[發明專利]一種太陽能脈沖電源驅動磁場耦合高壓電場干燥裝置

在審

• 申請號: 202110856962.7
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113654306A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 劉峰;陳潔;趙昱雷;董媛;方志
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: F26B3/347
• 分類號: F26B3/347;A23L3/28;A23L3/358;A23L3/40;A23L3/54;H02J7/35
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

本發明公開一種太陽能脈沖電源驅動磁場耦合高壓電場干燥裝置，包括供電模塊、微機控制模塊、直流升壓模塊、脈沖發生模塊、過流保護模塊、針?網電極干燥模塊和磁場發生模塊；供電模塊連接微機控制模塊，微機控制模塊連接直流升壓模塊，直流升壓模塊連接脈沖發生模塊，脈沖發生模塊連接過流保護模塊過流保護模塊連接針?網電極干燥模塊，磁場發生模塊連接針?網電極干燥模塊；本發明通過電場畸變對電暈放電過程中電子崩流柱的控制，增大了離子風風速，提高了能量轉化效率；磁場輔助干燥，帶電粒子的運動軌跡發生變化，自由電子的平均自由行程增大，離子風速急劇增大從而縮短干燥時間。

技術領域

本發明屬于干燥技術領域，具體涉及到一種基于太陽能脈沖電源驅動磁場耦合高壓電場干燥裝置。

背景技術

隨著社會的發展，人們對食品、藥物以及生物制品的要求也在逐步提高，為了提高產品的質量，企業多會致力于延長貯藏時間，從而干燥技術成為了主要技術之一。通過干燥技術降低水分活度，抑制微生物的生長和繁殖，從而延長貯藏時間以及物質效果。

目前，干燥裝置多采用微波干燥、熱風干燥以及紅外干燥等技術，這些傳統干燥技術多采用高溫度、長時間的干燥方式，其依賴高溫使水分蒸發，能耗較低的同時卻會排出溫室氣體造成環境污染，且高溫條件會使食品的物理、化學和生物特性發生劇烈的變化。部分干燥技術會采用真空低溫干燥來避免高溫對產品造成的傷害，但真空和低溫干燥過程會產生較大的能量損耗，且真空干燥裝置價格昂貴，并且無法連續干燥物料，只能分批處理。近些年出現了高壓電場干燥方法，利用水分子在高壓電場中的極性效應，可在大氣壓常溫下對物料進行干燥處理，具有能耗低、殺菌保鮮的優點。然而高壓電場干燥裝置通常由交流或者直流電源驅動，能量效率較低，盡管運行溫度較低，但其干燥速率較慢。

離子風被認為是由于在電場的幫助下加速電暈放電中產生的帶電粒子并與周圍的空氣分子碰撞而引起的。離子風和風扇的風沒有本質的區別。不同之處在于風扇將電能轉化為機械能，然后再轉化為空氣動能。而離子風將電能直接轉化為流體的動能。離子風由于去除了機械能的過渡，具有無運動部件、無噪聲、無振動、便于直接電壓控制、功耗低、響應快等優點，可將風送至傳統風機無法到達的地方。

一方面，隨著電流體動力學（EHD）技術研究的深入及應用范圍的不斷擴大，基于EHD的離子風干燥技術作為電流體動力學技術的一個重要研究成果，其潛在的應用前景已引起國內外研究者的廣泛關注。由于高壓電場干燥裝置具有低投入、低能耗、不升溫等優勢，其在散裝干燥、工業干燥以及醫療器械干燥等領域得到應用，而高壓電場干燥技術在農副產品干燥領域也存在較大的潛在應用價值。高壓電場干燥裝置僅通過電場就能直接加速水分蒸發，它是一種新型的干燥技術，因此備受國內外研究人員的關注。另一方面，通過磁場對水分子處理，使得帶電離子的性質和氫離子變化的速度，以及自由分子和星團的極化特征或偶極性時刻的變化，包括電磁場影響水中分子的線性和環狀氫鍵鏈。磁化引起水的物理性質發生了許多改變，如黏度減小、密度變小、揮發性加快、比表面積增大、表面張力變小等，從而促進水分子在物料中的擴散，減少了干燥時間。將永磁體對物料進行的磁化處理與高壓電場干燥相結合，實現常溫常壓下高效處理的同時縮短了常規電場干燥的時間。

因此，本發明針對優化干燥裝置和提高干燥效果，結合等離子體、電流體力學和磁場方面的優勢，設計出一種太陽能供電的脈沖電源驅動磁場與高壓電場相結合的干燥裝置，它是一款可用于食品、藥品等干燥的等離子體干燥裝置。

發明內容

針對上述問題，本發明的主要目的在于設計一種太陽能脈沖電源驅動磁場耦合高壓電場干燥裝置,采用獨立開發研制的電場增強型離子風激勵器，通過電場畸變對電暈放電過程中電子崩流柱的控制，增大了離子風風速，提高了能量轉化效率；輔助磁場干燥，帶電粒子的運動軌跡發生變化，自由電子的平均自由行程增大，離子風速急劇增大從而縮短干燥時間。該過程中使用永磁體代替傳統高壓干燥中的集熱模塊，大大減少了干燥過程中電能消耗。

為了實現上述目的本發明采用如下技術方案：