CN114343218A - 一种新型雪茄烟晾房的供热系统及供热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟叶烘烤技术领域，具体为一种新型雪茄烟晾房的供热系统及方法；主要结构包括空气源热泵、水泵、缓冲水箱、集风腔、分风仓、装烟室、回风道、翅片换热器、轴流风机、变频器和水管管道，所有部件除了集风腔和分风仓外均设置在地面地基上，并且装烟室内安装有温湿度传感器，所有动力部件通过控制中枢控制器集中控制；改变常规使用翅片管加热的方式，以实现精确、迅速的控制雪茄烟晾房内温度，通过独特的设计，使热能利用率更高、温度更均匀，晾制的烟叶品质更高。
Description
技术领域
本发明涉及烟叶烘烤技术领域，具体为一种新型雪茄烟晾房的供热系统及供热方法。
背景技术
前期雪茄烟叶的调制大多直接将烟叶放在开放的环境中进行晾干，在此过程中，由于昼夜温度、光照的变化，且部分地区昼夜温差极大，导致雪茄烟叶晾干过程中温度不可控的跟随环境温度不断变化，无法保证雪茄烟叶晾干过程中满足各阶段所需的温度要求。
随着雪茄烟叶晾房的不断改进，目前部分晾房开始使用主动供热的方式，主要在晾房内安装翅片管，向翅片管内通入热水，通过翅片管与晾房内空气的辐射及对流传热提升晾房内的空气温度，以达到晾制所需的温度。翅片管的热量由于只能靠辐射及自然对流进行传热，传热效率较低，速度慢，晾房内温度反应速度慢；且一般翅片管仅安装在晾房底部，就导致晾房底部温度高，顶部温度较低，晾房内的整体温度梯度较大，温度均匀性较差。
上述形式晾房的温度控制方式，要么晾制过程温度不可控，要么温度反应速度慢，不能实现及时、迅速、均匀的控制晾房内的温度。故急需一种新的供热方式，可及时、迅速、均匀的控制晾房内的温度，保证晾房内温度满足工艺要求，以提高晾制出雪茄烟的品质。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新型雪茄烟晾房的供热系统及供热方法，改变常规使用翅片管加热的方式，以实现精确、迅速的控制雪茄烟晾房内温度，通过独特的设计，使热能利用率更高、温度更均匀，晾制的烟叶品质更高。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种新型雪茄烟晾房的供热系统，主要结构包括空气源热泵、水泵、缓冲水箱、集风腔、分风仓、装烟室、回风道、翅片换热器、轴流风机、变频器和水管管道，所有部件除了集风腔和分风仓外均设置在地面地基上，并且装烟室内安装有温湿度传感器，所有动力部件通过控制中枢控制器集中控制；
分风仓一侧与集风腔连通，并且分风仓顶部与装烟室连通，装烟室侧面设置有回风道，回风道另一端与集风腔连通构成回路；
回风道内设置有翅片换热器和轴流风机，轴流风机上连接有变频器，
翅片换热器上设置有进水管和出水管，进水管与空气源热泵的出水端通过水管管道连通，翅片换热器的出水管通过水管管道与缓冲水箱连接，缓冲水箱另一端通过水管管道，水泵和阀门与空气源热泵联通。
进一步，缓冲水箱顶部设置有自来水入口。
进一步，装烟室外壁上设置有晾房外围结构。
进一步，轴流风机安装在翅片式换热器下方，且翅片式换热器及轴流风机通过方变圆腔体集成为一个组件。
进一步，方变圆腔体安装在支架上。
一种新型雪茄烟晾房的供热方法，系统运行的步骤为：供热系统运行时，水泵首先启动，然后空气源热泵启动，在水泵的动力作用下，从缓冲水箱中吸收低温水，送入空气源热泵，低温水被空气源热泵加热为高温热水后送入翅片式换热器，在轴流风机的作用下，晾房内的低温空气不断吹向翅片式换热器，通过强制对流换热带走换热器中高温热水的热量使其变为温度较低的热水再流回缓冲水箱，如此不断的循环，轴流风机运转，从晾房顶部吸收晾房内的低温空气，低温空气不断吹向高温的翅片式换热器，低温空气被加热为高温空气，高温空气通过回风道从晾房底部送入晾房，从而提升晾房内的温度。
系统运行的控制逻辑：装烟室内的温湿度传感实时检测晾房的温湿度，当晾房内的温度Tn与设定温度Tset的差值大于AA为0.5-2℃中某一数值，优选A＝0.5℃时，供热系统开始运行或停止，当Tn-Tset≤A时，供热系统停止运行，不再对晾房进行加热；当Tset-Tn＞A时，供热系统开始运行，对晾房进行加热。
进一步，轴流风机的转速可通过变频器设置20-50Hz中的任一数值来控制，频率越高时，轴流风机转速越高。系统运行时，可通过调整变频器的频率值控制空气循环量从而对晾房的加热量进行控制，较高的空气循环量有利于避免烟叶霉变但是不利于烟叶的发酵。为提升雪茄烟的晾制品质，在不同的晾制阶段需设定不同的变频器控制频率，此频率值可在晾制过程中人为手动设置或写入控制程序自动控制，
①变黄期频率控制F1为20-30Hz，优选25Hz；一般情况下，雪茄烟晾制过程中不能有较强力的风吹向烟叶，变黄期由于刚处于发酵前期，湿度要求高，避免强力的风将烟叶吹绿，此阶段应使用一个较低的频率。
②变棕期频率控制F2为30Hz及50Hz，长时间运行30Hz,50Hz的频率为每间隔5h运行10min；变棕期由于湿度较高，烟叶极容易发霉，但不能使用过高的频率而影响烟叶的发酵，故变棕期整体使用一个较低的频率，同时周期性的短时间使用最高频率以尽可能避免烟叶晾制过程中产生霉变。
③干叶期频率控制F3为50HZ干叶期烟叶的颜色已基本确定，主要为烟叶的脱水，此时较强的风力对雪茄烟颜色不会造成影响，同时可加速脱水，避免雪茄烟产生霉变。
干筋期频率控制F4为25-35Hz，优选F4＝30Hz。干筋期，烟叶含水量已较少，为保证烟叶的继续发酵，此阶段仍需要一定的湿度，同时烟叶叶肉部分已基本干燥，已不容易发霉，可使用一个较低的频率值
进一步，在变棕期频率为长时间运行30Hz,50Hz的频率为每间隔5h运行10min。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：
1、此供热系统可实现自动精准的控制晾房内的温度。通过晾房内的温度检测，自动控制供热系统的启停，减少人工干预，晾制人力成本更低；
2、此供热系统可均匀、迅速的控制雪茄烟晾房的温度。常规雪茄烟晾房一般使用翅片管对晾房进行加热，只能靠辐射及微弱的对流将热量传给晾房内的空气，传热速度慢，且晾房底部温度高，顶部温度低，晾房温差大。此供热系统直接将热空气从底部送入晾房，且在晾房内形成一个强度可调的空气动力循环，使晾房内的温度更加均匀。
3、此供热系统更加节能。在整个空气循环过程中，晾房内的热空气通过空气循环加热再次被送入晾房，即在整个过程中，晾房内空气的热量都是被回收的，并非直接排出晾房，热量的利用率更高。
4、能有效避免烟叶晾制过程中的霉变。晾房内空气循环强度可通过变频器手动或自动控制，在关键的晾制阶段可通过调整空气循环强度来减少雪茄烟晾制过程的发霉情况。
5、翅片式热交换器及轴流风机的组合结构换热效率高、安装方便。换热器风机组合件通过方变圆连接结构将换热器的换热面与风机很好的密封连接在一起，能有效提高换热器的整体换热效率；组合结构安装时直接放在支架上即可，安装简单方便。
附图说明
图1为晾房整体侧视图示意图部分剖视；
图2为晾房整体俯视图部分剖视；
图3为翅片式换热器及轴流风机组件示意图；
图4为组件安装示意图。
图中，1-热泵，2-水泵，3-阀门，4-缓冲水箱，5-支架，6-集风腔，7-分风仓，8-地面地基，9-晾房外围结构，10装烟室，11-回风道，12-翅片换热器，13-轴流风机，14-变频器，15-自来水入口，16-水管管道，17-方变圆腔体。
具体实施方式
如图1-4所示，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种新型雪茄烟晾房的供热系统，主要结构包括空气源热泵1、水泵2、缓冲水箱4、集风腔6、分风仓7、装烟室10、回风道11、翅片换热器12、轴流风机13、变频器14和水管管道16，所有部件除了集风腔6和分风仓7外均设置在地面地基8上，并且装烟室10内安装有温湿度传感器，所有动力部件通过控制中枢控制器集中控制；
分风仓7一侧与集风腔6连通，并且分风仓7顶部与装烟室10连通，装烟室10侧面设置有回风道11，回风道11另一端与集风腔6连通构成回路；
回风道11内设置有翅片换热器12和轴流风机13，轴流风机13上连接有变频器14，
翅片换热器12上设置有进水管和出水管，进水管与空气源热泵1的出水端通过水管管道16连通，翅片换热器12的出水管通过水管管道与缓冲水箱4连接，缓冲水箱4另一端通过水管管道，水泵2和阀门3与空气源热泵1联通，此供热系统可均匀、迅速的控制雪茄烟晾房的温度。常规雪茄烟晾房一般使用翅片管对晾房进行加热，只能靠辐射及微弱的对流将热量传给晾房内的空气，传热速度慢，且晾房底部温度高，顶部温度低，晾房温差大。此供热系统直接将热空气从底部送入晾房，且在晾房内形成一个强度可调的空气动力循环，使晾房内的温度更加均匀。
实施例2
在实施例1的基础上，缓冲水箱4顶部设置有自来水入口15，水系统循环过程中如果有水分的消耗，可通过自来水入水口15往系统中加入自来水。
实施例3
在实施例1的基础上，装烟室10外壁上设置有晾房外围结构9，能够增大装烟室10的稳定性，
实施例4
在实施例1的基础上，轴流风机13安装在翅片式换热器12下方，且翅片式换热器12及轴流风机13通过方变圆腔体17集成为一个组件，方变圆腔体17安装在支架5上，轴流风机13与翅片式换热器12的一面很好的接触密封在一起，轴流风机13运转产生的空气流量可全部通过换热器，最大限度的提高换热效率；安装时，将组件放置在方形支架上即可实现两个部件的安装，方变圆腔体17的上部方形结构正好可卡在方形支架上5，安装简单且稳定性好。
实施例5
一种新型雪茄烟晾房的供热方法，系统运行的步骤为：供热系统运行时，水泵2首先启动，然后空气源热泵1启动，在水泵2的动力作用下，从缓冲水箱4中吸收低温水，送入空气源热泵1，低温水被空气源热泵1加热为高温热水后送入翅片式换热器12，在轴流风机13的作用下，晾房内的低温空气不断吹向翅片式换热器12，通过强制对流换热带走换热器中高温热水的热量使其变为温度较低的热水再流回缓冲水箱4，如此不断的循环，轴流风机13运转，从晾房顶部吸收晾房内的低温空气，低温空气不断吹向高温的翅片式换热器12，低温空气被加热为高温空气，高温空气通过回风道11从晾房底部送入晾房，从而提升晾房内的温度。
系统运行的控制逻辑：装烟室10内的温湿度传感实时检测晾房的温湿度，当晾房内的温度Tn与设定温度Tset的差值大于A＝0.5℃时，供热系统开始运行或停止，当Tn-Tset≤A时，供热系统停止运行，不再对晾房进行加热；当Tset-Tn＞A时，供热系统开始运行，对晾房进行加热。
在不同的晾制阶段需设定不同的变频器控制频率，主要包括如下：
①变黄期频率控制F1为25Hz；②变棕期频率控制F2为30Hz及50Hz，在变棕期频率为长时间运行30Hz,50Hz的频率为每间隔5h运行10min；③干叶期频率控制F3为50HZ；④干筋期频率控制F4为30Hz。
通过晾房内的温度检测，自动控制供热系统的启停，减少人工干预，晾制人力成本更低；晾房内空气循环强度可通过变频器手动或自动控制，在关键的晾制阶段可通过调整空气循环强度来减少雪茄烟晾制过程的发霉情况。
实施例6
一种新型雪茄烟晾房的供热方法，系统运行的步骤为：供热系统运行时，水泵2首先启动，然后空气源热泵1启动，在水泵2的动力作用下，从缓冲水箱4中吸收低温水，送入空气源热泵1，低温水被空气源热泵1加热为高温热水后送入翅片式换热器12，在轴流风机13的作用下，晾房内的低温空气不断吹向翅片式换热器12，通过强制对流换热带走换热器中高温热水的热量使其变为温度较低的热水再流回缓冲水箱4，如此不断的循环，轴流风机13运转，从晾房顶部吸收晾房内的低温空气，低温空气不断吹向高温的翅片式换热器12，低温空气被加热为高温空气，高温空气通过回风道11从晾房底部送入晾房，从而提升晾房内的温度。
系统运行的控制逻辑：装烟室10内的温湿度传感实时检测晾房的温湿度，当晾房内的温度Tn与设定温度Tset的差值大于A＝2℃时，供热系统开始运行或停止，当Tn-Tset≤A时，供热系统停止运行，不再对晾房进行加热；当Tset-Tn＞A时，供热系统开始运行，对晾房进行加热。
在不同的晾制阶段需设定不同的变频器控制频率，主要包括如下：
①变黄期频率控制F1为30Hz；②变棕期频率控制F2为30Hz及50Hz，在变棕期频率为长时间运行30Hz,50Hz的频率为每间隔5h运行10min；③干叶期频率控制F3为50HZ；④干筋期频率控制F4为35Hz。
通过晾房内的温度检测，自动控制供热系统的启停，减少人工干预，晾制人力成本更低；晾房内空气循环强度可通过变频器手动或自动控制，在关键的晾制阶段可通过调整空气循环强度来减少雪茄烟晾制过程的发霉情况。
实施例7
一种新型雪茄烟晾房的供热方法，系统运行的步骤为：供热系统运行时，水泵2首先启动，然后空气源热泵1启动，在水泵2的动力作用下，从缓冲水箱4中吸收低温水，送入空气源热泵1，低温水被空气源热泵1加热为高温热水后送入翅片式换热器12，在轴流风机13的作用下，晾房内的低温空气不断吹向翅片式换热器12，通过强制对流换热带走换热器中高温热水的热量使其变为温度较低的热水再流回缓冲水箱4，如此不断的循环，轴流风机13运转，从晾房顶部吸收晾房内的低温空气，低温空气不断吹向高温的翅片式换热器12，低温空气被加热为高温空气，高温空气通过回风道11从晾房底部送入晾房，从而提升晾房内的温度。
系统运行的控制逻辑：装烟室10内的温湿度传感实时检测晾房的温湿度，当晾房内的温度Tn与设定温度Tset的差值大于A＝1℃时，供热系统开始运行或停止，当Tn-Tset≤A时，供热系统停止运行，不再对晾房进行加热；当Tset-Tn＞A时，供热系统开始运行，对晾房进行加热。
在不同的晾制阶段需设定不同的变频器控制频率，主要包括如下：
①变黄期频率控制F1为20Hz；②变棕期频率控制F2为30Hz及50Hz，在变棕期频率为长时间运行30Hz，50Hz的频率为每间隔5h运行10min；③干叶期频率控制F3为50HZ；④干筋期频率控制F4为25Hz。
通过晾房内的温度检测，自动控制供热系统的启停，减少人工干预，晾制人力成本更低；晾房内空气循环强度可通过变频器手动或自动控制，在关键的晾制阶段可通过调整空气循环强度来减少雪茄烟晾制过程的发霉情况。
本发明工作过程：
供热系统运行时，水泵2首先启动，然后空气源热泵1启动，在水泵2的动力作用下，从缓冲水箱4中吸收低温水，送入空气源热泵1，低温水被空气源热泵1加热为高温热水后送入翅片式换热器12，在轴流风机13的作用下，晾房内的低温空气不断吹向翅片式换热器12，通过强制对流换热带走换热器中高温热水的热量使其变为温度较低的热水再流回缓冲水箱4，如此不断的循环。轴流风机13运转，从晾房顶部吸收晾房内的低温空气，低温空气不断吹向高温的翅片式换热器12，低温空气被加热为高温空气，高温空气通过送风风道从晾房底部送入晾房，从而提升晾房内的温度。
实验分析：
表1工艺控制及晾后烟叶质量比较
通过对工艺控制及晾后烟叶质量实验验证，在温度、湿度控制、操作性和晾后烟叶质量对比分析中认为，此晾房温度控制范围为±3℃，湿度控制范围为±5％，操作容易，晾制后烟叶质量为74.36％,与现有晾房相比，均高于现有晾房，能晾制出外观质量更佳的雪茄烟叶。
表2晾制时间比较
通过对晾制时间进行试验验证，此晾房在变黄、变棕、干叶和干筋期用时均少于现有晾房，不仅缩短了晾制时间，节约了晾制成本，同时，还增加了晾房的利用率，加速了雪茄烟叶晾制过程。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种新型雪茄烟晾房的供热系统，其特征在于：主要结构包括空气源热泵(1)、水泵(2)、缓冲水箱(4)、集风腔(6)、分风仓(7)、装烟室(10)、回风道(11)、翅片换热器(12)、轴流风机(13)、变频器(14)和水管管道(16)，所有部件除了集风腔(6)和分风仓(7)外均设置在地面地基(8)上，并且装烟室(10)内安装有温湿度传感器，所有动力部件通过控制中枢控制器集中控制；
分风仓(7)一侧与集风腔(6)连通，并且分风仓(7)顶部与装烟室(10)连通，装烟室(10)侧面设置有回风道(11)，回风道(11)另一端与集风腔(6)连通构成回路；
回风道(11)内设置有翅片换热器(12)和轴流风机(13)，轴流风机(13)上连接有变频器(14)，
翅片换热器(12)上设置有进水管和出水管，进水管与空气源热泵(1)的出水端通过水管管道(16)连通，翅片换热器(12)的出水管通过水管管道与缓冲水箱(4)连接，缓冲水箱(4)另一端通过水管管道，水泵(2)和阀门(3)与空气源热泵(1)联通。
2.根据权利要求1所述的一种新型雪茄烟晾房的供热系统，其特征在于：缓冲水箱(4)顶部设置有自来水入口(15)。
3.根据权利要求1所述的一种新型雪茄烟晾房的供热系统，其特征在于：装烟室(10)外壁上设置有晾房外围结构(9)。
4.根据权利要求1所述的一种新型雪茄烟晾房的供热系统，其特征在于：轴流风机(13)安装在翅片式换热器(12)下方，且翅片式换热器(12)及轴流风机(13)通过方变圆腔体(17)集成为一个组件。
5.根据权利要求4所述的一种新型雪茄烟晾房的供热系统，其特征在于：方变圆腔体(17)安装在支架(5)上。
6.根据权利要求1-5任意一条所述的一种新型雪茄烟晾房的供热方法，其特征在于：系统运行的步骤为：供热系统运行时，水泵(2)首先启动，然后空气源热泵(1)启动，在水泵(2)的动力作用下，从缓冲水箱(4)中吸收低温水，送入空气源热泵(1)，低温水被空气源热泵(1)加热为高温热水后送入翅片式换热器(12)，在轴流风机(13)的作用下，晾房内的低温空气不断吹向翅片式换热器(12)，通过强制对流换热带走换热器中高温热水的热量使其变为温度较低的热水再流回缓冲水箱(4)，如此不段的循环，轴流风机(13)运转，从晾房顶部吸收晾房内的低温空气，低温空气不断吹向高温的翅片式换热器(12)，低温空气被加热为高温空气，高温空气通过回风道(11)从晾房底部送入晾房，从而提升晾房内的温度。
7.根据权利要求6所述的一种新型雪茄烟晾房的供热方法，其特征在于：系统运行的控制逻辑：装烟室(10)内的温湿度传感实时检测晾房的温湿度，当晾房内的温度Tn与设定温度Tset的差值大于A时，供热系统开始运行或停止，当Tn-Tset≤A时，供热系统停止运行，不再对晾房进行加热；当Tset-Tn＞A时，供热系统开始运行，对晾房进行加热。
8.根据权利要求6所述的一种新型雪茄烟晾房的供热方法，其特征在于：轴流风机(13)的转速可通过变频器(14)设置20-50Hz中的任一数值来控制，在不同的晾制阶段需设定不同的变频器控制频率，主要包括如下：
①变黄期频率控制F1为20-30Hz；②变棕期频率控制F2为30Hz及50Hz；③干叶期频率控制F3为50HZ；④干筋期频率控制F4为25-35Hz。
9.根据权利要求8所述的一种新型雪茄烟晾房的供热方法，其特征在于：在变棕期频率为长时间运行30Hz,50Hz的频率为每间隔5h运行10min。
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