一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统技术方案

本发明专利技术涉及干燥设备技术领域，提供一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统，包括干燥器、真空组件和热泵组件，干燥器用于放置待干燥物料，真空组件与干燥器相连，用于为所述干燥器提供真空环境，并抽离所述干燥器内物料中的水分，热泵组件与干燥器相连，且与所述真空组件相连，热泵组件用于为所述干燥器提供冷热源，且用于将所述真空组件中的相变潜热传递至热泵组件。通过热泵组件实现废热的回收，且热泵组件中设有中间冷却器，进行热交换，提高系统性能。可以通过改变阀门开度以及设备启停实现更大范围的温度控制，也可实现真空冷冻干燥、真空干燥、真空脉动干燥等多种功能一体化，从而实现产品多样化。从而实现产品多样化。从而实现产品多样化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统


[0001]本专利技术涉及干燥设备
，尤其涉及一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统。

技术介绍

[0002]干燥是降低物料水分含量的重要单元操作，是许多食品、药品、农特产品加工环节中必不可缺的一部分。真空干燥是指物料干燥所处的环境压力低于标准大气压力，水蒸气饱和温度随着压力的降低而降低，从而使得物料中的水分可在低温条件下蒸发，以达到干燥的目的。真空冷冻干燥技术是先将物料在低温下(
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50～
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10℃)冻结，然后在高度真空下，直接将物料中的固态水分升华为气态而除去，以达到干燥的目的。在低压环境下进行干燥能够防止物料在干燥过程中发生氧化变质，也能起到消毒灭菌的作用。采用真空冷冻干燥技术，干燥后能保持物料形状基本不变，物料内的物质成分分布均匀，形成多孔状物质结构。现在，真空冷冻干燥必须配置带制冷机组的真空系统，制冷机组蒸发温度比较低，系统能耗远大于常规类型的热风干燥，此外，真空系统对设备要求高，仅实现真空冷冻干燥技术过于浪费。且干燥产生的水蒸气冷凝冻结的汽化潜热和真空系统产生的废热直接排掉会导致能源浪费，系统碳排放量大等问题。因此，亟需一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统来解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统，用以解决现有技术中能耗过大以及真空系统作用单一的问题，以达到节能的效果。
[0004]本专利技术提供了一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统，包括：
[0005]干燥器，用于放置待干燥物料；
[0006]真空组件，与所述干燥器相连，用于为所述干燥器提供真空环境，并抽离所述干燥器内物料中的水分；
[0007]热泵组件，与所述干燥器相连，且与所述真空组件相连，所述热泵组件用于为所述干燥器提供冷热源，且用于将所述真空组件中的相变潜热传递至所述热泵组件。
[0008]进一步地，所述干燥器内置导热板，所述导热板用于放置待干燥物料，所述导热板适于通过布置冷热盘管与所述热泵组件连接。
[0009]进一步地，所述热泵组件包括冷阱、第一压缩机、第二压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、闪蒸罐、中间冷却器、第一毛细管、第二毛细管、循环泵、辅助电加热器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门；所述第一冷凝器的制冷剂进口适于通过第二阀门与所述第一压缩机制冷剂出口相连通；所述第一冷凝器的制冷剂出口分别适于与所述中间冷却器的换热盘管进口相连通以及适于通过第一阀门和第一毛细管与所述闪蒸罐上方进口相连通；所述第三阀门与第二冷凝器与所述第二阀门和第一冷凝器并联连接；所述第一冷凝器的溶液出口适于通过辅助电加热器与所述导热板下的热盘管进
口相连通，所述第一冷凝器的溶液入口适于通过循环泵与所述导热板下热盘管出口相连通；所述冷阱的制冷剂进口适于通过所述第二毛细管与所述中间冷却器的换热盘管出口相连通；所述冷阱的制冷剂出口适于通过所述第七阀门与所述导热板下的冷盘管进口相连通；所述中间冷却器的制冷剂进口与所述导热板下的冷盘管出口相连通；所述冷阱的制冷剂出口适于与所述中间冷却器的制冷剂进口之间设置旁通管，旁通管上设有所述第六阀门；所述第二压缩机的制冷剂入口适于与所述中间冷却器的气体出口相连通；所述第二压缩机的制冷剂出口适于通过所述第五阀门与所述闪蒸罐下方制冷剂入口相连通；所述第二压缩机的制冷剂出口适于与所述第一压缩机的制冷剂出口之间设置旁通管，旁通管上设有所述第四阀门。
[0010]进一步地，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门、所述第六阀门、所述第七阀门为电子调节阀。
[0011]进一步地，所述中间冷却器内置换热盘管进行换热。
[0012]进一步地，所述热泵系统的蒸发器包括所述冷阱和所述导热板下的冷管。
[0013]进一步地，所述真空组件包括维持罗茨泵、抽空罗茨泵、冷阱、第一真空电磁阀、第二真空电磁阀、破空电磁阀、空气辅助加热器；所述空气辅助加热器通过破空电磁阀与干燥器的空气进口相连通；所述冷阱的空气进口适于通过所述第二真空电磁阀与所述干燥器的空气出口相连通；所述冷阱的空气出口适于通过所述第一真空电磁阀与所述抽空罗茨泵、所述维持罗茨泵相连通。
[0014]本专利技术的有益效果包括：
[0015]本专利技术提供真空冷冻干燥系统，通过热泵组件为物料干燥提供热源，同时对冷阱降温提供冷源，将干燥过程产生的水蒸气的相变潜热进行高效回收，这部分热量可以通过压缩增焓后再充当干燥热源进行利用，实现了热量的回收利用，降低系统的能耗，并通过设置中间冷却器，进行热量的交换，提高系统运行能效。本专利技术提供的真空冷冻干燥系统，通过对第六阀门、第七阀门的阀门开度的控制实现对物料冷冻的温度控制；通过控制第一阀门、第四阀门、第五阀门的开闭以及第一压缩机的启停来控制热泵系统的单级或双级压缩的运行模式；通过控制第二阀门、第三阀门的阀门开度进行一定的物料干燥的温度控制。本专利技术提供的真空冷冻干燥系统，通过控制各阀门开度以及设备启停运行，实现了真空冷冻干燥、真空干燥以及真空脉动干燥等多种功能一体化，实现产品生产多样化。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术提供的一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统结构示意图；
[0018]图2是本专利技术在冷冻模式的系统结构示意图；
[0019]图3是本专利技术在单级压缩供热模式的系统结构示意图；
[0020]图4是本专利技术在双级压缩供热模式的系统结构示意图；
[0021]图5是本专利技术在双级压缩与辅助电加热器共用的供热模式的系统结构示意图。
[0022]图中：1、干燥器，2、导热板，3、辅助电加热器，4、循环泵，5、第一冷凝器，6、蒸发器，7、第二冷凝器，8、第一压缩机，9、闪蒸罐，10、第二压缩机，11、中间冷却器，12、第一毛细管，13、第二毛细管，14、维持罗茨泵，15、抽空罗茨泵，16、电子破空阀，17、空气辅助加热器，18、第一阀门，19、第二阀门，20、第三阀门，21、第四阀门，22、第五阀门，23、第六阀门，24、第七阀门，25、第一真空电磁阀，26、第二真空电磁阀，27、截止阀。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。
[0024]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统，其特征在于，包括：干燥器(1)，用于放置待干燥物料；真空组件，与所述干燥器(1)相连，用于为所述干燥器(1)提供真空环境，并抽离所述干燥器(1)内物料中的水分；热泵组件，与所述干燥器(1)相连，且与所述真空组件相连，所述热泵组件用于为所述干燥器(1)提供冷热源，且用于将所述真空组件中的相变潜热传递至所述热泵组件。2.根据权利要求1所述一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统，其特征在于，所述干燥器(1)内置导热板(2)，所述导热板(2)用于放置待干燥物料，所述导热板(2)适于通过下方布置的冷热盘管与所述热泵组件连接。3.根据权利要求2所述一种基于热泵冷凝热回收的真空冷冻干燥系统，其特征在于，所述热泵组件包括冷阱(6)、第一压缩机(8)、第二压缩机(10)、第一冷凝器(5)、第二冷凝器(7)、闪蒸罐(9)、中间冷却器(11)、第一毛细管(12)、第二毛细管(13)、循环泵(4)、辅助电加热器(3)、第一阀门(18)、第二阀门(19)、第三阀门(20)、第四阀门(21)、第五阀门(22)、第六阀门(23)、第七阀门(24)；所述第一冷凝器(5)的制冷剂进口适于通过所述第二阀门(19)与所述第一压缩机(8)的制冷剂出口相连通；所述第一冷凝器(5)的制冷剂出口分别适于与所述中间冷却器(11)的换热盘管进口相连通以及适于通过所述第一阀门(18)和所述第一毛细管(12)与所述闪蒸罐(9)上方进口相连通；所述第三阀门(20)与所述第二冷凝器(7)与所述第二阀门(19)和所述第一冷凝器(5)并联连接；所述第一冷凝器(5)的溶液出口适于通过所述辅助电加热器(3)与所述导热板(2)下的热盘管进口相连通，所述第一冷凝器(5)的溶液入口适于通过所述循环泵(4)与所述导热板(2)下热...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭冬根，杨朝阳，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：