連，排水泵出口與外界環(huán)境相連；
該MVR低溫衣物烘干裝置，采用帶密封夾套的高導(dǎo)熱壁面滾筒結(jié)構(gòu)，由于可以防止外界環(huán)境空氣的滲入，該裝置的滾筒可以在負(fù)壓操作條件下工作，從而可降低滾筒的操作溫度。與常規(guī)烘干裝置相比，該裝置無電加熱器、風(fēng)機(jī)和換熱器，而且不需要消耗冷卻水，具有操作溫度低和工藝流程簡單的優(yōu)勢(shì)。該MVR低溫烘干工藝的壓縮機(jī)可以采用離心式、羅茨式、螺桿式、附面層式和軸流式等多種形式。壓縮機(jī)主要用于為密封夾套和滾筒提供壓差，而選擇不同形式壓縮機(jī)機(jī)型， 主要是根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊程度、功耗和成本的綜合要求而定。升壓比選為1. 1-3. 5，主要是根據(jù)滾筒所需操作溫度要求而定。滾筒操作溫度越低，要求壓縮機(jī)壓比越高。
該MVR低溫衣物烘干裝置的烘干方法，包括以下過程
啟動(dòng)壓縮機(jī)和滾筒，一方面滾筒被抽真空，這主要用來控制滾筒衣物的干燥溫度，真空度越高，干燥溫度可以降的越低，而滾筒操作溫度的降低，有利于拓寬可烘干衣物的面料范圍。另一方面旋轉(zhuǎn)滾筒中不斷翻轉(zhuǎn)的衣物與空氣接觸面積較靜止時(shí)有所增加，從而使得衣物中水分蒸發(fā)較充分且均勻，而從衣物中蒸發(fā)出來的水蒸氣及滾筒內(nèi)的濕空氣混合后，被壓縮機(jī)增壓為高溫濕空氣；
從壓縮機(jī)出來的高溫濕空氣進(jìn)入密封夾套。密封夾套內(nèi)高溫濕空氣通過滾筒的高導(dǎo)熱壁面將熱量傳遞給負(fù)壓滾筒內(nèi)的低溫衣物，衣物受熱后水分蒸發(fā)；同時(shí)密封夾套內(nèi)濕空氣被冷凝為兩相混合物，其中氣相濕空氣通過密封夾套氣相出口進(jìn)入滾筒，而液相冷凝水在旋轉(zhuǎn)離心力和自然重力作用下沉積在密封夾套底部，最后通過與密封夾套液相出口相連的排水泵排入環(huán)境。密封夾套內(nèi)高溫濕空氣加熱滾筒促進(jìn)衣物中水分的蒸發(fā)，而自身被冷凝為兩相組分。其中未冷凝的空氣(未利用熱能)又循環(huán)回滾筒。該過程相當(dāng)于協(xié)同利用了衣物蒸發(fā)水分的潛熱和少量壓縮機(jī)功耗對(duì)衣物進(jìn)行加熱。整個(gè)烘干工藝中，除了對(duì)外排放的冷凝水，不向外散失其他熱量。因此具有低能耗的特點(diǎn)。該MVR低溫衣物烘干裝置的烘干方法中，滾筒與密封夾套接觸的壁面為具有高導(dǎo)熱特性的材料。這有利于強(qiáng)化滾筒濕空氣與密封夾套內(nèi)高溫濕空氣的換熱，從而可提高烘干速度。此外，該特點(diǎn)還可以用來降低滾筒與密封夾套內(nèi)濕空氣的換熱溫差，進(jìn)而降低壓縮機(jī)壓比及對(duì)應(yīng)功耗。該MVR低溫衣物烘干裝置的烘干方法中，滾筒導(dǎo)熱壁面可采用使?jié)L筒腔體和密封夾套腔體導(dǎo)通的多孔結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)的功能主要有兩方面一是強(qiáng)化滾筒低溫濕空氣和密封夾套內(nèi)高溫濕空氣的熱傳遞；二是密封夾套內(nèi)未冷凝的濕空氣在壓差作用下通過小孔直接進(jìn)入滾筒，可避免采用氣液分離設(shè)備。該MVR低溫衣物烘干裝置的管道設(shè)計(jì)，需要滿足烘干時(shí)滾筒處于負(fù)壓工況的要求。由于MVR低溫衣物烘干工藝在負(fù)壓條件下工作，管道設(shè)計(jì)不能采用現(xiàn)有的軟橡膠管或者塑料管，需要采用硬質(zhì)材料的耐壓管設(shè)計(jì)，以防止在負(fù)壓條件下，軟管被外界壓力壓縮而堵塞流動(dòng)通道。該MVR低溫衣物烘干裝置的膨脹機(jī)與壓縮機(jī)同軸布置。采用膨脹機(jī)的好處有兩方面濕空氣在膨脹機(jī)中焓降增加，有利于提高膨脹機(jī)出口濕空氣的液相成分比例，從而提高烘干速率；而膨脹機(jī)與壓縮機(jī)同軸可回收部分膨脹功，從而可以降低壓縮機(jī)的電耗，降低整個(gè)烘干系統(tǒng)的能耗。膨脹機(jī)出口濕空氣壓力略高于滾筒壓力，這個(gè)壓差主要是用來克服膨脹機(jī)出口至滾筒入口的管道壓損。


圖1是現(xiàn)有水_濕空氣高溫衣物烘干工藝； 圖2是提出的MVR低溫衣物烘干工藝；
圖中標(biāo)號(hào)名稱1.滾筒，2.殼體，3.密封夾套，4.壓縮機(jī)，5.排水泵，6.滾動(dòng)軸承， 7.膨脹機(jī)，8.氣液分離器，9.電加熱器，10.風(fēng)機(jī)，11.換熱器。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，本發(fā)明提供一種機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置和方法。其特征在于包括滾筒1、安裝于滾筒1導(dǎo)熱壁面上的密封夾套3、安裝于密封夾套3外的殼體2，還包括壓縮機(jī)4、排水泵5、膨脹機(jī)7和氣液分離器8。其中滾筒1出口與壓縮機(jī)4入口相連， 壓縮機(jī)出口 4與密封夾套3相連，密封夾套3氣相出口與滾筒1入口相連，密封夾套3出口與膨脹機(jī)7入口相連，膨脹機(jī)7出口與氣液分離器8入口相連，氣液分離器具有液相出口和氣相出口，氣液分離器8氣相出口與滾筒1入口相連，氣液分離器8液相出口與排水泵5入口相連，排水泵5出口與外界環(huán)境相連；
下面參照附圖2，詳細(xì)說明本發(fā)明提供的MVR低溫衣物烘干過程。該裝置的工作過程如下首先，啟動(dòng)壓縮機(jī)4和滾筒1，一方面滾筒1被抽真空，另一方面從滾筒1低溫衣物中蒸發(fā)的濕空氣進(jìn)入壓縮機(jī)4，被增壓增溫為高溫濕空氣；然后，高溫濕空氣進(jìn)入密封夾套3。密封夾套3內(nèi)高溫濕空氣通過高導(dǎo)熱壁面將熱量傳遞給負(fù)壓滾筒1內(nèi)的低溫衣物，衣物受熱后水分蒸發(fā)并進(jìn)入壓縮機(jī)4，開始下一次循環(huán)。同時(shí)密封夾套3內(nèi)高溫濕空氣被冷凝為含有少量液相成分的氣_液兩相混合物，然后進(jìn)入膨脹機(jī)7進(jìn)一步降低濕空氣的壓力和溫度，而膨脹機(jī)7出口液相成分含量較高的氣-液兩相混合物然后進(jìn)入氣液分離器8，氣液分離器8 具有液相出口和氣相出口，其氣相成分進(jìn)入滾筒1，液相成分經(jīng)過排水泵5排入環(huán)境。從該烘干工藝特點(diǎn)可以看出，該烘干工藝主要通過衣物蒸發(fā)的濕空氣加壓后再對(duì)衣物進(jìn)行加熱烘干，這相當(dāng)于協(xié)同利用了衣物蒸發(fā)水分的潛熱和壓縮機(jī)4功耗對(duì)負(fù)壓滾筒1衣物進(jìn)行加熱，而且密封夾套3內(nèi)的未冷凝濕空氣又循環(huán)進(jìn)入滾筒，整個(gè)烘干工藝除了對(duì)外排放冷卻水，不向外散失其他能量。而壓縮機(jī)4少量的功耗僅用來提供密封夾套3和滾筒1間的壓差。此外，該烘干工藝不需要增加電加熱器，不耗水。該MVR低溫衣物烘干裝置采用膨脹機(jī) 7，濕空氣在膨脹機(jī)7中焓降增加，有利于提高膨脹機(jī)7出口濕空氣的液相成分比例，從而提高烘干速率；而膨脹機(jī)7與壓縮機(jī)4同軸可回收部分膨脹功，從而可以降低壓縮機(jī)4的電耗，降低整個(gè)烘干系統(tǒng)的能耗。此外，帶密封夾套3的滾筒1可在負(fù)壓操作條件下工作，滾筒1壁面采用高導(dǎo)熱材料可以強(qiáng)化滾筒1濕空氣與密封夾套3內(nèi)高溫濕空氣間換熱，進(jìn)而可有效降低滾筒1操作溫度，因此該烘干工藝不僅具有低能耗、烘干速率快和工藝流程簡單的優(yōu)勢(shì)，而且由于滾筒1操作溫度可根據(jù)操作壓力調(diào)整，可適用烘干的衣物范圍也更寬。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置，其特征在于包括殼體(2)、通過滾動(dòng)軸承(6)安裝于殼體(2)內(nèi)的滾筒(1)，還包括安裝于滾筒(1) 導(dǎo)熱壁面上的密封夾套(3)、壓縮機(jī)(4)、排水泵(5)、膨脹機(jī)(7)和氣液分離器(8);其中滾筒(1)出口依次與壓縮機(jī)(4)、密封夾套(3)、膨脹機(jī)(7)和氣-液分離器(8)相連，氣液分離器(8)具有氣相出口和液相出口，氣液分離器(8)氣相出口與滾筒(1)入口相連，氣液分離器(8)液相出口與排水泵(5)入口相連，排水泵(5)出口與外界環(huán)境相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置，其特征在于上述壓縮機(jī)(4)為離心式、或羅茨式、或螺桿式、或附面層式、或軸流式，且升壓比為1. 1-3.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置的烘干方法，其特征于包括以下過程啟動(dòng)壓縮機(jī)(4)和滾筒(1)，一方面滾筒(1)被抽真空，另一方面從滾筒(1)低溫衣物中蒸發(fā)出來的濕空氣，進(jìn)入壓縮機(jī)(4)被增壓增溫為高溫濕空氣；從壓縮機(jī)(4)出來的高溫濕空氣進(jìn)入密封夾套(3)，在密封夾套(3)內(nèi)，高溫濕空氣將熱量傳遞給處于負(fù)壓狀態(tài)的滾筒(1)的低溫衣物，衣物受熱后水分蒸發(fā)；同時(shí)密封夾套(3) 內(nèi)濕空氣被冷凝為含有少量液相的氣_液兩相混合物，然后進(jìn)入膨脹機(jī)(7)繼續(xù)降壓降溫， 膨脹機(jī)出口含有較多液相的氣-液兩相混合物再進(jìn)入氣液分離器(8)，氣液分離器(8)的氣相組分進(jìn)入滾筒(1)，而液相冷凝水通過排水泵(5)排入環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干方法，其特征于上述滾筒(1) 與密封夾套(3)接觸的壁面為具有高導(dǎo)熱特性的材料，能夠使?jié)L筒(1)內(nèi)低溫濕空氣和密封夾套(3)內(nèi)高溫濕空氣進(jìn)行熱傳遞。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干方法，其特征于上述滾筒(1) 導(dǎo)熱壁面可采用使?jié)L筒(1)腔體和密封夾套(3)腔體導(dǎo)通的多孔結(jié)構(gòu)；使得滾筒(1)低溫濕空氣和密封夾套(3)內(nèi)高溫濕空氣進(jìn)行熱傳遞的同時(shí)，密封夾套(3)內(nèi)未冷凝的濕空氣在內(nèi)外壓差作用下，通過壁面小孔直接進(jìn)入滾筒(1 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干方法，其特征于上述烘干裝置的管道，采用硬質(zhì)材料的耐壓管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干方法，其特征于上述膨脹機(jī) (7)與壓縮機(jī)(4)同軸布置，膨脹機(jī)(7)出口壓力略高于內(nèi)筒(1)壓力。
全文摘要
一種機(jī)械蒸汽再壓縮低溫衣物烘干裝置及方法，屬節(jié)能領(lǐng)域。設(shè)備包括殼體(2)、通過滾動(dòng)軸承(6)安裝于殼體(2)內(nèi)的滾筒(1)，還包括安裝于滾筒(1)導(dǎo)熱壁面上的密封夾套(3)、壓縮機(jī)(4)、排水泵(5)、膨脹機(jī)(7)和氣液分離器(8)；其中滾筒(1)出口依次與壓縮機(jī)(4)、密封夾套(3)、膨脹機(jī)(7)和氣-液分離器(8)相連，氣液分離器(3)具有氣相出口和液相出口，氣液分離器(8)氣相出口與滾筒(1)入口相連，氣液分離器(8)液相出口與排水泵(5)入口相連，排水泵(5)出口與外界環(huán)境相連。該發(fā)明具有能耗低、水耗少、工藝流程簡單緊湊、衣物適應(yīng)范圍寬的特點(diǎn)，特別適用于現(xiàn)有衣物烘干工藝的節(jié)能減排改造。
文檔編號(hào)D06F58/04GK102505435SQ20111034424
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者周雷, 岳晨, 彭濤, 梁林, 焦煒琦, 田智昀, 申耀陽, 蒲文灝, 趙錦杰, 郭新賢, 陳慧, 韓東, 鹿鵬 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)