CN216245155U - 一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，属于真空冷冻干燥技术领域，包括干燥箱和管路，所述干燥箱通过管路连接有第二换热器，所述第二换热器的第一出口与干燥箱的进口间管路上装配有第五电磁阀，所述第二换热器的第一进口与干燥箱的出口间管路上装配有第七电磁阀，所述第二换热器通过管路连接有冷阱，所述冷阱的进口与第二换热器的第一出口间管路上装配有第六电磁阀；本实用新型采用高温空气源热泵系统替代现有电加热系统作为真空冷冻干燥系统的加热系统，高温空气源热泵的全年能效比在2.5以上，相对于电加热系统而言，能够有效的节约能源。

Description

一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统

技术领域

本实用新型属于真空冷冻干燥技术领域，具体涉及一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统。

背景技术

真空冷冻干燥技术是将含水物料冷冻成固体，在低温低压条件下利用水的升华性能，使物料低温脱水而达到干燥的新型干燥手段。

由于真空冷冻干燥技术在低温、低氧环境下进行，大多数生物反应停滞，且处理过程无液态水存在，水分以固体状态直接升华，使物料原有结构和形状得到最大程度保护，最终获得外观和内在品质兼备的优质干燥制品。

目前，真空冷冻干燥技术已在许多领域得到了广泛的应用，尤其是将该技术用于食品加工可获得高质量的脱水食品。

现有真空冷冻干燥系统的干燥系统多采用的是电加热系统，电加热系统较为浪费能源，且使用寿命较短。

实用新型内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供了一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，具有能够有效的节约能源以及提高整个系统寿命和稳定性的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，包括干燥箱和管路，所述干燥箱通过管路连接有第二换热器，所述第二换热器的第一出口与干燥箱的进口间管路上装配有第五电磁阀，所述第二换热器的第一进口与干燥箱的出口间管路上装配有第七电磁阀，所述第二换热器通过管路连接有冷阱，所述冷阱的进口与第二换热器的第一出口间管路上装配有第六电磁阀，所述冷阱的出口与第二换热器的第一进口间管路装配有第四电磁阀，所述第二换热器通过管路连接有制冷系统，所述制冷系统的进口与第二换热器的第二出口以及制冷系统的出口与第二换热器的第二进口间管路形成闭合回路，所述干燥箱通过管路连接有高温空气源热泵系统，所述高温空气源热泵系统的第一出口与干燥箱的进口间管路上装配有第八电磁阀，所述高温空气源热泵系统的第一进口与干燥箱的出口间管路上装配有第三电磁阀，所述高温空气源热泵系统通过管路与冷阱连接，所述冷阱的进口与高温空气源热泵系统的第一出口间管路上装配有第九电磁阀，所述冷阱的出口与高温空气源热泵系统的第一进口间管路上装配有第二电磁阀，所述干燥箱的导热管侧通过管路与冷阱的进气口连接，所述冷阱的出气口通过管路连接有真空系统，所述干燥箱上通过管路连接外界环境，所述外界环境与干燥箱间的管路上装配有第一电磁阀，所述制冷系统、高温空气源热泵系统、第五电磁阀、第七电磁阀、第六电磁阀、第四电磁阀、第八电磁阀、第三电磁阀、第九电磁阀、第二电磁阀、第一电磁阀和真空系统的控制端连接有智能控制系统。

优选的，所述高温空气源热泵系统包括第一换热器，所述第一换热器的第一出口通过管路分别与干燥箱的进口以及冷阱的进口连接，所述第一换热器的第一进口通过管路分别与干燥箱的出口以及冷阱的出口连接，所述第一换热器的第二出口通过管路连接有高温空气源热泵，所述高温空气源热泵的出口通过管路连接有缓冲水箱，所述缓冲水箱的出口通过管路连接有膨胀罐，所述膨胀罐的出口通过管路连接有循环水泵，所述循环水泵的出口通过管路与第一换热器的第二进口连接。

优选的，所述真空系统包括真空泵、真空电磁阀和废气过滤器，所述真空泵通过管路与冷阱连接，所述冷阱的出气口与真空泵的进气口间管路上装配有真空电磁阀，所述真空电磁阀的控制端与智能控制系统连接，所述真空泵上通过管路连接有外界环境，所述外界环境与真空泵的出气口间管路上装配有废气过滤器。

优选的，所述智能控制系统为仪表控制柜。

优选的，所述干燥箱的一侧壁从下到上依次装配有湿度传感器、真空度传感器和第一温度传感器，所述湿度传感器、真空度传感器和第一温度传感器的控制端与智能控制系统连接。

优选的，所述冷阱的一侧壁装配有第二温度传感器，所述第二温度传感器的控制端与智能控制系统连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用高温空气源热泵系统替代现有电加热系统作为真空冷冻干燥系统的加热系统，高温空气源热泵的全年能效比在2.5以上，相对于电加热系统而言，能够有效的节约能源。

2、本实用新型采用高温空气源热泵系统替代现有电加热系统作为真空冷冻干燥系统的加热系统，高温空气源热泵的寿命在15-20年以上，运行稳定，相对于电加热系统而言，大大提高了整个系统的寿命和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型高温空气源热泵真空冷冻干燥系统的结构示意图；

图中：1、干燥箱；2、湿度传感器；3、真空度传感器；4、第一温度传感器；5、第一电磁阀；6、冷阱；7、第二温度传感器；8、真空系统；9、第二电磁阀；10、第三电磁阀；11、高温空气源热泵系统；111、第一换热器；112、高温空气源热泵；113、缓冲水箱；114、膨胀罐；115、循环水泵；12、智能控制系统；13、第四电磁阀；14、制冷系统；15、第二换热器；16、第五电磁阀；17、第六电磁阀；18、第七电磁阀；19、第八电磁阀；20、第九电磁阀。

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做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。

请参阅图1，本实用新型提供以下技术方案：一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，包括干燥箱1和管路，干燥箱1通过管路连接有第二换热器15，第二换热器15的第一出口与干燥箱1的进口间管路上装配有第五电磁阀16，第二换热器15的第一进口与干燥箱1的出口间管路上装配有第七电磁阀18，第二换热器15通过管路连接有冷阱6，冷阱6的进口与第二换热器15的第一出口间管路上装配有第六电磁阀17，冷阱6的出口与第二换热器15的第一进口间管路装配有第四电磁阀13，第二换热器15通过管路连接有制冷系统14，制冷系统14的进口与第二换热器15的第二出口以及制冷系统14的出口与第二换热器15的第二进口间管路形成闭合回路，干燥箱1通过管路连接有高温空气源热泵系统11，高温空气源热泵系统11的第一出口与干燥箱1的进口间管路上装配有第八电磁阀19，高温空气源热泵系统11的第一进口与干燥箱1的出口间管路上装配有第三电磁阀10，高温空气源热泵系统11通过管路与冷阱6连接，冷阱6的进口与高温空气源热泵系统11的第一出口间管路上装配有第九电磁阀20，冷阱6的出口与高温空气源热泵系统11的第一进口间管路上装配有第二电磁阀9，干燥箱1的导热管侧通过管路与冷阱6的进气口连接，冷阱6的出气口通过管路连接有真空系统8，干燥箱1上通过管路连接外界环境，外界环境与干燥箱1间的管路上装配有第一电磁阀5，制冷系统14、高温空气源热泵系统11、第五电磁阀16、第七电磁阀18、第六电磁阀17、第四电磁阀13、第八电磁阀19、第三电磁阀10、第九电磁阀20、第二电磁阀9、第一电磁阀5和真空系统8的控制端连接有智能控制系统12。

启动制冷系统14，打开第七电磁阀18和第五电磁阀16以及第四电磁阀13和第六电磁阀17，关闭第三电磁阀10和第八电磁阀19以及第二电磁阀9和第九电磁阀20，对干燥箱1和冷阱6进行预冷，待干燥箱1和冷阱6内的温度降到设定温度时，将物料放入干燥箱1内预冷冻；

制冷系统14的制冷原理在中国专利申请号为CN201420294164.5公开的一种制冷系统及使用该制冷系统的真空冷冻干燥机中已经公开；

关闭第七电磁阀18和第五电磁阀16，打开第三电磁阀10和第八电磁阀19，启动高温空气源热泵系统11，对干燥箱1内进行加热升温，关闭第一电磁阀5，启动真空系统8，对冷阱6和干燥箱1内进行抽真空，冷阱6内保持设定温度捕捉水分结冰，可降低到达真空系统8的气流湿度，从而缓解冷凝水对真空系统8的影响；

等到物料干燥后，关闭真空系统8，打开第一电磁阀5，进气到干燥箱1内压力为标准大气压后取出物料，关闭制冷系统14，关闭第四电磁阀13和第六电磁阀17以及第三电磁阀10和第八电磁阀19，打开第二电磁阀9和第九电磁阀20，高温空气源热泵系统11对冷阱6内进行加热化冰，待冷阱6内冰全部化完后，关闭高温空气源热泵系统11，关闭第二电磁阀9和第九电磁阀20。

具体的，高温空气源热泵系统11包括第一换热器111，第一换热器111的第一出口通过管路分别与干燥箱1的进口以及冷阱6的进口连接，第一换热器111的第一进口通过管路分别与干燥箱1的出口以及冷阱6的出口连接，第一换热器111的第二出口通过管路连接有高温空气源热泵112，高温空气源热泵112的出口通过管路连接有缓冲水箱113，缓冲水箱113的出口通过管路连接有膨胀罐114，膨胀罐114的出口通过管路连接有循环水泵115，循环水泵115的出口通过管路与第一换热器111的第二进口连接。

高温空气源热泵系统11的具体加热方式为：

高温空气源热泵112对第一换热器111回流的导热液进行加热，加热后的导热液依次流经缓冲水箱113、膨胀罐114和循环水泵115，再流出至第一换热器111换热，形成循环，实现对干燥箱1内的加热升温以及对冷阱6内的加热化冰。

具体的，真空系统8包括真空泵、真空电磁阀和废气过滤器，真空泵通过管路与冷阱6连接，冷阱6的出气口与真空泵的进气口间管路上装配有真空电磁阀，真空电磁阀的控制端与智能控制系统12连接，真空泵上通过管路连接有外界环境，外界环境与真空泵的出气口间管路上装配有废气过滤器。

真空系统8的抽真空原理：启动真空泵，打开真空电磁阀，真空泵对冷阱6和干燥箱1内进行抽真空，抽真空的气流经废气过滤器过滤后排至外界环境中。

具体的，智能控制系统12为仪表控制柜。

具体的，干燥箱1的一侧壁从下到上依次装配有湿度传感器2、真空度传感器3和第一温度传感器4，湿度传感器2、真空度传感器3和第一温度传感器4的控制端与智能控制系统12连接。

干燥箱1预冷过程中，干燥箱1内的湿度传感器2以及第一温度传感器4分别对干燥箱1内的湿度以及温度进行测量，并将测量结果反馈至智能控制系统12，以便智能控制系统12后续控制工作的进行；

干燥箱1抽真空过程中，干燥箱1内的真空度传感器3对干燥箱1内的真空度进行测量，并将测量结果反馈至智能控制系统12，以便智能控制系统12后续控制工作的进行。

具体的，冷阱6的一侧壁装配有第二温度传感器7，第二温度传感器7的控制端与智能控制系统12连接。

冷阱6预冷过程中，冷阱6内的第二温度传感器7对冷阱6内的温度进行测量，并将测量结果反馈至智能控制系统12，以便智能控制系统12后续控制工作的进行。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，包括干燥箱(1)和管路，其特征在于：所述干燥箱(1)通过管路连接有第二换热器(15)，所述第二换热器(15)的第一出口与干燥箱(1)的进口间管路上装配有第五电磁阀(16)，所述第二换热器(15)的第一进口与干燥箱(1)的出口间管路上装配有第七电磁阀(18)，所述第二换热器(15)通过管路连接有冷阱(6)，所述冷阱(6)的进口与第二换热器(15)的第一出口间管路上装配有第六电磁阀(17)，所述冷阱(6)的出口与第二换热器(15)的第一进口间管路装配有第四电磁阀(13)，所述第二换热器(15)通过管路连接有制冷系统(14)，所述制冷系统(14)的进口与第二换热器(15)的第二出口以及制冷系统(14)的出口与第二换热器(15)的第二进口间管路形成闭合回路，所述干燥箱(1)通过管路连接有高温空气源热泵系统(11)，所述高温空气源热泵系统(11)的第一出口与干燥箱(1)的进口间管路上装配有第八电磁阀(19)，所述高温空气源热泵系统(11)的第一进口与干燥箱(1)的出口间管路上装配有第三电磁阀(10)，所述高温空气源热泵系统(11)通过管路与冷阱(6)连接，所述冷阱(6)的进口与高温空气源热泵系统(11)的第一出口间管路上装配有第九电磁阀(20)，所述冷阱(6)的出口与高温空气源热泵系统(11)的第一进口间管路上装配有第二电磁阀(9)，所述干燥箱(1)的导热管侧通过管路与冷阱(6)的进气口连接，所述冷阱(6)的出气口通过管路连接有真空系统(8)，所述干燥箱(1)上通过管路连接外界环境，所述外界环境与干燥箱(1)间的管路上装配有第一电磁阀(5)，所述制冷系统(14)、高温空气源热泵系统(11)、第五电磁阀(16)、第七电磁阀(18)、第六电磁阀(17)、第四电磁阀(13)、第八电磁阀(19)、第三电磁阀(10)、第九电磁阀(20)、第二电磁阀(9)、第一电磁阀(5)和真空系统(8)的控制端连接有智能控制系统(12)。

2.根据权利要求1所述的一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，其特征在于：所述高温空气源热泵系统(11)包括第一换热器(111)，所述第一换热器(111)的第一出口通过管路分别与干燥箱(1)的进口以及冷阱(6)的进口连接，所述第一换热器(111)的第一进口通过管路分别与干燥箱(1)的出口以及冷阱(6)的出口连接，所述第一换热器(111)的第二出口通过管路连接有高温空气源热泵(112)，所述高温空气源热泵(112)的出口通过管路连接有缓冲水箱(113)，所述缓冲水箱(113)的出口通过管路连接有膨胀罐(114)，所述膨胀罐(114)的出口通过管路连接有循环水泵(115)，所述循环水泵(115)的出口通过管路与第一换热器(111)的第二进口连接。

3.根据权利要求1所述的一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，其特征在于：所述真空系统(8)包括真空泵、真空电磁阀和废气过滤器，所述真空泵通过管路与冷阱(6)连接，所述冷阱(6)的出气口与真空泵的进气口间管路上装配有真空电磁阀，所述真空电磁阀的控制端与智能控制系统(12)连接，所述真空泵上通过管路连接有外界环境，所述外界环境与真空泵的出气口间管路上装配有废气过滤器。

4.根据权利要求1所述的一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，其特征在于：所述智能控制系统(12)为仪表控制柜。

5.根据权利要求1所述的一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，其特征在于：所述干燥箱(1)的一侧壁从下到上依次装配有湿度传感器(2)、真空度传感器(3)和第一温度传感器(4)，所述湿度传感器(2)、真空度传感器(3)和第一温度传感器(4)的控制端与智能控制系统(12)连接。

6.根据权利要求1所述的一种高温空气源热泵真空冷冻干燥系统，其特征在于：所述冷阱(6)的一侧壁装配有第二温度传感器(7)，所述第二温度传感器(7)的控制端与智能控制系统(12)连接。

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