CN104197652A - 一种双向气流烘烤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双向气流烘烤装置,包括:箱体内设有与其内壁平行的隔板,箱体后部设有隔层,箱体开设箱门,热泵系统外机与箱体用工质管道连接;由隔层内的保温管道贯通的上除湿蒸发器和下除湿蒸发器,倾斜放置且相对位于热泵回风风道的顶端和底端,保温管道内的管道风机吸入气流且分配到两个除湿蒸发器分别进行除湿;主冷凝器位于隔层中心,且与热泵系统连接,主冷凝器用于气流循环时对气流进行换热升温;向上加热器和向下加热器,且位于箱体后部相对的隔板的顶端和底端;蓄热水箱与水源管道连接,且与箱体管道连接;蒸汽发生器与箱体的蒸汽管道连接,且与蓄热水箱水管连接,蒸汽发生器将蓄热水箱内的水转换为蒸汽并输送至箱体内。

Description

一种双向气流烘烤装置
技术领域
[0001] 本发明属于烘干技术领域,具体地说,涉及一种双向气流烘烤装置,用于日常物料的烘烤,尤其适用于物料烘烤工艺的实验研究。
背景技术
[0002] 初级农产品或其它不同类型的物料很多需要经过烘烤这道初加工工序,烘烤加工的质量直接影响着生产效益,例如烟叶初烤等,不同类型的物料烘烤工艺也具多样性,加强研究针对具体物料的最佳烘烤工艺对提高烘烤质量具有很大的指导作用。烘烤过程中对温度和湿度的控制要求非常严格,不同的阶段对温度和湿度的要求不尽相同,在蒸发水分的同时需要保留物料本身的香味成分等,因此,对烘烤装置的要求也非常严格。尤其是用于实验的烘烤装置,为了获得符合最佳工艺要求的有效数据,对温度和湿度的控制要求更高。
[0003]当前,市场上存在多种结构形式的烘烤箱,对于采用垂直气流的热风循环烘烤箱来说,气流循环流向固定单一,要么只能提供上升式气流,要么只能提供下降式气流,而且对于箱体内的烘烤物料来说,气流流向是影响烘烤品质的重要因素之一,单一气流流向不利于被烘烤物料自身的均衡同步干燥,也不利于实现烘烤箱内的温度流场分布的均匀性控制,易造成局部干燥过度,局部干燥不足,对烘烤品质造成较大的影响。
[0004] 另外,现有烘烤箱的制热大多采用单纯的电加热进行热风循环,这种方式耗电量大,气流循环大多为开式或半开式,排湿换气时热量损失大,无法做到热量的全部回收利用;或采用空气源热泵技术的烘烤箱,当烘烤温度要求较高时,完全靠热泵冷凝器加热难以满足升温要求。空气源热泵受外界环境温度影响较大,且气流循环大多也为开式或部分乏气的半开式,排湿换气时易出现供热量和热负荷不能匹配现象;对于温度控制方式采取让热泵系统停启的方式,造成箱体内部温度、湿度波动较大,不利于烘烤数据的稳定,而且频繁停启对电网冲击大,对系统设备可靠性也会造成不良影响。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种双向气流烘烤装置,通过调节内部循环气流的流向可实现双向气流,能够进行气流自动换向、自动升温恒温、除湿、自动增湿、空气旁通率调节等操作,精确地控制箱体内的温度和湿度,环保高效节能,能够对物料烘烤工艺参数进行有效的精确控制。
[0006]为实现上述目的,本发明提供一种双向气流烘烤装置,其包括:箱体,所述箱体内设有与其内壁平行的隔板,所述箱体后部设有隔层,所述箱体开设箱门,热泵系统,所述热泵系统外机与所述箱体用工质管道连接;两个除湿蒸发器,包括由所述隔层内的保温管道贯通的上除湿蒸发器和下除湿蒸发器,倾斜放置且相对位于热泵回风风道的顶端和底端,所述保温管道内的管道风机吸入气流且分配到两个除湿蒸发器分别进行除湿;主冷凝器,所述主冷凝器位于所述隔层中心,且与所述热泵系统连接,所述主冷凝器用于气流循环时对气流进行换热升温;两个加热器,包括向上加热器和向下加热器,且位于所述箱体后部相对的隔板的顶端和底端;蓄热水箱,所述蓄热水箱与水源管道连接,且与所述箱体管道连接;蒸汽发生器,所述蒸汽发生器与所述箱体的蒸汽管道连接,且与所述蓄热水箱水管连接,所述蒸汽发生器将所述蓄热水箱内的水转换为蒸汽并输送至箱体内。
[0007] 优选地,还包括辅助冷凝器,所述辅助冷凝器置于所述热泵系统外机内部并与所述热泵系统连接,且与所述蓄热水箱水管连接,所述辅助冷凝器将所述热泵系统内的富余热量换热转移至所述蓄热水箱。
[0008] 优选地,还包括辅助蒸发器,所述辅助蒸发器置于所述热泵系统外机内部并与所述热泵系统连接,所述热泵系统吸收外部空气中的热量并传输到所述主冷凝器后释放。
[0009] 优选地,所述箱体顶部相对的隔板上设有上排湿分流翻板和至少一个上排湿口,所述箱体底部相对的隔板上设有下排湿分流翻板和至少一个下排湿口 ;所述上排湿口和所述下排湿口分别与所述保温管道连通,且分别装有电动密封风阀。
[0010] 优选地,所述箱体包括的后隔板、前隔板、左隔板和右隔板形成旁通风道,所述前隔板上下开口处设有活动导风板,前隔板和后隔板之间形成的上下开口处设有旁通风道阀,所述旁通风道内部中心设置正反转双面送风风机。
[0011] 优选地,所述上除湿蒸发器和所述下除湿蒸发器下方各设有一个接水盘,两个所述接水盘由排水管连接,所述排水管连通到所述箱体外。
[0012] 优选地,所述除湿蒸发器前方设有排湿导流罩箱;所述排湿导流罩箱用于来自箱体内部的湿热气流的导向流通;所述除湿导流分流箱与排湿导流罩箱连接且位于所述隔层的上部和下部,两者连接形成的通道用于湿热气流的导向流通,所述除湿导流分流箱开设通道出口,通道出口分别位于热泵回风风道上部和下部,通道出口处倾斜设置除湿蒸发器;所述除湿导流分流箱位于隔层内的两边分别开孔用于连接管道,开孔处和所述保温管道之间连接有管道密封风阀。
[0013] 优选地,所述箱体内设有上均流扩散挡板和下均流扩散挡板;所述上均流扩散挡板和所述箱体顶部相对的隔板之间设有向下导风板,所述下均流扩散挡板和所述箱体底部相对的隔板之间设有向上导风板;所述上均流扩散挡板、所述下均流扩散挡板、所述向上导风板和所述向下导风板有利于箱体内气流流场的均匀分布。
[0014] 优选地,所述电加热器对称安装于所述箱体内部隔层与之平行相对的隔板的顶端和底端,所述电加热器包括电加热棒,所述电加热棒内置于换热肋片管内。
[0015] 另外,优选地,所述箱体顶部相对的隔板下和隔层连接处设有向下回风分流阀板,所述箱体底部相对的隔板上和隔层的连接处设有向上回风分流阀板,两者分别与所述向下加热器和所述向上加热器开口平行相对。
[0016] 从上述的描述和实践可知,本发明提供的双向气流烘烤装置,其一,箱体空气循环风道具备热泵回风风道,热泵加热风道和旁通风道三个风道用于热风除湿加热和循环,并采用空气源热泵和常规电加热的组合的烘烤方式;箱体内部形成上升式或下降式气流,两种气流流向控制方式可以单独开启,也可以定时交替开启,实现双向流控制箱体内部气流流场均匀分布,有效消除温度死角;其二,采用空气源热泵为主、电加热器为辅的联合制热方式,实现了箱体内温度和湿度升降及恒定的有效控制;另外,辅助冷凝器能将热泵的富余热量引至蓄热水箱用于制备热水,实现热量全部回收,且热水用于箱体内增湿,辅助冷凝器可以保证箱体内温度恒定,热泵无须停机便可稳定箱体内温度和湿度;其三,可实现循环空气的旁通率调节,用于提高除湿效率;两种方式控制排湿,可以提高排湿效率,保证排湿效果;其四,低温烘烤时可单独启用热泵或启用热泵-电热联合烘烤方式,高温时可单独启用电热热风进行烘烤,物料烘烤温度的适应性比较广泛;其五,箱体采用的空气封闭式循环,不受外界干扰,可有效保持物料色泽成分。
附图说明
[0017] 通过下面结合附图对实施例的描述,本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。在附图中,
[0018] 图1是本发明所述的双向气流烘烤装置内部平面剖视图;
[0019] 图2是图1所示的双向气流烘烤装置的A-A剖视图;
[0020] 图3是图1所示的双向气流烘烤装置的B-B剖视图;
[0021] 图4是图1所示的双向气流烘烤装置的上升式气流控制示意图;
[0022] 图5图4所示的双向气流烘烤装置的上升式时由上而下贯通的除湿气流流向控制C-C首I]视不意图;
[0023] 图6是图1所示的双向气流烘烤装置的下降式气流控制示意图;
[0024] 图7是图6所示的双向气流烘烤装置的下降式时由下而上贯通的除湿气流流向控制D-D剂视不意图。
[0025] 图中箭头“一”为气流流动方向,实心箭头“一”为流水方向。
[0026] 附图标记:
[0027] 双向气流烘烤装置100
[0028] 10:箱体;11:箱门;12:上隔板;13:下隔板;14:后隔板;15:前隔板;16:上均流扩散挡板;17:下均流扩散挡板;18:隔层;19:向下导风板;20:向上导风板;171:向下回风分流阀板;172:向上回风分流阀板;181:上管道密封风阀;182:下管道密封风阀;20:热栗系统外机;21:左隔板;22:右隔板;23:芳通风道隔板;25:芳通风机;215:向下芳通风量阀;225:向上旁通风量阀;235:换向阀板;30:除湿蒸发器;31:上除湿蒸发器;311:上除湿蒸发器风机;312:上排湿导流罩箱;313:上接水盘;314:上排湿口 ;315:上排湿密封风阀;316:上排湿分流翻板;317:上除湿导流分流箱;318:上排湿口密封管帽;319:向上贯通管道密封止回阀;320:向上旁通风管密封止回阀;32:下除湿蒸发器;321:下除湿蒸发器风机;322:下排湿导流罩箱;323:下接水盘;324:下排湿口 ;325:下排湿密封风阀;
[0029] 326:下排湿分流翻板;327:下除湿导流分流箱;328:下排湿口密封管帽;329:向下贯通管道密封止回阀;330:向下旁通风管密封止回阀;33:排水管;331:左边保温管道;332:右边保温管道;333:管道风阀;34:管道风机;341:向上管道风机;342:向下管道风机;351:左旁通风管;352:右旁通风管;361:向下旁通风管风机;362:向上旁通风管风机;381:向下旁通风管风阀;391:向上旁通风管风阀;35:喷雾管;36:自动排水器;37:喷蒸管;38:调节水阀;40:主冷凝器;41:主冷凝器风机;50:加热器;51:向上加热器;511:向上加热器风机;52:向下加热器;521:向下加热器风机;60:辅助冷凝器;70:蒸汽发生器;71:增压水泵;72:恒温冷热水混合阀;73:小型增压水泵;74:感应水流开关;711:上水滴雾化喷头;721:下水滴雾化喷头;811:上蒸汽雾化喷头;821:下蒸汽雾化喷头;80:蓄热水箱;90:辅助蒸发器;91:辅助蒸发器风机。
具体实施方式
[0030] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0031] 图1是本发明所述的双向气流烘烤装置内部平面剖视图。图2是图1所示的双向气流烘烤装置的A-A剖视图。如图1和图2所示,双向气流烘烤装置100包括:箱体10、热泵系统20、除湿蒸发器30、主冷凝器40、加热器50、蓄热水箱80和蒸汽发生器70。
[0032] 箱体10是对称结构,箱体10由保温耐腐蚀材料制成,箱体10内部形成气流循环通道,箱体10内设有与箱体10内壁平行的隔板,包括与顶端平行相对的上隔板12,与底端平行相对的下隔板13,与左侧壁平行相对的左隔板21,与右侧壁平行相对的右隔板22,左隔板21和右隔板22之间用于设置风量阀。
[0033] 箱体10底部设有隔层18,隔层18两边分别形成热泵回风风道和热泵加热风道;后隔板14与隔层18平行相对,后隔板14和隔层18之间形成热泵加热风道,设定后隔板14到隔层间的距离和隔层18厚度一致,主冷凝器40出风侧边缘和热泵回风风道的隔层18表面平齐,根据主冷凝器40上边缘和下边缘到后隔板14的距离画出矩形,对角线的交点即为阀板轴心,矩形的角点定义为U和D,外接圆和隔层的交点定义为M,据此设置换向阀板235的大小,换向阀板235长度和主冷凝器40长度一致,换向阀板235用于热泵加热风道内主冷凝器40释放的热气流的上下导向或对热泵回风风道进行隔离关闭。前隔板15与后隔板14平行相对,二者之间形成旁通风道,其内设置旁通风道隔板23,旁通风道中心设置旁通风机25,从上、下旁通风道口处通过旁通风道隔板23连接旁通风机25,连接风道隔板23形成的通道用于旁通风机25启动时旁通空气的导向流通。
[0034] 箱体10上开设箱门11,箱体10采用多层耐高温玻璃箱门11,通常采用耐高温双层玻璃,便于在烘烤过程中对烘烤物料的变化进行观察,箱门11的耐高温玻璃门框的内边沿处设有双层硅胶磁性密封条。
[0035] 优选地,箱体10内设有上均流扩散挡板16和下均流扩散挡板17 ;气流在上/下均流扩散挡板16/17间定向流动;上/下均流扩散挡板16/17和上/下隔板12/13之间分别设有向下/向上导风板19/20,通过调节向上/向下导风板19/20的叶片方向,气流可以箱体10内均匀分布;上/下均流扩散挡板16/17、向上/向下导风板19/20用于箱体10内气流流场的均匀分布,避免在箱体的拐角处产生涡流冲击等,减小风阻。上/下均流扩散挡板16/17具有一定几何形状的开孔尺寸和间距,两者共同提高纵横面风速和温度场的分布均匀性。
[0036] 向上/向下导风板19/20有助于箱内10向上/向下加热器风机511/521排出的气流均匀地流向箱体10内部形成上升或下降气流。
[0037] 热泵系统20位于箱体10外侧,箱体10和热泵系统20外机采用分体式结构,两者采用工质管连接,箱体10可放置于室内使用,将热泵系统20外机放置于阳台或室外空旷处(如楼顶),方便吸取外部环境空气的热量。
[0038] 热泵系统20用于提供热量给箱体10,对箱体10内的湿热气流进行除湿。热泵系统20系统循环可以采用带中间冷却或经济器的双级压缩循环,并且可通过一定的阀门控制单双级转换,外界温度很低时,启动双级压缩循环,外界环境温度较高时切换为常规单级。
[0039] 两个除湿蒸发器分别是上除湿蒸发器31和下除湿蒸发器32,由置于隔层18内的保温管道33贯通,在本实施例中,两者均为翅片管式蒸发器,上/下除湿蒸发器31/32相对位于隔层18的顶端和底端并倾斜45°放置,且相对位于热泵回风风道的顶端和底端,上/下除湿蒸发器31/32位于箱体10顶端/低端相对的上隔板12上方/下隔板13下方的水平中心处,在箱体10内对称设置,且分别连接相应上/下除湿蒸发器风机311/321。经除湿蒸发器30脱湿后的气流经风机流向隔层中心的主冷凝器40。
[0040] 上/下除湿蒸发器31/32由隔层18内的左/右边保温管道331/332贯通,形成循环回路,气流可以在左/右边保温管道331/332内上下循环流动,左/右边保温管道331/332的中间内部连接向上/向下管道风机341/342,开启管道风机34产生风压,将气流分别吸入保温管道33内,输送至上/下除湿蒸发器31/32内,二者可以同时或单独进行除湿处理。管道风机通常采用可调速型,根据需要可产生不同的风压。
[0041] 优选地,双向气流烘烤装置100还包括两个管道密封风阀333,用于保温管道内气流流向的止逆控制和调节气流流量,管道出口处设置向上贯通密封止回阀319和向下贯通密封止回阀329,预防采用单个除湿蒸发器除湿或控制除湿停止时热湿气流进入保温管道33内部。
[0042] 优选地,箱体10顶部相对的上隔板12、下隔板13上设有上排湿分流翻板316、至少一个上排湿口 314和下排湿分流翻板326、至少一个下排湿口 324,上/下排湿口对称分布,上/下除湿分流翻板对称分布。上/下排湿口各通过硬保温管直通箱体10外部,并在箱体10外部的硬保温管末端开口设置密封管帽予以密封,上/下排湿口通往箱体外部的硬保温管中间分别通过保温管与隔层18内的右边保温管道332和左边保温管道331密封连通,且上/下排湿口和上/下隔板连接处分别装有上/下排湿密封风阀315/325,密封风阀是电动密封风阀,当湿度的实际值大于设定值时,密封风阀可以自动打开,向上/向下管道风机341/342将湿热气流输送至上/下除湿蒸发器31/32内进行除湿。密封风阀外表面包有保温层,阀叶通常配装硅胶密封圈以保证其密闭性。上/下除湿分流翻板设在向下/向上加热器上前方和下前方并和旁通风到开口相对了,和旁通风道开口相对。
[0043] 上/下排湿密封风阀315/325打开时,上/下排湿口 314/324使得上/下隔板12/13两侧连通,气流可以通过;上/下排湿分流翻板316/326处于打开状态时,使得上/下隔板12/13两侧连通,气流可以通过。上/下排湿口 314/324对称分布,上/下排湿分流翻板316/326对称分布。
[0044] 优选地,上/下除湿蒸发器31/32下方各设有一个上/下接水盘313/323,上/下接水盘313/323由排水管33连接,且连通到箱体10外,排水管33末端连接有自动排水器36,可自动将冷凝水通过自动排水器36排至箱体外部。
[0045] 箱体10内上升式气流控制时,气流通过上排湿密封风阀315打开的排湿口 314和打开状态的上排湿分流翻板316进入上除湿蒸发器31,并进行除湿。箱体10内下降式气流控制时,气流通过下排湿密封风阀325打开的下排湿口 324和打开状态的下排湿分流翻板326进入下除湿蒸发器32,并进行除湿。
[0046] 优选地,上/下除湿蒸发器31/32前方设有上/下排湿导流罩箱312/322 ;排湿分流翻板开口作为排湿导流罩箱的进气口,打开上排湿翻板湿热空气在除湿蒸发器30风机的风压下分别进入上/下排湿导流罩箱312/322内,上/下排湿导流罩箱312/322用于除湿气流的导向流通;上/下除湿导流分流箱317/327的进口分别与上/下排湿导流罩箱312/322出口密封连接成为一体,且分别位于隔层18上部和下部,两者连接形成除湿通道用于箱体内部的气流的导向流通。上/下除湿导流分流箱317/327开设除湿通道出口,除湿通道出口分别位于热泵回风风道上部和下部,除湿通道出口处设有除湿蒸发器30。
[0047] 两个除湿蒸发器30边缘和两个除湿导流分流箱的除湿通道出口分别密封连接,除湿导流分流箱在隔层内的两边分别开孔用于连接管道,开孔处和管道之间分别连接有上/下管道密封风阀181/182。上/下除湿蒸发器31/32前方设有上/下除湿导流分流箱317/327和上/下排湿导流罩箱312/322,三者各连成一体;
[0048] 上/下除湿导流分流箱317/327经过隔层18的部分开口形状为长方体,且长方体在隔层18内部的两边设有连通两侧的渐缩通道形成侧吸罩结构,通道末端开设孔口连接密封风阀和保温管道33,使得保温管道33两边的气流在管道风机的风压下通过侧吸罩捕集湿热气流进入保温管道33,或从管口吹入上除湿导流分流箱317或下除湿导流分流箱327时使得气流流速下降,由此产生比较柔和的气流有助于进入除湿蒸发器30并提高除湿效果。中间长方体和隔层18厚度一致,长度和除湿蒸发器30 —致,且与上排湿导流罩箱312或下排湿导流罩箱322连接成为一体,上/下除湿导流分流箱317/327位于热泵回风风道的一侧开设除湿通道出口,且分别密封连接上/下除湿蒸发器31/32,除湿蒸发器30在热泵回风风道内倾斜安装,使得经过除湿蒸发器30后的脱湿气流顺利导向主冷凝器40进行预热。
[0049] 主冷凝器40位于箱体10后部相对的隔层18中心处,且与主冷凝器风机41相连接,并与换向阀板235密封连接成为一体,在主冷凝器40周边进行保温隔热处理。主冷凝器40主要用于内部热风循环换热,循环气流经过主冷凝器40从热泵系统20回风风道流向热泵加热风道,还用于预热来自上/下除湿蒸发器31/32除湿后的脱湿后降温的空气。主冷凝器40与热泵系统20通过工质管连接,通常,主冷凝器40为双风风冷冷凝器。
[0050] 两个加热器50分别是向上/向下加热器51/52,向上/向下加热器51/52位于箱体10后部相对的后部隔板14顶端/底端出风口处和箱体10内部相通,_■者在后部隔板14上对称分布;向上/向下加热器51/52面向箱体10顶端/底端出风口处配备向上/向下加热风机511/521,向上/向下加热风机511/521气流流向均指向上/向下导风板19/20后进入箱体10内部。
[0051] 向上/向下加热风机511/521也可以采用耐高温横流风机,横流风叶和加热器长度一致,可以作为电加热器的散热风机,同时作为内部的热风循环风机,横流风机出风侧边缘和加热器50边缘密封连接,使得加热器50和风机连成一体,出风口处产生的风压将热泵加热风道内经主冷凝器40换热释放出的热气流引入箱体内部。加热器50可以采用电加热器。优选地,电加热器包括电加热棒,电加热棒内置于换热肋片管内。
[0052] 优选地,上隔板12下与下隔板13上与隔层18连接处对称设有向下/向上回风分流阀板171/172,向下/向上回风分流阀板171/172置于紧贴上/下隔板12/13的下/上方,向下/向上回风分流阀板171/172和上/下排湿分流翻板316/326打开方向在A-A剖视图上设定为顺时针/逆时针旋转,向下/向上回风分流阀板171/172设定的开口面积分别与向上/向下加热器51/52开口面积相同,向下/向上回风分流阀板171/172分别与向下/向上加热器52/51分别隔着热泵加热风道的两边开口平行相对,用于调节循环气流进入热泵回风风道的风量。
[0053] 若上/下排湿分流翻板316/326、向下/向上回风分流阀板171/172关闭,换向阀板235打到M-M,即关闭热泵回风风道,主冷凝器风机41停转,采取热泵停机的方式或同时切换到辅助冷凝器60制热,在向上/向下加热器风机保持运转的情况下,打开旁通风道阀和旁通风机,此时空气量近似全部流经旁通通道,可认为旁通率为I。
[0054] 通过控制向下/向上回风调节阀171/172、向下/向上旁通风道阀215/225、上/下排湿分流翻板316/326三者的开度可调整旁通风道和热泵回风风道的空气比例,即通过控制旁通率来控制箱体10内循环进风口和除湿蒸发器进风口空气的温度和湿含量,即相对湿度。当空气的湿含量达到要求时,减少旁通率,根据箱内气流流向将换向阀板打到U-U或D-D,主冷凝器风机41启动,同时切换到主冷凝器40换热,将流经热泵回风风道的水分除去。湿含量降到一定数值时,将旁通率又调节为1,如此循环往复,用于烘烤过程的降速阶段等提闻除湿效率。
[0055] 若向下/向上旁通风道阀215/225关闭,旁通风道风机停转,旁通风道内没气流通过,旁通率为0,此时采用热泵系统和电加热联合进行供热,此工作模式可用于烘烤的预热阶段和恒速阶段。
[0056] 另外,也可以打开旁通风管风阀,启动旁通风管风机来是实现旁通空气的小流量调节,箱体10内呈气流上升式时,打开向下旁通风管风阀381同时启动向下旁通风管风机361,旁通空气经过打开的向下旁通风管风阀381通过右旁通风管352与向上加热器51出口处的出热泵加热风道的热干空气混合后进入箱体内部。箱体10内呈气流下降式时,打开向上旁通风管风阀391同时启动向上旁通风管风机362,旁通空气经过打开的向上旁通风管风阀391通过左旁通风管351与向下加热器52出口处的出热泵加热风道的热干空气混合后进入箱体内部。左/右旁通风管351/352进风口和出风口可以设在左/右隔板21/22的上部和下部,也可以设在后隔板15上朝向箱体内部。通常,旁通风管风机采用可调速的耐高温离心风机。为防止热气流进入旁通风管,在旁通风管出口处设置密封止回阀,包括向上旁通风管密封止回阀320和向上旁通风管密封止回阀330。
[0057] 烘烤后期温度高相对湿度低,此时允许热泵停机,将向下/向上回风调节阀171/172、向下/向上旁通风道阀215/225、上/下排湿分流翻板316/326全部关闭,将换向阀板235翻转打到M-M,打开上/下排湿口密封管帽318/328,系统可充当电热热风循环干燥设备,适应烘烤时对高温的需求,物料烘烤适应性比较广泛。
[0058] 蓄热水箱80与水源管道连接,蓄热水箱80经增压水泵71与箱体10通过保温水管连接。蓄热水箱80位于箱体10外部或箱体10的下隔板13下方的空腔内。
[0059] 箱体10内设有上/下水滴雾化喷头711/721、上/下蒸汽雾化喷头811/821。
[0060] 蒸汽发生器70与箱体10通过蒸汽管道37连接,且与蓄热水箱80通过保温水管连接,蒸汽发生器70将蓄热水箱80内的水转换为一定压力的蒸汽,并通过蒸汽管道37输送到箱体10内部,上/下蒸汽雾化喷头811/821连接蒸汽管道37末端位置,将上/下蒸汽雾化喷头811/821置于箱体10内部的上/下导风板19/20前方(上、下各一个),根据气流循环流向使用其中一个,喷头方向指向箱体内部,用于,增加箱体内物料和气流的湿度,蒸汽发生器70通常采用小型自动电蒸汽锅炉,可根据蒸汽发生器70单位时间产生的蒸汽量和物料所需蒸汽量来选择适当的功率。
[0061] 优选地,实验室用双向气流烘烤装置双向气流烘烤装置100还包括辅助冷凝器60,辅助冷凝器60与热泵系统20连接,热泵系统将热量传输到所述主冷凝器后释放。辅助冷凝器60置于热泵系统20的外机内部,且与蓄热水箱80用保温水管连接,辅助冷凝器60和主冷凝器40的冷却面积一致,辅助冷凝器60可以将热泵系统20达到设定温度后的富余热量通过自来水(冷水)一步快速换热并存储到蓄热水箱80内,以稳定热泵系统20供给到箱体10内的热量。冷水可以吸收热泵系统20的热量,通过控制调节水阀38控制冷水流量,制备具有一定温度的热水进入蓄热水箱80予以储存,通常在自来水进水管处设置缺水报警装置。
[0062] 当烘烤某些特殊物料时,出现增湿所需的热水消耗量小于通过热泵冷水直热产出的热水量,造成蓄热水箱80内的热水到达最高水位,此时安装于接近最高水位处的感应水流开关74检测有水流信号,通过水流开关74控制小型水泵73启动,将蓄热水箱中的热水排出另外储存或用作它途,保证辅助冷凝器60换热的正常进行,一般计算好蓄热水箱80的容量,不会出现这种情况。辅助冷凝器60通常采用带自净能力的高效换热器。在本实施例中,高能效热泵直热式制取热水系统具有热泵系统工况稳定,综合能效高,延长部件寿命等优点,因是现有技术,具体不再赘述。
[0063] 增压水泵71和箱体10之间连接恒温冷热水混合阀72,三者用保温水管连接,增压水泵71与蓄热水箱80和自动蒸汽发生器70用保温水管连接,增压水泵71将蓄热水箱80内的热水和自来水经过恒温冷热水混合阀72混合后输送到箱体10内部进行喷雾,恒温冷热水混合阀72可以调节一定范围内的出水温度适应喷雾需要,将上/下水滴雾化喷头711/721置于上/下导风板19/20前方(上、下各一个),根据气流循环流向使用其中一个,喷头方向指向箱体内部,当箱内湿度过低时在向上/向下加热风机511/521的风压下将湿气流引入箱体内部用于增加物料和气流的湿度,从而有效地利用热能,提高热泵的能源利用率。增压水泵71通常采用冷热型。
[0064] 优选地,双向气流烘烤装置双向气流烘烤装置100还包括辅助蒸发器90,辅助蒸发器90与热泵系统20连接,热泵系统20辅助蒸发器90置于热泵系统20的外机内部,出风方式可以为顶出风或侧出风。在辅助蒸发器风机91的作用下,辅助蒸发器90吸取外部环境空气中的热量提供给热泵系统20来实现箱体10内部快速升温,热泵系统20通过制热系统循环将热量传输到主冷凝器40后释放热量。
[0065] 另外,双向气流烘烤装置100还可以建立友好的人机界面,配备全自动智能温湿度控制系统,控制测得的实际温湿度与设定的温湿度相比较,按照特定的控制算法输出不同的开关量或其它输出量,从而控制各个风阀、电子阀门及风机的开关等。控制系统可具备自动记录温湿度、风量、风速、称重,物料含水率等功能,便于检查烘烤曲线的跟踪情况。
[0066] 下面介绍双向气流烘烤装置100的调控方法。其包括气流控制过程、温度控制过程和湿度控制过程。
[0067] 图3是图1所示的双向气流烘烤装置的B-B剖视图;图4是图1所示的双向气流烘烤装置的上升式气流控制示意图;图5图4所示的双向气流烘烤装置的上升式时由上而下贯通的除湿气流流向控制C-C剖视示意图;图6是图1所示的双向气流烘烤装置的下降式气流控制示意图;图7是图6所示的双向气流烘烤装置的下降式时由下而上贯通的除湿气流流向控制D-D剖视示意图。
[0068] 首先,介绍双向气流烘烤装置100的气流控制过程,其包括上升式气流控制过程和下降式气流控制过程。
[0069] 箱体10内部上方中间设有循环出风口,气流方向变换后即作为进风口,即向上/向下加热器51/52所处的位置开口,可以控制向上/向下加热风机511/521的开启关闭,从而实现箱体10内的气流的上升或下降的流向控制。
[0070] 如图3、图4和图5所示,启动向上加热风机521,不启动向下加热风机511,下排湿分流翻板326、下排湿密封风阀325、向上回风分流阀板172保持密闭,启动主冷凝器风机41,换向阀板翻转打到D-D,箱体10内部的气流呈上升式。
[0071] 如图6和图7所示,启动向下加热风机511,不启动向上加热风机521,上排湿分流翻板316、上排湿密封风阀315、向下回风分流阀板171保持密闭,启动主冷凝器风机41,换向阀板翻转打到U-U,箱体10内部的气流呈下降式。
[0072] 然后,介绍双向气流烘烤装置100的湿度控制过程。
[0073] 箱体10内湿度的实际值远大于设定值时,箱体10内呈气流上升式时,开启上排湿分流翻板316、上管道密封风阀181,启动向下管道风机342、上、下除湿蒸发器风机311、321,湿气流在上除湿蒸发器风机311的风压下,由上除湿分流翻板316流经上除湿蒸发器31,另一部分湿气流在向下管道风机342的风压下通过保温管道332进入下除湿蒸发器32,同时,打开上密封风阀315,由上排湿口 314经过右保温管道332进入下除湿蒸发器32进行除湿,同时切换向下管道风机342运转速度为高速,有助于提高排湿速度,上/下除湿蒸发器31/32共同吸收气流中的热量并排出凝结水;冷却后的脱湿空气经过主冷凝器40换热和电加热器50的进一步加热升温,再次进入箱体10内部进行气流循环。
[0074] 箱体10内呈气流下降式时,开启下排湿分流翻板326、下管道密封风阀182,启动向上管道风机341、上、下除湿蒸发器风机311、321,向上管道风机341,湿气流在下除湿蒸发器风机321的风压下,由下除湿分流翻板326流经下除湿蒸发器32,另一部分湿气流在向上管道风机341的风压下通过左保温管道331进入上除湿蒸发器31,同时,打开下密封风阀325,由下排湿口 324经过左保温管道331进入上除湿蒸发器31进行除湿,同时切换向上管道风机341运转速度为高速,有助于提高排湿速度,下/上除湿蒸发器32/31共同吸收气流中的热量并排出凝结水;冷却后的脱湿空气经过主冷凝器40换热和电加热器50的进一步加热升温,再次进入箱体10内部进行气流循环。
[0075] 箱体10内湿度的实际值略大于设定值时,管道风机34停止,则不需要同时开启上/下除湿蒸发器31/32,只需开启一侧除湿蒸发器30,同时管道密封风阀闭合。
[0076] 当箱体10内呈上升式气流时,则开启上排湿分流翻板316,启动上除湿蒸发器风机311,气流由上除湿分流翻板316进入上除湿蒸发器31,上除湿蒸发器31吸收气流中的热量并排出冷凝水;冷却后相对干燥空气经过主冷凝器40换热和向上电加热器52进一步加热升温,再次进入箱体10进行气流循环。
[0077] 当箱体10内呈下降式气流时,则开启下除湿分流翻板326,启动下除湿蒸发器风机32,气流由下排湿分流翻板326进入下除湿蒸发器32,下除湿蒸发器32吸收气流中的热量并排出冷凝水;冷却后相对干燥空气经过主冷凝器40换热和向下电加热器51的进一步加热升温,再次返回进入箱体10进行气流循环。
[0078] 箱体10内湿度的实际值小于设定值时,首先调节恒温冷热水混合阀72设定所需水温,箱体内呈上升式气流时,启动增压水泵,经下水滴雾化喷头形成具有一定压力的水雾,用于增加箱体内物料和气流的湿度。箱体内呈下降式气流时,启动增压水泵,经上水滴雾化喷头形成具有一定压力的水雾,用于增加箱体内物料和气流的湿度。
[0079] 排湿气流温度较高而相对湿度较低时,物料水分排出较难或进入降速干燥阶段,直接将热空气进入除湿蒸发器30降温除湿,蒸汽发生器70制冷量有效利用率低,造成没有水分凝结析出,此时控制将向下/向上旁通风阀、打开一定角度,同时旁通风机启动,当箱体10内呈上升式时,旁通风机25向下送风,来自箱体10内部的湿热空气一部分经上除湿分流翻板316或上排湿口 314进入上除湿蒸发器31除湿,再经过主冷凝器40换热和向上电加热器51的进一步加热后回到箱体10内部,另一部分经旁通风道与出热泵加热风道的热干空气混合后进入箱体内部;当箱体10内呈下降式气流时,旁通风机25向上送风,来自箱体10内部的湿热空气一部分经下除湿分流翻板326或下排湿口 324进入下除湿蒸发器32除湿,再经过主冷凝器40换热和向下电加热器52的进一步加热后回到箱体10内部,另一部分经旁通风道与出热泵加热风道的热干空气混合后进入箱体内部。
[0080] 此时可控制旁通风阀和向上/向下回风分流阀板171/172成最佳开度,分别计算出空气流量,控制达到最佳的循环空气旁通率,用于提高除湿效率。
[0081] 另外,也可采用预冷的方式将热空气预冷后进入除湿蒸发器30,如采用热管回热技术等,本实施例中,作为系统可选的组件,可采用分离式热管可将热管吸热端放置于的上/下导流分流箱317/327和隔层连接的长方体通道内,放热端放置于热泵回风风道内(可置于除湿蒸发器后主冷凝器前方),降低进除湿蒸发器30气流的温度,使除湿气流温度更接近露点,提高除湿蒸发器的除湿效率。
[0082] 然后,介绍实双向气流烘烤装置100的温度控制过程。
[0083] 箱体10内温度的实际值略小于设定值时,启动热泵系统20和主冷凝器40释放热量,只采用热泵系统20为双向气流烘烤曲线实验箱100提供热量,同时启用向上或向下加热器51、52进行温度辅助微调节。
[0084] 箱体10内温度的实际值远小于设定值时,启动热泵系统20和主冷凝器40释放热量,同时启用向上或向下加热器51、52进行辅助加热,二者联合为热泵式双向气流烘烤曲线实验箱100提供热量。
[0085] 箱体10内温度的实际值略大于设定值时,则向上和向下加热器51、52停止制热,仅开启热泵系统20的主冷凝器40释放热量,热泵系统20为热泵式双向气流烘烤曲线实验箱100提供热量,同时切换到辅助冷凝器60并保证主冷凝器风机41持续运转,将热泵系统20达到设定的工作温度后多余的热量转换并转移至蓄热水箱80。
[0086] 箱体10内温度的实际值远大于设定值时,则关闭向上/向下加热器51/52,仅启用热泵系统20的主冷凝器40释放热量,如采用多级压缩热泵将热泵多级切换为常规单级,也可通过降低冷凝器和蒸发器风扇转速,同时改变压缩机转速或频率、电子膨胀阀开度等实现热泵制热性能的改变,在控制系统对热泵系统进行能量调节仍然无法满足要求时,开启辅助冷凝器60并保证主冷凝器风机41持续运转,将热泵系统20达到设定的工作温度后多余的热量转换并转移至蓄热水箱80,进而控制箱体10内实际温度下降至设定值。
[0087] 通过上述本发明提供的实施例提供的双向气流烘烤装置,其一,箱体空气循环风道具备热泵回风风道,热泵加热风道和旁通风道三个风道用于热风除湿加热和循环,并采用空气源热泵和常规电加热的组合的烘烤方式;箱体内部形成上升式或下降式气流,两种气流流向控制方式可以单独开启,也可以定时交替开启,实现双向流控制箱体内部气流流场均匀分布,有效消除温度死角;其二,采用空气源热泵为主、电加热器为辅的联合制热方式,实现了箱体内温度和湿度升降及恒定的有效控制;另外,辅助冷凝器能将热泵的富余热量引至蓄热水箱用于制备热水,实现热量全部回收,且热水用于箱体内增湿,辅助冷凝器可以保证箱体内温度恒定,热泵无须停机便可稳定箱体内温度和湿度;其三,可实现循环空气的旁通率调节,用于提高除湿效率;两种方式控制排湿,可以提高排湿效率,保证排湿效果;其四,低温烘烤时可单独启用热泵或启用热泵-电热联合烘烤方式,高温时可单独启用电热热风进行烘烤,物料烘烤温度的适应性比较广泛;其五,箱体采用的空气封闭式循环,不受外界干扰,可有效保持物料色泽成分。
[0088] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双向气流烘烤装置,其包括:箱体,所述箱体内设有与其内壁平行的隔板,所述箱体后部设有隔层,所述箱体开设箱门,其特征在于, 热泵系统,所述热泵系统外机与所述箱体用工质管道连接; 两个除湿蒸发器,包括由所述隔层内的保温管道贯通的上除湿蒸发器和下除湿蒸发器,倾斜放置且相对位于热泵回风风道的顶端和底端,所述保温管道内的管道风机吸入气流且分配到两个除湿蒸发器分别进行除湿; 主冷凝器,所述主冷凝器位于所述隔层中心,且与所述热泵系统连接,所述主冷凝器用于气流循环时对气流进行换热升温; 两个加热器,包括向上加热器和向下加热器,且位于所述箱体后部相对的隔板的顶端和底端; 蓄热水箱,所述蓄热水箱与水源管道连接,且与所述箱体管道连接; 蒸汽发生器,所述蒸汽发生器与所述箱体的蒸汽管道连接,且与所述蓄热水箱水管连接,所述蒸汽发生器将所述蓄热水箱内的水转换为蒸汽并输送至箱体内。
2.如权利要求1所述的双向气流烘烤装置,其特征在于,还包括辅助冷凝器,所述辅助冷凝器置于所述热泵系统外机内部并与所述热泵系统连接,且与所述蓄热水箱水管连接,所述辅助冷凝器将所述热泵系统内的富余热量换热转移至所述蓄热水箱。
3.如权利要求1所述的双向气流烘烤装置,其特征在于,还包括辅助蒸发器,所述辅助蒸发器置于所述热泵系统外机内部并与所述热泵系统连接,所述热泵系统吸收外部空气中的热量并传输到所述主冷凝器后释放。
4.如权利要求1所述的双向气流烘烤装置,其特征在于,所述箱体顶部相对的隔板上设有上排湿分流翻板和至少一个上排湿口,所述箱体底部相对的隔板上设有下排湿分流翻板和至少一个下排湿口 ;所述上排湿口和所述下排湿口分别与所述保温管道连通,且分别装有电动密封风阀。
5.如权利要求1所述的热泵式双向气流烘烤装置,其特征在于,所述箱体包括的后隔板、前隔板、左隔板和右隔板形成旁通风道,所述前隔板上下开口处设有活动导风板,前隔板和后隔板之间形成的上下开口处设有旁通风道阀,所述旁通风道内部中心设置正反转双面送风风机。
6.如权利要求1所述的双向气流烘烤装置,其特征在于,所述上除湿蒸发器和所述下除湿蒸发器下方各设有一个接水盘,两个所述接水盘由排水管连接,所述排水管连通到所述箱体外。
7.如权利要求1所述的双向气流烘烤装置,其特征在于,所述除湿蒸发器前方设有排湿导流罩箱;所述排湿导流罩箱用于来自箱体内部的湿热气流的导向流通;所述除湿导流分流箱与排湿导流罩箱连接且位于所述隔层的上部和下部,两者连接形成的通道用于湿热气流的导向流通,所述除湿导流分流箱开设通道出口,通道出口分别位于热泵回风风道上部和下部,通道出口处倾斜设置除湿蒸发器;所述除湿导流分流箱位于隔层内的两边分别开孔用于连接管道,开孔处和所述保温管道之间连接有管道密封风阀。
8.如权利要求1所述的双向气流烘烤装置,其特征在于,所述箱体内设有上均流扩散挡板和下均流扩散挡板;所述上均流扩散挡板和所述箱体顶部相对的隔板之间设有向下导风板,所述下均流扩散挡板和所述箱体底部相对的隔板之间设有向上导风板;所述上均流扩散挡板、所述下均流扩散挡板、所述向上导风板和所述向下导风板有利于箱体内气流流场的均匀分布。
9.如权利要求1所述的双向气流烘烤装置,其特征在于,所述电加热器对称安装于所述箱体内部隔层与之平行相对的隔板的顶端和底端,所述电加热器包括电加热棒,所述电加热棒内置于换热肋片管内。
10.如权利要求1所述的双向气流烘烤装置,其特征在于,所述箱体顶部相对的隔板下和隔层连接处设有向下回风分流阀板,所述箱体底部相对的隔板上和隔层的连接处设有向上回风分流阀板,两者分别与所述向下加热器和所述向上加热器开口平行相对。
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