CN115111885A - 空气内循环式烘干机及烘干方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空气内循环式烘干机及烘干方法，空气内循环式烘干机包括烘干箱、设备箱、热交换隔板、进气管以及热交换管，设备箱内设置有空气能热泵；热交换隔板将烘干箱的内腔分隔为热交换腔和烘干腔，热交换隔板具有通气口；热交换管管壁上开设有排气孔；空气能热泵通过进气管将烘干腔内的空气吸入并进行压缩形成热空气，热空气通过热交换管与热交换腔内的冷空气进行换热；热交换管内经过换热后的气流通过排气孔进入热交换腔；热交换腔内经过换热后的热气流通过通气口进入烘干腔将待烘干物进行烘干。本发明的空气内循环式烘干机通过冷热空气对流回收能量，把凝结水和冷空气排出烘干机，有效提高了能量再次利用效率和烘干效率。
Description
技术领域
本发明涉及烘干设备领域，具体而言，涉及一种空气内循环式烘干机及烘干方法。
背景技术
目前，在烘干设备研究领域，现有的烘干装置采用电热源直接对烘干物进行烘干，烘干腔内的气流无法流动，不仅烘干效率较低且非常耗能；同时，现有的烘干机在烘干过程中烘干腔内存在大量氧气，随着烘干腔内温度的提升，被烘干物在高温和氧气的环境下很容易发生氧化而变质，从而影响烘干后的品相。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种空气内循环式烘干机及烘干方法，以至少解决现有技术中的烘干设备烘干效率较低且能耗较高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种空气内循环式烘干机，包括：烘干箱和设备箱，设备箱设置在烘干箱的上部，设备箱内设置有空气能热泵；热交换隔板，沿竖直方向设置在烘干箱内，热交换隔板将烘干箱的内腔分隔为热交换腔和烘干腔，热交换隔板的上端具有将热交换腔和烘干腔相互连通的通气口；进气管，设置在热交换腔内，进气管的第一端口穿过热交换隔板延伸至烘干腔内；进气管的第二端口穿过烘干箱的壳壁和设备箱的壳壁与空气能热泵的进气口连接；热交换管，设置在热交换腔内；热交换管的第一端口穿过烘干箱的壳壁和设备箱的壳壁与空气能热泵的排气口连接，热交换管的第二端口穿过烘干箱的壳壁延伸至烘干箱的外部；热交换管管壁上还开设有排气孔；其中，空气能热泵通过进气管将烘干腔内的空气吸入并进行压缩形成热空气，热空气通过热交换管与热交换腔内的冷空气进行换热；热交换管内经过换热后的气流通过排气孔进入热交换腔；热交换管内产生的冷凝水通过热交换管的第二端口排放至烘干箱的外部；热交换腔内经过换热后的热气流通过通气口进入烘干腔将待烘干物进行烘干。
进一步地，热交换隔板沿烘干箱的横向延伸以将烘干箱的内腔分隔为前后容积不等的两部分，热交换腔位于烘干箱的后部，烘干腔位于烘干箱的前部。
进一步地，进气管沿竖直方向延伸设置在热交换腔内，热交换管沿热交换腔的高度方向往复弯折地设置在热交换腔内；其中，进气管的第一端口穿过热交换隔板的底端延伸至烘干腔的底部；热交换管的第二端口穿过烘干箱的底壁延伸至烘干箱的下部；排气孔位于热交换管靠近下端的预设位置。
进一步地，空气内循环式烘干机还包括：电磁阀，设置在热交换管的第二端口上，电磁阀用于根据预设值打开或关闭。
进一步地，空气内循环式烘干机还包括：辅助加热装置，设置在通气口处，辅助加热装置用于对经过通气口处的气流进行辅助加热。
进一步地，烘干箱的内壁上设置有隔热保温层。
进一步地，烘干箱的前部设置有箱门，箱门的边框内侧设置有密封条，烘干箱的箱体上对应位置设置有密封槽；箱门关闭时，密封条与密封槽相互配合以将烘干箱密封。
进一步地，空气内循环式烘干机还包括：除氧装置，设置在烘干箱内，除氧装置用于将烘干箱内的氧气清除。
根据本发明的第二个方面，提供了一种烘干方法，该烘干方法用于上述内容的空气内循环式烘干机，烘干方法包括以下步骤：将待烘干物置入密闭的烘干设备内；通过燃烧无污染有机燃料消耗掉烘干设备内的氧气；通过空气能热泵循环抽取烘干设备内的空气并进行压缩形成热空气和冷凝水；将热空气输送至烘干设备内将待烘干的被烘干物进行烘干，同时将冷凝水排出烘干设备。
进一步地，烘干方法还包括：将热交换腔内换热后的气流输送至烘干腔前对气流进行预热。
本发明技术方案的空气内循环式烘干机，包括烘干箱、设备箱、热交换隔板、进气管以及热交换管，设备箱设置在烘干箱的上部，设备箱内设置有空气能热泵；热交换隔板沿竖直方向设置在烘干箱内，热交换隔板将烘干箱的内腔分隔为热交换腔和烘干腔，热交换隔板的上端具有将热交换腔和烘干腔相互连通的通气口；进气管和热交换管均设置在热交换腔内，进气管的第一端口穿过热交换隔板延伸至烘干腔内；进气管的第二端口穿过烘干箱的壳壁和设备箱的壳壁与空气能热泵的进气口连接；热交换管的第一端口穿过烘干箱的壳壁和设备箱的壳壁与空气能热泵的排气口连接，热交换管的第二端口穿过烘干箱的壳壁延伸至烘干箱的外部；热交换管管壁上还开设有排气孔；空气能热泵通过进气管将烘干腔内的空气吸入并进行压缩形成热空气，热空气通过热交换管与热交换腔内的冷空气进行换热；热交换管内经过换热后的气流通过排气孔进入热交换腔；热交换管内产生的冷凝水通过热交换管的第二端口排放至烘干箱的外部；热交换腔内经过换热后的热气流通过通气口进入烘干腔将待烘干物进行烘干。本发明的空气内循环式烘干机可用于烘干领域、蒸馏生产领域(蒸馏水生产，酒蒸馏等)，食品加工领域，液态肥生产领域，生物肥烘干等，通过重复利用空气热泵技术、热交换技术、电加热和空气中除去氧气技术，在将烘干腔的气体进行循环的同时，进行气体能量的回收，并排出烘干机内的冷凝水和冷空气或者将冷凝水进行回收，对物料进行烘干，通过冷热空气对流回收能量，把凝结水和冷空气排出烘干机，有效提高了能量再次利用效率和烘干效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例可选的一种空气内循环式烘干机的正面内部结构示意图；
图2是根据本发明实施例可选的一种空气内循环式烘干机的背面内部结构示意图；
图3是根据本发明实施例可选的一种空气内循环式烘干机的侧面内部结构示意图；
图4是根据本发明实施例可选的一种空气内循环式烘干机的侧面内部结构示意图；
图5是根据本发明实施例可选的一种空气内循环式烘干机的正面外部结构示意图；
图6是根据本发明实施例可选的一种烘干方法的流程框图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、烘干箱；11、热交换腔；12、烘干腔；13、箱门；20、设备箱；30、空气能热泵；40、热交换隔板；41、通气口；50、进气管；60、热交换管；61、排气孔；70、电磁阀；80、辅助加热装置；90、隔热保温层；100、除氧装置；110、压力表；120、温度表；130、控制面板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明第一个实施例的空气内循环式烘干机，如图1至图4所示，包括烘干箱10、设备箱20、热交换隔板40、进气管50以及热交换管60，设备箱20设置在烘干箱10的上部，设备箱20内设置有空气能热泵30；热交换隔板40沿竖直方向设置在烘干箱10内，热交换隔板40将烘干箱10的内腔分隔为热交换腔11和烘干腔12，热交换隔板40的上端具有将热交换腔11和烘干腔12相互连通的通气口41；进气管50和热交换管60均设置在热交换腔11内，进气管50的第一端口穿过热交换隔板40延伸至烘干腔12内；进气管50的第二端口穿过烘干箱10的壳壁和设备箱20的壳壁与空气能热泵30的进气口连接；热交换管60的第一端口穿过烘干箱10的壳壁和设备箱20的壳壁与空气能热泵30的排气口连接，热交换管60的第二端口穿过烘干箱10的壳壁延伸至烘干箱10的外部；热交换管60管壁上还开设有排气孔61；空气能热泵30通过进气管50将烘干腔12内的空气吸入并进行压缩形成热空气，热空气通过热交换管60与热交换腔11内的冷空气进行换热；热交换管60内经过换热后的气流通过排气孔61进入热交换腔11；热交换管60内产生的冷凝水通过热交换管60的第二端口排放至烘干箱10的外部；热交换腔11内经过换热后的热气流通过通气口41进入烘干腔12将待烘干物进行烘干。本发明的空气内循环式烘干机可用于烘干领域、蒸馏生产领域(蒸馏水生产，酒蒸馏等)，食品加工领域，液态肥生产领域，生物肥烘干等，通过重复利用空气热泵技术、热交换技术、电加热和空气中除去氧气技术，在将烘干腔的气体进行循环的同时，进行气体能量的回收，并排出烘干机内的冷凝水和冷空气或者将冷凝水进行回收，对物料进行烘干，通过冷热空气对流回收能量，把凝结水和冷空气排出烘干机，有效提高了能量再次利用效率和烘干效率。
具体实施时，如图3和图4所示，热交换隔板40沿烘干箱10的横向延伸以将烘干箱10的内腔分隔为前后容积不等的两部分，热交换腔11位于烘干箱10的后部，烘干腔12位于烘干箱10的前部，烘干腔12的容积大于热交换腔11的容积，烘干腔12内设置有层板用于放置待烘干的被烘干物；进气管50沿竖直方向延伸设置在热交换腔11内，进气管50的第一端口即下端口进行90°弯折后穿过热交换隔板40的底端延伸至烘干腔12的底部；热交换管60沿热交换腔11的高度方向往复弯折地设置在热交换腔11内从而增加在热交换腔11内的热交换面积；热交换管60的第二端口穿过烘干箱10的底壁延伸至烘干箱10的下部，热交换管60的第二端口设置有电磁阀70，电磁阀70依据烘干腔12的温度设定值打开或关闭；具体地，电磁阀70的工作设置的温度范围为100℃--50℃，具体温度根据被烘干物来确定，当烘干腔12的温度超过设定的温度值，电磁阀70打开，将冷凝水排出的同时将热交换管60内经过换热后的气体排出从而对烘干腔12进行降温。电磁阀70的工作设置的压力为：超过1个大气压，电磁阀70打开，进行降压；温度和压力满足一个条件电磁阀70均会打开。另外，电磁阀70也会间歇性地打开将冷凝水排出，随后再关闭。排气孔61位于热交换管60靠近下端的预设位置；排气孔61的开口朝向上方，从而使换热后排出的气体能够更顺畅地向上流动；排气孔61与电磁阀70之间保留一定的高度距离从而使热交换管60在排气孔61以下的部分能够暂时留存冷凝水，在烘干过程中，电磁阀70打开即可将冷凝水排出。
空气能热泵30在刚开始启动时，其向热交换管60排出的气流温度较低，加之热交换管60与热交换腔11内的冷空气进行换热需要一定的时间之后热交换腔11内的温度才能达到预定的温度，此时通过通气口41进入烘干腔12的气流温度较低，无法实现快速烘干的目的，基于此，进一步地，空气内循环式烘干机还包括辅助加热装置80，辅助加热装置80为电热丝，辅助加热装置80设置在通气口41处，在空气能热泵30在刚开始启动时辅助加热装置80同时启动，辅助加热装置80升温较快，能够对进入烘干腔12的气流进行预热，使烘干腔12的温度快速达到预定的温度，从而提高烘干效率。
进一步地，如图1和图5所示，烘干箱10的前部设置有箱门13，箱门13的边框内侧设置有密封条，烘干箱10的箱体上对应位置设置有密封槽；箱门13关闭时，密封条与密封槽相互配合以将烘干箱10密封，从而避免烘干箱10内的热气流外泄，影响烘干效率。同时，烘干箱10的箱体内壁和箱门13的内壁上均设置有隔热保温层90，隔热保温层90能够进一步阻止烘干箱10内的热量外泄。另外烘干箱10的箱门13侧方还设置有压力表110和温度表120，压力表110和温度表120分别与设置在烘干腔12内的压力传感器和温度传感器连接以监测烘干腔12内的压力和温度。
空气内循环式烘干机在工作过程中，内部存在有大量的氧气，氧气在循环过程中随着温度的升高会对被烘干物产生氧化作用从而使烘干物发生变质，影响烘干物的品相。进一步地，本实施例的空气内循环式烘干机还包括除氧装置100，除氧装置100设置在烘干箱10内，除氧装置100用于将烘干箱10内的氧气清除。可选地，除氧装置100内部放置有无污染有机燃料，通过无污染有机燃料的燃烧即可将烘干箱10内的氧气消耗掉；另外，除氧装置100通过燃烧有机燃料能够对烘干箱10进行预热，实现更高效的烘干效果。
本发明的空气内循环式烘干机在具体使用时，将待烘干物放入烘干腔12内的层板上，向除氧装置100内加入无污染有机燃料并点燃，随后将箱门13关闭并通过控制面板130将电磁阀70关闭，使烘干箱10内形成密闭空间，随着无污染有机燃料的燃烧，烘干箱10内的氧气被不断消耗掉从而转化为二氧化碳并产生一定量的水蒸气，同时温度升高气体体积膨胀从而使内部气压升高，电磁阀70开启减压，当气压减压到预设值时电磁阀70关闭；此时控制空气能热泵30和辅助加热装置80，空气能热泵30从烘干腔12的底部将烘干腔12内的空气吸入并进行压缩，压缩后的热气流沿着热交换管60向下流动从而与热交换腔11内的冷空气进行换热使热交换腔11内的空气逐渐升温，热交换管60内的经过换热后的冷气流到达热交换管60的下部时通过排气孔61排放至热交换腔11内，由于冷气流密度较大从而沉积在热交换腔11下方，而热交换腔11内换热后的热气流密度较小从而停留在热交换腔11的上部，随着冷气流的不断积累将热气流不断地向上推动，从而使热气流通过通气口41进入烘干腔12，进入烘干腔12内热气流由上至下移动对层板上的被烘干物进行烘干，当气流到达烘干腔12下部时温度已经较低，再被空气能热泵30吸入形成完整的循环。热交换管60在换热过程中内部产生的冷凝水沿着热交换管60流动到电磁阀70与排气孔61之间的管腔内暂存或通过电磁阀70排出。
而在空气能热泵30刚启动时，热交换腔11内的温度未达到预定的温度之前，由辅助加热装置80对通过通气口41进入烘干腔12的气流进行预热，实现烘干腔12的快速升温，提高烘干效率。
烘干过程接近完成，控制电磁阀70打开将烘干机内部气体排出使烘干腔12内部接近于真空状态，烘干腔12内压力降低、水沸点降低，蒸发速度快，从而使被烘干物加强烘干，实现更好的烘干效果。
根据本发明的第二个实施例，提供了一种烘干方法，本实施例的烘干方法用于上述实施例的空气内循环式烘干机，如图6所示，该烘干方法包括以下步骤：
S102:将待烘干物置入密闭的烘干设备内；
S104:通过燃烧无污染有机燃料消耗掉所述烘干设备内的氧气；
S106:通过空气能热泵循环抽取烘干设备内的空气并进行压缩形成热空气；
S108:将压缩后热空气通过换热设备与热交换腔内的冷空气进行换热并将所述热交换腔内换热后的气流输送至烘干腔将烘干对象进行烘干。
本发明实施例的烘干方法通过对烘干设备采用空气热泵进行空气循环的方式，对空气能进行回收，并排除烘干设备内的冷空气对物料进行烘干，通过冷热空气对流回收能量，把凝结水和冷空气排出烘干设备，有效提高了能量再次利用效率和烘干效率。
在具体实施时，进一步地，烘干方法还包括：将所述热交换腔内换热后的气流输送至烘干腔前对气流进行预热。通过预热能够在热交换腔内的温度未达到预定温度是对进入烘干腔的气流进行辅助加热，实现烘干腔12的快速升温，提高烘干效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空气内循环式烘干机，其特征在于，包括：
烘干箱(10)和设备箱(20)，所述设备箱(20)设置在所述烘干箱(10)的上部，所述设备箱(20)内设置有空气能热泵(30)；
热交换隔板(40)，沿竖直方向设置在所述烘干箱(10)内，所述热交换隔板(40)将所述烘干箱(10)的内腔分隔为热交换腔(11)和烘干腔(12)，所述热交换隔板(40)的上端具有将所述热交换腔(11)和所述烘干腔(12)相互连通的通气口(41)；
进气管(50)，设置在所述热交换腔(11)内，所述进气管(50)的第一端口穿过所述热交换隔板(40)延伸至所述烘干腔(12)内；所述进气管(50)的第二端口穿过所述烘干箱(10)的壳壁和所述设备箱(20)的壳壁与所述空气能热泵(30)的进气口连接；
热交换管(60)，设置在所述热交换腔(11)内；所述热交换管(60)的第一端口穿过所述烘干箱(10)的壳壁和所述设备箱(20)的壳壁与所述空气能热泵(30)的排气口连接，所述热交换管(60)的第二端口穿过所述烘干箱(10)的壳壁延伸至所述烘干箱(10)的外部；所述热交换管(60)管壁上还开设有排气孔(61)；
其中，所述空气能热泵(30)通过所述进气管(50)将所述烘干腔(12)内的空气吸入并进行压缩形成热空气，所述热空气通过所述热交换管(60)与所述热交换腔(11)内的冷空气进行换热；所述热交换管(60)内经过换热后的气流通过所述排气孔(61)进入所述热交换腔(11)；所述热交换管(60)内产生的冷凝水通过所述热交换管(60)的第二端口排放至所述烘干箱(10)的外部；所述热交换腔(11)内经过换热后的热气流通过所述通气口(41)进入所述烘干腔(12)将待烘干物进行烘干。
2.根据权利要求1所述的空气内循环式烘干机，其特征在于，所述热交换隔板(40)沿所述烘干箱(10)的横向延伸以将所述烘干箱(10)的内腔分隔为前后容积不等的两部分，所述热交换腔(11)位于所述烘干箱(10)的后部，所述烘干腔(12)位于所述烘干箱(10)的前部。
3.根据权利要求2所述的空气内循环式烘干机，其特征在于，所述进气管(50)沿竖直方向延伸设置在所述热交换腔(11)内，所述热交换管(60)沿所述热交换腔(11)的高度方向往复弯折地设置在所述热交换腔(11)内；
其中，所述进气管(50)的第一端口穿过所述热交换隔板(40)的底端延伸至所述烘干腔(12)的底部；所述热交换管(60)的第二端口穿过所述烘干箱(10)的底壁延伸至所述烘干箱(10)的下部；所述排气孔(61)位于所述热交换管(60)靠近下端的预设位置。
4.根据权利要求3所述的空气内循环式烘干机，其特征在于，所述空气内循环式烘干机还包括：
电磁阀(70)，设置在所述热交换管(60)的第二端口上，所述电磁阀(70)用于根据预设值打开或关闭。
5.根据权利要求1所述的空气内循环式烘干机，其特征在于，所述空气内循环式烘干机还包括：
辅助加热装置(80)，设置在所述通气口(41)处，所述辅助加热装置(80)用于对经过所述通气口(41)处的气流进行辅助加热。
6.根据权利要求1所述的空气内循环式烘干机，其特征在于，所述烘干箱(10)的内壁上设置有隔热保温层(90)。
7.根据权利要求1所述的空气内循环式烘干机，其特征在于，所述烘干箱(10)的前部设置有箱门(13)，所述箱门(13)的边框内侧设置有密封条，所述烘干箱(10)的箱体上对应位置设置有密封槽；所述箱门(13)关闭时，所述密封条与所述密封槽相互配合以将所述烘干箱(10)密封。
8.根据权利要求1所述的空气内循环式烘干机，其特征在于，所述空气内循环式烘干机还包括：
除氧装置(100)，设置在所述烘干箱(10)内，所述除氧装置(100)用于将所述烘干箱(10)内的氧气清除。
9.一种烘干方法，其特征在于，所述烘干方法用于权利要求1至8中任一项所述的空气内循环式烘干机，所述烘干方法包括以下步骤：
将待烘干物置入密闭的烘干设备内；
通过燃烧无污染有机燃料消耗掉所述烘干设备内的氧气；
通过空气能热泵循环抽取烘干设备内的空气并进行压缩形成热空气；
将压缩后热空气通过换热设备与热交换腔内的冷空气进行换热并将所述热交换腔内换热后的气流输送至烘干腔将烘干对象进行烘干。
10.根据权利要求9所述的烘干方法，其特征在于，将所述热交换腔内换热后的气流输送至烘干腔前对气流进行预热。
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