[發(fā)明專利]一種低壓過熱蒸氣熱泵干燥裝置

在審

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• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106949713A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 姚遠;廉永旺;王顯龍;龔宇烈;陸振能
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F26B5/04
• 分類號: F26B5/04;F26B9/10;F26B21/00;F26B21/04;F26B25/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發(fā)明涉及烘干設備技術領域，具體涉及一種利用真空技術、過熱蒸氣干燥和空氣源熱泵在低壓環(huán)境下的封閉式循環(huán)熱泵烘干裝置。

背景技術

干燥泛指從濕物料中除去水分或其他濕分的技術，廣泛應用于化工、食品、輕工、紡織、煤炭、農林產品加工和建材等各工業(yè)領域。其基本原理是，在一定溫度下，任何含水的濕物料都有一定的蒸氣壓，當此蒸氣壓大于周圍氣體中的水汽分壓時，水分將汽化。汽化所需熱量，或來自周圍熱氣體，或由其他熱源通過輻射、熱傳導提供。由以上原理可知影響干燥效率的客觀條件有兩個：一個是周圍空氣中的水汽分壓，一個是熱量。根據(jù)熱量的供應方式不同，有多種干燥類型，如對流干燥，傳導干燥，輻射干燥，介電加熱干燥等。對流干燥在生產中應用最廣，它包括氣流干燥、噴霧干燥、流化干燥、回轉圓筒干燥和廂式干燥等。傳導干燥包括滾筒干燥、冷凍干燥、真空耙式干燥等。輻射干燥和介電加熱干燥由于成本較高，在工業(yè)上使用較少。以上干燥方法或干燥設備都面臨一個矛盾，即干燥效率和干燥成本往往成正比，加大熱量供給的同時也增大了能耗成本。因此，研制開發(fā)既有高效干燥功能，又可以降耗節(jié)能的干燥裝置是目前干燥行業(yè)技術發(fā)展的重要方向。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種低壓過熱蒸氣熱泵干燥裝置，充分利用真空技術、過熱蒸氣干燥和空氣源熱泵在低壓環(huán)境下的封閉式循環(huán)干燥，實現(xiàn)物料干燥過程的節(jié)能減排和安全高效。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：

一種低壓過熱蒸氣熱泵干燥裝置，包括可封閉的箱體、與箱體連接的抽真空系統(tǒng)和供水系統(tǒng)，其中：

所述箱體內部通過第一保溫隔板分隔為熱風干燥空間和水蒸氣冷凝析出空間，所述第一保溫隔板上設有數(shù)控風門和進風風扇，所述水蒸氣冷凝析出空間設有蒸發(fā)器和熱泵，所述熱風干燥空間設有冷凝器、第二保溫隔板、回風風扇和用于放置物料的擱架，所述蒸發(fā)器、熱泵和冷凝器通過管道形成閉合回路；

所述擱架、回風風扇、冷凝器構成第一循環(huán)風道，所述擱架、回風風扇、數(shù)控風門、蒸發(fā)器、進風風扇、冷凝器構成第二循環(huán)風道。

所述抽真空系統(tǒng)包括設置在箱體外的真空泵。通過真空泵將箱體內原有的空氣抽走，從而無法產生氧化和燃燒反應，避免箱體內部著火或爆炸。

所述供水系統(tǒng)包括設置在供水管道上的進水閥和濾水器。水進入處于真空狀態(tài)的箱體后會發(fā)生閃蒸現(xiàn)象，變成水蒸氣，通過濾水器可過濾掉水中的雜質，避免污染有滅菌要求的食品原料和藥品原料。

由于本發(fā)明的干燥裝置不設排氣口，干燥全過程保持密封，箱體內的水蒸氣不會通過排氣口排放出去，而是在蒸發(fā)器內冷凝析出，因此為保持長時間運行，所述蒸發(fā)器還設有用于儲存冷凝水的儲水箱。

所述低壓過熱蒸氣熱泵干燥裝置還包括自動監(jiān)測控制單元，所述自動監(jiān)測控制單元包括設在箱體上的溫度傳感器、濕度傳感器、壓力表、風速儀以及總控制器，所述總控制器分別電連接真空泵、進水閥、回風風扇、數(shù)控風門、進風風扇以及熱泵。該自動監(jiān)測控制單元，可在線監(jiān)測并記錄烘干過程中溫度、濕度、風速與壓力的變化，實時掌握烘干情況。

本發(fā)明的干燥裝置在工作時，需干燥的物料放入擱架，封閉箱體。開啟真空泵，抽出箱體內的空氣，當箱體內部壓力接近零的時候，打開進水閥，水經過濾水器后進入箱體。因為此時箱體內為近真空狀態(tài)，水進入箱體后隨即發(fā)生閃蒸現(xiàn)象，變成水蒸氣。當壓力表讀數(shù)為某個值時(比如可以根據(jù)物料特性，設定為0.01MPa)，關閉進水閥，打開回風風扇、進風風扇和數(shù)控風門，使水蒸氣在箱體內循環(huán)流動。然后啟動熱泵，在熱泵的工作下，熱風干燥空間的水蒸氣逐漸被冷凝器加熱形成過熱蒸氣，待干燥物料此時吸收過熱蒸氣的熱量開始蒸發(fā)出內部的水分，形成濕蒸汽，在回風風扇的帶動下，一部分通過數(shù)控風門進入到水蒸氣冷凝析出空間，另一部分則再次經冷凝器加熱后送入干燥物料。進入到水蒸氣冷凝析出空間的濕蒸汽，經過蒸發(fā)器的冷凝析出，冷凝水進入到儲水箱，降溫后的水蒸氣則通過進風風扇進入到熱風干燥空間。第一保溫隔板將熱風干燥空間和水蒸氣冷凝析出空間隔開，使兩個空間的溫度和濕度不同，通過數(shù)控風門調節(jié)箱體內部溫度和壓力的平衡。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果在于：

本發(fā)明的干燥裝置通過真空泵將箱體內原有的空氣抽走，加入少量的水，形成單純的水蒸氣低壓環(huán)境，整個裝置不設排氣口，干燥全過程保持密封，箱體內的水蒸氣無法排出，形成閉式循環(huán)，最大程度上減少熱損失，降低能耗，低壓環(huán)境既有利于物料內水蒸氣的蒸發(fā)，又使得熱泵機組可以高溫安全運行，過熱蒸氣干燥速率快、安全性高，成品質量好。