CN214746788U - 一种冻干机节能循环系统 - Google Patents

Abstract

一种冻干机节能循环系统，属于冻干机循环系统技术领域，包括箱体、冷阱系统与升温系统，冷阱系统包括冷阱盘管、第一换热器与制冷系统，冷阱盘管通过第一换热器与制冷系统换热；升温系统连接有第二换热器，第二换热器还连接在第一换热器至冷阱盘管入口之间，并且第二换热器两端还通过短接线连接，短接线连接第一换热器与冷阱盘管的入口。本实用新型利用升温系统、冷阱系统与蓄热系统，充分利用富余热量与冷量，通过截止阀开闭使冻干机迅速制冷、制热或储存热量，提高使用效率，增加冻干箱功能。

Description

一种冻干机节能循环系统

技术领域

一种冻干机节能循环系统，属于冻干机循环系统技术领域。

背景技术

冻干机是一种利用真空、高温、冷冻对食品或物品进行迅速干燥的装置，生产用容器主要由冻干箱和冷阱组成。冻干箱主要包括箱体容器及换热搁板，用于保证食品的温度及真空度以及控制水分的蒸发，冷阱主要用于水分的捕集，两者通常组装在一起。

现有的技术中，冻干箱水循环系统与冷阱制冷循环系统是两套相互独立的系统。冻干箱中导热箱搁板内循环水采用电加热器加热的方式升温，促使食品内部水分蒸发；冷阱中装有数组蛇形盘管，节流后的制冷剂在盘管内降温使食品挥发出的水蒸汽冷凝，蒸汽凝华成冰霜附着在盘管表面。

现有技术主要存在的问题有（1）导热搁板内水的温度完全靠电能持续加热，能耗较高；（2）冷阱中有多组盘管，制冷剂靠分液器分配给各组盘管，由于节流后的制冷剂是气液两相或由于流量的变化，通常各组盘管中制冷剂流量分配不均匀，最常见的是气相制冷剂压强较高，在盘管中压力较大，无法正常流动，出现多组盘管不降温的现象，严重影响冷阱捕冰速度及捕冰容量；（3）生产完成后，盘管表面的冰霜只能靠自然升温或水冲刷除霜，出现化霜速度慢或浪费大量纯净水的问题；（4）生产完成后的食品温度一般较高，需要靠自然冷却或冷却水换热冷却的方式进行降温，也会出现降温慢或浪费水的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能耗低，升温或降温迅速，冻干效率高并且具有自动化霜功能的冻干机节能循环系统。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种冻干机节能循环系统，包括箱体、冷阱系统与升温系统，其特征在于：冷阱系统包括冷阱盘管、第一换热器与制冷系统，冷阱盘管通过第一换热器与制冷系统换热；

升温系统连接有第二换热器，第二换热器还连接在第一换热器至冷阱盘管入口之间，并且第二换热器两端还通过短接线连接，短接线连接第一换热器与冷阱盘管的入口。

将冷阱系统单独拆分为冷阱盘管与制冷系统，冷阱盘管内换为导热油做制冷介质，采用制冷介质的制冷系统单独作为冷源，这就避免了制冷介质在冷阱盘管内的吸收热量蒸发为气体后，导致的盘管内压强过高无法循环问题，冷阱盘管内导热油循环稳定，制冷效果稳定。

同时，利用导热油的稳定性以及导热导冷的双重性能，配合第二换热器，在冷阱系统降温阶段或升温系统升温阶段，第二换热器均不参与循环，仅仅升温系统内的循环水流经第二换热器，导热板层内的油不在第二换热器内循环，而是经短接线循环；在冷阱盘管制冷完成后，需要除表面结霜时，使冷阱盘管内的导热油流经第二换热器循环，导热油接受来自升温系统循环水的热量，携带热量进入冷阱盘管，能够快速的对冷阱盘管表面的结霜加热融化，充分利用升温系统的余热，为冻干箱系统提供了新的化霜功能。

优选的，所述的冷阱系统包括压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器与膨胀阀，压缩机出口的管线依次连接第一冷凝器、第二冷凝器与膨胀阀，经过第一换热器后连通压缩机入口。

压缩机开启，高温制冷剂蒸汽经过第一冷凝器变为低温高压制冷剂液体，制冷剂经过膨胀阀变为低温低压气体，通过第一换热器与冷阱盘管内的导热油换热，吸收导热油热量后返回压缩机完成循环。

优选的，所述的第一冷凝器与升温系统连接。

优选的，所述的升温系统包括导热板层与水加热器；水加热器出口连接第二换热器的管程或壳程后连接导热板层入口，导热板层出口连通水加热器入口，第一冷凝器与水加热器并联设置。

在升温系统的升温阶段，使导热板层内流出的水一路经过水加热器加热，另一路流向第一冷凝器受到冷阱系统高温制冷剂加热，最后两路循环水汇集后进入导热板层对冻干箱内部加热。

充分利用制冷系统的制冷剂携带热量，提高升温系统循环水的温度，提高升温系统的加热效率，同步实现节能与高效生产。

优选的，还包括蓄热罐，蓄热罐并联在水加热器两端，并且蓄热罐出入口管线通过短接线短接。

导热板层到达所需温度后，首先关闭水加热器，使循环水及时失去热源，使循环水流向蓄热罐方向，可通过短接线先使带有热量的循环水流动进入第一冷凝器接受来自制冷系统制冷剂蒸汽的热量，受到加热后经水路三通阀进入蓄热罐储存热量，同时能够及时将导热板层内的热水排空，避免冻干箱内超温。当导热板层温度较低时，放空蓄热罐，储存热水直接携带热量重新进入循环管路，进入冻干箱升温阶段，由于开始循环时的水即高温，因此可以立即对冻干箱内导热板层加热，提高加热响应速度，提高生产效率。

优选的，所述的导热板层的出口管路还连接有第三换热器，第三换热器外接热源。

在上述的工作完毕对冷阱盘管化霜的阶段，使用，外接热源介入，能够提高升温系统内循环水的温度，提高化霜效率；对于升温系统的升温阶段，外接热源则能够提高升温效率。

优选的，所述的第二截止阀还并联有温控阀，温控阀通过电路与温度探头连接第一冷凝器。

在蓄热阶段，关闭水加热器后，温控阀与温度探头介入蓄热系统，当第一冷凝器壳程部分的温度过高时，温控阀打开，热水注入蓄热罐，当第一冷凝器内实际加热温度并不够时，温控阀关闭，循环水无法进入第一冷凝器内接受热量，也无法进入蓄热罐，避免蓄热罐内储存凉水。

优选的，所述的导热板层出口处之间设有循环水膨胀箱。

在循环水温度较高的情况下，由于受热体积膨胀，在冻干箱升温阶段又不能将多余水排入蓄热罐，增加循环水膨胀箱能够储存多余压力的水，缓冲循环水管路的压力。

优选的，所述的冷阱盘管出口至第一换热器之间的管路上设有导热油膨胀箱。

避免导热油热胀冷缩体积过大，冷阱盘管内压力过大，利用导热油膨胀箱储存膨胀出的多余体积导热油，缓解压力。

优选的，所述的第二换热器出口还设有单向阀，使管路内流动方向为远离冷阱盘管的方向。

避免在冷阱降温阶段时的导热油进入第二换热器管程部分与循环水发生换热。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：将冷阱系统分为降温管线与循环管线，循环管线负责对箱体内盘管降温，因此内部导热介质可更换为导热油，避免了制冷介质蒸发导致的压强堵塞冷阱盘管，充分利用所有冷阱盘管，提高制冷效率；冷阱系统与升温系统相互干涉，充分利用富余热量（冷量），节约能耗；蓄热系统实现了升温系统升温、降温的迅速响应，同时还能够回收储存多余热量，进一步降低能耗；使升温系统具备了迅速降温的功能，提高了冻干箱的使用效率。

附图说明

图1为冻干机节能循环系统示意图。

其中，1-压缩机，2-第一冷凝器，3-膨胀阀，4-第一换热器，5-冷阱盘管，6-箱体，7-水加热器，8-第二换热器，9-导热板层，10-油路三通阀，11-蓄热罐，12-第一截止阀，13-水路三通阀，14-第二截止阀，15-第三截止阀，16-第四截止阀，17-水循环泵，18-循环水膨胀箱，19-导热油膨胀箱，20-温控阀，21-第二冷凝器，22-第三换热器。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型做进一步说明。

参照附图1：一种冻干机节能循环系统，包括箱体6、冷阱系统、升温系统与蓄热系统，其特征在于：冷阱系统包括压缩机1、第一冷凝器2、第二冷凝器21、膨胀阀3、第一换热器4、冷阱盘管5、导热油循环泵和导热油膨胀箱19；压缩机1连通至第一冷凝器2壳程后连通第二冷凝器21、膨胀阀3，经过第一换热器4后连通返回压缩机1，冷阱盘管5设置在箱体内，冷阱盘管5的出口依次连通导热油膨胀箱19、导热油循环泵、第一换热器4后连通返回冷阱盘管5入口，第二冷凝器21外接冷源。

升温系统包括水加热器7、水循环泵17、水膨胀箱19、第二换热器8、第三换热器22与导热板层9；导热板层9设置在箱体6内，水加热器7连通至第二换热器8壳程后，壳程出口连通至导热板层9，导热板层9出口连通水膨胀箱19、水循环泵17后，经过第三换热器22，连通至水加热器7，在水加热器7的前端设有开关阀；第二换热器8的管程出入口均连通至冷阱盘管5入口至第一换热器4之间的管路上，其中第二换热器8管程入口连接的管线通过油路三通阀10连接冷阱盘管5入口至第一换热器4之间的管路，使冷阱盘管5中的导热油能够由油路三通阀10控制进入第二换热器8的管程部分，同时在第二换热器8管程出口连接的管线上设有单向阀，保证在油路三通阀10使导热油不经过第二换热器8的管程部分时，导热油不会倒灌进入第二换热器8管程；第三换热器22外接热源。

蓄热系统包括第一冷凝器2的管程部分、蓄热罐11、第一截止阀12、第二截止阀14、温控阀20与水路三通阀13，第一冷凝器2的管程一端依次连通水路三通阀13、蓄热罐11、第一截止阀12和第二截止阀14后连通至另一端，第一截止阀12与第二截止阀14之间的管路连通至水加热器7的进水端，连通用的管路上设有第三截止阀15；水路三通阀13连通至水加热器7的出水端，连通用的管路上设有第四截止阀16；蓄水罐11与第一截止阀12之间的管路连通水路三通阀13至水加热器7的管路，温控阀20并联在第二截止阀14两端，并且温控阀20通过电路与温度探头连接第一冷凝器2壳程。

冷阱盘管5与导热板层9分别在箱体6的两端；在第二冷凝器21至第一换热器4之间的管路上还设有总开关阀。

冻干机的工作分为以下阶段：

冷阱降温阶段：油路三通阀10打开第一换热器4至冷阱盘管5方向，压缩机1开启，高温制冷剂蒸汽经过第一冷凝器2变为低温高压制冷剂液体，制冷剂经过膨胀阀3变为低温低压气体，通过第一换热器4与冷阱盘管5内的导热油换热，吸收导热油热量后返回压缩机完成循环。

冻干箱升温阶段：第二截止阀14、第三截止阀15打开，第一截止阀12关闭，水路三通阀13打开第一冷凝器2通向第二换热器8的方向；此时一路循环水经过水加热器7加热，另一路循环水流经第一冷凝器2受到冷阱系统高温制冷剂加热，最后两路循环水汇集流经第二换热器4壳程后进入导热板层9对冻干箱箱体6内部加热。

蓄热阶段：导热板层9到达所需温度后，首先关闭水加热器7，关闭第二截止阀，循环水及时失去热源，水路三通阀13打开第一冷凝器2通向蓄热罐11方向，打开第二截止阀14，循环水继续流动进入第一冷凝器2管程，受到加热后经水路三通阀13进入蓄热罐11储存热量。当导热板层9温度较低时，打开第一截止阀12放空蓄热罐11，储存热水直接携带热量重新进入循环管路，关闭第一截止阀12，水路三通阀13打开第一冷凝器2通向第二换热器8的方向，进入冻干箱升温阶段，由于开始循环时的水即高温，因此可以立即对冻干箱内导热板层9加热，提高加热响应速度。

其中，水加热器7与第二截止阀14关闭后，温控阀20与温度探头介入蓄热系统，当第一冷凝器2壳程部分的温度过高时，温控阀20开度增大，循环水可以进入第一冷凝器2接收热量，成文热水注入蓄热罐11，当第一冷凝器2内实际加热温度并不够时，温控阀开度减小，循环水无法进入第一冷凝器2内接受热量，也无法进入蓄热罐11，使进入蓄热罐11的热水水温始终保持在较高的温度。

化霜阶段：打开油路三通阀10的第一换热器4至第二换热器8方向，冷阱系统停止工作，第一换热器内4不再有热量交换，冷阱盘管5内的导热油经过第一换热器4后，经油路三通阀10进入第二换热器8，此时第二换热器8内壳程内有来自升温系统的热水，导热油从第二换热器8内接受热量后流回冷阱盘管5，对冷阱盘管5加热升温，冷阱盘管5表面的冰霜融化；此时蓄热系统第三截止阀15打开，第一截止阀12关闭，第二截止阀14打开，水路三通阀13打开第一冷凝器2通向蓄热罐11方向，进入第二换热器8壳程的热水中，一路来自水加热器7加热后的热水，另一路来自蓄热罐11内储存热水，两路热水汇集后进入第二换热器8壳程，对管程导热油加热升温。在循环水温度不够时，可通过第三换热器22外接热源介入，提高循环水温度，提高化霜效果。

相反的，在化霜阶段如果关闭水加热器7，则相当于利用冷阱盘管5内的导热油，通过第二换热器8对导热板层9内的循环水降温，即可实现对箱体6内接触到导热板层9的物品迅速降温，因此，所述的冻干机节能循环系统同时具备迅速升温、降温作用。

导热油膨胀箱19与循环水膨胀箱18分别用于在导热油或循环水受热膨胀时做压力缓冲。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种冻干机节能循环系统，包括箱体（6）、冷阱系统与升温系统，其特征在于：冷阱系统包括冷阱盘管（5）、第一换热器（4）与制冷系统，冷阱盘管（5）通过第一换热器（4）与制冷系统换热；

升温系统连接有第二换热器（8），第二换热器（8）还连接在第一换热器（4）至冷阱盘管（5）入口之间，并且第二换热器（8）两端还通过短接线连接，短接线连接第一换热器（4）与冷阱盘管（5）的入口。

2.根据权利要求1所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：所述的冷阱系统包括压缩机（1）、第一冷凝器（2）、第二冷凝器（21）与膨胀阀（3），压缩机（1）出口的管线依次连接第一冷凝器（2）、第二冷凝器（21）与膨胀阀（3），经过第一换热器（4）后连通压缩机（1）入口。

3.根据权利要求2所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：所述的第一冷凝器（2）与升温系统连接。

4.根据权利要求3所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：所述的升温系统包括导热板层（9）与水加热器（7）；水加热器（7）出口连接第二换热器（8）的管程或壳程后连接导热板层（9）入口，导热板层（9）出口连通水加热器（7）入口，第一冷凝器（2）与水加热器（7）并联设置。

5.根据权利要求4所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：还包括蓄热罐（11），蓄热罐（11）并联在水加热器（7）两端，并且蓄热罐（11）出入口管线通过短接线短接。

6.根据权利要求4所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：所述的导热板层（9）的出口管路还连接有第三换热器（22），第三换热器（22）外接热源。

7.根据权利要求4所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：所述的第一冷凝器（2）的入口连接升温系统的管线上设有温控阀（20），温控阀（20）通过电路与温度探头连接第一冷凝器（2）壳程。

8.根据权利要求4所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：所述的导热板层（9）出口处设有循环水膨胀箱（18）。

9.根据权利要求1所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：所述的冷阱盘管（5）出口至第一换热器（4）之间的管路上设有导热油膨胀箱（19）。

10.根据权利要求1所述的冻干机节能循环系统，其特征在于：所述的第二换热器（8）出口还设有单向阀，使管路内流动方向为远离冷阱盘管（5）的方向。

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