本技术公开了一种氢气驱动耦合转轮除湿的双级热泵干燥系统及方法,其氢气燃料供应系统包括上游氢气燃料系统和下游氢气燃料系统。氢气发动机驱动系统包括氢气发动机、皮带轮、联轴器、变速箱、水泵、烟气换热器。双级压缩热泵系统包括低压级压缩机、高压级压缩机、中间冷却器、储液器、辅冷凝器、主冷凝器、蒸发器、节流阀、单向阀、电子膨胀阀。转轮除湿系统包括除湿转轮、全热换热器、再生风机、除湿风机和干燥箱。本发明系统运行稳定高效,实现余热的充分利用,提高能量的利用率,节能减排,降低功耗,延长使用寿命。可以实现温湿度独立控制,提升在低温环境下制热效率和干燥速率,提高除湿后空气的露点温度,改善干燥效果。
背景技术
干燥技术在工业、农业等领域有广泛应用。我国作为全球果蔬、水产产量最高的国家,干燥技术是必要的处理加工环节,然而干燥过程需要消耗大量能量。因此,为了满足节能高效、绿色安全、低碳、高品质产品的要求,开发新的高效组合干燥技术迫在眉睫。我国传统的干燥技术相对落后,干燥品质较低,能耗较高。
目前常用的热泵干燥技术在干燥和除湿方面还存在着不足。
第一,热泵干燥温度较低,一般在50℃一下,如果提供更高的干燥温度,则导致冷凝温度与蒸发温度之间的温差较大,导致高压缩比,压缩机容积效率快速下降,制热量快速降低,压缩机功耗大幅增加,排气温度升高,会加速压缩机内部机械部件的磨损,进而缩短压缩机的使用寿命。
第二,目前常用的热泵干燥大多是基于单级蒸气压缩式制冷,能够得到的干燥温度较低,导致干燥过程过长,对于热敏感性物料极易导致其变质。
第三,单级压缩热泵的性能对环境温度极为敏感,特别是在低温环境下,蒸发温度下降导致压缩机吸气量减少,系统制热效率明显降低,影响干燥效果。
第四,热泵除湿干燥节能效果明显,通过蒸发器冷却空气进行除湿,但是干燥箱出来的空气温度较高,经过蒸发器后温度降低幅度有限,导致除湿效果不理想,除湿后露点温度较高,干燥空气的水蒸气分压较高,使得干燥驱动力—水蒸气压力差较低,这将进一步影响干燥空气的除湿效果,进一步降低了热泵干燥的干燥速率。
第五,转轮除湿是通过转轮中的吸附材料将湿空气中的水分吸附,再生空气经过转轮的再生区进行再生,具有较好的除湿效果,但是再生空气温度较高,需要的热量较大,导致其能耗较高。
实现思路