CN113124648A - 一种干燥系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种干燥系统及方法，涉及产品干燥技术领域，包括干燥箱，干燥箱中对待干燥产品进行辐射加热的辐照设备，且干燥箱两侧设置有冷风进风口与出风口，出风口通过管路与蒸发器中加热室的入口相连，加热室的出口与冷风进风口相连；加热盘中设置有加热介质盘管，加热介质盘管的出口、冷却器、冷凝器的放热室以及加热介质盘管的入口依次连接形成介质循环回路；由此，本发明利用蒸发器对干燥箱排出的湿热气体进行降温除湿，使得处理过的空气能够直接返回干燥箱中，降低了外界气源的利用；还设置介质循环水路对冷凝器中的热量进行吸收，利用吸热的加热介质对待干燥产品背光面的水分提供蒸发热量，从而整个干燥系统能够明显降低能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及产品干燥技术领域，特别是涉及一种干燥系统及方法。
背景技术
在干燥加工领域，目前得到充分发展的技术包括自然晾晒、热风干燥、真空冷冻干燥、真空微波干燥等。对于中等附加值的产品，真空冷冻干燥、真空微波干燥成本过高，且干燥过程会破坏食物原本组织结构；自然晾晒则会受到时间、空间、天气、环境等因素的制约。因此目前适用于中等附加值产品的人工干燥装置往往采用冷热风干燥、微波干燥、红外干燥或几种干燥方法的简单组合。
如申请号为“201910355666.1”，名称为“自动红外热风耦合干燥水产设备及水产品干燥方法”的发明专利，其主要技术方案包括：使用两级热风红外耦合干燥箱，每个干燥箱配有传送带，通过经验公式计算每一级干燥箱所需风速、红外功率、传送带速度等，对产品实行两级干燥，从而在一定程度上降低干燥能耗，保证干燥质量；又如申请号为“202020243950.8”名称为“一种用于高温蒸煮食品的真空干燥机”的实用新型专利，其主要技术方案包括：利用真空干燥室干燥高温蒸煮食品，然后利用冷凝器冷凝排出气流中的水分，再利用电热吹风机吹除冷凝器表面冰霜，并将水排出系统外，同时利用真空泵保证系统内的真空度。以上述两种专利为例，结合其它类似技术，可总结出现有技术方案的主要缺陷：1、大部分采用单一方法进行干燥，如单独使用热风、真空等方法，干燥效果较差，难以保证产品的质量；2、干燥后的废气、废水直接排出系统，带走未被利用的冷量和热量，造成的大量的能量浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种干燥系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，在提高干燥效果的同时保证待干燥产品质量，并降低干燥系统的能耗。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种干燥系统，包括干燥箱，所述干燥箱中设置有用于放置待干燥产品的加热盘以及对待干燥产品进行辐射加热的辐照设备，所述辐照设备位于所述加热盘上方；所述干燥箱两侧设置有冷风进风口与出风口；
所述干燥系统中还设置有蒸汽压缩制冷机组，所述蒸汽压缩制冷机组包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器及其膨胀阀，所述出风口通过管路与所述蒸发器中加热室的入口相连，所述加热室的出口与所述冷风进风口相连；
所述加热盘中设置有对待干燥产品进行加热的加热介质盘管，所述加热介质盘管的出口、冷却器、所述冷凝器的放热室以及所述加热介质盘管的入口依次连接形成介质循环回路。
优选的，所述加热盘包括用于放置待干燥产品的盘面，所述盘面位于所述加热介质盘管上方且二者相互接触。
优选的，所述盘面上设置有若干散热孔。
优选的，所述出风口与所述蒸发器之间还设置有回热器，所述回热器中高温流体管道的入口与所述出风口连通，出口与所述加热室的入口连通，所述回热器中低温流体管路的入口与所述加热室的出口连通，所述回热器中低温流体管路的出口与所述冷风进风口连通。
优选的，所述冷风进风口连接变频风机，所述变频风机的进风口与所述回热器中低温流体管路的出口连通。
优选的，所述辐照设备为红外线灯、可见光源或者微波产生设备。
优选的，所述加热介质盘管中的循环介质为水，且介质循环回路中还设置有水泵。
优选的，所述干燥系统中还包括控制模块，所述控制模块与所述风机、所述辐照设备、所述蒸汽压缩制冷机组均进行电连接。
本发明还提供一种干燥方法，将待干燥产品放在加热盘上，打开风机、辐照设备、水泵及其蒸汽压缩制冷机组，风机将高湿度热风吹入回热器中，进行初步降温除湿，然后进入蒸发器中再次进行降温除湿，最后被风机送回干燥箱中；同时，加热盘中流出的介质经冷却器冷却后，在水泵的作用下进入冷凝器的放热室中吸收热量升温，然后进入加热介质盘管中对待干燥产品提供热量。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明中辐照设备发出的射线能够直接被待干燥产品吸收，使待干燥产品受热，为其内部水分蒸发提供能量，而冷风能够利用其低湿度的特点，促进待干燥产品表面水分蒸发，并将水分带走，由于待干燥产品表面水分不断蒸发，待干燥产品内存在水分梯度而引起水分较多的内部向水分较少的外部进行扩散，而辐照设备所提供的能量能提高水分传质，因此能够提高待干燥产品的干燥速度，并在冷风的作用下保证待干燥产品的质量；
2、本发明中利用蒸汽压缩制冷机组中的蒸发器对干燥箱排出的湿热气体进行降温除湿，使得处理过的空气能够直接返回干燥箱中，降低了外界气源的利用；同时利用加热介质对待干燥产品背光面的水分提供蒸发热量，从而避免了待干燥产品背光面水分难以蒸发的问题，并且加热介质吸收的热量来自蒸汽压缩制冷机组中冷凝器产生的热量，从而本发明在兼顾优良干燥效果的同时干燥系统中的能量得到最大程度的循环利用，使整个干燥系统能够明显降低能源消耗；
3、本发明中加热盘的盘面上设置有若干散热孔，使得待干燥产品底部与加热盘接触部位的水分也能有效地扩散和蒸发，避免待干燥产品底部水分堆积阻塞。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中干燥系统的干燥流程简图；
其中，1、干燥箱；2、辐照设备；3、加热盘；4、待干燥产品；5、变频风机；6、回热器；7、蒸汽压缩制冷机组；8、蒸发器；9、冷却器；10、水泵；11、冷凝器；12、压缩机；13、膨胀阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种干燥系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，在提高干燥效果的同时保证待干燥产品质量，并降低干燥系统的能耗。
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。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种干燥系统，包括干燥箱1，干燥箱1中设置有用于放置待干燥产品4的加热盘3以及对待干燥产品4进行辐射加热的辐照设备2，辐照设备2位于干燥箱1顶部，加热盘3的上方；干燥箱1两侧还设置有冷风进风口与出风口，并在冷风机进风口设置有变频风机5；干燥系统中还设置有蒸汽压缩制冷机组7，蒸汽压缩制冷机组7包括依次连接的蒸发器8、压缩机12、冷凝器11及其膨胀阀13，干燥箱1的出风口通过管路与蒸发器8中加热室的入口相连，加热室的出口与冷风进风口相连；加热盘3中设置有对待干燥产品4进行加热的加热介质盘管，加热介质盘管的出口、冷却器9、冷凝器11的放热室以及加热介质盘管的入口依次连接形成介质循环回路。
本实施例中蒸汽压缩制冷机组7为常用制冷或者制热设备，基本工作原理为：压缩机12将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态，并送至冷凝器11进行冷却，经冷却后变成中温高压的液态制冷剂，中温液态的制冷剂经膨胀阀13节流降压，变成低温低压的气液混合体，经过蒸发器8吸收加热室中气体的热量而汽化，变成气态，然后再回到压缩机12继续压缩，继续循环进行制冷。
干燥系统在干燥过程中，辐照设备2从顶部照射待干燥产品4，为待干燥产品4中的水分子提供能量，使水分子蒸发，同时，加热盘3通过热传导的方式向待干燥产品4提供热量，使待干燥产品4底部的水分也能够进行蒸发，蒸发后的水分散布在干燥箱1中，在变频风机5的作用下进入蒸发器8的加热室中，与蒸发器8中的制冷剂产生热量交换，从而降温除湿变为低温低湿度的空气，重新回到干燥箱1中；同时，加热盘3中流出的介质经冷却器9冷却后，在水泵10的作用下进入冷凝器11的放热室中吸收热量升温，然后进入加热介质盘管中对待干燥产品4提供热量。
由此本实施例中辐照设备2发出的射线能够直接被待干燥产品4吸收，并使待干燥产品4受热，为水分蒸发提供能量，而冷风能够利用其低湿度的特点，促进待干燥产品4表面水分蒸发，并将水分带走。由于待干燥产品4表面水分不断蒸发，待干燥产品4内存在水分梯度而引起水分较多的内部向水分较少的外部进行扩散，而辐照设备2所提供的能量能提高水分传质，从而能够加速待干燥产品4干燥。并且在冷风的低温作用下也不会导致产品局部过热而影响产品性状，从而保证待干燥产品4的质量。具体的，辐照设备2为红外线灯、远红外灯、可见光源或者微波产生设备，优选能发出与待干燥产品4分子振动频率相近发射频率电磁波的设备，此频率电磁波能够更深入待干燥产品4的内部，干燥效果更好。
其次，本实施例中利用蒸发器8对干燥箱1排出的湿热气体进行降温除湿，使得处理过的空气能够直接返回干燥箱1中，降低了外界气源的利用；由于蒸汽压缩制冷机组7中制冷剂在蒸发器8为吸热反应，在冷凝器11为放热反应，所以为了充分利用冷凝器11中的热量，本实施例设置介质循环水路对此热量进行吸收，同时利用加热介质对待干燥产品4背光面的水分提供蒸发热量，从而避免了待干燥产品4背光面水分难以蒸发的问题；因此，本实施例在兼顾优良干燥效果的同时干燥系统中的能量得到最大程度的循环利用，从而整个干燥系统能够明显降低能源消耗；另外，本实施例中干燥箱1中的气体及其加热介质盘管中的介质均为内部循环，减少了外部物质输入的同时也不会向大气排出污染物，更加环保。
需要说明的是，本实施例中冷风温度及其循环水温度的设定根据不同的待干燥产品4进行改变；如，当待干燥产品4为水产时，冷风温度控制在5℃～15℃，循环介质为冷水；经过冷凝器11换热的循环水温度达到25℃～50℃，可以满足在低温环境中对待干燥产品4底部进行的热量供应；循环水温度不宜太高，以免浪费冷风的冷量，且循环水需要经过冷却器9进行降温，避免进入冷凝器11的热水温度较高，对冷凝器11的散热造成不利影响；而冷却器9具体的散热方式可以为风冷或者水冷。
本实施例中加热盘3包括用于放置待干燥产品4的盘面，盘面位于加热介质盘管上方且二者相互接触；盘面上设置有若干散热孔，使得待干燥产品4底部与加热盘3接触部位的水分也能有效地扩散和蒸发，避免待干燥产品4底部水分堆积阻塞。
进一步的，本实施例中出风口与蒸发器8之间还设置有回热器6，回热器6中高温流体管道的入口与出风口连通，出口与加热室的入口连通，回热器6中低温流体管路的入口与加热室的出口连通，回热器6中低温流体管路的出口与冷风进风口连通；通过设置回热器6能够对干燥箱1排出的湿热空气进行预除湿，经过蒸发器8后进行进一步的降温除湿，从而通过两步除湿能够保证返回干燥箱1的空气具有较低的温度、湿度。需要说明的是，虽然本实施例中经蒸发器8冷却的干燥冷空气与干燥箱1中排出的湿热空气具有热量交换，但是仍然能够满足返回干燥箱1中的温度要求。
本实施例中还包括控制模块，控制模块与风机、辐照设备2、蒸汽压缩制冷机组7均进行电连接，通过设置控制模块，能够对不同的待干燥产品4的干燥参数(风速、风温、红外灯功率、加热盘3温度等)进行记录，在干燥不同待干燥产品4时便于切换干燥参数；而关于控制模块的具体结构、控制程序的设置均是本领域技术人员所熟知的，因此本实施例并不对此进行赘述。
实施例2：
本实施例提供一种干燥方法，将待干燥产品4放在加热盘3上，打开风机、辐照设备2、水泵10及其蒸汽压缩制冷机组7，风机将高湿度热风吹入回热器6中，进行初步降温除湿，然后进入蒸发器8中再次进行降温除湿，最后被风机送回干燥箱1中；同时，加热盘3流出的介质经冷却器9冷却后，在水泵10的作用下进入冷凝器11的放热室中吸收热量升温，然后进入加热介质盘管中对待干燥产品4提供热量。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种干燥系统，其特征在于，包括干燥箱，所述干燥箱中设置有用于放置待干燥产品的加热盘以及对待干燥产品进行辐射加热的辐照设备，所述辐照设备位于所述加热盘上方；所述干燥箱两侧设置有冷风进风口与出风口；
所述干燥系统中还设置有蒸汽压缩制冷机组，所述蒸汽压缩制冷机组包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器及其膨胀阀，所述出风口通过管路与所述蒸发器中加热室的入口相连，所述加热室的出口与所述冷风进风口相连；
所述加热盘中设置有对待干燥产品进行加热的加热介质盘管，所述加热介质盘管的出口、冷却器、所述冷凝器的放热室以及所述加热介质盘管的入口依次连接形成介质循环回路。
2.根据权利要求1所述的干燥系统，其特征在于，所述加热盘包括用于放置待干燥产品的盘面，所述盘面位于所述加热介质盘管上方且二者相互接触。
3.根据权利要求2所述的干燥系统，其特征在于，所述盘面上设置有若干散热孔。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的干燥系统，其特征在于，所述出风口与所述蒸发器之间还设置有回热器，所述回热器中高温流体管道的入口与所述出风口连通，出口与所述加热室的入口连通，所述回热器中低温流体管路的入口与所述加热室的出口连通，所述回热器中低温流体管路的出口与所述冷风进风口连通。
5.根据权利要求4所述的干燥系统，其特征在于，所述冷风进风口连接变频风机，所述变频风机的进风口与所述回热器中低温流体管路的出口连通。
6.根据权利要求5所述的干燥系统，其特征在于，所述辐照设备为红外线灯、可见光源或者微波产生设备。
7.根据权利要求6所述的干燥系统，其特征在于，所述加热介质盘管中的循环介质为水，且介质循环回路中还设置有水泵。
8.根据权利要求7所述的干燥系统，其特征在于，所述干燥系统中还包括控制模块，所述控制模块与所述风机、所述辐照设备、所述蒸汽压缩制冷机组均进行电连接。
9.一种干燥方法，其特征在于，将待干燥产品放在加热盘上，打开风机、辐照设备、水泵及其蒸汽压缩制冷机组，风机将高湿度热风吹入回热器中，进行初步降温除湿，然后进入蒸发器中再次进行降温除湿，最后被风机送回干燥箱中；同时，加热盘中流出的介质经冷却器冷却后，在水泵的作用下进入冷凝器的放热室中吸收热量升温，然后进入加热介质盘管中对待干燥产品提供热量。
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