本發(fā)明涉及干燥熱泵設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多段加熱多段緩蘇熱泵烘干的氣流開路循環(huán)干燥系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

將熱泵運(yùn)用于含濕物料例如潮濕谷物的中低溫干燥，具有鮮明的節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，已經(jīng)引起了熱工技術(shù)領(lǐng)域和社會各界的高度關(guān)注。相當(dāng)多的熱泵空調(diào)企業(yè)，試水谷物熱泵干燥，木材熱泵干燥，煙葉、大棗、枸杞、葡萄、黑木耳、中草藥等等農(nóng)產(chǎn)品熱泵干燥，米粉、面條、海產(chǎn)品、腌臘制品等等食物制品熱泵干燥，取得了不俗的業(yè)績。

但是，熱泵用于谷物干燥，還存在著如下關(guān)鍵技術(shù)問題：

一、制取高溫空氣將使熱泵制熱能效比大幅降低

通常，為了提高干燥強(qiáng)度和干燥效率，采取提高干燥裝置(干燥間)進(jìn)風(fēng)溫度的做法，也就是通過提高干燥空氣的溫度來提高干燥空氣的焓值、降低干燥空氣的相對濕度，從而提高干燥空氣對含濕物料的加熱能力和吸濕能力；

但是，如果不是采用燃煤熱風(fēng)爐等等化石熱源，而是采用熱泵作為干燥熱風(fēng)的熱源，那么，提高干燥裝置進(jìn)風(fēng)溫度以提高干燥空氣對含濕物料的加熱能力和吸濕能力的做法，就是“殺敵一千自損八百”，甚至“殺敵八百自損一千”，技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都得不償失。

從下面的美國complan(谷輪)壓縮機(jī)在不同蒸發(fā)溫度與不同冷凝溫度下的制熱量測試報(bào)告中，可以得到如下關(guān)于熱泵制熱特性的重要結(jié)論：熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溫升(冷凝溫度-蒸發(fā)溫度)決定制熱能效比，并且循環(huán)溫升與制熱能效比負(fù)相關(guān)。

在下表中，h-制熱量，p-輸入功率；系統(tǒng)過冷度sc＝8℃，回氣過熱度sh＝11℃。

請看上述美國complan公司zwkse壓縮機(jī)測試報(bào)告中的三個典型工況：

①循環(huán)溫升10℃(冷凝溫度25℃蒸發(fā)溫度15℃)工況

在冷凝溫度25℃蒸發(fā)溫度15℃工況下，熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溫升為10℃(冷凝溫度25℃-蒸發(fā)溫度15℃)，熱泵機(jī)組的制熱能效比(制熱功率/電機(jī)功率)高達(dá)13860w/1427w＝9.7；如果加上風(fēng)機(jī)電功率等因素，制熱能效比也將達(dá)到7左右的水平；

②循環(huán)溫升60℃(冷凝溫度65℃蒸發(fā)溫度5℃)工況

在冷凝溫度65℃蒸發(fā)溫度5℃工況下，循環(huán)溫升為60℃，熱泵機(jī)組的制熱能效比降低到9774w/3187w＝3.1，而這3187w只是壓縮機(jī)的電功率，如果加上風(fēng)機(jī)電功率以及蒸發(fā)器將出現(xiàn)反轉(zhuǎn)化霜系統(tǒng)不制熱等等因素，全程制熱能效比將降低到接近于2的水平；

③循環(huán)溫升95℃(冷凝溫度65℃蒸發(fā)溫度-30℃)工況

在冷凝溫度65℃蒸發(fā)溫度-30℃工況下，循環(huán)溫升達(dá)到95℃，熱泵機(jī)組的制熱能效比只有4315w/2853w＝1.52，而這2853w只是壓縮機(jī)的電功率，如果加上風(fēng)機(jī)電功率以及蒸發(fā)器反轉(zhuǎn)化霜系統(tǒng)不制熱等等因素，全程制熱能效比將降低到接近于1的水平，熱泵的節(jié)能特性喪失殆盡。

上述美國complan公司zwkse壓縮機(jī)測試報(bào)告表明：

熱泵制熱能效比，與熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溫升(冷凝溫度-蒸發(fā)溫度)成負(fù)相關(guān)關(guān)系；循環(huán)溫升越低，制熱能效比越高；循環(huán)溫升越高，制熱能效比越低，并且循環(huán)溫升每擴(kuò)大10℃，制熱能效比降低20％左右；當(dāng)循環(huán)溫升達(dá)到60℃以上，熱泵機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性將會很差。

二、高溫干燥降低了谷物的品質(zhì)

采用高溫干燥氣流來干燥含濕物料例如潮濕谷物，就是利用高溫干燥氣流加熱潮濕谷物，推動潮濕谷物中水分吸熱汽化逸出，高溫干燥空氣降溫所放出的顯熱，變成了潮濕谷物水分汽化的相變潛熱。

但是，這種干燥空氣降溫放熱以推動潮濕谷物水分汽化的“熱濕交換”，主要發(fā)生在潮濕谷物的表面和淺層；在潮濕谷物的表面和淺層失去水分之后，谷物內(nèi)部與表面的含水率的差距擴(kuò)大，形成“內(nèi)濕外干”的濕度梯度，推動水分自谷物內(nèi)部向表面擴(kuò)散，直到谷物內(nèi)外的含水率接近或達(dá)到新的平衡，這一谷物內(nèi)部水分的遷移過程被稱之為“緩蘇”；這一個谷物緩蘇過程，實(shí)現(xiàn)水分自谷物內(nèi)部向表面擴(kuò)散，是為下一個熱風(fēng)干燥階段到來所做的準(zhǔn)備。

顯然，進(jìn)入干燥裝置的空氣溫度越高，就越有利于提高干燥空氣對含濕物料例如潮濕谷物的加熱效果、推動谷物表面和淺層水分的快速吸熱汽化、促進(jìn)谷物內(nèi)部與谷物表面含水率差距的快速擴(kuò)大、形成谷物“內(nèi)濕外干”的大臺階的水分梯度，含濕物料的干燥效果也就越好；

但是，就谷物干燥而言，過高溫度的干燥空氣，將使潮濕谷物的表面和淺層快速深度失水，內(nèi)濕外干的水分梯度快速擴(kuò)大；過高溫度的干燥空氣，造成谷物內(nèi)外溫度和含水率的嚴(yán)重不平衡，致使谷物出現(xiàn)裂紋甚至碎裂，降低谷物的生物活性，降低谷物的口感和品質(zhì)。

三、干燥裝置出風(fēng)粉塵排放污染大氣環(huán)境

干燥過程中，谷物自身攜帶的和裹挾的谷毛、谷衣和泥土粉塵，在干燥裝置中被干燥熱風(fēng)脫去水分之后，變得輕盈、稀松，肆意脫離谷物主體，隨著干燥裝置的出風(fēng)排入大氣環(huán)境，成為大氣污染物的重要來源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中干燥系統(tǒng)存在的問題，本發(fā)明提供了一種多段加熱多段緩蘇烘干的氣流開路循環(huán)熱泵干燥系統(tǒng)，包括干燥部分、用于產(chǎn)生干燥介質(zhì)的熱泵系統(tǒng)、與干燥部分相連通的干燥介質(zhì)流入通道和流出通道；干燥介質(zhì)經(jīng)由所述流入通道流入所述干燥部分，對所述干燥部分內(nèi)的被干燥物干燥后從所述流出通道排出；

所述干燥部分包括有至少一個干燥間，每個所述干燥間內(nèi)布置有至少兩個干燥段，兩個或兩個以上的干燥段順序間隔開來設(shè)置，且相鄰干燥段之間的空間形成緩蘇段；來自所述流入通道內(nèi)的干燥介質(zhì)流過所述干燥段；

被干燥物(即含濕物料)經(jīng)過所述干燥段進(jìn)行干燥，然后進(jìn)入到所述緩蘇段中進(jìn)行緩蘇后，再進(jìn)入到下一個干燥段進(jìn)行干燥。

較佳地，所述干燥段包括至少一個干燥組，每個干燥組上設(shè)置有一個干燥通道，所述干燥通道垂直于所述被干燥物的流動方向；所述干燥通道的兩側(cè)形成兩干燥段子模塊，所述被干燥物位于所述干燥段子模塊內(nèi)，所述干燥介質(zhì)進(jìn)入所述干燥通道內(nèi)后流經(jīng)兩側(cè)的干燥段子模塊，對干燥段子模塊內(nèi)的被干燥物干燥后，流出干燥段。

較佳地，所述干燥段子模塊上有干燥介質(zhì)流入流出的側(cè)壁均由網(wǎng)板構(gòu)成，且所述網(wǎng)板上的網(wǎng)孔的尺寸小于所述被干燥物的尺寸。

較佳地，所述干燥通道的末端呈封閉狀態(tài)。

較佳地，當(dāng)所述干燥段包括有兩個或兩個以上的干燥組時(shí)，相鄰干燥組之間留有干燥介質(zhì)流出通道，流出通道朝向干燥介質(zhì)的流入通道一側(cè)呈封閉狀態(tài)。

較佳地，所述熱泵系統(tǒng)至少包括有兩套熱泵機(jī)組，每套熱泵機(jī)組均包括有相連的壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器；所述冷凝器均設(shè)置在所述干燥介質(zhì)流入通道內(nèi)，至少一個蒸發(fā)器設(shè)置在所述干燥介質(zhì)流出通道內(nèi)；

其中，所有熱泵機(jī)組內(nèi)的冷凝器自所述干燥介質(zhì)流入通道的進(jìn)口開始向所述干燥間順序排列設(shè)置，其每套相對應(yīng)的且位于所述干燥介質(zhì)流出通道內(nèi)的蒸發(fā)器自所述流出通道的出口開始向所述干燥間順序排列設(shè)置。

較佳地，所述熱泵系統(tǒng)包括有三套熱泵機(jī)組，三套所述熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器均位于所述流出通道內(nèi)，且位于流出通道外部大氣環(huán)境內(nèi)的蒸發(fā)器同組對應(yīng)的冷凝器設(shè)置在所述流入通道的進(jìn)口一側(cè)。

較佳地，各所述冷凝器到所述干燥間之間的位置遠(yuǎn)近順序，與其對應(yīng)組的蒸發(fā)器到干燥間的位置遠(yuǎn)近順序一致。

較佳地，所述干燥部分包括有兩個或兩個以上相并聯(lián)的所述干燥間，由所述流入通道過來的干燥介質(zhì)被分配給各個干燥間進(jìn)行干燥，干燥完成后再匯聚從所述流出通道排出。

較佳地，所述干燥介質(zhì)為承載熱量并且傳遞熱量能夠直接地或間接地加熱含濕物料推動含濕物料中水分蒸發(fā)的介質(zhì)，所述干燥介質(zhì)采用空氣或氮?dú)饣蚨趸蓟蚱渌栊詺怏w。

本發(fā)明提供的一種多段加熱多段緩蘇烘干的氣流開路循環(huán)熱泵干燥系統(tǒng)由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

①多個加熱干燥段緩蘇段的設(shè)置，提高了干燥部分的干燥生產(chǎn)強(qiáng)度；

②多個加熱干燥段緩蘇段的設(shè)置，降低了干燥部分所需干燥熱風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度，從而大幅提高了熱泵機(jī)組的制熱能效比；

③多段加熱干燥段緩蘇段與多級熱泵機(jī)組的聯(lián)合設(shè)置，在“多個加熱干燥段緩蘇段的設(shè)置降低了干燥部分所需干燥熱風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度從而大幅提高了熱泵機(jī)組的制熱能效比”的基礎(chǔ)之上，采用熱量梯級回收干燥用新風(fēng)梯級加熱熱泵機(jī)組模塊，再一次大幅降低了各套熱泵系統(tǒng)自身的冷凝器與蒸發(fā)器之間的循環(huán)溫升、壓差和壓縮比，再一次大幅度提高了各套熱泵系統(tǒng)的制熱功率和制熱能效比；

④多個干燥段緩蘇段與熱泵機(jī)組的聯(lián)合設(shè)置，降低了干燥空氣的溫度，防止了“過高溫度的干燥空氣造成熱敏性含濕物料例如谷物出現(xiàn)裂紋甚至碎裂，降低熱敏性含濕物料的生物活性和品質(zhì)”的問題，提高了熱敏性含濕物料的干燥品質(zhì)；

⑤多段加熱干燥段緩蘇段與多級熱泵機(jī)組的聯(lián)合設(shè)置，采用干燥氣流開路循環(huán)，熱量梯級回收干燥空氣梯級加熱，蒸發(fā)器組翅片上的冷凝水水膜，吸附溶解了干燥機(jī)出風(fēng)中的粉塵，粉塵與冷凝水混合之后排出，大幅度降低了干燥機(jī)含塵出風(fēng)對環(huán)境大氣的影響；

⑥多個干燥機(jī)的“一拖多”的運(yùn)行模式，與谷物干燥產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化、谷物干燥機(jī)大型化自動化的發(fā)展趨勢相契合，并且大量地節(jié)約風(fēng)機(jī)、電控箱、除塵過濾設(shè)備等等，在降低投資的同時(shí)，還提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。

附圖說明

結(jié)合附圖，通過下文的述詳細(xì)說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中多段加熱多段緩蘇烘干的氣流開路循環(huán)熱泵干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中干燥間的橫向截面示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中熱泵制熱循環(huán)圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中多段加熱多段緩蘇烘干的氣流開路循環(huán)熱泵干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二中干燥介質(zhì)梯級升溫與余熱梯級回收溫差示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例三中多段加熱多段緩蘇烘干的氣流開路循環(huán)熱泵干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見示出本發(fā)明實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。

本發(fā)明提供了一種多段加熱多段緩蘇烘干的氣流開路循環(huán)熱泵干燥系統(tǒng)，包括干燥部分、用于產(chǎn)生干燥介質(zhì)的熱泵系統(tǒng)、與干燥部分相連通的干燥介質(zhì)流入通道和流出通道；干燥介質(zhì)經(jīng)由流入通道流入干燥部分，對干燥部分內(nèi)的被干燥物(含濕物料)干燥后從流出通道排出；干燥部分包括有至少一個干燥間，每個干燥間內(nèi)布置有至少兩個干燥段，兩個或兩個以上的干燥段順序間隔開來設(shè)置，且相鄰干燥段之間的空間形成緩蘇段；來自流入通道內(nèi)的干燥介質(zhì)流過干燥段；被干燥物經(jīng)過干燥段進(jìn)行干燥，然后進(jìn)入到緩蘇段中進(jìn)行緩蘇后，再進(jìn)入到下一個干燥段進(jìn)行干燥。

其中，干燥間的設(shè)置數(shù)目，干燥間內(nèi)的緩蘇段、干燥段的設(shè)置數(shù)目均可根據(jù)具體情況來進(jìn)行調(diào)整，此處不做限制。

本發(fā)明將干燥間劃分成多個間隔設(shè)置的緩蘇段和干燥段，一個干燥段配置一個緩蘇段，一個干燥段加一個緩蘇段構(gòu)成一個烘干“子周期”；多個烘干“子周期”首尾相連，組成1個完整的烘干流程；在干燥間里含濕物料的一個完整烘干流程中，干燥介質(zhì)(通常為干燥空氣)對含濕物料進(jìn)行多次加熱和多次緩蘇。

干燥段中，干燥介質(zhì)降溫放熱以推動潮濕被干燥物水分汽化以實(shí)現(xiàn)“熱濕交換”，熱濕交換主要發(fā)生在被干燥物的表面和淺層；當(dāng)被干燥物流出干燥段進(jìn)入之后的緩蘇段時(shí)，由于被干燥物的表面和淺層在干燥段已經(jīng)失去了部分水分，被干燥物的內(nèi)部與表面的含水率的差距擴(kuò)大，形成“內(nèi)濕外干”的濕度梯度，這個濕度梯度推動水分自被干燥物內(nèi)部向表面擴(kuò)散，直到被干燥物內(nèi)外的含水率接近或達(dá)到新的平衡，這就是“緩蘇”；這一個被干燥物緩蘇過程，實(shí)現(xiàn)水分自被干燥物內(nèi)部向表面擴(kuò)散，是為下一個熱風(fēng)干燥階段到來所做的準(zhǔn)備。

本發(fā)明采用“多次加熱多次緩蘇”技術(shù)，代替現(xiàn)有技術(shù)中干燥裝置(例如傳統(tǒng)谷物干燥機(jī))的“一次加熱一次緩蘇”，通過干燥空氣對含濕物料進(jìn)行多次加熱和多次緩蘇，通過縮短每一個“加熱干燥+緩蘇”子周期的時(shí)間長度、空間長度和提高“加熱干燥+緩蘇”子周期重復(fù)的頻度，降低烘干裝置對干燥氣流的溫度需求(例如將干燥氣流溫度從70℃降低到50℃)，同時(shí)提高了含濕物料干燥的速度和強(qiáng)度。而且，多次加熱多次緩蘇的設(shè)置降低了干燥部分所需干燥熱風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度，契合了“熱泵制熱能效比與熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溫升(冷凝溫度-蒸發(fā)溫度)成負(fù)相關(guān)關(guān)系，循環(huán)溫升每降低10℃，制熱能效比提高20％以上”的熱泵運(yùn)行邏輯，從而大幅提高了熱泵機(jī)組的制熱能效比；

下面就具體實(shí)施例作進(jìn)一步的說明：

實(shí)施例1

參照圖1-3，在本實(shí)施例中，干燥部分包括有一個干燥間3，當(dāng)然在其他實(shí)施例中，干燥部分也可包括有多個干燥間，此處不做限制。

在本實(shí)施例中，參照圖1，干燥間為一干燥塔結(jié)構(gòu)，在其右側(cè)設(shè)置有一提升機(jī)將干燥塔底部的被干燥物連續(xù)不斷的輸送到干燥塔的頂部，使得被干燥物從干燥塔頂部向下運(yùn)動直至干燥塔的底部，如此循環(huán)往復(fù)直至被干燥物烘干。

其中，干燥塔內(nèi)自上而下布置有三個干燥段302，三個干燥段302間隔開來設(shè)置，相鄰干燥段302之間的干燥塔部分形成了緩蘇段301；在干燥塔內(nèi)的一次循環(huán)中，被干燥物經(jīng)過最上端的干燥段后，在干燥段里被干燥物表面的水分被干燥空氣加熱蒸發(fā)出來；然后，被干燥物進(jìn)入“緩蘇段”，實(shí)現(xiàn)水分自被干燥物內(nèi)部向表面擴(kuò)散，為下一次加熱干燥階段的到來做準(zhǔn)備。

本實(shí)施例通過三個干燥段、三個緩蘇段的設(shè)置，大大提高了干燥生產(chǎn)強(qiáng)度

當(dāng)然，在其他實(shí)施例中干燥間的結(jié)構(gòu)形式并不局限于以上所述的干燥塔結(jié)構(gòu)，可根據(jù)被干燥物品來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，此處不做限制。

在本實(shí)施例中，三個干燥段302干燥介質(zhì)處于并聯(lián)關(guān)系，流入通道1的輸入端通過一輸入分配管8向三個干燥段302輸送高溫干燥介質(zhì)，三個干燥段302的輸出端通過一輸出收集管9以及管路10與流出通道2連通，由三個干燥段302排出的干燥介質(zhì)經(jīng)由輸出收集管9、管路10匯總到流出通道2內(nèi)。

當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，也可只設(shè)置有兩個干燥段302，也可設(shè)置有三個以上的干燥段，可根據(jù)具體需要進(jìn)行調(diào)整，此處不做限制。

參照圖2，在本實(shí)施例中，干燥段302包括至少一個干燥組，每個干燥組上設(shè)置有一個干燥通道3022，干燥通道3022垂直于被干燥物的流動方向，在本實(shí)施例中被干燥物的流動方向?yàn)樨Q向，因此，干燥通道3022水平設(shè)置。干燥通道3022的兩側(cè)形成兩干燥段子模塊3021，被干燥物流經(jīng)干燥段子模塊3021內(nèi)，干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥通道3022內(nèi)后流經(jīng)兩側(cè)的干燥段子模塊3021，對干燥段子模塊3021內(nèi)的被干燥物干燥后，流出干燥段302。

其中，干燥段子模塊上有干燥介質(zhì)流入流出的側(cè)壁均由網(wǎng)板構(gòu)成，即干燥通道兩側(cè)的干燥段子模塊的側(cè)壁，以及與該側(cè)壁相對的另一側(cè)壁均由網(wǎng)板構(gòu)成；網(wǎng)板具體可以為一金屬網(wǎng)板，金屬網(wǎng)板上布滿功能干燥介質(zhì)流過的網(wǎng)孔，網(wǎng)孔的尺寸小于被干燥物的尺寸，以防止被干燥物的露出。

其中，干燥通道3022的末端呈封閉狀態(tài)，以防止干燥介質(zhì)直接穿過干燥通道3022后排出，以保證干燥介質(zhì)穿過干燥段子模塊內(nèi)的被干燥物，提高干燥效率。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，如圖實(shí)施例中，干燥段包括有兩個干燥組，用于加強(qiáng)干燥效果；而且，相鄰干燥組之間留有流通通道3024，以供干燥介質(zhì)流出；流通通道3024朝向干燥介質(zhì)的流入通道一側(cè)呈封閉狀態(tài)，以防止干燥介質(zhì)直接從該流通通道3024穿過干燥段。

本實(shí)施例對干燥段進(jìn)行以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將干燥段劃分成了多個干燥段子模塊，從而使得干燥介質(zhì)更充分的與被干燥物接觸，有利于提高干燥強(qiáng)度。其中關(guān)于干燥子模塊的設(shè)置數(shù)量可根據(jù)具體需要進(jìn)行調(diào)整，也可以為兩個以上，此處不做限制。

在本實(shí)施例中，熱泵系統(tǒng)包括一組熱泵機(jī)組，熱泵機(jī)組由相連的壓縮機(jī)7、冷凝器4、節(jié)流閥6和蒸發(fā)器5組成；自壓縮機(jī)7出來的被加壓后的高溫制冷劑氣體，流經(jīng)冷凝器4的管道，實(shí)現(xiàn)放熱降溫，高溫制冷劑氣體冷凝液化經(jīng)節(jié)流閥6降壓成低壓的制冷劑液體輸入到蒸發(fā)器5的管道內(nèi)，吸收熱量蒸發(fā)成為低壓制冷劑氣體；壓縮機(jī)再對由蒸發(fā)器過來的低壓制冷劑氣體進(jìn)行加壓后，輸送給冷凝器，從而形成一完整的制冷劑循環(huán)。

其中，冷凝器4設(shè)置在流入通道1內(nèi)，蒸發(fā)器5設(shè)置在流出通道中。流入通道1和流出通道2內(nèi)還均設(shè)置有風(fēng)機(jī)11、12，用于整個系統(tǒng)內(nèi)干燥介質(zhì)的流通。干燥介質(zhì)在風(fēng)機(jī)的作用下，進(jìn)入到流入通道1內(nèi)，經(jīng)過冷凝器被加熱成高溫干燥介質(zhì)，然后輸送到干燥部分內(nèi)對被干燥物進(jìn)行干燥，帶走水分，再流入到流出通道2內(nèi)經(jīng)過蒸發(fā)器5被降溫濾出水分，最后排出留出通道2

本發(fā)明提供的干燥系統(tǒng)為一開路循環(huán)系統(tǒng)，干燥介質(zhì)為承載熱量并且傳遞熱量能夠直接地或間接地加熱含濕物料推動含濕物料中水分蒸發(fā)的介質(zhì)，在本實(shí)施例中干燥介質(zhì)直接采用空氣；當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，干燥介質(zhì)也可采用氮?dú)饣蚨趸嫉龋颂幉蛔鱿拗啤?/p>

如果干燥介質(zhì)通過間壁式換熱器間接地加熱放置于換熱器中的含濕物料推動含濕物料中水分蒸發(fā)，則干燥介質(zhì)也可以采用水蒸汽、導(dǎo)熱油、水等。在這種狀況下，蒸發(fā)器所在的通道不再是“流出通道”，而是由載有熱量的水蒸汽、導(dǎo)熱油、水等干燥介質(zhì)通過間壁式換熱器間接地加熱放置于間壁式換熱器中的含濕物料所產(chǎn)生的“水蒸汽排出通道”。

再參照圖3，為本實(shí)施例提供的干燥熱泵系統(tǒng)在制冷劑lgp-h圖上的熱泵制熱循環(huán)路徑中，對于同樣的蒸發(fā)溫度(對應(yīng)于蒸發(fā)壓力p1)，降低冷凝溫度，也就是降低對應(yīng)的冷凝壓力(冷凝壓力自p2降低到p2，)，就降低了熱泵機(jī)組的循環(huán)溫升，就降低了制冷劑氣體的壓縮功(壓縮功由(h5-h1)降低到(h2-h1))，這就是降低了壓縮機(jī)的電功率；同時(shí)，還擴(kuò)大了單位質(zhì)量制冷劑在蒸發(fā)器的吸熱量(吸熱量由(h1-h6)擴(kuò)大到(h1-h3))；這就使得熱泵機(jī)組的制熱能效比(制熱功率/電機(jī)功率)得到大幅提高。

實(shí)施例2

本實(shí)施例是在實(shí)施1基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)。

在本實(shí)施例中，熱泵系統(tǒng)至少包括有兩套熱泵機(jī)組，每套熱泵機(jī)組均包括有相連的壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器；冷凝器均設(shè)置在流入通道內(nèi)，至少一個蒸發(fā)器設(shè)置在流出通道內(nèi)；其中，熱泵機(jī)組內(nèi)的冷凝器自流入通道的進(jìn)口開始向干燥間順序排列設(shè)置，其每套相對應(yīng)的且位于流出通道內(nèi)的蒸發(fā)器自流出通道的出口開始向干燥間順序排列設(shè)置。

本實(shí)施例將傳統(tǒng)的一步式大溫差大功率熱泵余熱回收，改造為多梯級多臺階小溫差熱泵式余熱回收，使載有水蒸汽等余熱的干燥介質(zhì)(例如空氣)在蒸發(fā)器外側(cè)的流體通道中被連續(xù)小幅降溫放熱即實(shí)現(xiàn)余熱梯級回收利用；使干燥介質(zhì)在冷凝器外側(cè)的流體通道中被連續(xù)小幅度加熱升溫即實(shí)現(xiàn)干燥介質(zhì)的梯級加熱。本發(fā)明在“多次加熱多次緩蘇的設(shè)置降低了干燥部分所需干燥熱風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度從而大幅提高了熱泵機(jī)組的制熱能效比”的基礎(chǔ)上，再次大幅降低了各套熱泵系統(tǒng)自身的冷凝器與蒸發(fā)器之間的溫差、壓差和壓縮比，大幅度提高了各套熱泵系統(tǒng)的能效比，從而大幅提高了由多套熱泵系統(tǒng)組成的整個熱泵機(jī)組的能效比，并且大幅度改善了壓縮機(jī)組的工況。

其中，熱泵機(jī)組的組數(shù)此處不做限制，可以為三組、四組等，以下以三組熱泵機(jī)組為例進(jìn)行說明。

具體的，參照圖4，在本實(shí)施例中該熱泵系統(tǒng)包括有三組熱泵機(jī)組，每組熱泵機(jī)組均包括有冷凝器(4a、4b、4c)、蒸發(fā)器(5a、5b、5c)、壓縮機(jī)(7a、7b、7c)和節(jié)流閥(6a、6b、6c)，冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)的管道相連并與壓縮機(jī)形成一供制冷劑流經(jīng)的循環(huán)通道，制冷劑自壓縮機(jī)開始依次流經(jīng)冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)的管道，節(jié)流閥設(shè)置冷凝器與蒸發(fā)器之間的管道上。自壓縮機(jī)出來的被加壓后的高溫制冷劑氣體，流經(jīng)冷凝器的管道，實(shí)現(xiàn)放熱降溫，高溫制冷劑氣體冷凝液化經(jīng)節(jié)流閥降壓成低壓的制冷劑液體輸入到蒸發(fā)器的管道內(nèi)，吸收熱量蒸發(fā)成為低壓制冷劑氣體；壓縮機(jī)再對由蒸發(fā)器過來的低壓制冷劑氣體進(jìn)行加壓后，輸送給冷凝器，從而形成一完整的制冷劑循環(huán)。

在本實(shí)施例中，三組熱泵機(jī)組的冷凝器4a、4b、4c均設(shè)置在流入通道1內(nèi)，蒸發(fā)器5a、5b、5c均設(shè)置在流出通道2內(nèi)。其中，三組熱泵機(jī)組內(nèi)的冷凝器4a、4b、4c自流入通道1的進(jìn)口一側(cè)開始向干燥間3的一側(cè)順序排列設(shè)置(即4a→4b→4c)，同時(shí)每組相對應(yīng)的蒸發(fā)器5a、5b、5c自流出通道2的出口一側(cè)開始向干燥間3的一側(cè)順序排列設(shè)置(即5a→5b→5c)。冷凝器4a、4b、4c之間間隔開一定距離，蒸發(fā)器5a、5b、5c之間也間隔開一定距離；較優(yōu)的，各所述冷凝器到干燥間之間的位置遠(yuǎn)近順序，與其對應(yīng)組的蒸發(fā)器到干燥間的位置遠(yuǎn)近順序一致。

被干燥物置于干燥間3內(nèi)，干燥介質(zhì)(以空氣為例來進(jìn)行說明)在風(fēng)機(jī)11的作用下從流入通道的進(jìn)口進(jìn)入到流入通道1內(nèi)。干燥介質(zhì)空氣進(jìn)入到流入通道1后，依次經(jīng)過冷凝器4a、4b、4c，吸收冷凝器內(nèi)制冷劑氣體冷凝放出的熱量，干燥介質(zhì)空氣被梯級加熱成高溫空氣；高溫空氣被輸入到干燥間3內(nèi)，對干燥間3內(nèi)的被干燥物進(jìn)行干燥；對被干燥物進(jìn)行干燥后的含濕高溫空氣輸出進(jìn)入到流出通道2內(nèi)；含濕高溫空氣進(jìn)入流出通道2內(nèi)后，依次流經(jīng)蒸發(fā)器5c、5b、5a，與蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑液體進(jìn)行熱交換，含濕高溫空氣放出熱量，蒸發(fā)器5c、5b、5a實(shí)現(xiàn)余熱梯級回收；含濕高溫空氣經(jīng)過蒸發(fā)器5c、5b、5a時(shí)，冷凝析出水分。

由3級熱泵組成的熱泵機(jī)組，冷凝器組生產(chǎn)的干燥熱風(fēng)溫度在50℃左右；熱泵機(jī)組3個冷凝器的制冷劑氣體冷凝溫度分別在40/50/60℃附近，3個蒸發(fā)溫度分別在10/15/20℃附近，這3級熱泵的循環(huán)溫升分別在30/35/40℃附近，熱泵制熱能效比比較高，可以達(dá)到6倍以上；

再參照圖5，為本實(shí)施例中空氣梯級升溫與余熱梯級回收溫差示意圖：

通過蒸發(fā)器5a將其外側(cè)的流出通道1中的處于溫度臺階最高位置(≥t3)的那部分空氣熱量，用壓縮機(jī)7a輸送給冷凝器4a，用于冷凝器4a外側(cè)的流入通道2中的處于溫度臺階最高位置t2的那部分空氣的加熱，使之溫度上升到t3；

通過蒸發(fā)器5b使其外側(cè)的流出通道1中的處于溫度臺階次高位置(t3→t2)的那部分空氣熱量，用壓縮機(jī)7b輸送給冷凝器4b，用于冷凝器4b外側(cè)的流入通道2中的處于溫度臺階次高位置t1的那部分空氣的加熱，使之溫度上升到t2；

通過蒸發(fā)器5c使其外側(cè)的流出通道1中的處于溫度臺階最低位置(t2→t1)的那部分空氣熱量，用壓縮機(jī)7c輸送給壓縮機(jī)4c，用于壓縮機(jī)4c外側(cè)的流入通道2中的處于溫度臺階最低位置(≤t1)的那部分空氣的加熱，使之溫度上升到t1：

上述這種余熱梯級回收干燥介質(zhì)梯級升溫?zé)岜脵C(jī)組的冷凝器蒸發(fā)器工作溫差的主體是t3-t3、t2-t2、t1-t1，明顯小于一步式大溫差大功率熱泵余熱回收的對應(yīng)值；因?yàn)橐徊绞酱鬁夭畲蠊β薀岜玫睦淠郎囟龋総3、蒸發(fā)溫度＜t1，冷凝器蒸發(fā)器工作溫差的主體＝t3-t1。

本發(fā)明提供的多段加熱多段緩蘇烘干的氣流開路循環(huán)熱泵干燥系統(tǒng)，采取多梯級多臺階小溫差熱泵式余熱回收，使載有水蒸汽等余熱的流體介質(zhì)在蒸發(fā)器外側(cè)的流出通道2中被連續(xù)小幅降溫除濕放熱實(shí)現(xiàn)余熱梯級回收利用；使干燥介質(zhì)(例如空氣)在冷凝器外側(cè)的流體通道中被連續(xù)小幅度加熱升溫實(shí)現(xiàn)干燥介質(zhì)的梯級加熱；由于本發(fā)明在“多次加熱多次緩蘇的設(shè)置降低了干燥部分所需干燥熱風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度從而大幅提高了熱泵機(jī)組的制熱能效比”的基礎(chǔ)上，再次采用“余熱梯級回收干燥介質(zhì)梯級升溫”技術(shù)，與一步式大功率單級熱泵干燥機(jī)組相比，再一次大幅降低了各套熱泵系統(tǒng)自身的冷凝器與蒸發(fā)器之間的溫差、壓差和壓縮比，大幅度提高了各套熱泵系統(tǒng)的能效比，從而大幅提高了由多套熱泵系統(tǒng)組成的整個熱泵機(jī)組的能效比，并且大幅度改善了壓縮機(jī)組的工況。

在本實(shí)施例，干燥間3的具體結(jié)構(gòu)形式參照實(shí)施例1中的描述；另外，在本實(shí)施例中干燥間3的設(shè)置數(shù)量并不局限于圖3中所示，也可設(shè)置有兩個或兩個以上，此處不做限制。

綜上，本實(shí)施例提供的多段加熱多段緩蘇烘干的氣流開路循環(huán)熱泵干燥系統(tǒng)，存在以下有益效果：

①多個加熱干燥段緩蘇段的設(shè)置，提高了干燥部分的干燥生產(chǎn)強(qiáng)度；

②多個加熱干燥段緩蘇段的設(shè)置，降低了干燥部分(干燥塔)所需干燥熱風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度，契合了“熱泵制熱能效比與熱泵系統(tǒng)的循環(huán)溫升(冷凝溫度-蒸發(fā)溫度)成負(fù)相關(guān)關(guān)系，循環(huán)溫升每降低10℃，制熱能效比提高20％以上”的熱泵運(yùn)行邏輯，從而大幅提高了熱泵機(jī)組的制熱能效比；

③多段加熱干燥段緩蘇段與多級熱泵機(jī)組的聯(lián)合設(shè)置，在“多個加熱干燥段緩蘇段的設(shè)置降低了干燥部分(干燥塔)所需干燥熱風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度從而大幅提高了熱泵機(jī)組的制熱能效比”的基礎(chǔ)之上，本發(fā)明的多級熱泵機(jī)組模塊，再對多段干燥部分的出風(fēng)(載有大量水蒸汽的與干燥部分進(jìn)風(fēng)“等焓”的暖濕空氣)進(jìn)行熱量梯級回收利用，對干燥用新風(fēng)進(jìn)行梯級多臺階小溫差冷凝器加熱，再一次大幅降低了各套熱泵系統(tǒng)自身的冷凝器與蒸發(fā)器之間的循環(huán)溫升、壓差和壓縮比，再一次大幅度提高了各套熱泵系統(tǒng)的能效比，從而再一次大幅提高了由多套熱泵系統(tǒng)組成的整個熱泵機(jī)組的能效比，并且大幅度降低了壓縮機(jī)的排氣溫度，大幅度改善了壓縮機(jī)組的工況；

④多個干燥段緩蘇段與熱泵機(jī)組的聯(lián)合設(shè)置，降低了干燥空氣的溫度，防止了“過高溫度的干燥空氣造成熱敏性含濕物料例如谷物出現(xiàn)裂紋甚至碎裂，降低熱敏性含濕物料的生物活性和品質(zhì)”的問題，提高了熱敏性含濕物料的干燥品質(zhì)；

⑤多段加熱干燥段緩蘇段與多級熱泵機(jī)組的聯(lián)合設(shè)置，采用干燥氣流開路循環(huán)，熱量梯級回收干燥空氣梯級加熱，蒸發(fā)器組翅片上的冷凝水水膜，吸附溶解了干燥機(jī)出風(fēng)中的粉塵，粉塵與冷凝水混合之后排出，大幅度降低了干燥機(jī)含塵出風(fēng)對環(huán)境大氣的影響。

實(shí)施例3

本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)。

在本實(shí)施例中，干燥部分包括有兩個或兩個以上相并聯(lián)的干燥間，由流入通道1過來的干燥介質(zhì)被分配給各個干燥間進(jìn)行干燥，干燥完成后再匯聚從流出通道2排出。

本實(shí)施例提供的干燥系統(tǒng)采用一個大型熱泵機(jī)組同時(shí)拖動多個干燥機(jī)的“一拖多”的運(yùn)行模式，與谷物干燥產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化、谷物干燥機(jī)大型化自動化的發(fā)展趨勢相契合，并且大量地節(jié)約風(fēng)機(jī)、電控箱、除塵過濾設(shè)備等等，在降低投資的同時(shí)，還提高了設(shè)備的運(yùn)行效率。

具體的，參照圖6，在本實(shí)施例中，干燥部分包括有5個并聯(lián)的干燥間(3a、3b、3c、3d、3e)，由流入通道1輸送過來的干燥介質(zhì)通過一總分配管13輸送到各個干燥間內(nèi)，各個干燥間內(nèi)輸出的干燥介質(zhì)也由一總匯總管14送回到流出通道內(nèi)。

當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，干燥部分也可只包括有兩個干燥間，也可包括有3個等，此處不做限制。

本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可以以許多其他具體形式實(shí)現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。盡管已描述了本發(fā)明的實(shí)施例，應(yīng)理解本發(fā)明不應(yīng)限制為這些實(shí)施例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可如所附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)作出變化和修改。