[发明专利]一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统

说明书

本发明公开了一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却多温级热泵干燥系统。本发明由蒸发器、空气冷却器、各级压缩机、各级冷凝器、各级节流阀和各级气体冷却器组成，可通过设置不同的级数对物料按照工艺要求进行脱水干燥，通过工质的多级压缩和多级变温冷凝过程，对空气进行多次连续加热，可显著减小空气加热过程中与工质换热的不可逆损失。各级压缩机的压缩比较小，工质可采用温度滑移合理的非共沸混合工质，工质与空气形成良好的温度匹配，可进一步缩小传热温差，减小冷凝器和蒸发器的传热不可逆损失，提高系统能效。

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，特别是涉及一种多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统。

背景技术

干燥是农产品生产加工过程中广泛使用的一种工艺。干燥占工业能耗的比例较高，采用热泵技术对农产品干燥可节约能源。目前热泵干燥技术已在木材、烟草、食品蔬菜脱水等领域广泛应用。进一步提高热泵干燥设备的能效对推动节能减排、提升经济效益具有重要的实际意义和社会价值。

采用常规热泵干燥系统冷凝温度恒定，空气在冷凝器中直接加热，空气的进出口温差较大，受冷凝器工质和空气换热温差的限制，冷凝器中两侧流体的换热温差分布严重不均匀，导致冷凝器中平均换热温差很大，换热过程产生较大的不可逆损失，系统能效较低。使用非共沸工质的常规单级压缩热泵系统，其蒸发和冷凝过程的温度滑移相当，适用于热源和热沉侧换热流体温度变化接近的工况，但对于中高温热泵系统，热源侧的温度一般变化较小，热沉侧的空气的温度升较大或很大，远大于热源侧流体的温降。并且对于热源和热沉温跨较大的工况，常规压缩机压缩比较大，压缩机效率低。

发明内容

本发明提出采用多级压缩多级冷凝热泵干燥系统，以解决换热过程不可逆损失大、压缩比大，以及系统能效低的问题。

本发明多级压缩多冷凝器中间完全冷却热泵干燥系统，系统中3≤i≤n-1，n≥4；

第一级压缩机3出口与第一级气体冷却器4工质侧入口相连，第一级气体冷却器4工质侧出口与第一级冷凝器5工质侧入口相连，第一级冷凝器5工质侧出口与第一级节流阀6入口相连，第一级节流阀6出口与蒸发器2工质侧入口相连，蒸发器2工质侧出口与第一级压缩机3入口相连；气体冷却器4工质侧出口与第二级压缩机7入口相连，第二级压缩机7出口与第二级气体冷却器8工质侧入口相连，第二级气体冷却器8工质侧出口与第二级冷凝器9入口相连，第二级冷凝器9出口与第二级节流阀10入口相连，第二级节流阀10出口与第一级节流阀6入口相连；

第i级气体冷却器11工质侧出口与第i级冷凝器12入口相连，第i级冷凝器12出口与第i级压缩机13入口相连；第i级气体冷却器11工质侧出口与第i+1级压缩机14入口相连，第i+1级压缩机14出口与第i+1级气体冷却器15工质侧入口相连，第i+1级气体冷却器15工质侧出口与第i+1级冷凝器16入口相连，第i+1级冷凝器16出口与第i+1级节流阀17入口相连，第i+1级节流阀17出口与第i级节流阀13入口连接；

第n-1级压缩机出口与第n-1级气体冷却器18工质侧入口相连，第n-1级气体冷却器18工质侧出口与第n-1级冷凝器19入口相连，第n-1级冷凝器19出口与第n-1级节流阀20入口相连，第n-1级节流阀20工质侧出口与第n-2级节流阀入口相连；第n-1级气体冷却器18工质侧出口与第n级压缩机21入口连接，第n级压缩机21出口与第n级冷凝器22工质侧入口相连；第n级冷凝器22工质侧出口与第n级节流阀23入口相连，第n级节流阀23出口与第n-1级节流阀20入口相连；