CN103900355A - 一种热泵-微波联合干燥设备 - Google Patents

Abstract

一种热泵-微波联合干燥设备，包括热泵系统、微波系统和控制系统，所述热泵系统与所述微波系统共用一干燥腔，所述微波系统安装在所述干燥腔的顶部，所述热泵系统通过循环风道与所述干燥腔连接，所述控制系统分别与所述热泵系统及所述微波系统连接，所述控制系统用于设置和调节干燥条件，并在线监测干燥参数，能根据物料特点和成品要求选择微波干燥和/或热泵干燥，以适应不同形状、不同含水量或高湿条件下的高含水物料的干燥。本发明结构布局合理，使用维护和修理简易。干燥均匀、处理量大、节能高效、无微生物污染、工艺先进，干燥后产品质量好。特别适用于果蔬、海产品及热敏性、易氧化的物料干燥，以及应用于生物、制药、化工等行业。

Description

一种热泵-微波联合干燥设备

技术领域

本发明涉及食品、农产品加工领域的干燥设备，特别是一种适用于果蔬、海产品及热敏性、易氧化的物料干燥的多功能的热泵-微波联合干燥设备。

背景技术

干燥技术是工业、农业生产过程中耗能较大的一项重要工序，深入国民经济各个领域。在发达国家约12%的工业能耗用于干燥；在我国各工业中，干燥能耗从4%（化学工业）到35%（造纸工业）不等。目前常见的干燥技术多采用电加热、蒸汽或热风加热，损失的加热空气中含有大量的显热和潜热，热能利用率低，物料营养成分易损失，品质下降，且在能源的利用上对环境造成一定的影响。与其他干燥方式相比，真空冷冻干燥技术最大限度地保持了新鲜物料的外形、色泽、营养、风味等特性，但耗时长，能耗大。因此，需要一种安全、环保、高效、节能的干燥技术。

热泵干燥是一种高效节能的技术，根据逆卡诺循环的原理，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态工质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并大量吸收干燥介质中的显热和潜热，干燥介质经冷凝器回热和加热后，再次被用来干燥物料，如此不断循环。与传统干燥相比，热泵干燥方式温和，表面水分的蒸发速度与内部向表面迁移速度较接近，保证被干燥物料的质量好、色质好、产品等级高。在充分利用干燥排出的高温高湿空气中回收的部分显热和潜热过程中，可使低品位热能提高为高品位热能，同时可根据干燥工艺的要求控制干燥空气的温度和湿度，从而大大降低干燥能耗，提高干燥质量。与冷冻干燥相比，热泵的干燥质量略低，但成本大幅下降；与热力干燥相比，成本略高，但干燥质量大幅提高。因此热泵在物料干燥领域的应用具有显著的经济效益。然而，热泵干燥技术在食品和农产品加工领域的应用较为少见。主要是因为在热泵干燥的中后期，即当含水率降低到一定程度时，由于空气与干燥物料之间的传热系数变小，除去剩余的水分所需干燥时间较长、消耗能量增多，一些要求干燥后含水率较低的物料，仅仅采用热泵干燥很难达到要求。而且由于干燥腔进出口空气状态变化很小，蒸发器吸收水分的显热和潜热能力也有限。

微波干燥是一种相对安全、有效的干燥方式，物料内水分能大量吸收微波能并转化为热能，物料的升温和蒸发在整个物料中同时进行。不需要通过外部的对流或传导来传递热量，具有干燥速度快、热效率高、清洁生产、易自动化控制、能保持食品营养成分和杀菌等特点。由于微波干燥过程中含水率梯度、传热和蒸汽压力迁移动力的存在，使微波干燥呈现由内向外的特点，克服了常规干燥中物料表面首先干燥而形成硬壳阻碍内部水分继续向外移动的问题。但微波的能耗大，处理量小，加热存在一定的不均匀性，且不适用于含水量太高的物料。这在一定程度上制约微波加热技术在干燥领域的广泛应用。

联合干燥则可以利用单一形式的干燥技术的优点，避免各自的缺点。目前，在不断完善各种干燥技术自身方法和设备的同时，根据物料的特点，将两种或两种以上的干燥方法优势互补，分阶段或同时进行联合干燥已经成为一大趋势。联合干燥可提高干燥效率、改善产品质量、节约能源成本，较好地控制整个干燥过程。若将微波干燥和热泵干燥的各自特性有机地结合起来，使两者优势互补，不仅可有效缩短干燥时间，节约能耗，还可以提高产品品质。

公开号为“CN102735034A”，名称为“一种侧面进风微波干燥设备”的中国发明专利申请，公开号为“CN103005629A”，名称为“微波热风联合红枣干燥机”的中国发明专利申请，公开号为“CN201974012U”，名称为“微波热风联合干燥设备”的中国实用新型专利，其所公开的干燥设备，均仅采用了微波干燥和热风干燥技术的联合，但并未涉及热泵干燥技术。与热泵干燥相比，它们均采用电加热方式提供干燥动力，能耗大，且不适用于热敏、易氧化物等物料的快速干燥。

公开号为“CN102200372A”，名称为“一种微波真空冷冻干燥设备”的中国发明专利申请，公开号为“CN101846439A”，名称为“微波真空冷冻干燥设备”的中国发明专利申请，两者所公开的干燥设备均采用微波与冷冻干燥相结合；公开号为“CN101082464A”，名称为“微波真空干燥设备”的中国发明专利申请，公开号为“CN201837205U”，名称为“真空微波干燥设备”的中国实用新型专利，公开号为“CN102538425A”，名称为“连续真空微波干燥装置”的中国发明专利申请，公开号为“CN202853299U”，名称为“一种罐式内真空微波干燥机”的中国实用新型专利，公开号为“CN202274720U”，名称为“微波真空干燥设备”的中国实用新型专利，其所公开的干燥设备均采用微波与冷冻、真空联合干燥技术，比较适合在低温下干燥热敏性、易氧化等物料，但其并未涉及热泵干燥，如果物料含水量较高时，能耗大。

公开号为“CN102818434A”，名称为“一种氮气源热泵干燥机组”的中国发明专利申请，公开了一种以氮气为干燥介质的条件下对物料进行干燥，防止物料氧化的热泵干燥设备；公开号为“CN102809274A”，名称为“辅助电加热型海水源热泵干燥系统”的中国发明专利申请所公开的干燥系统，其电加热器为辅助加热所用。两者均未涉及微波干燥，不能满足快速干燥的需要，且耗能较大。

公开号为“CN102210342A”，名称为“采用热泵微波干燥生产黄瓜干的方法”的中国发明专利申请，其公开的实现该方法的主体是一种热泵微波联合干燥箱，磁控管产生的微波射入干燥室内的分隔式转动篮，加热分隔式转动篮内的黄瓜，但未涉及多口馈能及控制系统的结构。

关于热泵与微波联合干燥研究文献内容多为理论研究，关于热泵-微波联合干燥设备，鲜见报道。现有技术的一套试验干燥装置，由蒸汽压缩式热泵除湿系统和连续带式微波干燥室组成，由风管连接成一个整体。对热泵微波干燥的实用性及其性能进行了模拟分析和试验研究，分析了空气旁通率、压缩机转速及空气质量流量等主要设计及运行参数对干燥性能的影响(马国远，郁永章.热泵微波联合干燥系统研究[J].化学工程，2000，28（2）：27-30）。该试验装置主要用于热泵-微波联合干燥过程中的试验参数研究，结构简易，样品处理量小，无自动化控制，在线监测和数据采集等。另外，有学者以荔枝和罗非鱼为原料，进行了热泵-微波联合干燥的实验研究，得出了相关的最佳工艺。(郑立静.真空冷冻干燥和热泵-微波联合干燥工艺的实验研究[硕士学位论文].广东：广东海洋大学，2010年)。此研究是分别利用热泵和微波试验装置进行实验的，并未使用独立的联合干燥设备。

可见，现有技术中尚未有结构合理，且具有干燥速率快、干燥均匀、处理量大、无微生物污染、干燥产品质量好、生产成本低、能耗小等优点的热泵-微波联合干燥的干燥设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷提供一种热泵-微波联合干燥设备，适用于果蔬、海产品及热敏性、易氧化的物料干燥，且干燥速率快、干燥均匀、处理量大、无微生物污染、干燥产品质量好、生产成本低及能耗小。

为了实现上述目的，本发明提供了一种热泵-微波联合干燥设备，其中，包括热泵系统、微波系统和控制系统，所述热泵系统与所述微波系统共用一干燥腔，所述微波系统安装在所述干燥腔的顶部，所述热泵系统通过循环风道与所述干燥腔连接，所述控制系统分别与所述热泵系统及所述微波系统连接，所述控制系统用于设置和调节干燥条件，并在线监测干燥参数，能根据物料特点和成品要求选择微波干燥和/或热泵干燥，以适应不同形状、含水量或高湿条件下的高含水物料的干燥。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述热泵系统包括压缩机、冷凝装置、循环装置和蒸发装置，所述循环装置包括左风道、右风道和设置在所述左风道或右风道中的循环风机，所述冷凝装置包括冷凝器和中温冷凝器，所述蒸发装置包括蒸发器和回冷器，所述蒸发器和冷凝器分别设置在所述左风道或右风道中，所述冷凝器分别与所述压缩机和所述中温冷凝器连接，所述中温冷凝器与所述回冷器连接，所述回冷器分别与所述压缩机和所述蒸发器连接。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述中温冷凝器和所述回冷器为一体翅片结构，所述一体翅片的前部翅片为所述中温冷凝器，通过位于所述中温冷凝器前部的散热风扇直接进行散热，所述一体翅片的后部翅片为所述回冷器，通过所述回冷器降温的环境空气用于对所述中温冷凝器降温。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述热泵系统为封闭式空气循环系统，所述热泵系统的干燥介质在所述干燥腔、左风道和右风道组成的完全封闭的通道中循环，所述干燥介质通过所述冷凝器加热到干燥温度进入所述干燥室吸收物料的水分，在所述蒸发器中被降温并使得水分凝结排出，所述干燥介质连续进行升温、吸湿和降温除湿的循环以保持热负荷在较低水平。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述循环风机通过变频器进行调速控制，所述控制系统根据设置的干燥条件的风速设定所述变频器的频率，并驱动所述变频器输出对应的所述频率，通过控制所述循环风机的电机转速以实现对风量的调节。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述微波系统包括微波源磁控管、馈能口和搅波器，所述馈能口设置在所述干燥腔顶部且位置不对称，每个所述馈能口安装有一个所述微波源磁控管，所述搅波器安装在所述干燥腔的顶部以控制微波加热的均匀性，所述微波源磁控管传输的微波通过所述馈能口直接馈入所述干燥腔，所述控制系统通过调节所述微波源磁控管的功率以实现微波的均匀加热。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述控制系统包括PLC、微波控制模块、热泵控制模块和温湿度检测器，所述微波控制模块分别与所述PLC及所述微波系统连接，所述热泵控制模块分别与所述PLC和所述热泵系统连接，所述温湿度检测器与所述PLC连接。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述干燥腔为密闭型结构，所述干燥腔的顶部设有氮气输入口，用于干燥热敏性强的物料时输入氮气。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述干燥腔上还设有排湿口，用于将微波干燥过程中的物料升温蒸发的水分及时排出所述干燥腔。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述干燥腔上还设置有远红外测温传感器，用于监测和控制物料的加热温度，所述远红外测温传感器与所述PLC连接。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述干燥腔的两侧壁上分别设置有湿度计和热电偶测温仪，所述湿度计用于监测和控制腔体湿度，所述热电偶测温仪用于监测和控制腔体温度。

上述的热泵-微波联合干燥设备，其中，所述干燥腔的两侧壁上分别设置进风口和出风口，所述左风道和右风道分别通过所述进风口和出风口与所述干燥腔连通，所述左风道的侧壁上设置有用于热泵干燥时风速测定的风速传感器和及时排出冷凝水的冷凝水排水口。

本发明的技术效果在于：

1）本发明将热泵除湿干燥与微波加热干燥有机结合，可根据干燥物料的需求，灵活采用两者中的某一种或两种的组合形式，适用于不同形状、不同含水量的物料干燥；

2）本发明根据两种干燥方式各自的特点进行结构设计而非简单叠加，总体布局上，热泵主机和微波系统分别布置在设备上、下两部分，共用的干燥腔在设备中部，微波采用“多口馈能”方式，馈能口及磁控管位于干燥腔顶部；热泵采用进、出风口干燥腔左右两侧布置；干燥腔连通外面的所有“接口”皆采用防微波泄漏的技术措施；进、出风口，排湿口，照明口，氮气输入口等都配置不漏微波的部件，使其可通风、透光、散汽但不漏微波，干燥腔内的所有传感器皆以不透微波部件包覆，避免受微波干扰；

3）本发明的热泵系统采用封闭式空气循环系统，使得空气不断进行升温、吸湿和降温除湿三过程的循环，可大量吸收干燥介质中的显热和潜热，从而保持热负荷在较低水平，尤其适用于外界环境温度低而湿度高的情况；

4）本发明由于采用微波处理，克服了在常规干燥中因物料表面首先干燥而形成的硬壳板结阻碍内部水分向外移动的问题，不仅限于干燥加工，还可用于生物、制药、化工等行业，进行杀菌、熟化、膨化、破壁等处理；

5）本发明设有氮气输入口，可连接氮气作为热泵的干燥介质，可将热敏性的、易氧化等成分的物料在低温环境下干燥，最大限度地保存其营养成分；

6）本发明以PLC控制工作方式的选择及工作状态的记录，能够实现自动控制、在线监测及数据存储，以取得最优加工效果，方便、简易；

7）本发明结构合理，形式简单，功能多样，节能高效，使用维护和修理简单方便。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的热泵-微波联合干燥设备结构示意图；

图2为本发明一实施例的的干燥腔体结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的左视图；

图5为本发明一实施例的控制系统结构框图。

其中，附图标记

1热泵系统

11  压缩机

12  冷凝装置

121  冷凝器

122  中温冷凝器

13  循环装置

131  左风道

132  右风道

133  循环风机

134  左风门

135  右风门

136  风速传感器

137  冷凝水排水口

14  蒸发装置

141  蒸发器

142  回冷器

15  高压表

16  低压表

17  盘管温度探头

18  四通阀

19  油分离器

2  微波系统

21  微波源磁控管

22  馈能口

23  搅波器

3  控制系统

31  PLC

32  微波控制模块

33  热泵控制模块

34  温湿度检测器

35  触摸屏

4  干燥腔

41  氮气输入口

42  排湿口

43  远红外测温传感器

44  湿度计

45  热电偶测温仪

46  进风口

47  出风口

48  照明灯

49  台式称重仪

40  托盘架

5  散热器

6  节流阀

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1，图1为本发明一实施例的热泵-微波联合干燥设备结构示意图。本发明的热泵-微波联合干燥设备，包括热泵系统1、微波系统2和控制系统3，所述热泵系统1与所述微波系统2共用一干燥腔4，所述微波系统2安装在所述干燥腔4的顶部，所述热泵系统1通过循环风道（左风道131、右风道132）与所述干燥腔4连接，所述控制系统3分别与所述热泵系统1及所述微波系统2连接，所述控制系统3用于设置和调节干燥条件，并在线监测干燥参数，能根据物料特点和成品要求选择微波干燥和/或热泵干燥，以适应不同形状和不同含水量或高湿条件下的高含水物料的干燥。热泵系统1位于设备的下方，微波系统2位于设备的上方，控制系统3位于设备的后方。热泵与微波系统2共用干燥腔4。

本实施例中，所述热泵系统1包括压缩机11、冷凝装置12、循环装置13和蒸发装置14，所述循环装置13包括左风道131、右风道132和设置在所述左风道131或右风道132中的循环风机133，左、右风道131、132中分别对应设置有左风门134、右风门135。所述冷凝装置12包括冷凝器121、中温冷凝器122，所述蒸发装置14包括蒸发器141和回冷器142，所述蒸发器141和冷凝器121分别设置在所述左风道131或右风道132中，构成空气流通回路，所述冷凝器121分别与所述压缩机11和所述中温冷凝器122连接，所述中温冷凝器122与所述回冷器142连接，构成制冷剂回路，所述回冷器142分别与所述压缩机11和所述蒸发器141连接。

其中，蒸发器141与油分离器19之间设置中温冷凝器122和回冷器142，所述中温冷凝器122和所述回冷器142可优选为一体翅片结构，即回冷器123和中温冷凝器122合二为一，两者是整体的翅片上分成两部分，所述一体翅片的前部翅片为所述中温冷凝器122，通过位于所述中温冷凝器122前部的散热风扇直接进行散热，所述一体翅片的后部翅片为所述回冷器142，通过所述回冷器142降温的环境空气用于对所述中温冷凝器122降温，从而更好地完成热泵功能。

在本实施例中，所述热泵系统1优选为封闭式空气循环系统，热泵干燥运行时不从环境中引入新鲜空气，也不向环境中排放废气。所述热泵系统1的干燥介质在所述干燥腔4、左风道131和右风道132、蒸发器141、冷凝器121组成的完全封闭的通道中循环，所述干燥介质通过所述冷凝器121加热到干燥温度进入所述干燥室吸收物料的水分，在所述蒸发器141中被降温并使得水分凝结排出，所述干燥介质使得空气连续进行升温、吸湿和降温除湿三过程的循环以保持热负荷在较低水平。

本实施例中，所述循环风机133通过变频器进行调速控制，由变频器5对其进行调速控制，根据不同的风速要求，在一定的范围内设定频率，所述控制系统3根据设置的干燥条件的风速设定所述变频器的频率，并驱动所述变频器输出对应的频率，通过控制所述循环风机133的电机转速以实现对风量的调节。

热泵系统1为一级蒸汽压缩热泵系统，或采用两级或多级蒸汽压缩系统。蒸发器141与油分离器19之间设置中温冷凝器122和回冷器142，为二合一结构。蒸发器141、冷凝器121、中温冷凝器122和回冷器142管路中充填使用的热泵工质（也称热泵制冷剂，简称工质），为某一种或几种单一纯工质，或为混合工质；热泵工质用于完成热力循环；在运行中，蒸发器141中的工质吸取热量蒸发，工质蒸汽经压缩机11压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器121冷凝成液体时，释放出的热量传递给物料。冷凝后的工质通过膨胀阀返回到蒸发器141，后再被蒸发，如此循环往复。单一工质可以为R22(一氯二氟甲烷)、R124(四氟一氯乙烷)、R134a(1,1,1,2-四氟乙烷)等；混合工质可以为R22(一氯二氟甲烷)/R218(八氟丙烷)(质量分数优选为44%/56%)、R22(一氯二氟甲烷)/R152a（1,1-二氟乙烷）(质量分数优选为73.8%/26.2%)、R22(一氯二氟甲烷)/R152a（1,1-二氟乙烷）/R124（四氟一氯乙烷）(质量分数优选为53%/13%/34%)、R22(一氯二氟甲烷)/R124（四氟一氯乙烷）/R142b（二氟氯乙烷）(质量分数优选为65%/25%/10%)等；风道内设有循环风机133，可通过变频器5调节风速的大小。

所述微波系统2包括微波源磁控管21、馈能口22和搅波器23，所述馈能口22设置在所述干燥腔4顶部且位置不对称，所述馈能口22优选为3～5个，每个所述馈能口22安装有一个所述微波源磁控管21，所述微波源磁控管21的功率优选为500～1000W、频率优选为2450±50Hz，所述搅波器23安装在所述干燥腔4的顶部以控制微波加热的均匀性，所述微波源磁控管21传输的微波通过所述馈能口22直接馈入所述干燥腔4，所述溃能口22之间相互干扰极少，所述控制系统3通过调节所述微波源磁控管21的功率以实现微波的均匀加热。

参见图2、图3及图4，图2为本发明一实施例的的干燥腔体结构示意图，图3为图2的俯视图，图4为图2的左视图。本实施例中，所述干燥腔4为热泵干燥和微波干燥共用腔体。所述干燥腔4为密闭型结构，所述热泵系统1所采用的干燥介质可以是空气，也可以是其它气体介质。所述干燥腔4的顶部设有氮气输入口41，用于干燥热敏性强的物料时输入氮气。对于热敏性较强的物料，可以在所述氮气输入口41接通氮气，热泵系统1内的干燥介质即为氮气。其中，所述干燥腔4上还可设有排湿口42，用于微波干燥过程中的物料升温蒸发的水分及时排出所述干燥腔4外。所述干燥腔4上还可设置有远红外测温传感器43，用于监测和控制物料的加热温度，所述远红外测温传感器43与所述PLC31连接以及时传送监测数据。所述干燥腔4还可在顶部设置照明灯48，可根据需要控制开关，以随时观察干燥腔4腔体内物料干燥情况。

所述干燥腔4的两侧壁上分别设置有湿度计44和热电偶测温仪45，所述湿度计44用于监测和控制腔体湿度，所述热电偶测温仪45用于监测和控制腔体温度。所述干燥腔4底部还置有台式称重仪49，台式称重仪49上面置有托盘架40，用于物料质量的称量。进风口46和出风口47分别设置在所述干燥腔4的两侧壁上，所述左风道131（进风道）和右风道132（出风道）分别通过所述进风口46和出风口47与所述干燥腔4连通，所述左风道131的侧壁上设置有用于热泵干燥时风速测定的风速测定仪或风速传感器136和及时排出冷凝水的冷凝水排水口137。

参见图5，图5为本发明一实施例的控制系统结构框图。所述控制系统3包括PLC31、微波控制模块32、热泵控制模块33和温湿度检测器34，所述微波控制模块32分别与所述PLC31及所述微波系统2连接，所述热泵控制模块33分别与所述PLC31和所述热泵系统1连接，所述温湿度检测器34与所述PLC31连接。所述控制系统3的控制方式由所述PLC31控制的触摸屏35实现。可根据需要在触摸屏35上直接进行干燥条件的设置和调节，该控制系统3还可实现系统报警、运行状态监控、故障在线诊断等。可在线监测微波功率、进出风口温度和湿度、物料质量和温度、腔体温度和湿度、冷凝温度、蒸发温度、排气温度和风速等参数，并可将相关历史数据转存到其他存储设备上。

本发明可根据物料特点和成品要求，灵活选择微波干燥和热泵干燥两者中的某一种或两种的组合形式。其结构合理，干燥速率快、干燥均匀、处理量大、节能高效、无微生物污染、干燥后产品质量好、生产成本低、能耗小。工艺先进，易于推广，使用维护和修理简易。适用于不同形状、不同含水量的物料干燥；特别适用于沿海地区高湿条件下的高含水物料干燥。设备生产过程中不产生“三废”，操作人员可根据物料特点和成品要求灵活选择单一干燥方式，也可使用组合干燥方式。非常适用于各种绿色食品深加工，特别适用于果蔬、海产品及热敏性、易氧化的物料干燥，还可广泛应用于生物、制药、化工等行业。

其中，热泵干燥系统与微波干燥系统各自互相独立，共用干燥腔4。可实现热泵、微波、及二者同时作用三种方式。PLC31作为中央控制器，可分别对三种干燥方式进行控制。对温度的控制：在热泵系统1中，根据实际温度与设定温度的比较，控制压缩机11的开关；在微波系统2中，则根据实际温度与设定温度的比较，控制微波电源的开关以控制微波源磁控管21的功率。该控制系统3还可设置报警装置，若干燥腔4门未关、散热器5未打开（在微波工作中须打开散热器5）、高低压异常等都会发出报警信号。

下面就本发明的各种工作模式分别予以举例说明：

实施方式1：热泵干燥

首先通过触摸屏35分别在控制系统3上设定启动温度、停止温度和风机频率，当干燥物料的温度大于设定的停止温度，压缩机11自动停止。当物料温度小于设定启动温度时，热泵自动启动。如此循环。然后开启左、右风道131、132和循环风机133。当循环风机133运行后，开启热泵，3min后压缩机11运行。左、右风道131、132中的空气在循环风机133的作用下，依次流经蒸发器141和冷凝器121；制冷剂依次流经压缩机11、冷凝器121、节流阀6和蒸发器14。从干燥腔4出来的湿空气流经蒸发器141时，由于蒸发器141表面温度低于湿空气的露点温度，湿空气中的水蒸气一部分会凝结下来，经冷凝水排水口137排出，湿空气温度和含湿量都会降低，再流经冷凝器121时，湿空气温度会升高，相对湿度降低，在流经干燥腔4时，会吸收被干燥物料散发的水蒸气，物料含水率会逐步降低，达到干燥目的。蒸发器14在此过程中，能回收从干燥腔4流出湿空气中的水蒸气的潜热。当高压表15显示超出2.8MPa会出现高压报警；低压表16显示低于0.1MPa会出现低压报警。当盘管温度探头17监测到温度小于-3℃时，四通阀18开始工作，除霜开始。当盘管温度大于5℃时，除霜停止。

实施方式2：微波干燥

首先通过触摸屏35在控制系统3设定微波功率调节。共有3级微波输入，微波Ⅰ、微波Ⅱ、微波Ⅲ，且对应3个温度Ⅰ、温度Ⅱ、温度Ⅲ设定。设定温度Ⅰ时，当物料温度小于Ⅰ设定的温度，微波显示功率对应为温度Ⅰ设定的功率。当物料温度大于温度Ⅰ设定的温度而小于温度Ⅱ设定的温度，微波显示功率为对应温度Ⅱ设定的功率。设定温度Ⅲ亦如此。然后开启散热器5、微波源磁控管21、和搅波器23。运行时，微波源磁控管21经馈能口22输入干燥腔4内的物料内部，并通过微波电磁场与水分子及被干燥对象中的极化分子（羟基）相互作用而迅速产生大量的热，在很短的时间内，物料温度快速升高，水分迅速蒸发，使得物料内外形成较高的压差，水蒸气在压差的作用下以渗透的形式向外迁移，蒸发出的水分通过排湿口42排出腔体外而达到干燥的目的。微波工作过程中若打开干燥腔4的腔门或散热器5停止，微波将停止工作。单独使用微波时，要保证左、右风道131、132关闭。

实施方式3：热泵-微波联合干燥

根据干燥需要，通过触摸屏35选择控制系统3在联合干燥中，热泵、微波两种干燥模式的干燥顺序，分别按照上述实施方式1和实施方式2中说明的设置方式进行实验条件设定。设定各干燥模式的运行时间，按下计时启动按钮，所选定的工作模式开始运行，计时开始，当运行时间与设定的工作时间一致，该工作模式停止工作。

在本发明中，系统中各个阀门的设置并不局限于图1所示，为使系统正常运行和检修方便，可在系统相关部位增设阀门。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，包括热泵系统、微波系统和控制系统，所述热泵系统与所述微波系统共用一干燥腔，所述微波系统安装在所述干燥腔的顶部，所述热泵系统通过循环风道与所述干燥腔连接，所述控制系统分别与所述热泵系统及所述微波系统连接，所述控制系统用于设置和调节干燥条件，并在线监测干燥参数，能根据物料特点和成品要求选择微波干燥和/或热泵干燥，以适应不同形状、不同含水量或高湿条件下的高含水物料的干燥。

2.如权利要求1所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述热泵系统包括压缩机、冷凝装置、循环装置和蒸发装置，所述循环装置包括左风道、右风道和设置在所述左风道或右风道中的循环风机，所述冷凝装置包括冷凝器和中温冷凝器，所述蒸发装置包括蒸发器和回冷器，所述蒸发器和冷凝器分别设置在所述左风道或右风道中，所述冷凝器分别与所述压缩机和所述中温冷凝器连接，所述中温冷凝器与所述回冷器连接，所述回冷器分别与所述压缩机和所述蒸发器连接。

3.如权利要求2所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述中温冷凝器和所述回冷器为一体翅片结构，所述一体翅片的前部翅片为所述中温冷凝器，通过位于所述中温冷凝器前部的散热风扇直接进行散热，所述一体翅片的后部翅片为所述回冷器，通过所述回冷器降温的环境空气用于对所述中温冷凝器降温。

4.如权利要求2或3所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述热泵系统为封闭式空气循环系统，所述热泵系统的干燥介质在所述干燥腔、左风道和右风道组成的完全封闭的通道中循环，所述干燥介质通过所述冷凝器加热到干燥温度进入所述干燥室吸收物料的水分，在所述蒸发器中被降温并使得水分凝结排出，所述干燥介质连续进行升温、吸湿和降温除湿的循环以保持热负荷在较低水平。

5.如权利要求2或3所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述循环风机通过变频器进行调速控制，所述控制系统根据设置的干燥条件的风速设定所述变频器的频率，并驱动所述变频器输出对应的频率，通过控制所述循环风机的电机转速以实现对风量的调节。

6.如权利要求1、2或3所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述微波系统包括微波源磁控管、馈能口和搅波器，所述馈能口设置在所述干燥腔顶部且位置不对称，每个所述馈能口安装有一个所述微波源磁控管，所述搅波器安装在所述干燥腔的顶部以控制微波加热的均匀性，所述微波源磁控管传输的微波通过所述馈能口直接馈入所述干燥腔，所述控制系统通过调节所述微波源磁控管的功率以实现微波的均匀加热。

7.如权利要求6所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述控制系统包括PLC、微波控制模块、热泵控制模块和温湿度检测器，所述微波控制模块分别与所述PLC及所述微波系统连接，所述热泵控制模块分别与所述PLC和所述热泵系统连接，所述温湿度检测器与所述PLC连接。

8.如权利要求1、2、3或7所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述干燥腔为密闭型结构，所述干燥腔的顶部设有氮气输入口，用于干燥热敏性强的物料时输入氮气。

9.如权利要求8所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述干燥腔上还设有排湿口，用于微波干燥过程中的物料升温蒸发的水分及时排出所述干燥腔。

10.如权利要求8所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述干燥腔上还设置有远红外测温传感器，用于监测和控制物料的加热温度，所述远红外测温传感器与所述PLC连接。

11.如权利要求8所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述干燥腔的两侧壁上分别设置有湿度计和热电偶测温仪，所述湿度计用于监测和控制腔体湿度，所述热电偶测温仪用于监测和控制腔体温度。

12.如权利要求8所述的热泵-微波联合干燥设备，其特征在于，所述干燥腔的两侧壁上分别设置进风口和出风口，所述左风道和右风道分别通过所述进风口和出风口与所述干燥腔连通，所述左风道的侧壁上设置有用于热泵干燥时风速测定的风速传感器和及时排出冷凝水的冷凝水排水口。

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