CN111780509A - 一种智能控温电加热烟草烤房及控制方法 - Google Patents

一种智能控温电加热烟草烤房及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能控温电加热烟草烤房及控制方法，属于烟草烘烤设备技术领域。该装置包括密闭的烘干室腔体、风加热装置和智能控温系统，风加热装置包括加热室、加热组件和循环风机，加热室内竖直设置有气体加热器，气体加热器的底端设置有补风口，加热组件分层等距设置在气体加热器壁上，气体加热器的顶端与烘干室腔体顶部的热风进口连通，气体加热器顶部设置有循环风机，烘干室腔体的底部开设有热风出口，热风出口与气体加热器的底端连通，烘干室腔体底端设置有排湿口。本发明由风机控制的气流下降式加热，并智能化控制烘干室腔体内部的温度和湿度，实现烟草烘烤过程清洁化、节能化和智能化。

Description

一种智能控温电加热烟草烤房及控制方法
技术领域
本发明涉及一种智能控温电加热烟草烤房及控制方法，属于烟草烘烤设备技术领域。
背景技术
当前烟草烤房普遍采用的煤炭燃烧加热方式，对烤房烘干室进行加热时加热效率低、升温速率慢。并且传统烤房结构采用砖墙混领土结构构筑，砖墙混领土传热系数大，保温效果较差，造成烘干室内部温度分布不均匀。
现有技术中节能型烟草烤房，将传统烤房烘干室内设置导流板，降低气流流动阻力，提高风机效率。利用空气能进行烘烤的智能烟草烤房，将烘干室内部设置空气能内机，利用空气能对烘干室进行加热，提高烟草烘烤质量的均匀性。智能双动力烟草烤房，采用热泵机对烘干室进行加热，并配有温度检测系统，实现烟草烤房温度智能化控制。
然而，目前烟草烤房的改进基于传统烤房的改进，总体而言具有以下两点不足：改进烟草烤房构筑物仍采用传统的撞墙混领土构成，保温效果没有提高，且建设成本高；对加热设备改进的成果采用空气热源泵等加热设备，建设成本高。
发明内容
针对现有烟草烤房的技术问题，本发明提供一种智能控温电加热烟草烤房及控制方法，本发明采用分层等距设置的加热组件对空气进行逐级加热并利用循环风机控制的气流下降式加热，严格控制烘干室腔体内的温度和湿度分布，有效提高加热器加热效率、提升烘干室内部温度分布的均匀程度。
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种智能控温电加热烟草烤房，包括密闭的烘干室腔体1、风加热装置和智能控温系统，烘干室腔体1四周为烘干室墙体2，风加热装置包括加热室6、加热组件和循环风机13，加热室6内竖直设置有气体加热器7，气体加热器7的底端设置有补风口15，加热组件分层等距设置在气体加热器7壁上，气体加热器7的顶端通过通风管道I与烘干室腔体1顶部的热风进口5连通，气体加热器7顶部设置有循环风机13，烘干室腔体1的底部开设有热风出口11，热风出口11通过通风管道II与气体加热器7的底端连通，烘干室腔体1底端设置有排湿口12，加热组件、循环风机13分别与智能控温系统电连接。
所述智能控温系统包括微处理器9、温度传感器组3和湿度传感器组4，温度传感器组3竖直均匀设置在烘干室腔体1中部，湿度传感器组4竖直均匀设置在烘干室腔体1中部，温度传感器组3、湿度传感器组4分别通过数据线8与微处理器9连接，加热组件与智能控温系统电连接。
进一步地，所述加热组件为微晶玻璃加热片14，纵向相邻层微晶玻璃加热片14的间距为12～18cm，横向相邻层微晶玻璃加热片14的间距为8～12cm。单片微晶玻璃加热片的功率为1.5KW，微晶玻璃加热片可有效提高烘干室加热效率；
进一步地，所述加热室6的底端设置有冷风门10，冷风门10处设置有电磁阀，电磁阀与智能控温系统电连接。
进一步地，所述排湿口12位于热风出口11的两侧，排湿口12设置有百叶窗；
进一步地，所述烘干室墙体2由依次连接的外金属层、聚氨酯保温层和内金属层组成的复合墙体，外金属层、内金属层的厚度为0.8～2mm，聚氨酯保温层的厚度为4～6cm。聚氨酯保温层对烘干室进行保温，可有效提升烘干室内部温度分布的均匀程度；
进一步地，所述加热器7外侧壁固定设置有保温层，保温层厚度为1.5～3cm。
循环风机可选GKF/B7D-4/4型耐高温风机，功率为1.5/2.2KW，风量13200/20000m3/h，全压110/260Pa。
智能控温电加热烟草烤房的智能控温方法，具体步骤为：
(1)智能控温系统控制循环风机打开，空气在循环风机的作用下向上运动，同时智能控温系统控制气体加热器侧壁的加热组件加热气体加热器内的空气形成热空气；
(2)循环风机将热空气通过通风管道I和热风进口输送至烘干室腔体内对烟叶进行由上而下加热烘烤，经热交换而降温的空气通过热风出口和通风管道II进入气体加热器内形成循环风；
(3)智能控温系统监测烘干室腔体内不同风向位置的温度和湿度，维持烘干室腔体内的温度和湿度恒定，若烘干室腔体内温度高于预设最高温度，则智能控温系统控制加热组件的功率降低以降低加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内的温度低于预设最高温度；若烘干室腔体内温度低于预设最低温度，则智能控温系统控制加热组件的功率增大以提高加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内的温度高于预设最低温度；若烘干室腔体内湿度低于预设湿度，则维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环；若烘干室腔体内湿度高于预设湿度，则通过补风口吸入冷空气以从排湿口排除湿气至湿度低于预设湿度，同时维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环。
本发明的有益效果：
(1)本发明智能控温电加热烟草烤房采用分层等距设置的加热组件对空气进行逐级加热并利用循环风机控制的气流下降式加热，严格控制烘干室腔体内的温度和湿度分布，有效提高加热器加热效率、提升烘干室内部温度分布的均匀程度；
(2)本发明智能控温电加热烟草烤房采用聚氨酯保温层对烘干室进行保温，可有效提升烘干室内部温度分布的均匀程度；
(3)传统燃煤烤房5h将烘干室内部温度从20℃提升至61℃，本发明智能控温电加热烟草烤房的加热器在30min能将烘干室内部温度从20℃提升至70℃，并智能化控制烘干室腔体内部的温度和湿度，实现烟草烘烤过程清洁化、节能化和智能化。
附图说明
图1为本发明智能控温新型电加热烟草烤房装置立体示意图；
图2为本发明智能控温新型电加热烟草烤房装置主视图；
图3为本发明智能控温新型电加热烟草烤房装置侧视图；
图4为加热器结构示意图；
图5为传统烤房烘干室温度分布云图；
图6为实施例3烘干室内温度分布云图；
图中：1-烘干室腔体、2-烘干室墙体、3-温度传感器组、4-湿度传感器组、5-热风进口、6-加热室、7-加热器、8-数据线、9-微处理器、10-冷风门、11-热风出口、12-排湿口、13-循环风机、14-微晶玻璃加热片、15-补风口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1～4所示，一种智能控温电加热烟草烤房，包括密闭的烘干室腔体1、风加热装置和智能控温系统，烘干室腔体1四周为烘干室墙体2，风加热装置包括加热室6、加热组件和循环风机13，加热室6内竖直设置有气体加热器7，气体加热器7的底端设置有补风口15，加热组件分层等距设置在气体加热器7壁上，气体加热器7的顶端通过通风管道I与烘干室腔体1顶部的热风进口5连通，气体加热器7顶部设置有循环风机13，烘干室腔体1的底部开设有热风出口11，热风出口11通过通风管道II与气体加热器7的底端连通，烘干室腔体1底端设置有排湿口12，加热组件、循环风机13分别与智能控温系统电连接；
智能控温电加热烟草烤房的智能控温方法，具体步骤为：
(1)智能控温系统控制循环风机打开，空气在循环风机的作用下向上运动，同时智能控温系统控制气体加热器侧壁的加热组件加热气体加热器内的空气形成热空气；
(2)循环风机将热空气通过通风管道I和热风进口输送至烘干室腔体内对烟叶进行由上而下加热烘烤，经热交换而降温的空气通过热风出口和通风管道II进入气体加热器内形成循环风；
(3)智能控温系统监测烘干室腔体内不同风向位置的温度和湿度，维持烘干室腔体内的温度和湿度恒定，若烘干室腔体内温度高于预设最高温度，则智能控温系统控制加热组件的功率降低以降低加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内的温度低于预设最高温度；若烘干室腔体内温度低于预设最低温度，则智能控温系统控制加热组件的功率增大以提高加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内的温度高于预设最低温度；若烘干室腔体内湿度低于预设湿度，则维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环；若烘干室腔体内湿度高于预设湿度，则通过补风口吸入冷空气以从排湿口排除湿气至湿度低于预设湿度，同时维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环。
实施例2：本实施例智能控温电加热烟草烤房与实施例1智能控温电加热烟草烤房结构基本一致，不同之处在于：
智能控温系统包括微处理器9、温度传感器组3和湿度传感器组4，温度传感器组3竖直均匀设置在烘干室腔体1中部，湿度传感器组4竖直均匀设置在烘干室腔体1中部，温度传感器组3、湿度传感器组4分别通过数据线8与微处理器9连接，加热组件与智能控温系统电连接；
加热组件为微晶玻璃加热片14，纵向相邻层微晶玻璃加热片14的间距为12～18cm，横向相邻层微晶玻璃加热片14的间距为8～12cm，单片微晶玻璃加热片的功率为1.5KW，微晶玻璃加热片可有效提高烘干室加热效率；
加热室6的底端设置有冷风门10，冷风门10处设置有电磁阀，电磁阀与智能控温系统电连接；
排湿口12位于热风出口11的两侧，排湿口12设置有百叶窗；
烘干室墙体2由依次连接的外金属层、聚氨酯保温层和内金属层组成的复合墙体，外金属层、内金属层的厚度为0.8～2mm，聚氨酯保温层的厚度为5～cm，聚氨酯保温层对烘干室进行保温，可有效提升烘干室内部温度分布的均匀程度；
加热器7外侧壁固定设置有保温层，保温层厚度为1.5～3cm；
循环风机优选GKF/B7D-4/4型耐高温风机，功率为1.5/2.2KW，风量13200/20000m3/h，全压110/260Pa。
实施例3～5中智能控温电加热烟草烤房的结构均与实施例2智能控温电加热烟草烤房的结构相同，其中烘干室腔体尺寸为8m×2.7m×3.6m，烘干室墙体的外金属层、内金属层的厚度为1mm，聚氨酯保温层的厚度为5cm，热风进口尺寸为2.7m×0.4m，热风出口尺寸为长0.8m×0.3m，排湿口尺寸为0.4m×0.4m，加热器尺寸为0.4m×0.4m×2.5m，微晶玻璃加热片为15片，等距分为5层进行设置，每层平均设置3片，微晶玻璃加热片尺寸为30cm×30cm×0.5cm，纵向相邻层微晶玻璃加热片的间距为15cm，横向相邻层微晶玻璃加热片14的间距为9.6cm，加热器外侧壁的保温层为2cm，加热室横截面的尺寸为1.5m×1.4m，补风口尺寸为25cm×25cm，冷风门尺寸为0.3m×0.8m。
实施例3：利用智能控温电加热烟草烤房控制烟草烤房在70℃，湿度不高于8％rh下对烟草进行烘烤，具体步骤为
(1)智能控温系统控制循环风机打开，空气在循环风机的作用下向上运动，同时智能控温系统控制气体加热器侧壁的加热组件(微晶玻璃加热片)加热气体加热器内的空气形成热空气；
(2)循环风机将热空气通过通风管道I和热风进口输送至烘干室腔体内对烟叶进行由上而下加热烘烤，经热交换而降温的空气通过热风出口和通风管道II进入气体加热器内形成循环风；
(3)智能控温系统监测烘干室腔体内不同风向位置的温度和湿度，维持烘干室腔体内的温度恒定为70±0.5℃和湿度不高于8％rh，若温度高于预设最高温度70.5℃，则智能控温系统控制加热组件(微晶玻璃加热片)的功率降低以降低加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内温度低于预设最高温度70.5℃；若温度低于预设最低温度69.5℃，则智能控温系统控制加热组件(微晶玻璃加热片)的功率增大以提高加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内高于预设最低温度69.5℃；若烘干室腔体内湿度低于预设湿度8％rh，则维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环；若烘干室腔体内的湿度高于预设湿度8％rh，则智能控温系统控制冷风门打开，通过冷风门和补风口吸入冷空气以从排湿口排除湿气至湿度低于预设湿度并维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环；
传统烤房烘干室温度分布云图见图5，本实施例烘干室腔体内温度分布云图见图6，从图5和图6可知，旧烤房装烟室的内部温度范围为79.43℃～83.08℃，整体温差ΔT在3.65℃。新烤房装烟室内部温度范围为82.82℃～83.85℃，整体温差ΔT在1.03℃，进气温度越低，旧烤房温度的不均性更加凸显。因此可以看出新烤房装烟室温度分布更加均匀且高温区范围广，有利于提高各个阶段的烟叶烘烤质量。
实施例4：利用智能控温电加热烟草烤房控制烟草烤房在50℃，湿度不高于5％rh下对烟草进行烘烤，具体步骤为
(1)智能控温系统控制循环风机打开，空气在循环风机的作用下向上运动，同时智能控温系统控制气体加热器侧壁的加热组件(微晶玻璃加热片)加热气体加热器内的空气形成热空气；
(2)循环风机将热空气通过通风管道I和热风进口输送至烘干室腔体内对烟叶进行由上而下加热烘烤，经热交换而降温的空气通过热风出口和通风管道II进入气体加热器内形成循环风；
(3)智能控温系统监测烘干室腔体内不同风向位置的温度和湿度，维持烘干室腔体内的温度恒定为50±0.5℃和湿度不高于5％rh，若温度高于预设最高温度50.5℃，则智能控温系统控制加热组件(微晶玻璃加热片)的功率降低以降低加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内温度低于预设最高温度50.5℃；若温度低于预设最低温度49.5℃，则智能控温系统控制加热组件(微晶玻璃加热片)的功率增大以提高加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内高于预设最低温度49.5℃；若烘干室腔体内湿度低于预设湿度5％rh，则维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环；若烘干室腔体内的湿度高于预设湿度5％rh，则智能控温系统控制冷风门打开，通过冷风门和补风口吸入冷空气以从排湿口排除湿气至湿度低于预设湿度并维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环。
实施例5：利用智能控温电加热烟草烤房控制烟草烤房在80℃，湿度不高于5％rh下对烟草进行烘烤，具体步骤为
(1)智能控温系统控制循环风机打开，空气在循环风机的作用下向上运动，同时智能控温系统控制气体加热器侧壁的加热组件(微晶玻璃加热片)加热气体加热器内的空气形成热空气；
(2)循环风机将热空气通过通风管道I和热风进口输送至烘干室腔体内对烟叶进行由上而下加热烘烤，经热交换而降温的空气通过热风出口和通风管道II进入气体加热器内形成循环风；
(3)智能控温系统监测烘干室腔体内不同风向位置的温度和湿度，维持烘干室腔体内的温度恒定为80±0.5℃和湿度不高于5％rh，若温度高于预设最高温度80.5℃，则智能控温系统控制加热组件(微晶玻璃加热片)的功率降低以降低加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内温度低于预设最高温度80.5℃；若温度低于预设最低温度79.5℃，则智能控温系统控制加热组件(微晶玻璃加热片)的功率增大以提高加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内高于预设最低温度79.5℃；若烘干室腔体内湿度低于预设湿度5％rh，则维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环；若烘干室腔体内的湿度高于预设湿度5％rh，则智能控温系统控制冷风门打开，通过冷风门和补风口吸入冷空气以从排湿口排除湿气至湿度低于预设湿度并维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种智能控温电加热烟草烤房，其特征在于：包括密闭的烘干室腔体(1)、风加热装置和智能控温系统，烘干室腔体(1)四周为烘干室墙体(2)，风加热装置包括加热室(6)、加热组件和循环风机(13)，加热室(6)内竖直设置有气体加热器(7)，气体加热器(7)的底端设置有补风口(15)，加热组件分层等距设置在气体加热器(7)壁上，气体加热器(7)的顶端通过通风管道I与烘干室腔体(1)顶部的热风进口(5)连通，气体加热器(7)顶部设置有循环风机(13)，烘干室腔体(1)的底部开设有热风出口(11)，热风出口(11)通过通风管道II与气体加热器(7)的底端连通，烘干室腔体(1)底端设置有排湿口(12)，加热组件、循环风机(13)分别与智能控温系统电连接。
2.根据权利要求1所述智能控温电加热烟草烤房，其特征在于：智能控温系统包括微处理器(9)、温度传感器组(3)和湿度传感器组(4)，温度传感器组(3)竖直均匀设置在烘干室腔体(1)中部，湿度传感器组(4)竖直均匀设置在烘干室腔体(1)中部，温度传感器组(3)、湿度传感器组(4)分别通过数据线(8)与微处理器(9)连接，加热组件与智能控温系统电连接。
3.根据权利要求1或2任一项所述智能控温电加热烟草烤房，其特征在于：加热组件为微晶玻璃加热片(14)，纵向相邻层微晶玻璃加热片(14)的间距为12～18cm，横向相邻层微晶玻璃加热片(14)的间距为8～12cm。
4.根据权利要求1所述智能控温电加热烟草烤房，其特征在于：加热室(6)的底端设置有冷风门(10)。
5.根据权利要求4所述智能控温电加热烟草烤房，其特征在于：冷风门(10)处设置有电磁阀，电磁阀与智能控温系统电连接。
6.根据权利要求1所述智能控温电加热烟草烤房，其特征在于：排湿口(12)位于热风出口(11)的两侧，排湿口(12)设置有百叶窗。
7.根据权利要求1所述智能控温电加热烟草烤房，其特征在于：烘干室墙体(2)由依次连接的外金属层、聚氨酯保温层和内金属层组成的复合墙体，外金属层、内金属层的厚度为0.8～2mm，聚氨酯保温层的厚度为4～6cm。
8.根据权利要求1所述智能控温电加热烟草烤房，其特征在于：加热器(7)外侧壁固定设置有保温层，保温层厚度为1.5～3cm。
9.基于权利要求1～8任一项所述智能控温电加热烟草烤房的智能控温方法，其特征在于：具体步骤为：
(1)智能控温系统控制循环风机打开，空气在循环风机的作用下向上运动，同时智能控温系统控制气体加热器侧壁的加热组件加热气体加热器内的空气形成热空气；
(2)循环风机将热空气通过通风管道I和热风进口输送至烘干室腔体内对烟叶进行由上而下加热烘烤，经热交换而降温的空气通过热风出口和通风管道II进入气体加热器内形成循环风；
(3)智能控温系统监测烘干室腔体内不同风向位置的温度和湿度，维持烘干室腔体内的温度和湿度恒定，若烘干室腔体内温度高于预设最高温度，则智能控温系统控制加热组件的功率降低以降低加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内的温度低于预设最高温度；若烘干室腔体内温度低于预设最低温度，则智能控温系统控制加热组件的功率增大以提高加热器内的热空气的温度至烘干室腔体内的温度高于预设最低温度；若烘干室腔体内湿度低于预设湿度，则维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环；若烘干室腔体内湿度高于预设湿度，则通过补风口吸入冷空气以从排湿口排除湿气至湿度低于预设湿度，同时维持气体加热器内与烘干室腔体内的空气循环。
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