[实用新型]一种低压过热蒸气热泵干燥装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及烘干设备技术领域，具体涉及一种利用真空技术、过热蒸气干燥和空气源热泵在低压环境下的封闭式循环热泵烘干装置。

背景技术

干燥泛指从湿物料中除去水分或其他湿分的技术，广泛应用于化工、食品、轻工、纺织、煤炭、农林产品加工和建材等各工业领域。其基本原理是，在一定温度下，任何含水的湿物料都有一定的蒸气压，当此蒸气压大于周围气体中的水汽分压时，水分将汽化。汽化所需热量，或来自周围热气体，或由其他热源通过辐射、热传导提供。由以上原理可知影响干燥效率的客观条件有两个：一个是周围空气中的水汽分压，一个是热量。根据热量的供应方式不同，有多种干燥类型，如对流干燥，传导干燥，辐射干燥，介电加热干燥等。对流干燥在生产中应用最广，它包括气流干燥、喷雾干燥、流化干燥、回转圆筒干燥和厢式干燥等。传导干燥包括滚筒干燥、冷冻干燥、真空耙式干燥等。辐射干燥和介电加热干燥由于成本较高，在工业上使用较少。以上干燥方法或干燥设备都面临一个矛盾，即干燥效率和干燥成本往往成正比，加大热量供给的同时也增大了能耗成本。因此，研制开发既有高效干燥功能，又可以降耗节能的干燥装置是目前干燥行业技术发展的重要方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低压过热蒸气热泵干燥装置，充分利用真空技术、过热蒸气干燥和空气源热泵在低压环境下的封闭式循环干燥，实现物料干燥过程的节能减排和安全高效。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种低压过热蒸气热泵干燥装置，包括可封闭的箱体、与箱体连接的抽真空系统和供水系统，其中：

所述箱体内部通过第一保温隔板分隔为热风干燥空间和水蒸气冷凝析出空间，所述第一保温隔板上设有数控风门和进风风扇，所述水蒸气冷凝析出空间设有蒸发器和热泵，所述热风干燥空间设有冷凝器、第二保温隔板、回风风扇和用于放置物料的搁架，所述蒸发器、热泵和冷凝器通过管道形成闭合回路；

所述搁架、回风风扇、冷凝器构成第一循环风道，所述搁架、回风风扇、数控风门、蒸发器、进风风扇、冷凝器构成第二循环风道。

所述抽真空系统包括设置在箱体外的真空泵。通过真空泵将箱体内原有的空气抽走，从而无法产生氧化和燃烧反应，避免箱体内部着火或爆炸。

所述供水系统包括设置在供水管道上的进水阀和滤水器。水进入处于真空状态的箱体后会发生闪蒸现象，变成水蒸气，通过滤水器可过滤掉水中的杂质，避免污染有灭菌要求的食品原料和药品原料。

由于本实用新型的干燥装置不设排气口，干燥全过程保持密封，箱体内的水蒸气不会通过排气口排放出去，而是在蒸发器内冷凝析出，因此为保持长时间运行，所述蒸发器还设有用于储存冷凝水的储水箱。

所述低压过热蒸气热泵干燥装置还包括自动监测控制单元，所述自动监测控制单元包括设在箱体上的温度传感器、湿度传感器、压力表、风速仪以及总控制器，所述总控制器分别电连接真空泵、进水阀、回风风扇、数控风门、进风风扇以及热泵。该自动监测控制单元，可在线监测并记录烘干过程中温度、湿度、风速与压力的变化，实时掌握烘干情况。

本实用新型的干燥装置在工作时，需干燥的物料放入搁架，封闭箱体。开启真空泵，抽出箱体内的空气，当箱体内部压力接近零的时候，打开进水阀，水经过滤水器后进入箱体。因为此时箱体内为近真空状态，水进入箱体后随即发生闪蒸现象，变成水蒸气。当压力表读数为某个值时(比如可以根据物料特性，设定为0.01MPa)，关闭进水阀，打开回风风扇、进风风扇和数控风门，使水蒸气在箱体内循环流动。然后启动热泵，在热泵的工作下，热风干燥空间的水蒸气逐渐被冷凝器加热形成过热蒸气，待干燥物料此时吸收过热蒸气的热量开始蒸发出内部的水分，形成湿蒸汽，在回风风扇的带动下，一部分通过数控风门进入到水蒸气冷凝析出空间，另一部分则再次经冷凝器加热后送入干燥物料。进入到水蒸气冷凝析出空间的湿蒸汽，经过蒸发器的冷凝析出，冷凝水进入到储水箱，降温后的水蒸气则通过进风风扇进入到热风干燥空间。第一保温隔板将热风干燥空间和水蒸气冷凝析出空间隔开，使两个空间的温度和湿度不同，通过数控风门调节箱体内部温度和压力的平衡。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型的干燥装置通过真空泵将箱体内原有的空气抽走，加入少量的水，形成单纯的水蒸气低压环境，整个装置不设排气口，干燥全过程保持密封，箱体内的水蒸气无法排出，形成闭式循环，能够最大程度上减少热损失，降低能耗，低压环境既有利于物料内水蒸气的蒸发，又使得热泵机组可以高温安全运行，过热蒸气干燥速率快、安全性高，成品质量好。