CN105251320A - 一种离心式除湿机及其除湿方法与应用 - Google Patents

一种离心式除湿机及其除湿方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于食品轻化工机械技术领域,涉及一种离心式除湿机及其除湿方法与应用。包括分离锥筒(2)、顶筒和收集器;其顶筒由外圆筒(1)、进气管(4)和内圆筒(3)组成;收集器由自动排水阀(5)及贮水斗(6)组成;所述的分离锥筒(2)的大口端与顶筒的外圆筒(1)连接,锥口端与收集器的自动排水阀(5)相连;自动排水阀(5)的出口端与贮水斗(6)连接;外圆筒(1)上部侧面沿筒体切线方向设有进气管(4),外圆筒(1)和分离锥筒(2)的内或外部设有冷却装置,冷却装置设有冷却介质进口和冷却介质出口。本发明的装置采用带有冷却壁面的离心分离器,对于高湿度空气的除湿效果尤为明显。可用于食品加工车间除湿和房间除湿。

Description

一种离心式除湿机及其除湿方法与应用
技术领域
本发明属食品轻化工机械技术领域,具体涉及一种离心式除湿机及其除湿方法与应用。
背景技术
空气湿度调节是食品加工中常见的单元操作,对食品品质有重要影响。目前常见的湿度控制方法有相变除湿、混合除湿和吸附除湿等方式。
例如中国实用新型专利审定号文献CN203147928U公开了一种食品车间冷冻除湿机,该设备利用相变除湿的原理,主要由具有进气口和出气口的主体壳体、蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀和离心风机组成。这种降温相变除湿装置常造成传热面过冷结霜现象,因而增加了传热阻力,使除湿效率下降,而当除湿机在低温环境中工作时,还要进行间歇性除霜,影响了除湿机的工作效率。
转轮除湿机利用了吸附除湿的原理,其主体结构是一个不断旋转的蜂窝状吸湿转轮,转轮中填充了载有吸湿剂的波纹介质,该介质在除湿区内与湿空气接触而降低潮湿空气中的含水量,然后进入再生区通过高温使吸附剂中的水分汽化脱水,以降低吸湿剂的含水量,提高其吸水能力,再进入除湿区进行循环连续除湿。该设备仅适于较低相对湿度情况的除湿,而且存在运行能耗大,转轮使用寿命短等问题。
直接混合除湿是将相对湿度较低的空气与湿空气直接接触混合,这种方法节能,但受空气湿度影响大,除湿量有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有除湿机工作效率低、只适合较低空气湿度除湿的北方地区等技术不足,提供一种对湿空气特别是高湿度空气(如中国南方)进行高效除湿的离心式除湿机。本发明的除湿机采用带有冷却壁面的离心分离器,通过冷凝除湿,并利用湿空气中水分的密度比空气大很多的原理,在离心力的作用下,使两者分离,得到相对湿度较低的干空气。本发明对于高湿度空气的除湿效果尤为明显,同时可以降低除湿能耗。
本发明通过以下技术方案实现:
一种离心式除湿机,包括分离锥筒、顶筒和收集器。其特征在于:所述的顶筒由外圆筒、进气管和内圆筒组成;所述收集器由自动排水阀及贮水斗组成;所述的分离锥筒的大口端与顶筒的外圆筒连接,锥口端与收集器的自动排水阀相连;所述的自动排水阀的出口端与贮水斗连接;所述外圆筒上部侧面沿筒体切线方向设有进气管,所述外圆筒和分离锥筒的内/外部设有冷却装置,所述冷却装置内设有冷却介质进口和冷却介质出口。
所述冷却装置或为设置在外圆筒和分离锥筒外的夹套。
所述冷却装置或为设置在外圆筒和分离锥筒外的冷流体箱。
所述冷却装置或为设置在外圆筒和分离锥筒内的内置盘管。
所述冷却装置或为设置在外圆筒和分离锥筒外的外置盘管。
所述外圆筒直径大于内圆筒,所述内圆筒与排气管道连接。
所述外圆筒和分离锥筒的总高度大于外圆筒的直径。
采用所述的离心式除湿机进行除湿的方法,其特征在于,所述方法包括步骤如下:
1)冷却装置中通入冷却介质,冷却介质温度记为T1
2)湿气体由进气管通过外圆筒进入分离锥筒内,形成向分离锥筒底部移动的螺旋气流,湿气体中的水分在分离锥筒壁面形成冷凝液,所述湿气体温度记为T2
3)所述步骤2)的冷凝液经连接管进入收集器中,而气流在分离锥筒中心轴附近呈螺旋上升,经内圆筒引出,从而得到干气体,完成空气的除湿;
按照以下公式计算:T2–T1≥2℃,冷却介质为液体或气体。
所述的离心式除湿机在空气状态调节和食品干燥中的应用。
为了适应不同的加工需要,本发明装置可以选配一些温控***,包括冷水机、温湿度控制机、电子流量计、换热器等,这些外购器件或零部件都可以从商购渠道获得,从而能达到生产所需空气的温湿度要求,本领域的技术人员通过现有手册和文献可以很方便的实施本发明。
本发明的有益效果是:
本发明的装置采用带有冷却壁面的离心分离器,对于高湿度空气(例如中国南方地区)的除湿效果尤为明显。由于本发明是基于离心分离的原理对食品加工车间进行除湿,因而可以降低除湿能耗,提高除湿效率。
附图说明
图1:为本发明的总体结构示意图。
图2:为图1的俯视图。
图3:本发明实施例2中的冷却装置结构示意图。
图4:本发明实施例3的结构示意图。
图5:本发明实施例4的结构示意图。
图6:本发明实施例6的除湿流程图。
其中:1-外圆筒,2-分离锥筒,3-内圆筒,4-进气管,5-自动排水阀,6-贮水斗,7-夹套,8-进口,9-出口,10-冷流体箱,11-第一进口,12-第一出口,13-第二进口,14-内置盘管,15-第二出口,16-第三进口,17-外置盘管,18-第三出口。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明,但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1(包含夹套式冷却装置)
以下结合附图对本发明的装置及应用进行详细说明。
如图1,图2所示,一种离心式除湿机,包括分离锥筒2、顶筒和收集器。其特征在于:所述的顶筒由外圆筒1、进气管4和内圆筒3组成;所述收集器由自动排水阀5及贮水斗6组成;所述的分离锥筒2的大口端与顶筒的外圆筒1连接,锥口端与收集器的自动排水阀5相连;所述的自动排水阀5的出口端与贮水斗6连接;所述外圆筒1上部侧面沿筒体切线方向设有进气管4,所述外圆筒1和分离锥筒2的外部设有冷却装置,所述冷却装置设有冷却介质进口8和冷却介质出口9。
所述冷却装置为设置在外圆筒1和分离锥筒2外侧的夹套7。
所述外圆筒1直径大于内圆筒3,所述内圆筒3与排气管道连接。
实施例2(包含浸没式冷却装置)
如图3所示,一种离心式除湿机,包括分离锥筒2、顶筒和收集器。其特征在于:所述的顶筒由外圆筒1、进气管4和内圆筒3组成;所述收集器由自动排水阀5及贮水斗6组成;所述的分离锥筒2的大口端与顶筒的外圆筒1连接,锥口端与收集器的自动排水阀5相连;所述的自动排水阀5的出口端与贮水斗6连接;所述外圆筒1上部侧面沿筒体切线方向设有进气管4,所述外圆筒1和分离锥筒2的外部设有冷却装置,所述冷却装置设有冷却介质进口11和冷却介质出口12。
所述冷却装置为设置在外圆筒1和分离锥筒2外侧的冷流体箱10。
所述外圆筒1直径大于内圆筒3,所述内圆筒3与排气管道连接。
实施例3(包含内置盘管式冷却装置)
如图3所示,一种离心式除湿机,包括分离锥筒2、顶筒和收集器。其特征在于:所述的顶筒由外圆筒1、进气管4和内圆筒3组成;所述收集器由自动排水阀5及贮水斗6组成;所述的分离锥筒2的大口端与顶筒的外圆筒1连接,锥口端与收集器的自动排水阀5相连;所述的自动排水阀5的出口端与贮水斗6连接;所述外圆筒1上部侧面沿筒体切线方向设有进气管4,所述外圆筒1和分离锥筒2的内部设有冷却装置,所述冷却装置设有冷却介质进口13和冷却介质出口15。
所述冷却装置为设置在外圆筒1和分离锥筒2内的内置盘管14。
所述外圆筒1直径大于内圆筒3,所述内圆筒3与排气管道连接。
实施例4(包含外置盘管式冷却装置))
如图3所示,一种离心式除湿机,包括分离锥筒2、顶筒和收集器。其特征在于:所述的顶筒由外圆筒1、进气管4和内圆筒3组成;所述收集器由自动排水阀5及贮水斗6组成;所述的分离锥筒2的大口端与顶筒的外圆筒1连接,锥口端与收集器的自动排水阀5相连;所述的自动排水阀5的出口端与贮水斗6连接;所述外圆筒1上部侧面沿筒体切线方向设有进气管4,所述外圆筒1和分离锥筒2的外部设有冷却装置,所述冷却装置设有冷却介质进口16和冷却介质出口18。
所述冷却装置为设置在外圆筒1和分离锥筒2内的外置盘管17。
所述外圆筒1直径大于内圆筒3,所述内圆筒3与排气管道连接。
实施例5:除湿效果比较
为了验证本发明的实施方式,本实施例对本发明的实施例1-4的除湿机进行了除湿效果的对比试验,试验结果如下所述。
技术条件:
湿空气的状态为:
湿热空气温度60℃,相对湿度85%,流量为1000kg/h。
除湿介质参数:
5℃自来水冷却,流量为1000kg/h。
参见图1、图3-图5,湿热空气经由气体输送管道输送到带冷却壁面的离心分离器,分别由进气管4沿切线方向进入离心分离器(离心分离器主体采用统一尺寸,其大小如下:进气口高度0.25m;进气口宽度0.125m;外圆筒直径0.5m;排液口直径0.125m;外圆筒高度1.0m;内圆筒长度0.165m;内圆筒直径0.25m),并沿筒体呈螺旋形向下进入离心分离器主体;冷却水经夹套(7)、冷流体箱(10)、内置盘管(14)、外置盘管(17)的上部接口进入,下部接口排出。在此过程中,湿空气中水蒸气受冷凝结,液滴在离心力作用下被甩向器壁,并在重力作用下,沿分离分离锥筒内壁下落流出至贮水斗中。经除湿后的空气经由内圆筒(3)排出。
分别采用实施例1-4中的除湿机进行除湿实验,记录除湿后干空气的状态参数,其各自除湿效果如表1所示。由表1可知,使用内置盘管式(实施例3)冷却壁面的除湿机,其除湿效果最好,其次是使用浸没式(实施例2)、夹套式(实施例1)和外置盘管式(实施例4)冷却壁面的除湿机。
表1四种不同结构离心分离器对除湿***的除湿效果的效应
实施例6:冷却介质选择
本实施例以实施例4中的外置盘管式冷却壁面除湿机(见图5)为例进行不同冷却流体的除湿效果的对比。
技术条件:
湿空气的状态为:
湿热空气温度60℃,相对湿度85%,流量为1000kg/h。
除湿介质及参数:
5℃自来水,或-10℃的盐水(氯化钠浓度为26.3%),或-20℃的乙醇(浓度为30%),流量均为1000kg/h。
记录除湿后干空气的状态参数,采用不同冷却介质的除湿效果见表2。由表2可知,以-20℃乙醇作为冷却介质的除湿效果最好,其次依次是-10℃盐水和5℃冷水。结果见表2。
表2三种不同冷却介质的除湿效果
实施例7:除湿效果
本实施例以本发明的夹套式冷却壁面除湿机(见图1)进行不同温湿度空气状态的除湿效果对比,离心分离器的主体尺寸如实施例3。
技术条件:
湿空气的状态为:
湿热空气温度60℃,相对湿度85%,流量为1000kg/h。
除湿介质参数:-10℃的盐水,流量为1000kg/h。
记录除湿后干空气的状态参数,对不同温湿度空气状态的除湿效果见表3。由表3可知,本发明的除湿机对低温高湿度的空气的除湿效果较好。结果见表3。
表3对不同空气状态的除湿效果
注:湿度变化=湿空气的进口相对湿度-出口相对湿度
实施例9:除湿机尺寸选择:
本实施例以本发明的夹套式冷却壁面除湿机(见图1)为例,分别设计不同的尺寸。
技术条件:
湿空气的状态:湿热空气温度60℃,相对湿度85%,流量为1000kg/h。
除湿介质及参数:5℃自来水,流量为1000kg/h。
离心分离器以外圆筒直径Dc为基本尺寸(见图1和表4)进行设计。应用3种不同尺寸离心分离器的除湿机,其除湿效果见表5,由表5可知,采用1号主体尺寸的夹套式离心分离器的除湿***除湿效果最好,这是由于1号离心分离器的筒体直径最小,呈“细长型”,而离心分离器直径越小,所能分离颗粒的临界粒径越小,分离效率越高。同时,适宜的筒体高度也保证了液滴的停留时间,利于分离,减少二次夹带。实施效果见表4、表5。
表4三种离心分离器主体结构尺寸设计
表4说明:
(1)尺寸中英文字母表示:a-进气口高度;b-进气口宽度;Dc-外圆筒直径;Dd-排液口直径;H-总高度;Hc-外圆筒高度;L-内圆筒长度;D0-内圆筒直径;尺寸单位:m.
(2)表5中的离心分离器:1号、2号、3号分别代表不同尺寸的外置盘管式离心分离器。
表5不同尺寸离心分离器的除湿效果比较
表5说明:湿空气温度60℃,相对湿度85%。冷流体流速10m/s。
实施例9本发明除湿机的应用
本发明的除湿机可独立使用,对高湿度空气进行除湿,也可与冷冻除湿机或转轮除湿机串联使用,应用于更广泛的除湿领域。
本实施例以本发明的夹套式冷却壁面除湿机(见图1)与冷冻除湿机串联使用为例,应用到几种典型食品的干燥加工中,除湿流程图见图6。待干燥的湿物料置于干燥室内,经干空气提供热量,带走水汽。干空气经干燥室吸收物料水分,相对湿度升高,进入本发明的除湿机中,湿空气空气湿度和温度降低,再进入表冷器(即冷冻除湿机),经除湿后的干空气再进入换热器,得到的干空气温度升高,相对湿度下降,再回到干燥室。
表6本发明对几种典型食品干燥过程中湿空气的除湿效果
表6中所列的几种典型食品的加工的前面工艺、方法参照现有文献制造。本表是基于前处理工艺后得到的食品半成品进入干制阶段的处理,试验数据只记录干制阶段的各项参数,结果见表5。由表5可知,应用本发明的除湿机与冷冻除湿机串联使用,可对加工中产生的高湿度空气进行除湿,达到加工所需的参数标准,节约能耗。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案,而不应视为对于本发明的限制,本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下,可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种离心式除湿机,包括分离锥筒(2)、顶筒和收集器;其特征在于:所述的顶筒由外圆筒(1)、进气管(4)和内圆筒(3)组成;所述收集器由自动排水阀(5)及贮水斗(6)组成;所述的分离锥筒(2)的大口端与顶筒的外圆筒(1)连接,锥口端与收集器的自动排水阀(5)相连;所述的自动排水阀(5)的出口端与贮水斗(6)连接;所述外圆筒(1)上部侧面沿筒体切线方向设有进气管(4),所述外圆筒(1)和分离锥筒(2)的内或外部设有冷却装置,所述冷却装置设有冷却介质进口和冷却介质出口。
2.根据权利要求1所述的离心式除湿机,其特征在于:所述冷却装置是设置在外圆筒(1)和分离锥筒(2)外侧的夹套(7)。
3.根据权利要求1所述的离心式除湿机,其特征在于:所述冷却装置是设置在外圆筒(1)和分离锥筒(2)外侧的冷流体箱(10)。
4.根据权利要求1所述的离心式除湿机,其特征在于:所述冷却装置是设置在外圆筒(1)和分离锥筒(2)内的内置盘管(14)。
5.根据权利要求1所述的离心式除湿机,其特征在于:所述冷却装置或为设置在外圆筒(1)和分离锥筒(2)外的外置盘管(17)。
6.根据权利要求1所述的离心式除湿机,其特征在于:所述外圆筒(1)直径大于内圆筒(3),所述内圆筒(3)与排气管道连接。
7.根据权利要求1所述的离心式除湿机,其特征在于:所述外圆筒(1)和分离锥筒(2)的总高度大于外圆筒(1)的直径。
8.专用于权利要求1-7任一项所述的离心式除湿机的除湿方法,其特征在于,所述的方法包括如下步骤:
1)在冷却装置中通入冷却介质,设冷却介质温度为T1
2)湿气体由进气管通过外圆筒进入分离锥筒内,形成向分离锥筒底部移动的螺旋气流,湿气体中的水分在分离锥筒壁面形成冷凝液,设所述湿气体温度为T2
3)将步骤2)的冷凝液经自动排水阀进入收集器中,而气流在分离锥筒中心轴附近呈螺旋上升,经内圆筒引出,从而得到干气体,完成空气的除湿;
所述T2–T1≥2℃,冷却介质为液体或气体。
9.权利要求1-7任一项所述的离心式除湿机在空气状态调节和食品干燥中的应用。
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