本實用新型屬于干燥設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冷凍式干燥機，可廣泛用于醫(yī)藥，化工，食品、飼料加工等行業(yè)。
背景技術(shù)：
常用的壓縮空氣干燥裝置有冷凍式干燥機和吸附式干燥機，吸附式空氣干燥機由于制造成本高，體積龐大，壓縮空氣損耗高（14%以上），需頻繁更換吸附劑，在很多行業(yè)難以推廣。而常規(guī)的冷凍式干燥機除水效果雖沒有上述缺點，但出口壓縮空氣溫度不穩(wěn)定，對于一些特殊的場合，如微生物（菌種、疫苗）培養(yǎng)過程中，需要壓縮空氣保持在較小的溫度范圍。
常見的方案是在冷凍式干燥機后級增加管道加熱器，將冷凍式干燥機出來的低溫壓縮空氣加熱至適宜溫度來滿足上述要求。在該方案的條件下，冷態(tài)低壓的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)通過熱交換帶走壓縮空氣中的熱量，使壓縮空氣溫度迅速達到特定溫度下的露點值，氣態(tài)水凝結(jié)成液態(tài)水，并通過氣水分離器排出，從而達到干燥的目的，制冷劑通過壓縮機和冷凝器最終將從壓縮空氣中帶走的熱量排入大氣中，壓縮空氣出口溫度通常在5-10℃，波動范圍大，要想高出此范圍需外加管道加熱器進行加熱，能耗增大，在很多場合應(yīng)用都存在局限性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計一種能降低壓縮空氣干燥環(huán)節(jié)中的能耗的冷凍式干燥機，本實用新型為特定場合提供恒溫、干燥潔凈的壓縮空氣。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種冷凍式干燥機，包括壓縮空氣處理模塊、制冷劑處理模塊和導熱油循環(huán)模塊；
所述的壓縮空氣處理模塊包括空氣過濾器、預(yù)冷熱交換器、蒸發(fā)器和末級熱交換器，所述的預(yù)冷熱交換器包括高溫潮濕空氣入口、高溫潮濕空氣出口、低溫干燥空氣入口和低溫干燥空氣出口，所述的蒸發(fā)器包括與高溫潮濕空氣出口相連通的蒸發(fā)器空氣入口、與低溫干燥空氣入口相連通的蒸發(fā)器空氣出口、蒸發(fā)器制冷劑出口和蒸發(fā)器制冷劑入口，所述的末級熱交換器包括分別與蒸發(fā)器空氣出口及低溫干燥空氣出口相連通的末級熱交換器空氣入口、末級熱交換器空氣出口、末級熱交換器導熱油出口和末級熱交換器導熱油入口，所述的蒸發(fā)器空氣出口外還設(shè)置有分水濾氣閥組，所述的分水濾氣閥組上設(shè)置有電動排水閥；
所述的制冷劑處理模塊包括制冷壓縮機、冷凝器和連接在制冷壓縮機上的氣液分離器，所述的冷凝器包括冷凝器導熱油出口、與末級熱交換器導熱油出口相連通的冷凝器導熱油入口、冷凝器制冷劑出口和與制冷壓縮機相連接的冷凝器制冷劑入口，所述的冷凝器制冷劑出口外依次連接有干燥過濾器、熱氣旁通閥和膨脹閥，所述的膨脹閥與蒸發(fā)器制冷劑入口相連通，所述的氣液分離器還分別與蒸發(fā)器制冷劑出口和熱氣旁通閥相連接；
所述的導熱油循環(huán)模塊包括導熱油箱和連接在導熱油箱出口外的導熱油泵，所述的導熱油泵的出口與末級熱交換器導熱油入口相連通，所述的導熱油箱的入口與冷凝器導熱油出口相連通。
所述的一種冷凍式干燥機，還包括溫度控制模塊，所述的溫度控制模塊包括設(shè)置在低溫干燥空氣入口與蒸發(fā)器空氣出口之間的第一電動閥門、設(shè)置在蒸發(fā)器空氣出口與低溫干燥空氣出口之間的第二電動閥門和依次連接在末級熱交換器空氣出口外的電加熱器和溫度傳感器。
所述的一種冷凍式干燥機，其冷凝器制冷劑出口與干燥過濾器之間設(shè)置有壓力開關(guān)。
所述的一種冷凍式干燥機，其氣液分離器與蒸發(fā)器制冷劑出口之間以及導熱油泵的出口與末級熱交換器導熱油入口之間分別設(shè)置有第一壓力表和第二壓力表。
所述的一種冷凍式干燥機，其電加熱器的出口外側(cè)還設(shè)置有精過濾器。
所述的一種冷凍式干燥機，其導熱油箱的入口與冷凝器導熱油出口之間還設(shè)置有導熱油過濾器。
本實用新型的有益效果是：
本實用新型在傳統(tǒng)冷凍干式干燥機的基礎(chǔ)上，設(shè)置有空氣過濾器和精過濾器，采用導熱油作為傳熱介質(zhì)，通過末級熱交換器對冷凝器中的熱量進行回收，用于對出口壓縮空氣進行加熱，從而節(jié)省了電能，設(shè)置在末級熱交換器空氣出口的溫度傳感器實時監(jiān)測溫度，當溫度仍然不能達到設(shè)定溫度時，自動啟動內(nèi)置電加熱器進行輔助加熱，加熱過程采用變積分PID調(diào)節(jié)，PWM輸出，快速準確。
本實用新型高效節(jié)能，保證輸出壓縮空氣的溫度恒定，去除水分的同時還能有效去除壓縮空氣中的粉塵、油滴等污染物。
附圖說明
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
各附圖標記為：1—制冷壓縮機，2—氣液分離器，3—第一壓力表，4—氣源，5—空氣過濾器，6—膨脹閥，7—干燥過濾器，8—熱氣旁通閥，9—冷凝器，91—冷凝器導熱油出口，92—冷凝器導熱油入口，93—冷凝器制冷劑出口，94—冷凝器制冷劑入口，10—壓力開關(guān)，11—蒸發(fā)器，111—蒸發(fā)器制冷劑出口，112—蒸發(fā)器制冷劑入口，113—蒸發(fā)器空氣入口，114—蒸發(fā)器空氣出口，12—預(yù)冷熱交換器，121—高溫潮濕空氣入口，122—高溫潮濕空氣出口，123—低溫干燥空氣出口，124—低溫干燥空氣入口，13—第一電動閥門，14—分水濾氣閥組，15—電動排水閥，16—第二壓力表，17—導熱油過濾器，18—導熱油泵，19—導熱油箱，20—電加熱器，21—末級熱交換器，211—末級熱交換器空氣入口，212—末級熱交換器空氣出口，213—末級熱交換器導熱油出口，214—末級熱交換器導熱油入口，22—精過濾器，23—溫度傳感器，24—第二電動閥門。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
參照圖1所示，本實用新型公開了一種恒溫輸出冷凍式壓縮空氣干燥機，包括壓縮空氣處理模塊、制冷劑處理模塊和導熱油循環(huán)模塊。
所述的壓縮空氣處理模塊包括空氣過濾器5、預(yù)冷熱交換器12、蒸發(fā)器11和末級熱交換器21，所述的預(yù)冷熱交換器12包括高溫潮濕空氣入口121、高溫潮濕空氣出口122、低溫干燥空氣入口124和低溫干燥空氣出口123，所述的蒸發(fā)器11包括與高溫潮濕空氣出口122相連通的蒸發(fā)器空氣入口113、與低溫干燥空氣入口124相連通的蒸發(fā)器空氣出口114、蒸發(fā)器制冷劑出口111和蒸發(fā)器制冷劑入口112，所述的末級熱交換器21包括分別與蒸發(fā)器空氣出口114及低溫干燥空氣出口123相連通的末級熱交換器空氣入口211、末級熱交換器空氣出口212、末級熱交換器導熱油出口213和末級熱交換器導熱油入口214，所述的蒸發(fā)器空氣出口114外還設(shè)置有分水濾氣閥組14，所述的分水濾氣閥組14上設(shè)置有電動排水閥15；所述的制冷劑處理模塊包括制冷壓縮機1、冷凝器9和連接在制冷壓縮機1上的氣液分離器2，所述的冷凝器9包括冷凝器導熱油出口91、與末級熱交換器導熱油出口213相連通的冷凝器導熱油入口92、冷凝器制冷劑出口93和與制冷壓縮機1相連接的冷凝器制冷劑入口94，所述的冷凝器制冷劑出口93外依次連接有干燥過濾器7、熱氣旁通閥8和膨脹閥6，所述的膨脹閥6與蒸發(fā)器制冷劑入口112相連通，所述的氣液分離器2還分別與蒸發(fā)器制冷劑出口111和熱氣旁通閥8相連接；所述的導熱油循環(huán)模塊包括導熱油箱19和連接在導熱油箱19出口外的導熱油泵18，所述的導熱油泵18的出口與末級熱交換器導熱油入口214相連通，所述的導熱油箱19的入口與冷凝器導熱油出口91相連通。
本實用新型還包括溫度控制模塊，所述的溫度控制模塊包括設(shè)置在低溫干燥空氣入口124與蒸發(fā)器空氣出口114之間的第一電動閥門13、設(shè)置在蒸發(fā)器空氣出口114與低溫干燥空氣出口123之間的第二電動閥門24和依次連接在末級熱交換器空氣出口212外的電加熱器20和溫度傳感器23；所述的冷凝器制冷劑出口93與干燥過濾器7之間設(shè)置有壓力開關(guān)10；所述的氣液分離器2與蒸發(fā)器制冷劑出口111之間以及導熱油泵18的出口與末級熱交換器導熱油入口214之間分別設(shè)置有第一壓力表3和第二壓力表16；所述的電加熱器20的出口外側(cè)還設(shè)置有精過濾器22；所述的導熱油箱19的入口與冷凝器導熱油出口91之間還設(shè)置有導熱油過濾器17。
本實用新型在傳統(tǒng)冷干機的基礎(chǔ)上，內(nèi)置入口空氣過濾器和出口空氣過濾器，采用導熱油作為傳熱介質(zhì)，通過熱交換器對冷凝器中的熱量進行回收，用于對出口壓縮空氣進行加熱，從而節(jié)省了電能，出口的溫度傳感器實時監(jiān)測溫度，當溫度仍然不能達到設(shè)定溫度時，自動啟動內(nèi)置電加熱器進行輔助加熱，加熱過程采用變積分PID調(diào)節(jié)，PWM輸出，快速準確。
使用時，本實用新型包括以下流程：
1，壓縮空氣處理流程：
氣源4（入口壓縮空氣）輸入的75-90℃的潮濕壓縮空氣通過空氣過濾器5后，除掉空氣中的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)進入后級熱交換器引起熱交換效率降低，然后進入預(yù)冷熱交換器12，與從蒸發(fā)器11過來的5-10℃的低溫干燥壓縮空氣發(fā)生熱交換，其結(jié)果是從空氣過濾器5流入的壓縮空氣得到預(yù)冷，溫度降低，從蒸發(fā)器11過來的壓縮空氣得到預(yù)熱，溫度升高。預(yù)冷后的壓縮空氣再進入蒸發(fā)器11，與蒸發(fā)器11中的冷媒（制冷劑）發(fā)生進一步也是最主要的熱交換，溫度大幅度降低，壓縮空氣達到露點產(chǎn)生冷凝水，少量的油蒸汽也在低溫下凝結(jié)，最終被分水濾氣閥組14和電動排水閥15排走，從而達到干燥的目的，得到的5-10℃的低溫干燥壓縮空氣進入上述的預(yù)冷熱交換器12，作為預(yù)冷熱交換器12的冷媒進行換熱，溫度升高后再通過末級熱交換器21進一步加熱，加熱過程中，溫度傳感器23實時監(jiān)測出口壓縮空氣溫度，一旦從冷凝器9回收的熱源不夠時立即啟動電加熱器20補充熱能，使輸出溫度穩(wěn)定于設(shè)定值。
2，制冷劑處理流程：
從制冷壓縮機1出來的高溫液態(tài)（氣液相）制冷劑被輸入到冷凝器9中，與相對溫度較低的導熱油發(fā)生熱交換，導熱油帶走熱量，并送入導熱油箱19，從而使得制冷劑的溫度降低，低溫的液態(tài)制冷劑經(jīng)過干燥過濾器7后在膨脹閥6處由于空間突然增大，體積迅速膨脹汽化，吸走蒸發(fā)器11中大量的熱，汽化后進入汽液分離器2發(fā)生氣液分離，汽態(tài)制冷劑進入制冷壓縮機1進入上述循環(huán)。
3，導熱油循環(huán)流程：
導熱油箱19內(nèi)的導熱油被導熱油泵18輸出至末級熱交換器21，對上述5-10℃的干燥壓縮空氣進行加熱，壓縮空氣溫度升高，導熱油溫度降低，降溫后的導熱油通過冷凝器9與液態(tài)高溫的制冷劑進行熱交換，吸走制冷劑中的熱量并送入導熱油箱19進行儲存，等待導熱油泵18泵送。
4，溫度控制過程：
溫度傳感器23檢測輸出的壓縮空氣溫度，與設(shè)定值進行比較，將比較的結(jié)果（誤差值）進行變積分PID運算（誤差較大時減小或關(guān)閉積分運算，誤差較小時引入積分運算），根據(jù)PID運算的結(jié)果調(diào)節(jié)輸出PWM脈沖的占空比，間歇式加熱，保證溫度的準確性和穩(wěn)定性。第一電動閥門13和第二電動閥門24的作用是當設(shè)置溫度較低時，第一電動閥門13關(guān)閉，第二電動閥門24開啟，蒸發(fā)器11出來的壓縮空氣不通過預(yù)冷熱交換器12，減少一次加熱，從而降低輸出溫度。
發(fā)酵豆粕生產(chǎn)中菌種擴大培養(yǎng)時，要求通入菌種罐的壓縮空氣溫度34-36℃，壓縮空氣不得含油和其他雜質(zhì)，采用本冷凍式干燥機無需額外增加管道加熱器和經(jīng)過濾器（均已內(nèi)置），節(jié)省了空間，廢熱得到充分利用，減少培養(yǎng)室環(huán)境溫度波動，降低了能耗，輸出空氣溫度恒定，有助于促進菌種生長。
本實用新型實現(xiàn)了高效率的廢熱利用、輸出壓縮空氣恒溫控制、進出口雙重過濾一體化設(shè)計，從節(jié)能環(huán)保、溫度控制精準高效、輸出壓縮空氣干燥潔凈等幾個方面取得了突破。本實用新型優(yōu)點是：高效節(jié)能，保證輸出壓縮空氣的溫度恒定，去除水分的同時，還能有效去除壓縮空氣中的粉塵、油滴等污染物，本實用新型實現(xiàn)了高效率的廢熱利用、輸出壓縮空氣恒溫控制、進出口雙重過濾一體化設(shè)計，從節(jié)能環(huán)保、溫度控制精準高效、輸出壓縮空氣干燥潔凈等幾個方面取得了突破。通過廢熱利用實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，利用導熱油儲熱能并提高熱能利用率，輸出的恒溫潔凈的壓縮空氣特別適用于給制藥，食品、飼料加工等行業(yè)的微生物培養(yǎng)罐供氣，也可為其他對壓縮空氣溫度和雜質(zhì)有較高要求的場合提供解決方案。本實用新型的目的在于降低壓縮空氣干燥環(huán)節(jié)中的能耗，為特定場合提供恒溫、干燥潔凈的壓縮空氣。利用導熱油作為傳熱介質(zhì)，便于熱能存儲，且在工況下不易蒸發(fā)損耗。將冷凝器產(chǎn)出的廢熱通過熱交換器回收并儲存于導熱油中，再在出口位置通過熱交換器給出口壓縮空氣加熱，實現(xiàn)節(jié)能，同時減少對環(huán)境溫度的影響。壓縮空氣溫度采用變積分PID控制，配合PWM脈沖式電輔助加熱，輸出溫度準確。內(nèi)置輸入過濾器，對進入換熱器的壓縮空氣進行凈化，避免粉塵帶入熱交換器、附著在熱交換面上影響換熱效率。內(nèi)置出口精過濾器，對出口空氣中可能存在的少量水、油或其他雜質(zhì)進行過濾，保證輸壓縮空氣的潔凈性。
上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，以及部分運用的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。