[實用新型]對凍干機余熱進行回收和利用的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220184136.9
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN202562122U
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 王海軍
• 申請（專利權）人: 王海軍
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00;F25B41/00;F25B47/00;F26B5/06
• 代理公司: 煙臺雙聯(lián)專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 梁翠榮

技術領域

????本實用新型涉及一種對凍干機運行中需要排放的熱量即余熱進行回收并利用的系統(tǒng)，它適合于目前所有的凍干機。

背景技術

真空冷凍干燥的工藝特點就是將冷凍成固態(tài)的物品在真空環(huán)境下，升華掉物品中的水份而最終使物品干燥，而升華的水份，轉(zhuǎn)移到冷阱盤管上重新凝華為冰。這一特點決定了：凍干機為冷凍物品或凝華水份必須配置相應的制冷壓縮機，而制冷壓縮機在運行中必然持續(xù)排出大量的熱量，而冷阱盤管上所凝華的冰也必然需要大量的熱量來融化后排放掉；同時，現(xiàn)有的凍干機根據(jù)需求，很多都具有熱媒循環(huán)系統(tǒng)和在位蒸汽滅菌功能，而熱媒循環(huán)系統(tǒng)在必要時需要加熱，在位蒸汽滅菌運行中或結束后又需要排出大量的蒸汽。

目前，國內(nèi)外常用的凍干機有多種，如含有制冷系統(tǒng)、融霜系統(tǒng)及熱媒循環(huán)系統(tǒng)的凍干機，其原理圖如圖1所示,?其制冷系統(tǒng)的冷阱盤管降溫回路主要含有制冷壓縮機1、冷凝器2、節(jié)流閥3、冷阱盤管4，融霜系統(tǒng)主要含有融霜閥5、冷阱6及冷阱排出閥7，其熱媒循環(huán)系統(tǒng)主要含有循環(huán)泵8、電加熱器9、制冷換熱器10、擱板11、儲液器12,圖中的?a口和b口分別是通向熱媒循環(huán)系統(tǒng)制冷換熱器10的制冷回路的供液口和回汽口；還有許多凍干機需要利用蒸汽對凍干機箱體和冷阱進行蒸汽滅菌，在滅菌完成后，則需要通過蒸汽排放系統(tǒng)將蒸汽排出，此種類型的凍干機含有制冷系統(tǒng)、融霜系統(tǒng)及蒸汽排放系統(tǒng)，其原理圖如圖2所示，其制冷系統(tǒng)的冷阱盤管降溫回路主要含有制冷壓縮機1、冷凝器2、節(jié)流閥3、冷阱盤管4，融霜系統(tǒng)主要含有融霜閥5、冷阱6及冷阱排出閥7，蒸汽排放系統(tǒng)主要含有箱蒸汽排出閥13、阱蒸汽排出閥14及箱體15；而目前應用更廣泛的凍干機則是含有制冷系統(tǒng)、融霜系統(tǒng)、熱媒循環(huán)系統(tǒng)及蒸汽排放系統(tǒng)的凍干機，其原理圖如圖3所示，其制冷系統(tǒng)主要含有制冷壓縮機1、冷凝器2、節(jié)流閥3、冷阱盤管4，融霜系統(tǒng)主要含有融霜閥5、冷阱6及冷阱排出閥7，其熱媒循環(huán)系統(tǒng)主要含有循環(huán)泵8、電加熱器9、制冷換熱器10、擱板11、儲液器12，蒸汽排放系統(tǒng)主要含有箱體15、冷阱6、及箱蒸汽排出閥13、阱蒸汽排出閥14中的至少一種，圖中的a口和b口分別是通向熱媒循環(huán)系統(tǒng)制冷換熱器10的制冷回路的供液口和回氣口。

凍干機制冷系統(tǒng)中壓縮機排出的是含有很高熱量的高溫高壓蒸汽，通過冷凝器將熱量排掉；熱媒循環(huán)系統(tǒng)在需要升溫或補充熱量時，通過電加熱器進行加熱；蒸汽排放系統(tǒng)在需要排出蒸汽時，打開箱蒸汽排出閥和阱蒸汽排出閥，將蒸汽排放；凍干機冷阱需要融霜時，打開融霜系統(tǒng)的融霜閥，向冷阱內(nèi)放入融霜水或融霜蒸汽，將冷阱盤管上的冰溶解，最后通過冷阱排出閥將冷阱內(nèi)的水排出冷阱。

凍干機在冷凍干燥過程中，冷阱需要連續(xù)捕捉升華產(chǎn)生的水蒸氣，所以制冷壓縮機始終連續(xù)運行，直至干燥過程結束；制冷壓縮機的排氣熱量始終通過冷凝器向外排放，該熱量沒有被利用而白白浪費；冷阱捕獲的冰在每個凍干批次后都需要融冰，融冰又需要大量的高溫的融霜水或融霜蒸汽；對于含有熱媒循環(huán)系統(tǒng)的凍干機，由于升華干燥需要不斷地吸收熱量，所以，物品升華干燥從開始直至干燥結束，升華所需要的熱量均由熱媒循環(huán)系統(tǒng)的電加熱器提供；對于能夠蒸汽滅菌的凍干機，蒸汽滅菌后，凍干機箱、阱內(nèi)大量的高溫蒸汽被直接排放。這種運行的結果是：一方面，制冷壓縮機的排氣熱量以及蒸汽消毒后的蒸汽熱量被全部浪費；另一方面，制備融霜水或融霜蒸汽以及為升華提供必要的熱量的電加熱器又要大量消耗能源；凍干機過大的能源消耗造成了凍干物品的凍干成本過高和能源的嚴重浪費。

目前，為利用凍干機的余熱，已公知的解決方案如圖4所示,將壓縮機的排氣熱量進行回收，并將回收的熱量部分提供給熱媒循環(huán)系統(tǒng)的熱媒。

在圖4所示的現(xiàn)有技術的解決方案中，它是在圖3所示的含有熱媒循環(huán)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、融霜系統(tǒng)及蒸汽排放系統(tǒng)的凍干機的基礎上，增加了主要由熱氣加熱閥16、冷凝截止閥17、單向閥21、熱媒加熱換熱器20組成的熱氣加熱系統(tǒng)，以及由熱媒加熱換熱器20、隔離閥19、旁通閥18組成的熱媒循環(huán)旁路系統(tǒng)，使熱媒加熱換熱器20與制冷換熱器10形成事實上的并聯(lián)；通過熱氣加熱閥16和冷凝截止閥17的切換控制，以及旁通閥18和隔離閥19的切換控制，為熱媒循環(huán)系統(tǒng)的熱媒提供熱量。圖4中的a口和b口分別是通向熱媒循環(huán)系統(tǒng)制冷換熱器10的制冷回路的供液口和回氣口。此種技術方案主要存在以下問題：功能單一，僅僅涉及了壓縮機的排氣熱量以及熱媒循環(huán)系統(tǒng)的加熱，且應用量極少，同時更為重要的能源消耗大項冷阱融霜卻無法解決，而且對于蒸汽的余熱也沒有利用，所以節(jié)能效果有限。

發(fā)明內(nèi)容