CN215270501U - 远红外联合热泵干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的远红外联合热泵干燥装置，包括箱体、加热单元、除湿单元和气流循环单元，所述加热单元通过物料干燥机架安装在箱体内，所述除湿单元安装在箱体的一侧且除湿单元与加热单元相匹配，所述气流循环单元依次穿过加热单元和除湿单元且气流循环单元首尾连接构成循环通路，使用组合式的加热除湿干燥可以解决单一热泵干燥存在的花生干燥前期升温速率慢，干燥后期效率低的问题和单一远红外干燥存在干燥速率快，干燥强度大，花果水分不易散失的问题，在干燥过程不易引起微生物污染，适用于各种热敏性物料的干燥加工，且能够回收废汽中的显热和潜热，减少了干燥花果时的能耗。

Description

远红外联合热泵干燥装置

技术领域

本实用新型涉及农产品产地加工的技术领域，尤其涉及一种远红外联合热泵干燥装置。

背景技术

花生是我国重要的经济作物和油料作物，其富含脂肪、蛋白质、矿物质等营养素，具有延缓衰老、抗肿瘤等功效，被人们称作为“长生果”。作为我国第一大油料作物，我国花生总产量、总消费量和出口量均处于世界首位。花生收获时含水率普遍较高，一般为 50~60%（湿基含水率）。为了防止花生在后期运输、储藏和加工等过程中产生霉变、浸油和酸败等现象，需进行及时的产地干燥处理。

花生传统的干燥方法为自然晾晒法，虽然操作简单、不需要额外的能源输出，但干燥周期长、干燥状态不稳定、晒场资源需求巨大，且花生收获季节集中在 8-10 月，高温高湿环境极易引起微霉变，特别是黄曲霉菌，严重影响花生的安全性。据统计，我国每年因发生霉变而失去食用价值和商品价值的花生损失占总产量的 10%~20%，尤其 2017 年我国局部地区损失高达 50%以上，严重地区高达 70%，甚至绝收，经济损失极其惨重，严重制约着花生产业的健康发展。因此，绿色、节能、高效的机械干燥技术和装备一直是花生干燥研究的重点和难点。

热泵干燥具有能耗低、干燥温度低、干燥条件可调节范围宽、操作过程易于控制、产品质量高、环境友好等诸多优点，并已广泛应用于木材、果蔬、水产品、谷物等热敏性物料的干燥。但在热泵干燥中后期，空气与干燥物料之间的传质系数变小，去除这些水分需要较长的干燥时间和较多的能量消耗，干燥室进出口空气状态变化很小，影响了蒸发器降温除湿能力，热泵系统运行工况变差。而且，为了维持干燥温度的稳定，输入系统的电能大部分以热能的形式排出，除湿效率很低。

远红外辐射技术实现了辐射源光谱与被加热物体吸收光谱的对应，使产品内外受热均匀，且不需加热介质，可以在缩短干燥时间的同时有效提高能量利用率和产品的质量。但单一远红外辐射干燥时，大的升温速率会导致物料干燥前期蒸发的水分较多，难以及时排除，影响后期干燥速率。

因此，急需一种可分段控制干燥的远红外联合热泵干燥装置。

实用新型内容

针对现有花生传统晾晒干燥存在的安全性低、单一热泵干燥存在的除湿效率低和单一远红外辐射干燥存在的干燥速率不均匀的技术问题，本实用新型提出一种远红外联合热泵干燥装置，通过热泵干燥和远红外辐射干燥方式的结合，在干燥装置内设置多种干燥设备，以分段式的干燥方式根据花生湿基含水率的变化调整干燥程序，干燥速度快，能耗小，干燥的效率大大提升，干燥后的花生安全性高。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种远红外联合热泵干燥装置，包括箱体、加热单元、除湿单元和气流循环单元，加热单元通过物料干燥机架安装在箱体内，除湿单元安装在箱体的一侧且除湿单元与加热单元相匹配，气流循环单元依次穿过加热单元和除湿单元且气流循环单元首尾连接构成循环通路。

进一步的，除湿单元包括排湿风机和空气能热泵，排湿风机安装在物料干燥机架的底端，空气能热泵安装在箱体的一侧，气流循环单元包括离心风机和风道，离心风机安装在物料干燥机架的上方，风道的一端与离心风机的出风口相连接，风道的另一端穿过加热单元和物料干燥机架后分为第一分风道和第二分风道，第一分风道与离心风机的进风口相连接，第二分风道穿过空气能热泵与离心风机的进风口相连接。

进一步的，加热单元包括陶瓷加热板和远红外辐射板，陶瓷加热板固定在箱体的内部的一侧且陶瓷加热板位于风道的内部，远红外辐射板水平设置在物料干燥机架上。

进一步的，陶瓷加热板至少为两个，陶瓷加热板由上到下均匀设置在箱体的内部的一侧，远红外辐射板至少为两个，远红外辐射板由上到下均匀安装在物料干燥机架上。

进一步的，物料干燥机架包括料架、螺杆和调节螺母，料架固定在箱体内，料架位于风道内，螺杆分别竖直设置在料架的两侧，调节螺母安装在螺杆上，远红外辐射板的两端设置在调节螺母上。

进一步的，料架的四个立柱上设置有料盘支撑角码，料盘支撑角码上设置有料盘，料盘与远红外辐射板的数量相同且料盘依次设置在远红外辐射板的下方，料架的底端设置有称重托盘且称重托盘的上端与料盘相匹配。

进一步的，箱体上端设置有自动控制单元，自动控制单元包括手动开关、指示灯、中央控制器、称重传感器、温度湿度传感器、远红外辐射板温度监测传感器和物料温度检测传感器，手动开关和指示灯设置在箱体的上端且手动开关和指示灯均与中央控制器相连接，中央控制器分别与陶瓷加热板、称重传感器、空气能热泵、温度湿度传感器、远红外辐射板温度监测传感器和物料温度检测传感器相连接，称重传感器位于称重托盘的一侧且称重传感器与称重托盘相连接，温度湿度传感器位于料架的上方且温度湿度传感器安装在风道的侧壁上，远红外辐射板温度监测传感器设置在远红外辐射板上，物料温度检测传感器设置在料盘上。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的远红外联合热泵干燥装置，可以解决单一热泵干燥存在的花生干燥前期升温速率慢，干燥后期效率低的问题，同时，也可以解决单一远红外干燥存在干燥速率快，干燥强度大，花生水分不易散失的问题。远红外联合热泵干燥装置发挥热泵干燥过程中不但回收废汽中的显热，而且回收废汽中的潜热，这就大大减少了能耗，提高了热泵干燥的效率，同时热泵干燥的温度低、适合于热敏性物料干燥，而在干燥后期采用远红外辐射加热干燥能发挥远红外加热干燥速度快、生产效率高的优点。这样既解决了热泵干燥过程干燥温度低、干燥时间长易引起微生物污染的问题又能适用于各种热敏性物料的干燥加工。

3.使用本实用新型的远红外联合热泵干燥装置对花生进行干燥与现有热风干燥花生的方法相比，干燥时间缩短30%~50%，能耗降低20%~30%。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的物料干燥机架结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的远红外辐射板的结构示意图。

图4为本实用新型实施例1的料盘的结构示意图。

图5为本实用新型实施例1的工作方法流程图。

图中，1-箱体，2-排湿风机，3-空气能热泵，4-离心风机，5-风道，51 -第一分风道，52-第二分风道，6-陶瓷加热板，7-红外辐射板，8-料架，9-螺杆，10-调节螺母，11-料盘支撑角码，12-料盘，13-称重托盘，14-手动开关，15-指示灯，16-中央控制器，17-称重传感器，18-温度湿度传感器，19-远红外辐射板温度监测传感器，20-物料温度检测传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，一种远红外联合热泵干燥装置，如图1所示，包括箱体1、加热单元、除湿单元和气流循环单元，加热单元通过物料干燥机架安装在箱体1内，除湿单元安装在箱体1的一侧且除湿单元与加热单元相匹配，气流循环单元依次穿过加热单元和除湿单元且气流循环单元构成循环通路。花生放置在物料干燥机架上，加热单元能够提供远红外辐射对花果进行加热干燥，除湿单元能够提供热泵对花果进行干燥，除湿单元还可提供吹风除湿的方式除去花果排出的水分，气流循环单元提供气流在加热单元、除湿单元和物料干燥机架上循环流动，加快空气流动，提供加热除湿干燥效率。

值得说明的是，在本实施例中，以干燥花生对远红外联合热泵干燥装置进行说明，在本实用新型的其他实施例中，本干燥装置还可以对其他需要干燥的花果进行干燥，只要达到本实用新型的目的即可。

具体的说，如图1所示，除湿单元包括排湿风机2和空气能热泵3，排湿风机2安装在物料干燥机架的底端，空气能热泵3安装在箱体1的一侧，气流循环单元包括离心风机4和风道5，离心风机4安装在物料干燥机架的上方，风道5的一端与离心风机4的出风口相连接，风道5的另一端穿过加热单元和物料干燥架后分为第一分风道51和第二分风道52，第一分风道51与离心风机4的进风口相连接，第二分风道52穿过空气能热泵3与离心风机4的进风口相连接。在本实施例中，加热单元对物料干燥机架上的花生进行加热，花生湿基含水率降低，水分排出，排湿风机2将空气中的水分排出箱体1，离心风机4将气流经风道5进入物料干燥机架，物料干燥机架上含有水分的空气被吹入空气能热泵3中，空气能热泵3加热将空气中的水分蒸干，且空气能热泵3中加热后的空气再经离心风机4吹入风道5进入物料干燥机架对花生进行加热除湿干燥。

值得说明的是，在本实施例中，空气能热泵3的内部设置有冷凝器，冷凝器可以将空气能热泵3内的水蒸气冷凝成水排出，进一步增强除湿干燥效果。在本实用新型的其他实施例中，还可以设置其他结构代替空气能热泵3，只要达到本实用新型的目的即可。

进一步的，如图1所示，加热单元包括陶瓷加热板6和远红外辐射板7，陶瓷加热板6固定在箱体1的内部的一侧且陶瓷加热板6位于风道5的内部，远红外辐射板7水平设置在物料干燥机架上，陶瓷加热板6提供热量，风道5中的气流将热量带入物料干燥机架内对花生进行加热除湿干燥，远红外辐射板7对花生进行远红外辐射干燥。

具体的说，如图1所示，在本实施例中，陶瓷加热板6数量为6，加热板6由上到下均匀设置在箱体1的内部的一侧，远红外辐射板7数量为7，远红外辐射板7由上到下均匀安装在物料干燥机架上。在本实用新型的其他实施例中，陶瓷加热板6和远红外辐射板7可以设置为其他数量，只要达到本实用新型的目的即可。

值得说明的是，在本实施例中，陶瓷加热板6的长度为700mm，宽度由上到下以50mm为基点，以10mm为间隔依次增加，陶瓷加热板6之间的间距为160mm，这样设置，在保证加热效果的同时，陶瓷加热板6还可以对风道5内的气流进行扰动，使得气流均匀流动，增加加热除湿干燥效果。在本实用新型的其他实施例中，还可以根据需要使用其他材料制成的加热板代替陶瓷加热板6或者使用其他尺寸的陶瓷加热板6，只要达到本实用新型的目的即可。

值得说明的是，在本实施例中，远红外辐射板7由碳纤维制成，在本实用新型的其他实施例中，还可以使用其他材料如碳晶材料制作远红外辐射板7，只要达到本实用新型的目的即可。

进一步的，如图1和图2所示，物料干燥机架包括料架8、螺杆9和调节螺母10，料架8固定在箱体1内，料架8位于风道5内，螺杆9分别竖直设置在料架8的两侧，调节螺母10安装在螺杆9上，远红外辐射板7的两端设置在调节螺母10上，料架8的四个立柱上设置有料盘支撑角码11，料盘支撑角码11上设置有料盘12，料盘12与远红外辐射板7的数量相同且料盘12依次设置在远红外辐射板7的下方，料架8的底端设置有称重托盘13且称重托盘13的上端与料盘12相匹配。在进行花生干燥除湿时，根据需要调整调节螺母10在螺杆9上的位置，使得料盘12和远红外辐射板7之间的间距处于合适的位置，远红外辐射板7对料盘12内的花生进行远红外辐射干燥，称重托盘13对料盘12内的花生重量进行测量，根据干燥前的花生重量推算获取花生内含水率的变化值。

进一步的，如图1所示，箱体1上端设置有自动控制单元，自动控制单元包括手动开关14、指示灯15、中央控制器16、称重传感器17、温度湿度传感器18、远红外辐射板温度监测传感器19和物料温度检测传感器20，手动开关14和指示灯15设置在箱体1的上端且手动开关14和指示灯15分别与中央控制器16相连接，如图3和图4所示，中央控制器分别与陶瓷加热板6、称重传感器17、温度湿度传感器18、远红外辐射板温度监测传感器19和物料温度检测传感器20相连接，称重传感器17位于称重托盘13的一侧且称重传感器17与称重托盘13相连接，温度湿度传感器18位于料架8的上方且安装在风道5的侧壁上，远红外辐射板温度监测传感器19设置在远红外辐射板7上，物料温度检测传感器20设置在料盘12上。手动开关14用于控制陶瓷加热板6、远红外热辐射板7和空气能热泵3的通断，指示灯15用于表明各个手动开关14的通断，中央控制器16用于接收称重传感器17传输的花生重量的变化值、温度湿度传感器18传输的物料干燥机架周围的温度湿度变化值、远红外辐射板温度监测传感器19传输的远红外辐射板7周围的温度变化值和物料温度检测传感器20传输的料盘12周围的温度变化值。

值得说明的是，在本实施例中陶瓷加热板6内置有温度传感器，温度传感器将陶瓷加热板6的温度变化值传输到中央控制器。在本实用新型的其他实施例中，还可以根据陶瓷加热板6的材料和结构进行适应性调整，只要达到本实用新型的目的即可。

进一步的，使用上述的远红外联合热泵干燥装置对花生进行加热除湿干燥，如图5所示，包括以下步骤：

S1、清洗分选后的鲜花生放进料盘12，使用中央控制器16设置干燥工艺参数；具体的说，用清水冲洗刚采收的新鲜花生果，湿基含水率50%，主要去除花生壳上的沙土，然后装入干燥托盘，并在外界环境中放置45 min，把花生壳表面水分去除，然后将花生放置在料盘12内，在中央控制器16的触摸屏上设置花生干燥工艺参数，设置3个干燥阶段，其中，第一阶段，陶瓷加热板6、远红外辐射板7和空气能热泵3均工作，三者的干燥温度均设置为40 ℃，离心风机4的风速设置为1.5 m/s；第二阶段，陶瓷加热板6和空气能热泵3进行工作，干燥温度均设置为40 ℃，离心风机4的风速设置为2.0 m/s；第三阶段，远红外辐射板7进行工作，干燥温度设置为50 ℃，离心风机4的风速设置为1.0 m/s。

S2、干燥工艺参数设置完毕，通过手动开关14开启陶瓷加热板6、远红外辐射板7和空气能热泵3，使干燥室内温度上升，进行第一阶段的干燥，花生湿基含水率降低；具体的说，陶瓷加热板6、远红外辐射板7和空气能热泵3开始工作，温度上升至40℃，干燥时间为30min。

S3、花生湿基含水率降低至第一阈值，关闭远红外辐射板7，保留陶瓷加热板6和空气能热泵3干燥花生，进行第二阶段的干燥，花生湿基含水率继续降低；具体的说，通过称重传感器17传输的花生的重量变化获取花生湿基含水率的变化值，当花生湿基的含水率降低至40%时，关闭远红外辐射板7，陶瓷加热板6和空气能热泵3继续工作，对花生进行干燥，时间为5h。

S4、花生湿基含水率降低至第二阈值，关闭陶瓷加热板6和空气能热泵3，开启远红外辐射板7干燥花生，进行第三阶段的干燥，花生湿基含水率继续降低；具体的说，当花生湿基的含水率降低至20%时，关闭陶瓷加热板6和空气能热泵3，开启远红外辐射板7继续干燥花生，时间为6h。

S5、花生湿基含水率降低至第三阈值，关闭远红外辐射板7，花生干燥完成；具体的说，当花生湿基的含水率降低至10%时，关闭干燥装置，花生干燥完成。

在本实施例中，使用了分阶段的花生加热除湿干燥过程，远红外联合热泵干燥装置发挥热泵干燥过程中不但回收循环管路中流动的废汽中的显热，而且回收废汽中的潜热，这就大大减少了能耗，提高了热泵干燥的效率，同时热泵干燥的温度低、适合于热敏性物料干燥，而在干燥后期采用远红外辐射加热干燥能发挥远红外加热干燥速度快、生产效率高的优点。这样既解决了热泵干燥过程干燥温度低、干燥时间长易引起微生物污染的问题又能适用于各种热敏性物料的干燥加工。

实施例2，本实施例中远红外联合热泵干燥装置与实施例1的相同，使用远红外联合热泵干燥装置对花生进行加热除湿干燥，本实施例的花生干燥的步骤与实施例1的区别在于，在本实施例步骤S1中，花生的初始湿基含水率为55%，花生在外界环境中放置时间为60 min，花生干燥工艺参数的第一阶段中陶瓷加热板6、远红外辐射板7和空气能热泵3的干燥温度均设置为45 ℃，离心风机4的风速设置为3.0 m/s，第二阶段中陶瓷加热板6和空气能热泵3的热泵干燥温度均设置为45 ℃，离心风机4的风速设置为5.0 m/s，第三阶段中远红外辐射板7的干燥温度设置为55 ℃，离心风机4的风速为2.0 m/s；在步骤S2中，第一阶段的干燥时间为45min；在步骤S3中，第一阈值为45%，第二阶段的干燥时间为4h；在步骤S4中，第二阈值为25%，第三阶段的干燥时间为8h；步骤S5中。第三阈值为8%。

值得说明的是，在本实用新型的其他实施例中，还可以根据花生湿基的初始含水率以及干燥时间对上述数据进行适应性调整，只要达到本实用新型的目的即可。

本实施例中的其他步骤与实施例1的相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种远红外联合热泵干燥装置，其特征在于，包括箱体（1）、加热单元、除湿单元和气流循环单元，所述加热单元通过物料干燥机架安装在箱体（1）内，所述除湿单元安装在箱体（1）的一侧且除湿单元与加热单元相匹配，所述气流循环单元依次穿过加热单元和除湿单元且气流循环单元首尾连接构成循环通路。

2.根据权利要求1所述的远红外联合热泵干燥装置，其特征在于，所述除湿单元包括排湿风机（2）和空气能热泵（3），所述排湿风机（2）安装在物料干燥机架的底端，所述空气能热泵（3）安装在箱体（1）的一侧，所述气流循环单元包括离心风机（4）和风道（5），所述离心风机（4）安装在物料干燥机架的上方，所述风道（5）的一端与离心风机（4）的出风口相连接，所述风道（5）的另一端穿过加热单元和物料干燥机架后分为第一分风道（51）和第二分风道（52），所述第一分风道（51）与离心风机（4）的进风口相连接，所述第二分风道（52）穿过空气能热泵（3）与离心风机（4）的进风口相连接。

3.根据权利要求2所述的远红外联合热泵干燥装置，其特征在于，所述加热单元包括陶瓷加热板（6）和远红外辐射板（7），所述陶瓷加热板（6）固定在箱体（1）的内部的一侧且陶瓷加热板（6）位于风道（5）的内部，所述远红外辐射板（7）水平设置在物料干燥机架上。

4.根据权利要求3所述的远红外联合热泵干燥装置，其特征在于，所述陶瓷加热板（6）的数量至少为两个，陶瓷加热板（6）由上到下均匀设置在箱体（1）的内部的一侧，所述远红外辐射板（7）至少为两个，远红外辐射板（7）由上到下均匀安装在物料干燥机架上。

5.根据权利要求3或4所述的远红外联合热泵干燥装置，其特征在于，所述物料干燥机架包括料架（8）、螺杆（9）和调节螺母（10），所述料架（8）固定在箱体（1）内，料架（8）位于风道（5）内，所述螺杆（9）分别竖直设置在料架（8）的两侧，所述调节螺母（10）安装在螺杆（9）上，所述远红外辐射板（7）的两端设置在调节螺母（10）上。

6.根据权利要求5所述的远红外联合热泵干燥装置，其特征在于，所述料架（8）的四个立柱上设置有料盘支撑角码（11），所述料盘支撑角码（11）上设置有料盘（12），所述料盘（12）与远红外辐射板（7）的数量相同且料盘（12）依次设置在远红外辐射板（7）的下方，所述料架（8）的底端设置有称重托盘（13）且称重托盘（13）的上端与料盘（12）相匹配。

7.根据权利要求1至4、6任意一项所述的远红外联合热泵干燥装置，其特征在于，所述箱体（1）上端设置有自动控制单元，所述自动控制单元包括手动开关（14）、指示灯（15）、中央控制器（16）、称重传感器（17）、温度湿度传感器（18）、远红外辐射板温度监测传感器（19）和物料温度检测传感器（20），所述手动开关（14）和指示灯（15）设置在箱体（1）的上端且手动开关（14）和指示灯（15）均与中央控制器（16）相连接，中央控制器分别与陶瓷加热板（6）、称重传感器（17）、空气能热泵（3）、温度湿度传感器（18）、远红外辐射板温度监测传感器（19）和物料温度检测传感器（20）相连接，所述称重传感器（17）位于称重托盘（13）的一侧且称重传感器（17）与称重托盘（13）相连接，所述温度湿度传感器（18）位于料架（8）的上方且温度湿度传感器（18）安装在风道（5）的侧壁上，所述远红外辐射板温度监测传感器（19）设置在远红外辐射板（7）上，所述物料温度检测传感器（20）设置在料盘（12）上。

Images