CN1749683A - 热泵塔型真空干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵塔型真空干燥装置，它含有真空干燥筒仓、真空泵和热泵，其中真空干燥筒仓的内腔中设有连续往返式热介质流动通道，所述流动通道作为热泵冷凝器的冷凝管，其两端分别与热泵主机连通，真空干燥筒仓上设有的抽真空管通过热泵蒸发器的腔体与真空泵连通，所述热泵蒸发器的腔体中安装有蒸发管，该蒸发管的两端分别与热泵主机连通，热泵蒸发器的腔体下端设有出水管。本发明设计合理，热泵的冷凝器安装在干燥筒仓中，直接向物料供热，效率高，从干燥筒仓中抽出的水蒸气被冷凝管快速冷凝，不需要另外配置冷凝器，降低设备投资，还可大大降低真空泵的功率，因此，其能源的利用率高，同时有利于环境保护，具有很好的社会和经济效益。

Description

热泵塔型真空干燥装置

一.技术领域：本发明涉及一种农作物干燥设备，特别是涉及一种热泵塔型真空干燥装置。

二.背景技术：我国是一个农业大国，农作物的产量巨大，其储存不好，就会变质，因此需要在储存前降低其水分的含量。目前传统的干燥方法主要是采用热风式干燥设备，在常压下使热风穿过农作物的颗粒以蒸发其水分，干燥方式通常为横流式、混流式和顺(逆)流式，但是这种干燥方法，容易破坏农作物的内在品质，以干燥玉米为例，一般热风的温度为120～160℃，而东北地区干燥季节的自然温度为-5～-30℃，由于存在巨大的温差，致使玉米在干燥过程中其内部结构受到损伤，因此其干燥后的裂纹率较高，一般在18％左右，有时甚至会达到35％，在以后的转运过程中玉米容易破碎，严重影响玉米的国内外贸易，造成重大经济损失。

针对这种情况，人们采用真空技术，在低压下对农作物进行干燥，解决了热风温度较高、烘干后物料容易破损的问题，图1所示为现有真空干燥设备的结构示意图，在干燥筒仓1中安装有连续折返式管道2，管道2的两端分别与锅炉12的热水供应装置连通，抽真空管3通过冷凝器4后与真空泵5连通，冷凝器4的冷水入口通过管道7与水池11连通，冷凝器4的热水出口通过管道6和水泵10进入冷却塔9中，冷却塔9的上端安装有风扇8，通过热水的流动加热粮食籽粒，该设备由于采用往返折返式管道结构，使干燥筒仓1中形成多层干燥管道，增加粮食流动过程中的接触面积，加热均匀，干燥效果好，利用真空技术将筒仓中物料水分的汽化温度从100℃降低到43℃以下，由于该蒸发温度低于淀粉糊化温度，因此不会对籽粒产生损伤，避免籽粒的膨胀和爆腰，保证干燥后的籽粒质量。但是该设备存在的缺陷是：加热和冷凝分别靠锅炉和冷却塔，其建筑面积大，投资多，效率低，能源浪费严重，同时使用锅炉不利于环境保护。中国专利(授权公告号为CN2503437Y，专利号为01268530.5)公开了一种“真空热泵干燥装置”，它包括一干燥箱，该干燥箱的箱体内安装有一个热泵装置的箱内机，箱体外安装有热泵装置的箱外机，该箱外机与箱内机通过管道连接，有一水喷射器，它的喉部通过止逆阀和管道与阀门相连，阀门的另一端通过管道与箱体连通，水喷射器的入口通过高压管道与高压水泵的出口连接，水泵的进口由水管、连接阀门与水箱连通，该装置采用热泵加热，减少环境污染，但是它也存在一些缺陷：加热和冷凝分别靠热泵和冷却水，投资多，能源浪费严重。

三.发明的内容：

本发明的目的：克服现有技术的缺陷，提供一种设计合理、使加热和冷却相互配合利用、大大提高能源利用率的热泵塔型真空干燥装置。

本发明的技术方案：一种热泵塔型真空干燥装置，含有真空干燥筒仓、真空泵和热泵，其中真空干燥筒仓的内腔中设有连续往返式热介质流动通道，其中真空干燥筒仓内腔中的热介质流动通道作为热泵冷凝器的冷凝管，其两端分别与热泵主机连通，真空干燥筒仓上设有的抽真空管通过热泵蒸发器的腔体与真空泵连通，所述热泵蒸发器的腔体中安装有蒸发管，该蒸发管的两端分别与热泵主机连通，热泵蒸发器的腔体下端设有出水管。

所述真空干燥筒仓含有方形筒体及上、下端盖，其中上端盖设有进料口，下端盖设有出料口，并且在方形筒体相对应的两个筒壁上从上到下分别设有一个独立封闭的腔体，两腔体通过管道连通，所述每一个腔体中从上到下每隔一定距离设有隔板，该隔板使热介质在两个腔体和管道中的流动路线为连续往返折返式，形成热介质流动通道，在一定层数的管道下方设有一定数量的角状抽真空管，所述抽真空管的一端贯穿筒壁后通过热泵蒸发器腔体与抽真空泵连接，并且该抽真空管与管道成90°排列。

所述方形筒体的截面为正方形或长方形，其上、下端盖的形状与之相匹配，方形筒体为一体式结构，或为组合式结构，由一定数量的筒体段通过法兰和密封材料层固定在一起，其中相应的各腔体上下连通或隔开；抽真空管密封焊接在筒壁上，或通过其端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上；所述一定层数的管道为两层，或为四层，或为六层，或为八层。

所述管道的截面形状为正方形，或为长方形，或为菱形，或为内圆弧的菱形，并且管道两端密封焊接在筒壁上，并与腔体连通，或其两端通过端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上，并与腔体连通；在热介质流动通道上套装固定有长方形或正方形翅片，并且该翅片与所述管道轴线具有一定夹角。

另一种结构为：所述真空干燥筒仓含有方形筒体，在方形筒体相对应的两个筒壁上从上到下分别设有一个独立封闭的腔体，两腔体通过管道连通，所述每一个腔体中从上到下每隔一定距离设有隔板，该隔板使热介质在两个腔体和管道中的流动路线为连续往返折返式，形成热介质流动通道，方形筒体的四周设有一个圆柱形外壳，该圆柱形外壳的上、下端部分别与球冠形上、下端盖连接，其中上端盖设有进料口，下端盖设有出料口，并且在一端端盖上设有抽真空管，或在圆柱形外壳的一筒壁上设有抽真空管。

在圆柱形外壳上设有滚压成型的凸台或/和凹槽，所述凸台或/和凹槽的截面形状为开口圆弧形或开口梯形或开口方形。

在一定层数的管道下方设有一定数量的角状抽真空管，所述抽真空管的两端贯穿筒壁，并且该抽真空管与管道成90°排列，管道的截面形状为正方形，或为长方形，或为椭圆形，或为菱形，或为内圆弧的菱形；在热介质流动通道上套装固定有长方形或正方形翅片，并且该翅片与所述管道轴线具有一定夹角。

方形筒体的另两个筒壁为密封性平板或带有网格状透气孔的平板或带有条形透气缝的平板；所述一定层数的管道为两层，或为四层，或为六层，或为八层。

所述圆柱形外壳为一体式结构，由一钢板弯曲固定而成，或为组合式结构，由一定数量的圆弧片段通过法兰和密封材料层固定在一起。

所述抽真空管密封焊接在筒壁上，或通过其端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上；所述管道的截面形状为正方形，或为长方形，或椭圆形，或为菱形，或为内圆弧的菱形，并且管道两端密封焊接在筒壁上，并与腔体连通，或其两端通过端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上，并与腔体连通。

本发明的有益效果：

1.本发明设计合理、大大提高能源利用率，热泵的冷凝器安装在干燥筒仓中，直接向物料供热，效率高。热泵的蒸发器的腔体两端部分别与抽真空管和真空泵连通，热泵蒸发器腔体中安装的蒸发管的两端分别与热泵主机连通，这样使从干燥筒仓中抽出的水蒸气快速冷凝，其冷凝水由热泵蒸发器腔体的出水管流出，这样不需要另外设冷凝器，另外，不凝空气被真空泵抽走并排空，这样大大降低真空泵的功率，因此，其能源的利用率高，节约了大量能源。

2.本发明用电代替煤作为能源，其能效高，有利于环境保护，同时大大降低建筑面积，减少投资。

3.本发明的真空干燥筒仓中设有的往返折返式通道结构，使干燥筒仓中形成多层干燥管道，增加粮食流动过程中的接触面积，加热均匀，干燥效果好，利用真空技术将筒仓中物料水分的汽化温度从100℃降低到43℃以下，由于该蒸发温度低于淀粉糊化温度，因此不会对籽粒产生损伤，避免籽粒的膨胀和爆腰，保证干燥后的籽粒质量。

4.本发明在方形筒体的四周设有圆柱形外壳，其承压强度高，另外在外壳壁上滚压成型有圆弧或/和开口梯形加强筋，更加增加外壳的承压强度，这样的结构大大降低由于加强方形容器的承压强度而设有的各种加强筋，大幅度节约钢材的使用量，成本相应较低。

5.本发明采用在方形筒体没有腔体的两侧设有抽真空管，以便使粮食层中保持一定的真空度，根据需要该侧筒壁可采用带有网格状透气孔的筒壁，便于抽真空，另外每间隔一定的高度设有角状抽真空管，使整个筒体形成多层贯通式真空出口，因此筒仓中每一层干燥层的厚度较薄，所需真空动力较小，并且筒体内部的真空度接近一致，大大降低能耗，相应提高企业的经济效益。

6.本发明安装使用方便，根据需要，管道两端可以焊接在筒壁上，也可以通过螺栓、螺母、密封垫活动固定在筒壁上，还可以通过密封圈活动固定在筒壁上，使用和制造十分方便。

7.本发明使用范围广，管道的截面形状可根据物料种类的不同而不同，因此它适用于各种物料籽粒干燥，另外由于采用热泵加热，成本较低，易于推广，推广后具有较好的经济效益。

四.附图说明：

图1为现有技术中真空干燥设备的结构示意图

图2为热泵塔型真空干燥装置的结构原理示意图

图3为热泵塔型真空干燥装置的使用状态结构示意图之一

图3-1为图3所示热介质流动管道和翅片的结构示意图

图3-2为图3-1的左视图

图4为热泵塔型真空干燥装置的使用状态结构示意图之二

五.具体实施方式：

实施例一：参见图2，图中，热泵塔型真空干燥装置的真空干燥筒仓1的内腔中设有连续往返式热介质流动通道2，该热介质流动通道2作为热泵冷凝器的冷凝管，其两端分别与热泵主机14连通，真空干燥筒仓1上设有的抽真空管3通过热泵蒸发器4的腔体与真空泵5连通，所述热泵蒸发器4的腔体中安装有蒸发管13，该蒸发管13的两端分别与热泵主机14连通，热泵蒸发器4的腔体下端设有出水管6(出水管6上带有控制阀)，出水管6的下方为水池11。

参见图3，图中，真空干燥筒仓1的具体结构为：它含有方形筒体及上、下端盖，其中上端盖设有进料口，下端盖设有出料口，并且在方形筒体相对应的两个筒壁上从上到下分别设有一个独立封闭的腔体16，两腔体16通过管道2连通，所述每一个腔体16中从上到下每隔一定距离设有隔板，该隔板使热介质在两个腔体16和管道2中的流动路线为连续往返折返式，形成热介质流动通道，在四层的管道2下方设有一定数量的角状抽真空管15，并且该抽真空管15与管道2成90°排列，抽真空管5的截面形状由上部两条一端交汇的线段和两个线段另一端向下的垂直线段组成角状形，抽真空管15的一端贯穿筒壁汇集后通过热泵蒸发器4与抽真空泵5连接。

根据需要方形筒体的截面为正方形，也可以为长方形，其上、下端盖的形状与之相匹配，方形筒体可以为一体式结构，也可以为组合式结构，此时它由一定数量的筒体段通过法兰和密封材料层固定在一起，其中相应的各腔体上下连通或隔开；抽真空管15密封焊接在筒壁上，也可以通过其端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上，管道2的截面形状为正方形，也可以为长方形，还可以为椭圆形，或菱形，或内圆弧的菱形，根据干燥物料的种类，选用不同的管道2形状，管道2两端密封焊接在筒壁上，并与腔体连通，其两端也可以通过端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上，并与腔体连通。在热介质流动通道2上套装固定有长方形翅片2-1(见图3-1和图3-2)，翅片2-1也可为正方形，并且该翅片2-1与所述管道2轴线具有一定夹角，其夹角根据需要设定，使物料呈折线式下落。

使用时，热泵主机14启动，其热介质沿腔体16和管道2中箭头的方向流动，使管道2变热，在上端盖和下端盖上分别安装有布粮器和出粮器，粮食在下落过程中充分和管道2接触，达到干燥的目的，抽真空管15将整个粮层分为若干层，便于抽真空，降低真空泵5的功率，节约能源。真空筒仓1中的水蒸气经过热泵蒸发器13腔体时，被蒸发管13冷凝，水蒸气中的水分被冷凝掉，此后，空气被真空泵5抽走并排空，冷凝后的水由出水管6排出。因此其能效比高，具有很好的经济效益。

实施例二：参见图2和图4，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：真空干燥筒仓1的具体结构形式不同，该实施例中真空干燥筒仓的具体结构为：在正方形筒体相对应的两个筒壁上从上到下分别设有一个独立封闭的腔体16，两个腔体16通过管道2连通，图中管道2的截面形状为正方形，并且其一棱边向上放置，便于物料籽粒流动，所述每一个腔体16中从上到下每隔一定距离设有隔板，该隔板使热介质在两个腔体16和管道2中的流动路线为连续往返折返式，形成热介质流动通道，在四层的管道2下方设有一定数量的角状抽真空管15，并且该抽真空管15与管道2成90°排列，抽真空管15两端焊接固定在方形筒体的另两个筒壁上，该两个筒壁为密封性平板，其与外壳17之间形成抽真空腔，方形筒体的四周设有一个圆柱形外壳17，该圆柱形外壳17的上、下端部分别与球冠形上、下端盖连接，其中上端盖设有进料口，下端盖设有出料口，并且在上端盖上相对于抽真空腔的位置设有抽真空管3，该抽真空管3通过热泵蒸发器4与真空泵5连通。本实施例采用与实施例一同样翅片2-1。

根据需要，可以在圆柱形外壳6上设有滚压成型的连续的凸台和凹槽，以增加其强度，凸台和凹槽的截面形状有许多种，如：波纹形，开口圆弧形、开口梯形、开口方形。

根据需要，方形筒体的另两个筒壁为密封性平板或带有网格状透气孔的平板或带有条形透气缝的平板，这样更加容易抽真空；圆柱形外壳可为一体式结构，由一钢板弯曲固定而成，也可以为组合式结构，它由一定数量的圆弧片段通过法兰和密封材料层固定在一起。

通过改变真空干燥筒仓的具体结构形式、改变管道的截面形状和管道的层数以及安装方式，或者改变抽真空管的安装位置和安装方式，能够组成许多实施例，均为本发明的变化范围，在此不一一详述。

Claims (10)

1.一种热泵塔型真空干燥装置，含有真空干燥筒仓、真空泵和热泵，其中真空干燥筒仓的内腔中设有连续往返式热介质流动通道，其特征是：真空干燥筒仓内腔中的热介质流动通道作为热泵冷凝器的冷凝管，其两端分别与热泵主机连通，真空干燥筒仓上设有的抽真空管通过热泵蒸发器的腔体与真空泵连通，所述热泵蒸发器的腔体中安装有蒸发管，该蒸发管的两端分别与热泵主机连通，热泵蒸发器的腔体下端设有出水管。

2.根据权利要求1所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：真空干燥筒仓含有方形筒体及上、下端盖，其中上端盖设有进料口，下端盖设有出料口，并且在方形筒体相对应的两个筒壁上从上到下分别设有一个独立封闭的腔体，两腔体通过管道连通，所述每一个腔体中从上到下每隔一定距离设有隔板，该隔板使热介质在两个腔体和管道中的流动路线为连续往返折返式，形成热介质流动通道，在一定层数的管道下方设有一定数量的角状抽真空管，所述抽真空管的一端贯穿筒壁后通过热泵蒸发器腔体与抽真空泵连接，并且该抽真空管与管道成90°排列。

3.根据权利要求2所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：所述方形筒体的截面为正方形或长方形，其上、下端盖的形状与之相匹配，方形筒体为一体式结构，或为组合式结构，由一定数量的筒体段通过法兰和密封材料层固定在一起，其中相应的各腔体上下连通或隔开；抽真空管密封焊接在筒壁上，或通过其端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上；所述一定层数的管道为两层，或为四层，或为六层，或为八层。

4.根据权利要求1或2或3所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：管道的截面形状为正方形，或为长方形，或为菱形，或为内圆弧的菱形，并且管道两端密封焊接在筒壁上，并与腔体连通，或其两端通过端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上，并与腔体连通；在热介质流动通道上套装固定有长方形或正方形翅片，并且该翅片与所述管道轴线具有一定夹角。

5.根据权利要求1所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：真空干燥筒仓含有方形筒体，在方形筒体相对应的两个筒壁上从上到下分别设有一个独立封闭的腔体，两腔体通过管道连通，所述每一个腔体中从上到下每隔一定距离设有隔板，该隔板使热介质在两个腔体和管道中的流动路线为连续往返折返式，形成热介质流动通道，方形筒体的四周设有一个圆柱形外壳，该圆柱形外壳的上、下端部分别与球冠形上、下端盖连接，其中上端盖设有进料口，下端盖设有出料口，并且在一端端盖上设有抽真空管，或在圆柱形外壳的一筒壁上设有抽真空管。

6.根据权利要求5所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：在圆柱形外壳上设有滚压成型的凸台或/和凹槽，所述凸台或/和凹槽的截面形状为开口圆弧形或开口梯形或开口方形。

7.根据权利要求5或6所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：在一定层数的管道下方设有一定数量的角状抽真空管，所述抽真空管的两端贯穿筒壁，并且该抽真空管与管道成90°排列，管道的截面形状为正方形，或为长方形，或为椭圆形，或为菱形，或为内圆弧的菱形；在热介质流动通道上套装固定有长方形或正方形翅片，并且该翅片与所述管道轴线具有一定夹角。

8.根据权利要求7所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：方形筒体的另两个筒壁为密封性平板或带有网格状透气孔的平板或带有条形透气缝的平板；所述一定层数的管道为两层，或为四层，或为六层，或为八层。

9.根据权利要求8所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：所述圆柱形外壳为一体式结构，由一钢板弯曲固定而成，或为组合式结构，由一定数量的圆弧片段通过法兰和密封材料层固定在一起。

10.根据权利要求9所述的热泵塔型真空干燥装置，其特征是：所述抽真空管密封焊接在筒壁上，或通过其端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上；所述管道的截面形状为正方形，或为长方形，或椭圆形，或为菱形，或为内圆弧的菱形，并且管道两端密封焊接在筒壁上，并与腔体连通，或其两端通过端部设有的螺纹和配套的螺母以及密封垫活动固定在筒壁上，并与腔体连通。

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