CN104012650A - 太阳能滚筒式高压电场干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能滚筒式干燥机，主要由太阳能光伏组件、筒体和高压电极三部分组成，高压电极安装在筒体中心部位，光伏组件为送风机、电机和高压电极供电。筒体内壁的L弯钩状抄板呈螺旋形排布，使得物料洒落面与筒体轴线呈斜面状，撒料更均匀，增加物料与风和电场间的接触面，水分蒸发加快，同时随着滚筒的转动，物料沿出料口方向移动，实现连续干燥，提高干燥效率。在针-筒组成的电极***中，通电后，电极—筒体间形成高压电场，从而应用浅川效应原理进行干燥，干燥过程在常温下进行，营养物质保留多，干燥质量好。能耗低，可由太阳能光伏组件供电，节能环保。

Description

太阳能滚筒式高压电场干燥机

技术领域

本发明涉及一种用于粮食干燥，并由太阳能光伏组件供电的高压电场干燥机，特别是一种太阳能滚筒式高压电场干燥机，属于太阳能光电利用领域。

背景技术

干燥，是工、农业生产中的重要工艺之一，直接影响产品的形态、质量以及作业过程的能耗等。通过对食品物料的干燥，不仅可以得到符合含水量要求的产品，而且对食品的其他性质产生影响，如香味、颜色、质构、储藏寿命、营养价值等。干燥脱水在食品加工中十分重要，是耗能较大的操作单元。在现代工农业部门中，通常采用的干燥方法有自然干燥，利用蒸汽、热风、太阳能的热源或电流的热效应（如工频、高频、红外线、微波）的干燥，真空冷冻干燥、声波场干燥等。这些方法虽然有各自的优点，但是在实际应用中会带来一系列的问题：烘箱干燥和传导干燥（又称热空气干燥）会导致大量的热量损失，对干燥食品物料的内部组织、颜色、味道和营养价值等造成不利的影响。尽管冷冻干燥可以防止热量的损失并保持物料的组织完好，但该技术的设备造价高，运行费用高，干燥时间长，不利于大规模普及与使用，而且冷冻干燥会改变食品的风味。这就需要一种崭新的干燥技术，既可以节省能源的损耗，又能较好的保持物料的颜色、风味等自然特性。

滚筒干燥具处理能力大、干燥成本低、结构简单、干燥均匀，可使用高温热风对物料进行快速干燥等优点；但存在干燥温度较高，对一些物料会因过热而有损风味或呈不正常的颜色等缺点。

高压电场干燥：高压静电场对水的蒸发和物料的干燥过程有促进作用，利用高压电场对物料进行干燥是目前干燥的热点之一。高压电场的作用表现在不仅可以提高干燥速率、节省能源、而且对产品的质量没有不良影响。更为重要的是，电晕放电可以在室温、常压下产生，因此高压电场干燥在常温（低温）下进行，应用于热敏性物料干燥尤其引人注目。

将滚筒干燥与高压电场干燥相结合，设计一种滚筒式高压电场干燥机，即有较高的干燥质量又有较好的干燥效率，而且节能环保，很有市场前景。

发明内容

基于以上干燥方式存在的问题，本发明设计了太阳能滚筒式高压电场干燥机，不但拥有高压电场干燥不升温（常温下进行）和滚筒干燥均匀快速的优点，而且所需能耗低，采用太阳能光伏组件（15）供电即可满足干燥能耗需求。

本发明通过以下技术方案完成：太阳能滚筒式高压电场干燥机，包括太阳能光伏组件（15）、筒体（16）和高压电极（8）三部分组成，高压电极（8）安装于旋转筒体（16）的中心部位，筒体外壳接地，太阳能光伏组件（15）与经控制器（11）与电机（13）、送风机（10）、高压电极（8）相接，并为之供电。所述筒体（16）的两端为喇叭状的进风口（左）和出风口（4）（右），进、出风口通过轴承与筒体相连，当两端风口固定时保证筒体的自由转动。进风口处设计有送风机（10），可向滚筒内部吹风，从而加快物料的水分的蒸发，促进干燥的进行。进、出风口处均设计有网罩（5），用于防止物料落入进、出风口。出风口（4）靠近筒体（16）的上部是向上倾斜且呈喇叭状扩张的进料口（6），进风口靠近筒体（16）下部是向下倾斜且呈喇叭状收缩的出料口，筒体（16）的两端有与支架滚轮（2）相接触的轨道（7），中间是与电机（13）减速器齿轮相咬合的齿轮圈（9），电机（13）安装于支架（3）上，支架（3）装有行走轮（1），便于干燥机的移动；所述筒体（16）的内壁，沿出料口方向装有螺旋型的L弯钩状抄板（17），中心是固定的高压电极（8）。筒体接地，接地的滚筒，不仅做电极（8），而且能屏蔽高压电场，降低高压电场干燥的危险性，使用更安全。

所述抄板呈L弯钩状，并与筒体（16）壁面呈80°~90°螺旋状镶嵌于筒体（16）内壁上（图2-A），筒体（16）展开后，L弯钩状抄板（17）与筒体（16）边线呈45°~60°夹角（图2-B），如图2所示。所述抄板由四面弯折组成，分别为a面、b面、c面、d面，a、b、c、d四面的宽度之比为2:1:1:1，且每两个面间的弯折角为135°，抄板的高度H是筒体（16）直径的十分之一至二十分之一（图2-C）。当滚筒（筒体）旋转时，抄板随之旋转，同时对物料进行翻搅、提升、抛洒。该螺旋形与沿滚筒轴向排布的抄板相比，物料洒落面由与轴线呈直线状变为斜面状，撒料更均匀，同时，增加了物料与风和电场间的接触面，促进水分的蒸发，提高干燥效率。

所述高压电极（8）如图3所示，电极（8）由导电尖针（8-1）与导电杆组成，导电杆由铜管或铝管等导电性能好的金属制成，其表面等距离排布着尖针（8-1），尖针（8-1）呈环形排布在导电杆表面，并与导电杆导通；导电杆两端是绝缘轴（8-2），绝缘轴（8-2）与导电杆相连，并通过支架（3）固定于滚筒的中心处。高压电极（8）一端为接电位（8-3），并通过导线（14）与高压电源发生器（12）相接，高压电源发生器（12）由导线（14）连接到控制器（11）。通电后，即可在高压电极（8）与滚筒之间形成高压强电场，利用浅川效应原理进行干燥。在针-筒组成的电极（8）***中，施加高压电后，空气中散存的带电粒子在强电场的作用下做加速运动，获得了足够大的能量，与空气分子碰撞时能使后者离解成电子和离子。这些大量的带电粒子与尖端上电荷异号的带电粒子受尖端电荷的吸引，飞向尖端，使尖端上的电荷被中和；与尖端上电荷同号的带电粒子受到排斥而从尖端附近飞开，从而形成尖端放电或电晕放电现象。由于不均匀高压电场的作用，负离子以一定的速度离开针状电极向接地电极运动。负离子运动过程中，与附近区域的水分子发生碰撞，因此带动水分子一起定向运动形成具有一定速度的离子风。由于该离子风的冲击作用，使物料表面水分加快蒸发，因此物料内部水分向表面的移动也加快，从而加快了物料的干燥速度。

所述的高压电极（8）、送风机（10）、电机（13）所需电能由光伏光伏组件（15）提供，光伏光伏组件（15）朝南面安装于向阳无遮挡处，安装角等于当地维度角。

与现有干燥技术相比，该太阳能滚筒式高压干燥机兼具了滚筒式干燥效率高、干燥均匀和高压电场常温干燥、节能等特点，特别适用于干燥热敏性物料，干燥后能充分保持物料中的营养成分，干燥质量好。特有的螺旋形抄板在翻搅物料的同时，携带着物料向出料口方向移动，通过调控筒体的转速，配合送风机（10）的风量，可使物料移动到出料口处，干燥结束并自动从出料口排出，实现连续干燥，提高干燥效率的同时减少工作量。干燥机的耗电部分主要是送风机（10）、电极（8）、电机（13），由于滚筒的转速较慢且无加热部件，因此能耗较低，可由太阳能光伏组件（15）提供，节能环保。

 

附图说明：

图1：太阳能滚筒式高压电场干燥机结构示意图

图2：L弯钩形抄板结构及排布示意图（A-筒体横截面L弯钩形抄板排布示意图，B-筒体展开后抄板排布图，C-抄板横截面结构示意图）

图3：电极结构示意图（A—A-电极结构正视图，A—B-电极结构侧视图，A—C-电极结构俯视图，D-尖针结构示意图）

图中：1-行走轮；2-滚轮；3-支架；4-出风口；5-网罩；6-进料口；7-轨道；8-电极；8-1-尖针；8-2-绝缘轴，8-3-接电位；9-齿轮圈；10-送风机；11-控制器；12-高压电源发生器；13-电机；14-导线；15-光伏组件；16-筒体；17-L弯钩状抄板；18-出料口。

具体实施方式：

如图1所示，该太阳能滚筒式高压电场干燥机主要由光伏组件（15）、筒体（16）和高压电极（8）组成。筒体（16）由金属板通过卷曲而成，两端是由同种材料制成的喇叭状进、出风口（4），风口与筒体（16）之间通过轴承连接，并固定安装于支架（3）上，轴承连接保证筒体两端的进、出风口固定后，还能自由转动。在滚筒的进、出风口处还设计有网罩（5），用于遮挡物料，防止进入进、出风口（4）。进风口处安装送风机（10），向滚筒内送风，从而加快物料的水分的蒸发，促进干燥。出风口（4）靠近筒体（16）的上部是向上倾斜且呈喇叭状扩张的进料口（6），进风口的右端是向下倾斜呈喇叭状收缩的出料口（18），筒体（16）的两端是与支架（3）轨道（7）相接触的轨道（7），中间是与电机（13）减速器齿轮相咬合的齿轮圈（9），电机（13）安装于支架（3）上，支架（3）装有行走轮（1），方便干燥机的移动。

如图2所示，筒体（16）的内壁，沿出料口方向装有螺旋型的L弯钩状抄板（17），抄板由薄钢板沿长度方向弯折而成，L弯钩状抄板（17）由弯折成四个面，分别为a面、b面、c面、d面，a、b、c、d四面的宽度之比为2:1:1:1，且每两个面间的弯折角为135°。L弯钩状抄板（17）与筒体（16）壁面呈80°~90°螺旋状镶嵌于筒体（16）内壁上；高度H为筒体（16）直径的十分之一至二十分之一。

筒体（滚筒）中心是通过支架（3）固定于进、出料口的高压电极（8）。如图3所示，电极（8）由导电尖针（8-1）与导电杆组成，导电杆由铜管或铝管等导电性能好的金属管或杆制成，其表面等距离排布着尖针（8-1），尖针（8-1）呈环形排布在导电杆表面，并与导电杆导通；导电杆两端是绝缘轴（8-2），绝缘轴（8-2）与导电杆相连，并通过支架（3）固定于滚筒的中心处；高压电极（8）一端为接电位（8-3），并通过导线（14）与高压电源发生器（12）相接，高压电源发生器（12）由导线（14）连接控制器（11），通电后，在高压电极（8）与滚筒之间形成高压强电场。

光伏组件（15）的输出端通过导线（14）与控制器（11）相接，控制器（11）再与送风机（10）、电机（13）和高压电极（8）相连，由控制器（11）控制送风机（10）、电机（13）和高压电极（8）的电能供应，同时对光伏组件（15）的最大功率点进行跟踪，确保光伏组件（15）输出最大功率。电机（13）转轴与减速器相连，减速器的齿轮与筒体（16）上的齿圈相互咬合，减速器不仅降低筒体（16）的转速，而且扭矩增大，用于驱动筒体（16）的旋转。光伏组件（15）朝南安装于向阳无遮挡处，安装角等于当地维度角。

高压电极、筒体接好后，整体安置于支架（3）的滚轮（2）上，并使筒体轨道（7）恰好与支架滚轮（2）相吻合。

Claims (4)

1.太阳能滚筒式高压电场干燥机，包括太阳能光伏组件（15）、筒体（16）和高压电极（8），其特征在于，所述的高压电极（8）安装于旋转筒体（16）的中心部位，筒体（16）接地，太阳能光伏组件（15）经控制器（11）与电机（13）、送风机（10）、高压电极（8）相接，并为之供电。

2.根据权利要求书1所述的太阳能滚筒式高压电场干燥机，其特征在于，筒体（16）的内壁装有沿出料口方向的螺旋型L弯钩状抄板（17）。

3.根据权利要求书2所述的太阳能滚筒式高压电场干燥机，其特征在于，L弯钩状抄板（17）与筒体（16）壁面呈80°~90°螺旋状镶嵌于筒体（16）内壁上；所述L弯钩状抄板（17）由四面弯折组成，分别为a面、b面、c面、d面，a、b、c、d四面的宽度之比为2:1:1:1，且每两个面间的弯折角为135°。

4.根据权利要求书1所述的太阳能滚筒式高压电场干燥机，其特征在于，电极（8）由导电尖针（8-1）与导电杆组成，导电杆由铜管或铝管等导电性能好的金属制成，其表面等距离排布着尖针（8-1），尖针（8-1）呈环形排布在导电杆表面，并与导电杆导通。