CN106871579B - 一种热泵真空耦合远红外干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热泵真空耦合远红外干燥装置，包括热泵系统、真空系统、远红外加热系统、控制系统，所述热泵系统、所述真空系统与所述远红外加热系统共用一真空干燥箱。所述热泵系统主要包括压缩机、外置蒸发器、外置冷凝器、内置蒸发器和内置冷凝器。所述控制系统与所述热泵系统、所述真空系统及所述远红外系统连接，用于设置和调节干燥工况，并实现干燥过程的在线监测。所述真空干燥箱内布置有多层置物架和加热盘管，所述加热盘管安装在所述各层置物架的下面。所述干燥箱内布置有循环对流风机和储水盒。本发明能够形成远红外辐射干燥、热泵干燥、真空干燥种干燥方法的优势互补集成，实现密闭稳态内循环脱水，实现真空状态下的过热蒸汽传热干燥。该发明成本较低，干燥均匀、高效节能、无微生物污染，产品品质高。
Description
技术领域
本发明涉及一种干燥装置，尤其涉及一种热泵真空耦合远红外干燥装置。
背景技术
现有的干燥装置大多分为物理干燥和化学干燥，而在需要物理干燥的过程中，大多又采用了高温吹风的原理，如现有中国专利名称为“一种改进的干燥机”申请号为CN201420848770.7的实用新型，其公开一种改进的干燥机，包括真空干燥箱和干燥机座，真空干燥箱安装于干燥机座顶部，干燥机座的底部设有进风口，干燥机座和真空干燥箱的连接处设有出风口，干燥机座内设有吹风机，吹风机和出风口之间设有加热器，真空干燥箱内设有多层干燥层，干燥层上设有物料盘，干燥层上带有漏风孔，物料盘由易导热材料制成，易导热材料为铜、铁、铝中的一种。本实用新型的优点是：即加热干燥快，还能防止浆料的四处飞溅的作用，但是仅仅能够用于粗干燥，其对干燥要求不高的情况，依据逆卡诺循环原理，将低品位热能提高为高品位热能，干燥方式较为温和，被干燥物料品质较好。对于大多食品和农产品干燥，往往要求干燥产品的含水率较低，然而在热泵干燥后期，由于物料和空气之间的传热系数减小，去除剩余水分从而达到干燥要求耗时较长，干燥速率慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种热泵真空耦合远红外干燥装置，能够大大提高干燥速率，且使干燥均匀、加大干燥处理量、干燥效果好、生产成本低、能效高。
本发明采用下述技术方案：
一种热泵真空耦合远红外干燥装置，包括密封的真空干燥箱箱体、对真空干燥箱箱体进行一次加热的热泵系统、对真空干燥箱进行抽真空的真空系统、储水盒、流动工质和对上述部件的运转启、停进行控制的控制系统；
所述真空干燥箱内水平设置有多层置物架和加热盘管，所述的加热盘管在每层置物架的下面均为均匀盘状设置，所述的储水盒为带有一个进水口的密封腔体；
所述热泵系统包括设置在真空干燥箱箱体外部的空气压缩机、外置蒸发器、外置冷凝器和设置在真空干燥箱箱体内部的内置蒸发器、内置冷凝器；
所述的真空系统包括真空泵和抽真空管，所述的真空泵通过抽真空管与真空干燥箱箱体连通，连接处密封设置；
所述外置冷凝器的出口端和加热盘管的进口端相连，加热盘管的出口端和所述内置冷凝器进口端相连，内置冷凝器的出口端与内置蒸发器的进水口相连，内置蒸发器的出口与外置蒸发器进口端相连，所述外置蒸发器的出口端和空气压缩机进口端相连，所述储水盒进水端与内置蒸发器出水口相连接；
所述控制系统包括中央处理器和可触摸显示器，所述中央处理器的输出端通过电源驱动电路与真空泵和空气压缩机电连接，用于设置和调节干燥工况，并实现干燥过程的在线监测。
还包括有设置在每层置物架上的承载板和称重传感器，所述的承载板为镂空结构，称重传感器设置在承载板的下方。
所述的对真空干燥箱进行二次加热的远红外加热系统，所述远红外加热系统包括远红外加热板和循环对流风机，所述的红外加热板与对流风机的输入端连接中央处理器的输出端。
本发明在真空条件下使物料中的固态水分直接升华成水蒸汽，从物料中排出，使物品干燥。利用真空泵对真空箱体抽真空，使其真空箱内达到预设真空度，利用热泵高压冷凝端给热方式，对箱体内加热，同时在箱体内安装强制对流风机，形成真空状态下的过热蒸汽传热干燥，挥发的部分蒸汽经过热泵蒸发端结露排出，在真空箱体内安装远红外加热板，提高给热效率。整个干燥过程就是物料获得热量，水分蒸发，部分蒸发水汽遇冷结露还原，经管路排出，部分蒸发水汽经过热泵冷凝端加热后，再循环加热物料，达到低温下的干燥目的。
附图说明
图1为本发明的电气原理框图；
图2为本发明使用状态结构示意图。
其中，1真空干燥箱箱体 2内置冷凝器 3外置蒸发器 4远红外加热板 5循环对流风机 6 储水盒7加热盘管 8多层置物架 9控制系统 10外置蒸发器11外置冷凝器 12空气压缩机13真空泵 14抽真空管。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括密封的真空干燥箱箱体1、对真空干燥箱箱体1进行一次加热的热泵系统、对真空干燥箱进行抽真空的真空系统、循环对流风机5、储水盒6和对上述部件的运转启、停进行控制的控制系统9；
所述真空干燥箱箱体1内水平设置有多层置物架8和加热盘管7，所述的加热盘管7在每层置物架8的下面均均匀盘状设置；加热盘管7中设置的适宜温度的环保制冷剂在干燥过程中循环流动，所述加热盘管7中流动的工质为物料干燥提供热量，均匀的盘状设置会使置物架8上的物料温度均匀升高，提高了干燥均匀度和干燥效率。
所述热泵系统包括设置在真空干燥箱箱体1外部的空气压缩机12、外置蒸发器10、外置冷凝器11和设置在真空干燥箱箱体1内部的内置蒸发器3、内置冷凝器2；所述外置蒸发器10和外置冷凝器11主要用来调节加热盘管中制冷剂的压力，以及维持真空干燥箱内的冷热负荷平衡。
所述的真空系统包括真空泵13和抽真空管14，所述的真空泵13通过抽真空管14和真空干燥箱箱体1相连通，连接处密封设置；
所述外置冷凝器11的出口端和加热盘管7的进口端相连，加热盘管7的出口端和所述内置冷凝器2进口端相连，内置冷凝器2的出口端与内置蒸发器3的进水口相连，内置蒸发器2的出口与外置蒸发器10进口端相连，所述外置蒸发器10的出口端和空气压缩机12进口端相连，所述储水盒6进水端与内置蒸发器3出水口相连接；
所述控制系统包括中央处理器和可触摸显示器，所述中央处理器的输出端通过电源驱动电路与真空泵和空气压缩机电连接，用于设置和调节干燥工况，并实现干燥过程的在线监测。 所述控制系统与空气压缩机、外置蒸发器、外置冷凝器、内置蒸发器、内置冷凝器、真空泵和空气压缩机电连接，用于设置和调节干燥工况，并实现干燥过程的在线监测。
本发明还包括有设置在每层置物架上的承载板和称重传感器(图中未示出)，所述的承载板为镂空结构，称重传感器设置在承载板的下方，所述称重传感器的输出端连接中央处理器的输入端。通过设置称重传感器和镂空结构的承载板，在不影响物料干燥效果的前提下，又能对物料的干燥效果进行实时掌控，实时监测干燥物的质量大小，发送质量数值到中央处理器，中央处理器对结果进行真空压力换算后，显示结果到触摸显示装置上，使干燥效果控制更加精确。
所述的对真空干燥箱进行二次加热的远红外加热系统，所述远红外加热系统包括远红外加热板4和循环对流风机5，所述的红外加热板4与对流风机5的输入端连接中央处理器的输出端。
该装置可实现真空状态下的过热蒸汽传热干燥。本发明在使用时首先，可以将被干燥的物料先冻结到三相点温度以下（干燥效果更好），然后通过控制系统9设定干燥温度和风机频率，则中央处理器根据设定的温度，启动真空泵13对真空干燥箱体1抽真空，达到预设真空度后，即达到对应的干燥温度值时，中央处理器关闭真空泵13，同时启动远红外加热板4和循环对流风机5，对密封室内的空气循环加热：此时中央处理器发送启动控制信号到空气压缩机12，空气压缩机12启动后，将热泵制冷剂经压缩机12压缩后升温升压，通过外置冷凝器11后流进真空干燥箱内的加热盘管7，直接对置物架8上的物料提供干燥热量，在负压条件下物料中的水分直接升华成水蒸汽，从物 料中排出。
从加热盘管7另一端排出的低热量的热泵制冷剂经内置冷凝器2和内置蒸发器3后进入外置蒸发器10，而后进入压缩机12，再次进行压缩加热循环利用；其中经内置冷凝器2时对内置冷凝器加热，内置冷凝器对经过的水蒸气进行过饱和加热，则过饱和加热的水蒸气经过内置循环对流风机的作用下，再次对物料进行加热干燥，过内置蒸发器3时，挥发的部分水蒸汽结露，由于真空干燥箱的密封设置，此干燥过程可以一直循环到设定时间结束。
其中，被干燥的物料在加热时挥发的部分蒸汽经过内置蒸发器3结露排出至储水盒6，部分蒸汽经过内置冷凝器2加热后，形成过热蒸汽，再循环加热物料。同时，远红外加热板4发出的红外线，直接被物料吸收转化为热能对物料进行干燥。整个干燥过程实现密闭稳态内循环脱水，形成真空状态下的过热蒸汽传热干燥。干燥过程中，真空泵无需持续工作，实现真空状态下的过热蒸汽传热干燥，既可快速带走物料表面的水分，又可保证物料的干燥质量，不仅大大提高节能效果，而且无微生物污染，产品品质高。
Claims (2)
1.一种热泵真空耦合远红外干燥装置，其特征在于：包括密封的真空干燥箱箱体、对真空干燥箱箱体进行一次加热的热泵系统、对真空干燥箱进行抽真空的真空系统、储水盒、流动工质和对热泵系统和真空系统的运转启、停进行控制的控制系统；还包括有设置在每层置物架上的承载板和称重传感器，所述的承载板为镂空结构，称重传感器设置在承载板的下方；
所述真空干燥箱内水平设置有多层置物架和加热盘管，所述的加热盘管在每层置物架的下面均为盘状设置，所述的储水盒为带有一个进水口的密封腔体；
所述热泵系统包括设置在真空干燥箱箱体外部的空气压缩机、外置蒸发器、外置冷凝器和设置在真空干燥箱箱体内部的内置蒸发器、内置冷凝器；
所述的真空系统包括真空泵和抽真空管，所述的真空泵通过抽真空管与真空干燥箱箱体连通，连接处密封设置；
对真空干燥箱进行二次加热的远红外加热系统，所述远红外加热系统包括远红外加热板和循环对流风机；
所述外置冷凝器的出口端和加热盘管的进口端相连，加热盘管的出口端和所述内置冷凝器进口端相连，内置冷凝器的出口端与内置蒸发器的进口相连，内置蒸发器的出口与外置蒸发器进口端相连，所述外置蒸发器的出口端和空气压缩机进口端相连，所述储水盒进水端与内置蒸发器出水口相连接；
所述控制系统包括中央处理器和可触摸显示器，所述中央处理器的输出端通过电源驱动电路与真空泵和空气压缩机电连接，用于设置和调节干燥工况，并实现干燥过程的在线监测。
2.根据权利要求1所述的热泵真空耦合远红外干燥装置，其特征在于：所述的红外加热板与对流风机的输入端连接中央处理器的输出端。
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Granted publication date: 20190607 |