CN105423705B - 双阶段冰‑低温热泵联合干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双阶段冰‑低温热泵联合干燥装置，其结构简单，设计巧妙，布局合理。它采用一套工质循环系统，在无需增加额外的辅助制冷和制热设备的前提下，通过合理的空气管道布局来实现冰温干燥和低温干燥两种不同干燥方式的同时运行，两个干燥阶段的干燥参数可以分别进行调控，互不影响；并且它充分利用了冰温干燥室温度较低的排气，对低温干燥室排气进行预冷，混合后的空气以低于低温干燥室排气温度的温度进入蒸发器，减少了蒸发器用于降低空气温度所需要的能量，使蒸发器的大部分能量用于除湿，提高系统的除湿效率，避免了冰温干燥室排气冷量的浪费。

Description

双阶段冰-低温热泵联合干燥装置

技术领域

本发明涉及一种海珍品干燥装置，特别是一种双阶段冰-低温热泵联合干燥装置。

背景技术

干燥工艺是处理海珍品的主要方式之一，干燥后的海珍品体积小、质量轻、方便运输、货架期长，且一些海珍品会在干燥后产生独特的风味而得到消费者的青睐。干制海珍品作为滨海地区极具代表性的产品，对地区经济的发展有重要的促进作用，同时也对干燥设备提出了更高的要求。海珍品具有较高的营养价值，传统的干燥方式如日光干燥和热风干燥会影响干制海珍品的品质。目前，能够较高程度保留海珍品营养物质的干燥方式为冰温干燥和低温热泵干燥。

冰温干燥在0℃以下、生物体冻结点以上的温度带进行，可以防止细胞破坏、抑制有害微生物的活动和各种酶的活性，能最大程度保持海珍品的感官特性及营养物质。冰温干燥过程需要较大的风速以减轻换热器长期在较低温度下运行导致蒸发器结冰的状况，由于风速高，干燥空气与干燥室内物料接触时间短，干燥空气中的大部分冷量未得到充分利用就排出干燥室，大大降低了设备的能量利用率。且在冰温带进行干燥，物料内部水分扩散的驱动力小，水分不易从物料内部排出；物料长时间处于冰温、大风速的条件下进行干燥，物料表面结壳现象严重，进一步阻碍物料内部水分的扩散，从而导致冰温干燥时间长，同时也增加了高品位电能的消耗。

低温热泵干燥具有干燥过程温和、干制品品质高以及自身的能源回收利用率高等优点，适合海珍品等热敏性物料的干燥。干燥室出口的湿空气通过低温热泵干燥装置中的蒸发器降温除湿，但蒸发器的大部分能量用于降温，导致部分工况下装置除湿效果不佳。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单、设计巧妙，能够在一套制冷系统下同时实现冰温干燥和低温干燥，避免因单独开发冰温干燥装置而造成的能源浪费的同时，充分提高低温热泵干燥装置能源利用率的双阶段冰-低温热泵联合干燥装置。

本发明的技术解决方案是：一种双阶段冰-低温热泵联合干燥装置，其特征在于：所述的干燥装置由空气循环系统1和工质循环系统2两部分组成，

所述的空气循环系统1包括冰温干燥室3和低温干燥室4，且在冰温干燥室3和低温干燥室4内均设置有物料托盘5，冰温干燥室3和低温干燥室4的出口端均与混合管道6连通，且在冰温干燥室3和低温干燥室4的出口处均设置有风量调节阀7，在所述的混合管道6上也设置有风量调节阀7，并且混合管道6与回风管道8相接，二者的连接处设置有第一风机10，在回风管道8上也设置有风量调节阀7，回风管道8分别与低温送风管11和冰温送风管12相连，所述的低温送风管11的末端与低温干燥室4的入口端连接，所述的冰温送风管12的末端与冰温干燥室3的入口端连接，在低温送风管11上设置有相配的第二风机13和第一冷凝器14，在冰温送风管12上设置有相配的第三风机15、蒸发器16和第二冷凝器17，

所述的工质循环系统2包括压缩机18，压缩机18的排气口通过第一制冷剂管路19与辅助冷凝器20相连，与辅助冷凝器20相配的设置有第四风机21，辅助冷凝器20的出口端分别与第二制冷剂管路22和第三制冷剂管路23连通，在所述的第二制冷剂管路22上设置有电磁阀24，第二制冷剂管路22与所述的第一冷凝器14的入口端连通，第一冷凝器14的出口端与第四制冷剂管路25连接，在第四制冷剂管路25上设置有单向阀26，在第四制冷剂管路25上也设置有电磁阀24，且第四制冷剂管路25与所述的第二冷凝器17的入口端连通，第二冷凝器17的出口端与第五制冷剂管路27相连，在第五制冷剂管路27上也设置有单向阀26，且所述的第三制冷剂管路23与第五制冷剂管路27相连通，在第三制冷剂管路23上设置有两个电磁阀24，第三制冷剂管路23和第四制冷剂管路25之间连接有辅助制冷剂管路28，辅助制冷剂管路28与第三制冷剂管路23的连接处位于两个电磁阀24之间，辅助制冷剂管路28与第四制冷剂管路25之间的连接处位于单向阀26与电磁阀24之间，所述的第三制冷剂管路23和第五制冷剂管路27共同与第六制冷剂管路29连通，在第六制冷剂管路29上还设置有膨胀阀30，第六制冷剂管路29与所述的蒸发器16的入口端相连，蒸发器16的出口端通过管路与压缩机18的进气口相连。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

本种结构形式的双阶段冰-低温热泵联合干燥装置，其结构简单，设计巧妙，布局合理。它采用一套工质循环系统，在无需增加额外的辅助制冷和制热设备的前提下，通过合理的空气管道布局来实现冰温干燥和低温干燥两种不同干燥方式的同时运行，两个干燥阶段的干燥参数可以分别进行调控，互不影响；并且它充分利用了冰温干燥室温度较低的排气，对低温干燥室排气进行预冷，混合后的空气以低于低温干燥室排气温度的温度进入蒸发器，减少了蒸发器用于降低空气温度所需要的能量，使蒸发器的大部分能量用于除湿，提高系统的除湿效率，避免了冰温干燥室排气冷量的浪费；同时，它通过对两个干燥室出口处空气调节阀的控制，可以实现不同的排气混合比，从而控制混合后空气的状态使其满足不同的低温干燥室的干燥条件，提高了混合后空气的能源利用率；此外，它利用工质循环系统中的电磁阀和空气循环系统中的风机一同实现两个干燥室不同干燥参数的调控，调控响应速度快，控制精准，运行稳定，并且为了避免制冷剂管路分流造成的制冷工质分布不均匀问题，设置了合理的电磁阀布局和控制手段；这种联合干燥装置，可以实现闭式循环系统和半开式循环系统之间的切换，在闭式循环系统时，干燥装置内部环境相对独立，有效避免了外界环境的细菌、微生物等对物料品质的影响，且装置性能受外界环境影响较小，装置集成度高，制造成本低廉，因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域推广应用，其市场前景十分广阔。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示：一种双阶段冰-低温热泵联合干燥装置，由空气循环系统1和工质循环系统2两部分组成，

所述的空气循环系统1包括冰温干燥室3和低温干燥室4，并且在冰温干燥室3和低温干燥室4内均设置有物料托盘5，所述的冰温干燥室3和低温干燥室4的出口端均与混合管道6连通，同时在冰温干燥室3和低温干燥室4的出口处均设置有风量调节阀7，在所述的混合管道6上也设置有风量调节阀7；这个混合管道6与回风管道8相接，而且在混合管道6与回风管道8的连接处还设置有第一风机10，在回风管道8上也设置有风量调节阀7，回风管道8的出口端分别与低温送风管11和冰温送风管12相连，低温送风管11的末端与低温干燥室4的入口端连接，冰温送风管12的末端与冰温干燥室3的入口端连接，在低温送风管11上设置有第二风机13和第一冷凝器14，并且第二风机13和第一冷凝器14相互匹配，在冰温送风管12上还设置有相配的第三风机15、蒸发器16和第二冷凝器17；

所述的工质循环系统2包括压缩机18，压缩机18的排气口通过第一制冷剂管路19与辅助冷凝器20相连，与辅助冷凝器20相配的设置有第四风机21，辅助冷凝器20的出口端分别与第二制冷剂管路22和第三制冷剂管路23连通，在所述的第二制冷剂管路22上设置有电磁阀24，第二制冷剂管路22与所述的第一冷凝器14的入口端连通，第一冷凝器14的出口端与第四制冷剂管路25连接，在第四制冷剂管路25上设置有单向阀26，在第四制冷剂管路25上也设置有电磁阀24，且第四制冷剂管路25与所述的第二冷凝器17的入口端连通，第二冷凝器17的出口端与第五制冷剂管路27相连，在第五制冷剂管路27上也设置有单向阀26，且所述的第三制冷剂管路23与第五制冷剂管路27相连通，在第三制冷剂管路23上设置有两个电磁阀24，第三制冷剂管路23和第四制冷剂管路25之间连接有辅助制冷剂管路28，辅助制冷剂管路28与第三制冷剂管路23的连接处位于两个电磁阀24之间，辅助制冷剂管路28与第四制冷剂管路25之间的连接处位于单向阀26与电磁阀24之间，所述的第三制冷剂管路23和第五制冷剂管路27共同与第六制冷剂管路29连通，在第六制冷剂管路29上还设置有膨胀阀30，第六制冷剂管路29与所述的蒸发器16的入口端相连，蒸发器16的出口端通过管路与压缩机18的进气口相连。

本发明实施例的双阶段冰-低温热泵联合干燥装置的工作过程如下：启动本装置的电源，制冷工质在压缩机18的驱动下在工质循环系统2中循环流动，并在第一冷凝器14和第二冷凝器17中释放制冷工质的热量，用于加热空气循环系统1中的循环空气；所述的辅助冷凝器20用来调节制冷工质在各个冷凝器中的换热量；在蒸发器16中，制冷工质吸收空气循环系统1中循环空气的热量，对经过蒸发器16的空气进行降温、除湿处理。

本装置启动一段时间后，待冰温干燥室3和低温干燥室4的空气状态保持稳定后，将经过预处理后的需要进行干燥处理的物料放置在冰温干燥室3和低温干燥室4中的物料托盘5上，冰温干燥室3和低温干燥室4内的空气经过与物料间的换热后排出，并在混合管道6内混合，通过冰温干燥室3与低温干燥室4后排出的空气在混合管道6内的混合比可以通过各自出口处的风量调节阀7进行调节；这部分混合空气在第一风机10的驱动下进入回风管道8中进一步混合均匀；混合均匀后的在第二风机13和第三风机15的作用下，分别被送入低温送风管11和冰温送风管12，在冰温送风管12中，混合后的空气经过蒸发器16降温除湿后变为冷而干的空气，并在第二冷凝器17的作用下加热后进入冰温干燥室3；低温送风管11中，混合后的空气直接经过第一冷凝器14加热后进入低温干燥室4，完成一个完整的干燥循环；

当低温送风管11内吹送到低温干燥室4内的空气偏离设定的干燥空气状态时，可以利用第二制冷剂管路22、第三制冷剂管路23、第四制冷剂管路25、第五制冷剂管路27和辅助制冷剂管路28上的不同电磁阀24的开闭状态的选择来开启或停止第一冷凝器14内工质的循环；而这里的单向阀26则可以防止在电磁阀24动作时工质倒流；

同样的，当冰温送风管12内吹送到冰温干燥室3内的空气偏离设定的干燥空气状态时，可以利用第二制冷剂管路22、第三制冷剂管路23、第四制冷剂管路25、第五制冷剂管路27和辅助制冷剂管路28上的不同电磁阀24的开闭状态的选择来开启或停止第二冷凝器17内工质的循环；而这里的单向阀26则可以防止在电磁阀24动作时工质倒流。

利用混合管道6上和回风管道8上的风量调节阀7的开闭状态可以实现干燥系统闭式循环和半开式循环之间的切换。

Claims (1)

1.一种双阶段冰-低温热泵联合干燥装置，其特征在于：所述的干燥装置由空气循环系统（1）和工质循环系统（2）两部分组成，

所述的空气循环系统（1）包括冰温干燥室（3）和低温干燥室（4），且在冰温干燥室（3）和低温干燥室（4）内均设置有物料托盘（5），冰温干燥室（3）和低温干燥室（4）的出口端均与混合管道（6）连通，且在冰温干燥室（3）和低温干燥室（4）的出口处均设置有风量调节阀（7），在所述的混合管道（6）上也设置有风量调节阀（7），并且混合管道（6）与回风管道（8）相接，二者的连接处设置有第一风机（10），在回风管道（8）上也设置有风量调节阀（7），回风管道（8）分别与低温送风管（11）和冰温送风管（12）相连，所述的低温送风管（11）的末端与低温干燥室（4）的入口端连接，所述的冰温送风管（12）的末端与冰温干燥室（3）的入口端连接，在低温送风管（11）上设置有相配的第二风机（13）和第一冷凝器（14），在冰温送风管（12）上设置有相配的第三风机（15）、蒸发器（16）和第二冷凝器（17），

所述的工质循环系统（2）包括压缩机（18），压缩机（18）的排气口通过第一制冷剂管（19）与辅助冷凝器（20）相连，与辅助冷凝器（20）相配的设置有第四风机（21），辅助冷凝器（20）的出口端分别与第二制冷剂管路（22）和第三制冷剂管路（23）连通，在所述的第二制冷剂管路（22）上设置有电磁阀（24），第二制冷剂管路（22）与所述的第一冷凝器（14）的入口端连通，第一冷凝器（14）的出口端与第四制冷剂管路（25）连接，在第四制冷剂管路（25）上设置有单向阀（26），在第四制冷剂管路（25）上也设置有电磁阀（24），且第四制冷剂管路（25）与所述的第二冷凝器（17）的入口端连通，第二冷凝器（17）的出口端与第五制冷剂管路（27）相连，在第五制冷剂管路（27）上也设置有单向阀（26），且所述的第三制冷剂管路（23）与第五制冷剂管路（27）相连通，在第三制冷剂管路（23）上设置有两个电磁阀（24），第三制冷剂管路（23）和第四制冷剂管路（25）之间连接有辅助制冷剂管路（28），辅助制冷剂管路（28）与第三制冷剂管路（23）的连接处位于两个电磁阀（24）之间，辅助制冷剂管路（28）与第四制冷剂管路（25）之间的连接处位于单向阀（26）与电磁阀（24）之间，所述的第三制冷剂管路（23）和第五制冷剂管路（27）共同与第六制冷剂管路（29）连通，在第六制冷剂管路（29）上还设置有膨胀阀（30），第六制冷剂管路（29）与所述的蒸发器（16）的入口端相连，蒸发器（16）的出口端通过管路与压缩机（18）的进气口相连。