CN111578624A - 一种多能协同自适应干燥***及干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多能协同自适应干燥***及干燥方法,涉及水产品干燥技术领域,包括相变储热干燥机构、热泵干燥机构、光伏发电机构和太阳能辐射干燥室;所述太阳能辐射干燥室内还安装有第一换热器和第一蒸发冷凝器,且相变储热干燥机构与第一换热器连接,热泵干燥机构与第一蒸发冷凝器连接;所述光伏发电机构与热泵干燥机构电连接。本发明可根据不同的环境条件选择相应的干燥模式;同时,将太阳能、储热能、热泵空气能等多能源综合利用,建立多能协同互补调控策略,形成太阳能辐射、相变储热与热泵协同干燥技术。
Description
技术领域
本发明涉及水产品干燥技术领域,具体而言,涉及一种多能协同自适应干燥***及干燥方法。
背景技术
一般水产品的含水量在70%以上,常温下极易腐烂变质,因此必须采取及时有效的加工处理以及合理的贮运方法,才能保持水产品的品质。
目前,水产品的贮藏加工方式主要是干燥加工和冷冻加工,其中,冷冻加工的技术优点是较好保存水产品的原本品质,但冷冻设备的先期成本较高,储运过程复杂、成本高;相比之下,干燥加工后的水产品质量轻、体积小,不仅能降低水产品的运输及贮藏成本,防止水产品变质,延长水产品贮藏期,且能使水产品仍能保持良好的风味、外观和口感。但干燥过程是一个能量密集型的加工过程,据统计,干燥过程中的能耗占整个水产品生产过程的15%左右,因此,干燥不仅是水产品加工中不可或缺的环节,也是能耗最高的加工工艺之一。
水产品干燥是复杂的传热传质过程,它不仅受到物料特性和干燥介质参数的影响,还与干燥方式有着重要关系。一般水产品干燥要求温度较低,大约在30℃~80℃之间,属于低温干燥范围。如海带干燥的最佳温度范围为30℃~50℃,若提高干燥温度会导致干燥海带颜色发黑,收缩率增大,产品品质降低;扇贝柱干燥的最佳温度范围为40℃~55℃,温度过高会使扇贝柱表面出现硬化,水分迁移受阻,并且其组织结构会严重破坏。由上可以看出,水产品的干燥温度范围正好与太阳能热低温利用和低温热泵干燥的温区一致,因此利用太阳能和热泵进行干燥,不仅可以大量节省常规能源,而且干燥效率较高,经济效益显著。
现有的太阳能干燥是利用太阳辐射能及太阳能干燥装置所进行的干燥作业,其太阳能干燥装置结构形式主要有温室型、集热型和混合型等,与天然晾晒相比,太阳能干燥装置由于不在露天场所日晒干燥,可以减少外界因素的干扰,提高干燥效率,改善物料的干燥品质;同时,太阳能与使用传统能源干燥相比,可以节约常规能源的消耗,没有粉尘和温室气体产生,节能环保。但单一的太阳能干燥存在明显的短板,其受昼夜、晴雨、季节等条件的影响大,工作过程稳定性差,太阳能辐射干燥室内温度、湿度的波动较大,难以实现预定的干燥工艺。热泵干燥技术是新型环保高效节能技术,具有能源利用率高,环境友好,可调节范围广等优点,但由于水产品含水率较大,单独利用热泵干燥技术仍然存在能耗大,一次投入高等问题。
因此,现急需一种可实现高效高品质干燥的多能协同自适应干燥***及干燥方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多能协同自适应干燥***及干燥方法,将太阳能、储热能、热泵空气能等多能源综合利用,建立多能协同互补调控策略,形成太阳能-热泵协同干燥技术,具有集热、储热、热回收、光伏发电等多项功能于一体的特点,其中太阳能用于辐射供热、储热供热以及光伏发电,可实现水产品干燥的全天候能源自动配置。
为实现本发明目的,采用的技术方案为:一种多能协同自适应干燥***,包括相变储热干燥机构、热泵干燥机构、光伏发电机构和太阳能辐射干燥室;所述太阳能辐射干燥室内还安装有第一换热器和第一蒸发冷凝器,且相变储热干燥机构与第一换热器连接,热泵干燥机构与第一蒸发冷凝器连接;所述光伏发电机构与热泵干燥机构电连接。
进一步的,所述相变储热干燥机构包括依次连接的储水箱、太阳能集热器、相变储热器,且相变储热器与第一换热器连接。
进一步的,所述相变储热器与储水箱之间还连接有第一回流管道,且第一换热器上还安装有排水管,且排水管的出口端并联在第一回流管道上。
进一步的,所述太阳能集热器和太阳能辐射干燥室均坐北朝南设置,且太阳能集热器纬度偏差为±10°。
进一步的,还包括第二换热器,所述太阳能辐射干燥室上安装有排风机,排风机与第二换热器管道连接;所述第二换热器分别与储水箱、相变储热器连接。
进一步的,所述储水箱与相变储热器之间还连接有输送水管,且相变储热器与第二换热器之间还连接有第二回流管道。
进一步的,还包括加湿器和加湿风机,加湿风机安装在太阳能辐射干燥室上,且加湿器的进口端与储水箱连接,加湿器的出口端与加湿风机管道连接。
进一步的,所述相变储热器包括翅片换热器、相变材料和保温外壳,所述相变材料填充在保温外壳内部,且翅片换热器安装在保温外壳内。
进一步的,所述相变材料为固-液相变储能材料。
进一步的,所述相变材料为无机类、有机化合物类和高分子类中的一种或多种。
进一步的,所述无机类相变材料为结晶水合盐类(如三水合醋酸钠)、熔融盐类、金属或合金类中的一种或多种。
进一步的,所述有机化合物类相变材料为高级脂肪烃类、脂肪酸或酯或其盐类、醇类、芳香烃类中的一种或多种。
进一步的,所述高分子类相变材料为结晶高分子,如高密度聚乙烯、聚乙二醇、结晶聚氯乙烯中的一种或多种。
进一步的,所述热泵干燥机构包括第二蒸发冷凝器、除湿蒸发器和压缩机,第二蒸发冷凝器、除湿蒸发器出口端与压缩机进口端连接,且压缩机出口端与第一蒸发冷凝器进口端连接;所述光伏发电机构与压缩机电连接。
进一步的,所述第二蒸发冷凝器与第二换热器并排设置,且第二换热器的进气口并联安装一个进气管,并在进气管上安装一个引流风机。
进一步的,所述第一蒸发冷凝器出气端与第二蒸发冷凝器进气端连接。
进一步的,所述太阳能辐射干燥室内还安装有循环风机,循环风机与除湿蒸发器连接,且除湿蒸发器上还安装有排风管,排风管与太阳能辐射干燥室内连通;所述除湿蒸发器下方还设有排水机构。
进一步的,所述太阳能辐射干燥室包括墙体和安装在墙体顶部的真空玻璃板,且真空玻璃板上盖设有保温卷帘;所述太阳能辐射干燥室内还安装有悬挂机构和传送机构。
进一步的,所述真空玻璃板呈倾斜安装,且真空玻璃板的倾斜度为15°~75°。
进一步的,所述保温卷帘为编织膜型保温卷帘,且保温卷帘包括由内至外依次设置的防水膜、EPE、毛毡和编织膜。
进一步的,所述太阳能辐射干燥室内还安装有多个升降杆,且悬挂机构共同安装在多个升降杆上。
进一步的,所述墙体内壁涂覆有隔热保温涂料。
进一步的,所述隔热保温涂料主要成分是纳米空心微珠、高级乳液、二氧化钛。
进一步的,所述太阳能辐射干燥室上还设有进风口、出风口和进料口;所述太阳能辐射干燥室上还安装有扰流风机和匀风板,且匀风板位于扰流风机的出风口处。
进一步的,所述太阳能辐射干燥室内还安装有温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器和水分检测仪。
进一步的,所述太阳能辐射干燥室还安装有风道;所述第一换热器和第一蒸发冷凝器安装在风道内,且风道开口处还安装有鼓风机。
一种多能协同自适应干燥方法,根据光照强度、太阳能辐射干燥室内的温度、湿度和风速与需设定的太阳能辐射干燥室温度、湿度、风速对比结果,通过相变储热干燥机构Ⅰ、热泵干燥机构Ⅱ对太阳能辐射干燥室的物料进行烘干,并在物料烘干后取出。
本发明的有益效果是:
本发明通过构建太阳能辐射干燥室、相变储热干燥机构Ⅰ、热泵干燥机构Ⅱ对水产品进行干燥,使水产品在烘干过程中,可根据不同的环境条件选择相应的干燥模式;同时,将太阳能、储热能、热泵空气能等多能源综合利用,建立多能协同互补调控策略,形成相变储热与热泵协同干燥技术。
本发明主要以太阳能干燥室干燥为主,相变储热干燥机构Ⅰ干燥为辅,热泵干燥机构Ⅱ作为二者的辅助和备用热源,可根据不同的环境条件选择相应的干燥循环,实现在不同的天气和气候条件下连续稳定地完成干燥作。
通过设置相变储热机构,并在相变储热干燥机构Ⅰ中将太阳能集热器与相变储热器结合,从而使白天收集的太阳能储存在相变储热器中,提高了太阳能的利用率,从而可根据需要实现24小时不间断干燥,不仅提高了干燥效率,保证了产品质量,且在节能、环保等方面具有现实意义;同时,将热泵干燥机构Ⅱ作为辅助和备用能源,只在阴雨天和夜间等能量不足的时候开启,能大幅降低电能的消耗。
本发明采用光伏发电机构Ⅲ,有效利用清洁能源,为热泵干燥机构Ⅱ提供工作所需电能,不仅提高了水产品加工的能源利用率,而且具有节能减排的综合优势。
本发明还可以实现海边就地干燥,减少运输成本,降低运输损耗,极大地提高了水产品的干燥品质和干燥效率。
附图说明
图1是本发明提供的多能协同自适应干燥***的***图;
图2是图1中相变储热器的结构图;
图3是图1中太阳能辐射干燥室的结构图一;
图4是图1中太阳能辐射干燥室的结构图二;
图5是图1中太阳能辐射干燥室的结构图三。
附图中标记及相应的零部件名称:
Ⅰ、相变储热干燥机构,Ⅱ、热泵干燥机构,Ⅲ、光伏发电机构;
1、储水箱,2、太阳能集热器,3、相变储热器,4、鼓风机,5、第一蒸发冷凝器,6、第一换热器,7、第二蒸发冷凝器,8、除湿蒸发器,9、压缩机,10、节流阀,11、四通阀,12、第二换热器,13、太阳能辐射干燥室,14、扰流风机,15、匀风板,16、循环风机,17、排风机,18、真空玻璃板,19、风道,20、排水机构,21、加湿器,22、加湿风机,23、出风口,24、墙体,25、保温卷帘,26、进风口,27、进料口,28、悬挂机构,29、传送机构,30、排水管,31、排风管,32、第一回流管道,33、第二回流管道,34、引流风机,35、进气管,36、输送水管,37、升降杆。
3a、翅片换热器,3b、相变材料,3c、保温外壳。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
图1所示出了本发明提供的一种多能协同自适应干燥***及干燥方法,包括相变储热干燥机构Ⅰ、热泵干燥机构Ⅱ、光伏发电机构Ⅲ和太阳能辐射干燥室13;所述太阳能辐射干燥室13内还安装有第一换热器6和第一蒸发冷凝器5,且相变储热干燥机构Ⅰ与第一换热器6连接,热泵干燥机构Ⅱ与第一蒸发冷凝器5连接;所述光伏发电机构Ⅲ与热泵干燥机构Ⅱ电连接。
所述第一换热器6主要用于将相变储热干燥机构Ⅰ传输的热水与太阳能辐射干燥室13内的空气进行热交换,从而使从而实现对太阳能辐射干燥室13内进行加热,使太阳能辐射干燥室13内的水产品得到用于干燥的热气;所述第一蒸发冷凝器5可根据使用需求提供热气或冷气,使太阳能辐射干燥室13内的温度过低时,第一蒸发冷凝器5可自行向太阳能辐射干燥室13内输送热气或第一蒸发冷凝器5与第一换热器6共同对太阳能辐射干燥室13内提供热气,当太阳能辐射干燥室13内的温度过高时,此时第一蒸发冷凝器5可对太阳能辐射干燥室13内输送冷气,从而实现对太阳能辐射干燥室13内降温,以此有效防止因太阳能辐射干燥室13内的温度过高而导致水产品的组织结构受到损坏。
所述相变储热干燥机构Ⅰ对太阳能产生的热量进行储存,且通过将相变储热器3与第一换热器6连接,使太阳能辐射干燥室13内需要进行干燥时,可将储存的热量用于第一换热器6,使第一换热器6与太阳能辐射干燥室13内的冷空气进行热交换,从而使热量作用到太阳能辐射干燥室13内,使太阳能辐射干燥室13内的水产品进行烘干。
所述光伏发电机构Ⅲ包括薄膜太阳能电池、蓄电池、蓄电池微处理器、逆变器、交流配电柜和太阳能跟踪控制***;薄膜太阳能电池、蓄电池、逆变器电连接与交流配电柜依次电连接,且蓄电池微处理器和太阳能跟踪控制***分别与交流配电柜电连接,使太阳能电池吸收太阳能产生的电量能直接输送至蓄电池中进行储存,储存在蓄电池中的电输送逆变器中将低压直流电转变成220V交流电,转变后的交流电则输送至交流配电柜进行分配,交流配电柜将交流电分别输送至蓄电池微处理器、太阳能跟踪控制***和热泵干燥机构Ⅱ,从而为蓄电池微处理器、太阳能跟踪控制***和热泵干燥机构Ⅱ进行供电。
当相变储热干燥机构Ⅰ不能或不足以为太阳能辐射干燥室13内供热时,光伏发电机构Ⅲ对热泵干燥机构Ⅱ进行供电,使热泵干燥机构Ⅱ将热风传输给第一蒸发冷凝器5,使第一蒸发冷凝器5将热风传递至太阳能辐射干燥室13内;而在热泵干燥机构Ⅱ对太阳能辐射干燥室13内的水产品进行干燥的同时,相变储热干燥机构Ⅰ则对热能进行储存;当光伏发电机构Ⅲ不能对热泵干燥机构Ⅱ供电或热泵干燥机构Ⅱ产生的热量不足,且第一蒸发冷凝器5不能对太阳能辐射干燥室13输送热风、第一蒸发冷凝器5对太阳能辐射干燥室13输送的热风不足时,相变储热干燥机构Ⅰ则可将储存的热量通过第一换热器6送入到太阳能辐射干燥室13内,此时相变储热干燥机构Ⅰ对太阳能辐射干燥室13内供热,使太阳能辐射干燥室13内的水产品能持续进行干燥。
所述相变储热干燥机构Ⅰ包括依次连接的储水箱1、太阳能集热器2、相变储热器3,且相变储热器3与第一换热器6连接;所述储水箱1的出水口与太阳能集热器2的进水口连接,且储水箱1与太阳能集热器2之间安装有电磁阀K3;所述太阳能集热器2的出水口与相变储热器3的进水口连接,太阳能集热器2与相变储热器3之间还安装有K4、K5;所述相变储热器3的出水口还与第一换热器6进水口连接,从而使第一换热器6产生的热量与太阳能辐射干燥室13内的冷空气进行热交换,从而实现对太阳能辐射干燥室13内的水产品进行干燥。
所述相变储热器3与储水箱1之间还连接有第一回流管道32,且第一换热器6上还安装有排水管30,且排水管30的出口端并联在第一回流管道32上;所述第一回流管道32用于将相变储热器3内的冷水能直接回流至储水箱1内,且第一回流管道32上还安装有电磁阀K6;所述排水管30的进水口与第一换热器6的出水口连接,且排水管30上还安装有电磁阀K9,使第一换热器6内的热水在换热后能通过排水管30送入到第一回流管道32内,并通过第一回流管道32回流至储水箱1内。
所述太阳能集热器2和太阳能辐射干燥室13均坐北朝南设置,且太阳能集热器2纬度偏差为±10°,即当太阳能集热器2安装所在地的纬度为X,则太阳能集热器2与水平面之间的夹角范围为[X-10°至X+10°],使太阳能集热器2能充分的对太阳光进行吸收,使太阳能集热器2的换热的时间更长。
多能协同自适应干燥***还包括第二换热器12;所述太阳能辐射干燥室13上安装有排风机17,排风机17与第二换热器12管道连接,且第二换热器12分别与储水箱1、相变储热器3连接;所述第二换热器12的进水口与储水箱1的出水口连接,且第二换热器12与储水箱1之间还安装有电磁阀K1、K15,第二换热器12的出水口与相变储热器3的进水口连接,且第二换热器12出水口与相变储热器3进水口之间还安装有电磁阀K17和水泵。
所述排风机17用于将太阳能辐射干燥室13内的湿润热气进行排除,且排风机17排除的湿润热气通过管道输送至第二换热器12内,从而使进入到第二换热器12内的湿润热气与在第二换热器12内流动的冷水进行热交换,而湿润热气在完成热交换后则直接进行排放,而冷水在完成热交换后变为热水,并流入至相变储热器3内进行储存。所述第二换热器12上还安装有排风扇,排风扇将湿润热气在进行热交换后直接排出第二换热器12。
所述储水箱1与相变储热器3之间还连接有输送水管36,输送水管36上安装有水泵和电磁阀K7;所述相变储热器3与第二换热器12之间还连接有第二回流管道33,第二回流管道33上安装有电磁阀K14;此时,储水箱1内的水可通过输送水管36上的水泵抽送至相变储热器3内,并在进入相变储热器3后通过第二回流管道33回流至第二换热器12内,而通过第二换热器12的冷水或温水能与进入到第二换热器12内的湿润热气进行热交换,并在热交换后回流至储水箱1,并使进入到储水箱1内的热水再送入至太阳能集热器2或相变储热器3内,从而实现对储水箱1内水进行循环加热,最终使进入到相变储热器3内的热水温度更高,使相变储热器3将热水送入至第一换热器6内进行热交换时,热交换的效率更高,从而使太阳能辐射干燥室13内的干燥效果更好。
多能协同自适应干燥***还包括加湿器21和加湿风机22,加湿风机22安装在太阳能辐射干燥室13上,且加湿器21的进口端与储水箱1连接,加湿器21的出口端与加湿风机22管道连接;所述加湿器21与储水箱1之间连接有电磁阀K2、K18,且加湿器21将水进行雾化,加湿风机22将雾化后的水送入到太阳能辐射干燥室13内,避免太阳能辐射干燥室13内因过干而对水产品的组织结构造成破坏。
如图2所示,所述相变储热器3包括翅片换热器3a、相变材料3b和保温外壳2c,所述相变材料3b填充在保温外壳2c内部,且翅片换热器3a安装在保温外壳2c内;通过在保温外壳2c内部填充相变材料3b,使相变储热器3的保温效果更好,降低热量的损失,提高相变储热器3的保温效果。
所述相变材料3b为固-液相变储能材料;其中,相变材料3b为无机类、有机化合物类和高分子类中的一种或多种;其中,无机类相变材料3b为结晶水合盐类(如三水合醋酸钠)、熔融盐类、金属或合金类中的一种或多种;其中,有机化合物类相变材料3b为高级脂肪烃类、脂肪酸或酯或其盐类、醇类、芳香烃类中的一种或多种,典型的是高级脂肪烃类(熔点60℃-70℃)以及脂肪酸类;其中,所述高分子类相变材料3b为结晶高分子,如高密度聚乙烯、聚乙二醇、结晶聚氯乙烯中的一种或多种。需要说明的是,上述固-液相变材料3b仅作为优选,并不作为限制性规定。
所述热泵干燥机构Ⅱ包括第二蒸发冷凝器7、除湿蒸发器8和压缩机9,第二蒸发冷凝器7、除湿蒸发器8出口端与压缩机9进口端连接,且压缩机9出口端与第一蒸发冷凝器5进口端连接;所述光伏发电机构Ⅲ与压缩机9电连接。
所述第二蒸发冷凝器7的进气口与除湿蒸发器8的进气口并联连接,且第二蒸发冷凝器7的进气口与除湿蒸发器8的进气口共同并联有四通阀11;所述压缩机9为空气压缩机,压缩机9的进气端通过四通阀11与第二蒸发冷凝器7和除湿蒸发器8出气端连接,且压缩机9的出气端通过四通阀11与第一蒸发冷凝器5进气端连接。所述光伏发电机构Ⅲ用于对压缩机9进行供电,使压缩机9不需要外接电源即可启动,但为了保证压缩机9的正常使用,还可将压缩机9外接备用电源。
当热泵干燥机构Ⅱ在需要对太阳能辐射干燥室13内提供热风或冷风时,光伏发电机构Ⅲ对压缩机9进行供电,使压缩机9运行,使第二蒸发冷凝器7的热气或冷气通过压缩机9送入到第一蒸发冷凝器5内,从而实现对太阳能辐射干燥室13输送热风或冷风,以此实现对太阳能辐射干燥室13内水产品的烘干。
所述第一蒸发冷凝器5出气端与第二蒸发冷凝器7进气端连接,且第一蒸发冷凝器5出口端与第二蒸发冷凝器7之间还安装有节流阀10,使第一蒸发冷凝器5和第二蒸发冷凝器7并联在同一主路上,从而使第一蒸发器和第二蒸发器的制热或制冷效果更好,从而使送入到太阳能辐射干燥室13内的热气或冷气能够得到保障,使太阳能辐射干燥室13内的干燥效果更好。
所述太阳能辐射干燥室13内还安装有循环风机16,循环风机16与除湿蒸发器8连接,且除湿蒸发器8上还安装有排风管31,排风管31与太阳能辐射干燥室13内连通;所述除湿蒸发器8下方还设有排水机构20;所述循环风机16主要用于将太阳能辐射干燥室13内的湿润热气输送至除湿蒸发器8内,从而湿润热气进入到除湿蒸发器8内进行干燥,且干燥后的湿润热气则可直接通过排风管31送入到太阳能辐射干燥室13内,使干燥后的热气再次用于对水产品进行干燥,从而使太阳能辐射干燥室13内的热量得到重复利用,提高热量的利用率,降低热量的损失。所述排水机构20为现有除湿蒸发器8用的排水机构20,且排水机构20用于将除湿蒸发器8对湿润热气干燥过程中集中的水雾进行集中收集排出。
如图3、图4、图5所示,所述太阳能辐射干燥室13包括墙体24和安装在墙体24顶部的真空玻璃板18,且真空玻璃板18上盖设有保温卷帘25;所述太阳能辐射干燥室13内还安装有悬挂机构28和传送机构29;所述墙体24为砖泥混合墙;所述墙体24内壁涂覆有隔热保温涂料,隔热保温涂料主要成分是纳米空心微珠、高级乳液、二氧化钛中的一种或多种,使墙体24的保温效果更好,有效防止太阳能辐射干燥室13内热量快速被扩散,降低热量损失,使太阳能辐射干燥室13内的热量能得到最大的使用。
所述真空玻璃板18固定安装在墙体24上,由于真空玻璃具有保温的效果,从而使太阳能辐射干燥室13内的保温效果得到保障;同时,采用真空玻璃板18,在夏天阳光暴晒下,使光照透过真空玻璃板18照射到太阳能辐射干燥室13内,使太阳光的热量直接透过真空玻璃板18作用到太阳能辐射干燥室13内,使太阳能辐射干燥室13内的温度更高,从而使太阳光能得到合理的利用。
所述保温卷帘25水产品在冬天进行干燥时,由于外界温度低于太阳能辐射干燥室13内的温度,此时太阳能辐射干燥室13内热量容易进行扩散,通过在真空玻璃板18上盖设保温卷帘25,使在冬季未有太阳光时或夜间时,可将保温卷帘25盖设在真空玻璃板18上,降低真空玻璃板18的热扩散,从而使太阳能辐射干燥室13房顶的隔热效果更好,从而使太阳能辐射干燥室13内的保温效果大大提高,有效降低太阳能辐射干燥室13内热量的损耗。
所述悬挂机构28包括安装在太阳能辐射干燥室13内的固定架和挂设在固定架上的多个挂钩,即当体积较大的水产品(例如:海带、紫菜、大型鱼类等)在烘干时,可直接将较大的水产品直接悬挂在吊钩上,使水产品在烘干时,水产品能完全被热气包围,从而使水产品的干燥效果更好。
为了方便人们对悬挂的水产品进行挂设或取下,可在固定架上安装传动链条,并在固定架上安装一个驱动传动链条传动的驱动机构,通过驱动机构使链条进行循环传动;同时,将多个挂钩依次挂设在链条上,并将链条的两端均安装在太阳能辐射干燥室13的进料口27或安装在太阳能辐射干燥室13单独的两个进料口27,使人们在将水产品挂设在悬挂机构28上或从悬挂机构28上取下时,可直接站在太阳能辐射干燥室13的进料口27处或分别站在太阳能辐射干燥室13单独的两个进料口27处进行操作即可,因太阳能辐射干燥室13内的温度过大而导致工作人员进入太阳能辐射干燥室13内中暑。
所述传送机构29为网带输送机,不仅能方便对较小或不能进行悬挂的水产品进行烘干,且使水产品放置在传送机构29上进行烘干时,烘干过程中产生的水能直接通过向下漏出,使水产品的烘干效果更好;同时,为了方便将水产品送入或送出太阳能辐射干燥室13,可将传送机构29的进料端和出料端均安装在太阳能辐射干燥室13的进料口27出,若太阳能辐射干燥室13具有两个进料口27时,传送机构29的进料端和传送机构29的出料端分别安装在两个进料口27出,使人们只采用传送机构29对水产品进行烘干时,工作人员可不需进入太阳能辐射干燥室13,避免因太阳能辐射干燥室13内的温度过高而倒是工作人员中暑。
所述真空玻璃板18呈倾斜安装,且真空玻璃板18的倾斜度为15°~75°;所述真空玻璃板18的倾斜角度根据我国北方沿海经纬度选择,且真空玻璃板18的倾斜角度可根据当地经纬度做调整,使太阳光垂直照射在真空玻璃板18上,使太阳能辐射干燥室13内获取的热量更多,从而使水产品的烘干效果更好。
所述保温卷帘25为编织膜型保温卷帘25,且保温卷帘25包括由内至外依次设置的防水膜、EPE、毛毡和编织膜,使水产品在夜间或阴雨天气进行烘干时,可将保温卷帘25覆盖在真空玻璃板18上,从而提高太阳能辐射干燥室13内的保温效果,减少太阳能辐射干燥室13内的热量扩散,使太阳能辐射干燥室13内水产品的烘干效果更好。
所述太阳能辐射干燥室13内还安装有多个升降杆37,且悬挂机构28共同安装在多个升降杆37上;多个升降杆37沿悬挂机构28中的固定架均匀分布,使多个升降杆37共同对固定架的升降进行驱动,从而可根据不同长度的水产品调节挂钩的高度,避免水产品的下端直接与地面接触或直接支撑在传送机构29上,使水产品在烘干过程中更加干净卫生,且使水产品的烘干效果更好。所述升降杆37可直接采用现有的气缸、液压缸或电子伸缩杆等;为了方便升降杆37上端的固定,可在太阳能辐射干燥室13内安装多个横梁,并将多个升降杆37的上端分别固定安装在多个横梁上即可,实现对升降杆37的安装。
所述太阳能辐射干燥室13上还设有进风口26、出风口23、进料口27;所述太阳能辐射干燥室13上还安装有扰流风机14和匀风板15,且匀风板15位于扰流风机14的出风口23处;所述太阳能辐射干燥室13上的进风口26和出风口23分别位于太阳能辐射干燥室13的两个相对排布的墙面上,且进风口26与出风口23错开排布,避免通过进风口26进入到太阳能辐射干燥室13内的风直接从出风口23排出,提高进入太阳能辐射干燥室13内风的流动范围更广;所述匀风板15呈隔板结构,使匀风板15将太阳能辐射干燥室13分两个封闭区,一个封闭区用于烘干水产品,另一个封闭区用于对进入太阳能辐射干燥室13的风进行扰流,且两个封闭区通过匀风板15上的通风孔连通;用于对风扰流的封闭区与进风口26对应,且扰流风机14安装在该封闭区内,使通过进风口26进入的风能通过扰流风机14进行扰流,且在扰流后能通过扰流板上的通风孔均匀的进入到用于对水产品烘干的封闭区内,不仅使太阳能辐射干燥室13的通风效果更好,且使水产品的烘干效果大大提高。
所述太阳能辐射干燥室13还安装有风道19;所述第一换热器6和第一蒸发冷凝器5安装在风道19内,且风道19开口处还安装有鼓风机4;所述风道19与太阳能辐射干燥室13内部连通,通过将第一换热器6和第一蒸发冷凝器5防止在风道19内,并在风道19内安装鼓风机4,不仅方便将第一蒸发冷凝器5散发的热风或冷风能快速的吹入到太阳能辐射干燥室13内,且使鼓风机4再将风吹入到风道19内时,进入风道19内的冷风能快速的与第一换热器6进行热交换,最终将热交换产生的热气送入到太阳能辐射干燥室13内。
当鼓风机4安装在风道19的开口处时,可将排风管31与鼓风机4的出风口23对应,使排风管31排出的热风能通过鼓风机4快速的吹入到太阳能辐射干燥室13内,且使排风管31排出的热风再进入太阳能辐射干燥室13之前能再一次与换热器进行热交换,从而使最终进入到太阳能辐射干燥室13内的热气温度更高,从而使水产品在太阳能辐射干燥室13内的烘干效果更好。
所述太阳能辐射干燥室13内还安装有温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器和水分检测仪;所述温度传感器用于检测太阳能辐射干燥室13内的温度,以此实现对太阳能辐射干燥室13内的温度进行实时监测;所述湿度传感器用于对太阳能辐射干燥室13内的湿度进行检测,避免因太阳能辐射干燥室13内的湿度过大而影响水产品的烘干效率;所述风速传感器用于对太阳能辐射干燥室13内风的流动速度进行检测,从而使太阳能辐射干燥室13内的湿度能够达到合适的范围,避免因湿热空气堆积在太阳能辐射干燥室13内对水产品的烘干造成影响。
所述光照传感器安装在真空玻璃板18上,且光照传感器主要对光照的强度进行检测,从而确定是否需要对保温卷帘25放下,以此及时对太阳能辐射干燥室13内保温;所述水分检测仪主要用于对水产品的含水率进行检测,从而确定水产品是否需要持续烘干,以此保证水产品烘干后的质量。
多能协同自适应干燥***还包括智能控制***,智能控制***包括微处理器、触摸屏、变频压缩机9、风机变频器、工质电磁阀,所述温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器和水分检测仪与微处理器连接,且微处理器与变频压缩机9、风机变频器和工质电磁阀等执行部件相连,所述触摸屏与所述微处理器直接相连。
所述微处理器还与电磁阀K1-K18、加湿器21、加湿风机22、排风机17、压缩机9、四通阀11、升降杆37、悬挂机构28、传送机构29、水泵、扰流风机14、循环风机16、鼓风机4、光伏发电机构Ⅲ、保温卷帘25等电连接。
一种多能协同自适应干燥方法,根据光照强度、太阳能辐射干燥室13内的温度、湿度和风速与需设定的光照强度、太阳能辐射干燥室13温度、湿度、风速对比结果,通过相变储热干燥机构Ⅰ、热泵干燥机构Ⅱ对烘干室物料进行烘干,并在物料烘干后取出。
具体的,步骤S1:通过智能控制***对水产品的工艺参数进行设定,其中,工艺参数包括水产品的目标含水率,太阳能辐射干燥室13内的平均温度、湿度和风速等参数,优先级满足温度>湿度>风速;其中,设定的工艺参数可根据水产品的干燥工艺进行人工设定,也可根据物料干燥预测模型在不同阶段通过智能控制***中的微处理器进行智能控制算法自行设定。
步骤S2:智能控制***中的微处理器对温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器发送检测信号,使温度传感器、湿度传感器、风速传感器分别对太阳能辐射干燥室13内的温度、湿度、流动风速和太阳能辐射干燥室13外的温度、湿度进行检测,光照传感器对光照强度进行检测;并将检测的太阳能辐射干燥室13内的温度、湿度、流动风速和太阳能辐射干燥室13外的温度、湿度以及光照强度传输给微处理器。
步骤S3:微处理器对采集来的数据与步骤1中设定的温度、湿度和风速进行对比分析;若太阳能辐射干燥室13室内温度大于温度设定范围,则执行步骤S31;若太阳能辐射干燥室13室内温度小于温度设定范围,则执行步骤S32;若太阳能辐射干燥室13室内温度位于温度设定范围,则温度条件满足需要。
步骤S31:降温模式。若太阳能辐射干燥室13内的温度高于太阳能辐射干燥室13外的温度,且太阳能辐射干燥室13内温度大于设定温度在10℃以内,启动排风机17,排风机17将太阳能辐射干燥室13内的高温送入第二换热器12内,进入到第二换热器12内的热风与通过第二换热器12的水进行热交换,使进入到第二换热器12内的水被加热,并将第二换热器12加热的水送入到相变储热器3内进行储存,而完成热交换后的热风则直接排出第二换热器12;由于排风机17将太阳能辐射干燥室13内的热气抽出,根据气压平衡,则太阳能辐射干燥室13外低温空气则直接通过进风口26进入太阳能辐射干燥室13内。
若太阳能辐射干燥室13内温度大于设定温度在10℃以上,则启动压缩机9、第一蒸发冷凝器5、第二蒸发冷凝器7和鼓风机4,此时光伏发电机构Ⅲ或外界电源为压缩机9供电,使压缩机9开始运作,从而使第一蒸发冷凝器5产生冷气,第一蒸发冷凝器5将冷气送入到风道19内,进入到风道19内的冷风通过鼓风机4快速的进入到太阳能辐射干燥室13内,从而实现对太阳能辐射干燥室13内降温。步骤S31中的两种降温方式均可通过控制算法改变压缩机9频率或鼓风机4频率对制冷量进行调节。
步骤S32:升温模式。当太阳能辐射干燥室13内的温度低于设定的温度时,先通过光照传感器对太阳光的光照强度进行判别,当太阳能光照强度大于设定的光照强度时,启动压缩机9、第一蒸发冷凝器5、第二蒸发冷凝器7和鼓风机4,此时光伏发电机构Ⅲ或外界电源为压缩机9供电,使压缩机9开始运作,从而使第一蒸发冷凝器5产生热气,第一蒸发冷凝器5将热气送入到风道19内,进入到风道19内的热风通过鼓风机4快速的进入到太阳能辐射干燥室13内,从而实现对太阳能辐射干燥室13升温。
当太阳能辐射干燥室13内的温度低于设定的温度,且太阳能光照强度低于设定的光照强度时,则可采用以下三种方式中的其中一种方式进行供热:(1)当相变储热器3内未储存热水时,启动压缩机9、第一蒸发冷凝器5、第二蒸发冷凝器7和鼓风机4,此时光伏发电机构Ⅲ或外界电源为压缩机9供电,使压缩机9开始运作,从而使第一蒸发冷凝器5产生热气,第一蒸发冷凝器5将热气送入到风道19内,进入到风道19内的热风通过鼓风机4快速的进入到太阳能辐射干燥室13内,从而实现对太阳能辐射干燥室13升温。(2)当相变储热器3内的热水满足对太阳能辐射干燥室13内升温的需求时,则启动相变储热器3、第一换热器6和鼓风机4,相变储热器3内储存的热水送入到第一换热器6内,并在热水进入第一换热器6的同时,鼓风机4向风道19内鼓风,使风道19内的风与第一换热器6内流动的热水进行热交换,从而使风道19内的风被加热,且加热的风进入太阳能辐射干燥室13内进行干燥,从而实现对太阳能辐射干燥室13升温;而第一换热器6内完成换热后形成的冷水则通过排水管30送入到第一回流管内,并通过第一回流管回收至储水箱1内。(3)当储热水箱有储热但不足以满足太阳能辐射干燥室13内升温的需求时,先启动相变储热器3、第一换热器6和鼓风机4,相变储热器3内储存的热水送入到第一换热器6内,并在热水进入第一换热器6的同时,鼓风机4向风道19内鼓风,使风道19内的风与第一换热器6内流动的热水进行热交换,从而使风道19内的风被加热,且加热的风进入太阳能辐射干燥室13内进行干燥;而第一换热器6内完成换热后形成的冷水则通过排水管30送入到第一回流管内,并通过第一回流管回收至储水箱1内;在启动相变储热器3、第一换热器6和鼓风机4的同时,启动压缩机9、第一蒸发冷凝器5、第二蒸发冷凝器7,此时光伏发电机构Ⅲ或外界电源为压缩机9供电,使压缩机9开始运作,从而使第一蒸发冷凝器5产生热气,第一蒸发冷凝器5将热气送入到风道19内,进入到风道19内的热风通过鼓风机4快速的进入到太阳能辐射干燥室13内,从而实现对太阳能辐射干燥室13升温。
以上第一种升温方式或第三种升温方式均可通过控制算法改变压缩机9频率或鼓风机4频率对制热量进行调节;以上第二种升温方式可通过控制算法改变鼓风机4频率对制热量进行调节。
步骤S4:当太阳能辐射干燥室13内温度达到要求后,通过微处理器得到的湿度传感器检测的湿度,若太阳能辐射干燥室13内的湿度大于设定的湿度值时,执行步骤S41;若太阳能辐射干燥室13内的湿度小于设定的湿度值时,执行步骤S42;若太阳能辐射干燥室13内的湿度等于设定湿度值时,则太阳能辐射干燥室13的湿度条件满足需要。
步骤S41:除湿模式。当太阳能辐射干燥室13内的湿度大于设定的湿度值时,太阳能辐射干燥室13除湿可采用以下两种方式中的一种或两种:(1)启动排风机17、第二换热器12,排风机17将太阳能辐射干燥室13内的湿热空气送入第二换热器12内,进入到第二换热器12内的湿热空气与通过第二换热器12的水进行热交换,使进入到第二换热器12内的水被加热,并将第二换热器12加热的水送入到相变储热器3内进行储存,而完成热交换后的湿热空气则直接排出第二换热器12。启动循环风机16、除湿蒸发器8和鼓风机4,循环风机16可将太阳能辐射干燥室13内的湿热空气送入到除湿蒸发器8内,除湿蒸发器8对湿热空气中的水汽进行处理,处理后的得到的干燥热气则通过排风管31送入到风道19内,进入到风道19内的干燥热空气则可直接通过鼓风机4送入到太阳能辐射干燥室13内进行重复利用。本步骤中的第一种除湿方式可通过控制算法改变排风机17频率对除湿量进行调节;本步骤中的第二种除湿方式可通过控制算法改变循环风机16频率对除湿量进行调节。
步骤S42:加湿模式。当太阳能辐射干燥室13湿度小于设定的湿度值时,启动加湿器21和加湿风机22,储水箱1对加湿器21供水,加湿器21进行工作,加湿器21产生的水雾通过加湿风机22快速的送入到太阳能辐射干燥室13内,以此提高太阳能辐射干燥室13内的湿度。本步骤中的加湿方式可以通过控制算法改变电磁阀K2或K18的水量,从而使加湿器21产生的水雾得到控制,以此实现对太阳能辐射干燥室13的加湿量得到调节。
步骤S5:当太阳能辐射干燥室13内的温度、湿度达到要求后,通过风速传感器对太阳能辐射干燥室13内的空气流速进行检测,当太阳能辐射干燥室13内的空气流速小于设定的空气流速值时,启动扰流风机14,扰流风机14对通过进风口26进入到太阳能辐射干燥室13内的空气进行扰流,从而使太阳能辐射干燥室13内的流动风速得到保障。所述太阳能辐射干燥室13内的流动风速通过控制算法改变扰流风机14频率,以此实现对水产品周围的风速进行调节。
步骤S6:当太阳能辐射干燥室13内温度、湿度和风速都达到要求后,持续进行物料干燥。
步骤S7:当水产品的含水率达到水产品设定的含水率时,将水产品从悬挂机构28和传送机构29取下,并将下一批待烘干的水产品悬挂在悬挂机构28上或放置在传送机构29上进行干燥即可。
在水产品干燥过程中,当储水箱1内的储存水为热水,且阴天、多云和傍晚等太阳辐射较弱的情况下时,储水箱1内的热水可直接输送至相变储热器3内,进入相变储热器3内的热水再输送至第一换热器6内,使第一换热器6与风道19内的冷风进行换热,且完成换热器后形成的冷水再通过排水管30进入第一回流管道32内,并最终通过第一回流管道32回收至储水箱1内。
为了提高第二蒸发冷凝器7的发热效率,可将第二换热器12与第二蒸发冷凝器7并排设置,并在第二换热器12的进气口并联安装一个进气管35,并在进气管35上安装一个引流风机34,此时,相变储热器3内的热水通过第二回流管道33进入第二换热器12,而引流风机34将外界的冷风送入到第二换热器12内,冷风通过与热水进行热交换,完成热交换后产生的热风则直接向第二蒸发冷凝器7排出,以此提高第二蒸发冷凝器7的COP,而完成热交换后产生的冷水则直接回收至储水箱1内,使相变储热干燥机构Ⅰ与热泵干燥机构Ⅱ形成串联连接。
在水产品在太阳能辐射干燥室13内烘干过程中,当日间天气情况良好,且太阳能辐射干燥室13内温度低于太阳能辐射干燥室13预设温度时,可打开保温卷帘25,使阳光能直接透过真空玻璃板18照射在太阳能辐射干燥室13内,可为太阳能辐射干燥室13内提供一定的热量;当日间天气不好或在夜间对水产品干燥时,可将保温卷帘25覆盖在真空玻璃板18上,有效降低太阳能辐射干燥室13内的热量扩散。
当日间天气情况良好,且外界温度高于太阳能辐射干燥室13内的预设温度时,可打开保温帘,并启动鼓风机4,此时直接将外界的热空气通过风道19送入到太阳能辐射干燥室13内,使太阳能辐射干燥室13内的水产品进行干燥,且在干燥的同时,阳光能直接透过真空玻璃板18照射在太阳能辐射干燥室13内,可为太阳能辐射干燥室13内提供一定的热量;在鼓风机4向太阳能辐射干燥室13内输送外界的热空气时,启动扰流风机14,从而加强太阳能辐射干燥室13空气的对流,使外界进入的热空气与水产品进行热交换,此时水产品上的水分气化在太阳能辐射干燥室13内,从而使太阳能辐射干燥室13内的湿度持续上升,当太阳能辐射干燥室13内的湿度达到太阳能辐射干燥室13预设湿度值时,启动排风机17,打开电磁阀K16,将湿热空气排出至第二换热器12内,湿热空气与第二换热器12内的水在热交换后,打开电磁阀K6、K17,使第二换热器12热交换后产生的热水进入相变储热器3内,并经相变储热器3送入到储水箱1内。
当日间天气情况良好,且不需要相变储热器3对太阳能辐射干燥室13内进行供热时,相变储热器3可单独进行储热,此时,储水箱1内的水先进入到太阳能集热器2,太阳能集热器2与通过的冷水进行热交换,而通过太阳能集热器2完成热交换后产生的热水则进入到相变储热器3内,而原本相变储热器3内的冷水则通过第一回流管道32回收至储水箱1内,以此实现对太阳能集热器2产生的热量进行储存。同时,当水产品在太阳能辐射干燥室13内进行烘干的同时能通过相变储热器3对热量进行储存,即,当太阳能辐射干燥室13内的湿度高于太阳能辐射干燥室13内预设湿度值时,排风机17将湿热空气送入到第二换热器12内,进入到第二换热器12内的湿热空气与第二换热器12内流动的水进行热交换,而完成热交换后产生的热水则进入到相变储热器3内进行储存,而原本位于相变储热器3内的冷水则通过第一回流管道32回流至储水箱1内,不仅使太阳能辐射干燥室13排出的热量进行回收,且实现对热量的储存。
当连续阴雨天时,且相变储热器3温度不能达到干燥作业,外界的温度低于太阳能辐射干燥室13内预设温度,此时可采用热泵干燥机构Ⅱ对太阳能辐射干燥室13供热,并使水产品在太阳能辐射干燥室13内干燥时将太阳能辐射干燥室13排放的热量进行回收,此时,压缩机9、第一蒸发冷凝器5、第二蒸发冷凝器7启动,第一蒸发冷凝器5将产生的热风送入到风道19内,并最终进入太阳能辐射干燥室13内,实现对太阳能辐射干燥室13内供热;而在太阳能辐射干燥室13干燥的同时,启动循环风机16,循环风机16将太阳能辐射干燥室13内的湿热空气送入到除湿蒸发器8内,除湿蒸发器8将湿热空气中的水气去除,从而得到干燥的热风,除湿蒸发器8再将干燥的热风送入到风道19内,不仅实现对太阳能辐射干燥室13内除湿,且实现对太阳能辐射干燥室13排放的热量进行回收;当太阳能辐射干燥室13内的湿度过大,排湿任务过重,除湿蒸发器8难以使太阳能辐射干燥室13内的湿度达到要求时,可同时启动排风机17,从而将湿热空气送入到第二换热器12内进行热交换,使排出热量能实现储存。
当阴天、多云和傍晚等太阳辐射较弱的情况下,且外界的空气温度大于太阳能辐射干燥室13内的预设温度时,此时可采用热泵干燥机构Ⅱ与外界空气共同对太阳能辐射干燥室13内供热,具体的:鼓风机4将外界的热空气送入到风道19内,并将进入到风道19内的热风送入到太阳能辐射干燥室13内对水产品进行干燥,同时,压缩机9、第一蒸发冷凝器5和第二蒸发冷凝器7启动,第一蒸发冷凝器5产生的热风送入到风道19内,而进入到风道19内的热风最终进入到太阳能辐射干燥室13对水产品进行干燥。在太阳能辐射干燥室13对水产品进行干燥过程中,启动循环风机16和除湿蒸发器8,循环风机16将湿热空气送入到除湿蒸发器8内,除湿蒸发器8对空气中的水分去除,去除水分后的干燥空气通过排风管31送入到风道19内,使太阳能辐射干燥室13排出的湿热空气中的热量能得到重复利用。若太阳能辐射干燥室13内湿度太大,除湿蒸发器8难以满足太阳能辐射干燥室13的除湿,此时,可启动排风机17和第二换热器12,排风机17将部分湿热空气排放到第二换热器12内,进入到第二换热器12内的湿热空气与第二换热器12内流动的水进行热交换,而完成热交换后产生的热水则进入到相变储热器3内进行储存,而原本位于相变储热器3内的冷水则通过第一回流管道32回流至储水箱1内,不仅使太阳能辐射干燥室13排出的热量进行回收,且实现对热量的储存。当太阳能辐射干燥室13内温度过高时,可调节鼓风机4的转速、循环风机16和排风机17的排气量,以此实现降温控制。
当相变储热箱温度较低,需相变储热干燥机构Ⅰ与热泵干燥机构Ⅱ联合干燥时,相变储热干燥机构Ⅰ与热泵干燥机构Ⅱ可采用并联和串联两种联合干燥模式,具体操作如下:
当相变储热干燥机构Ⅰ与热泵干燥机构Ⅱ并联时,先启动相变储热器3、第一换热器6和鼓风机4,相变储热器3内储存的热水送入到第一换热器6内,并在热水进入第一换热器6的同时,鼓风机4向风道19内鼓风,使风道19内的风与第一换热器6内流动的热水进行热交换,从而使风道19内的风被加热,且加热的风进入太阳能辐射干燥室13内进行干燥;而第一换热器6内完成换热后形成的冷水则通过排水管30送入到第一回流管内,并通过第一回流管回收至储水箱1内;在启动相变储热器3、第一换热器6和鼓风机4的同时,启动压缩机9、第一蒸发冷凝器5、第二蒸发冷凝器7,此时光伏发电机构Ⅲ或外界电源为压缩机9供电,使压缩机9开始运作,从而使第一蒸发冷凝器5产生热气,第一蒸发冷凝器5将热气送入到风道19内,进入到风道19内的热风通过鼓风机4快速的进入到太阳能辐射干燥室13内,从而实现对太阳能辐射干燥室13升温。
当相变储热干燥机构Ⅰ与热泵干燥机构Ⅱ串联时,启动压缩机9、第一蒸发冷凝器5、第二蒸发冷凝器7,此时光伏发电机构Ⅲ或外界电源为压缩机9供电,使压缩机9开始运作,从而使第一蒸发冷凝器5产生热气,第一蒸发冷凝器5将热气送入到风道19内,进入到风道19内的热风通过鼓风机4快速的进入到太阳能辐射干燥室13内,从而实现对太阳能辐射干燥室13升温;当太阳能辐射干燥室13内的湿度大于太阳能辐射干燥室13的预设湿度值时,排风机17、第二换热器12、相变储热器3、第一换热器6和鼓风机4启动,排风机17将太阳能辐射干燥室13内的湿热空气送入第二换热器12内,进入到第二换热器12内的湿热空气与通过第二换热器12的水进行热交换,完成热交换后的湿热空气则直接排出第二换热器12,而完成热交换后产生的热水则进入到相变储热器3,进入到相变储热器3内的热水则送入到第一换热器6内,进入到第一换热器6内的热水与通过鼓风机4进入到风道19内的冷风进行热交换,完成热交换后产生的热风直接进入到太阳能辐射干燥室13内对水产品进行干燥,而完成热交换后产生的冷水则通过排水管30送入到第一回流管内,并通过第一回流管回收至储水箱1内。当太阳能辐射干燥室13内温度过高时,通过调节鼓风机4的转速和排风机17转速来进行降温控制。
当相变储热干燥机构Ⅰ与热泵干燥机构Ⅱ串联时,启动压缩机9、第一蒸发冷凝器5、第二蒸发冷凝器7,此时光伏发电机构Ⅲ或外界电源为压缩机9供电,使压缩机9开始运作,从而使第一蒸发冷凝器5产生热气,第一蒸发冷凝器5将热气送入到风道19内,进入到风道19内的热风通过鼓风机4快速的进入到太阳能辐射干燥室13内,从而实现对太阳能辐射干燥室13升温;而在第一蒸发冷凝器5对太阳能辐射干燥室13内供热的同时,启动相变储热器3、引流风机34和第二换热器12,使相变储热器3内的热水进入到第二换热器12内,引流风机34将冷风送入第二换热器12内,使冷风与第二换热器12内流动的热水进行热交换,完成热交换后产生的热风则直接向第二蒸发冷凝器7排出,以此提高第二蒸发冷凝器7的COP,而完成热交换后产生的冷水则直接回收至储水箱1内。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多能协同自适应干燥***,其特征在于,包括相变储热干燥机构(Ⅰ)、热泵干燥机构(Ⅱ)、光伏发电机构(Ⅲ)和太阳能辐射干燥室(13);所述太阳能辐射干燥室(13)内还安装有第一换热器(6)和第一蒸发冷凝器(5),且相变储热干燥机构(Ⅰ)与第一换热器(6)连接,热泵干燥机构(Ⅱ)与第一蒸发冷凝器(5)连接;所述光伏发电机构(Ⅲ)与热泵干燥机构(Ⅱ)电连接。
2.根据权利要求1所述的多能协同自适应干燥***,其特征在于,所述相变储热干燥机构(Ⅰ)包括依次连接的储水箱(1)、太阳能集热器(2)、相变储热器(3),且相变储热器(3)与第一换热器(6)连接。
3.根据权利要求2所述的多能协同自适应干燥***,其特征在于,所述太阳能集热器(2)和太阳能辐射干燥室(13)均坐北朝南设置,且太阳能集热器(2)纬度偏差为±10°;进一步的,还包括加湿器(21)和加湿风机(22),加湿风机(22)安装在太阳能辐射干燥室(13)上,且加湿器(21)的进口端与储水箱(1)连接,加湿器(21)的出口端与加湿风机(22)管道连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的多能协同自适应干燥***,其特征在于,还包括第二换热器(12),所述太阳能辐射干燥室(13)上安装有排风机(17),排风机(17)与第二换热器(12)管道连接;所述第二换热器(12)分别与储水箱(1)、相变储热器(3)连接;进一步的,所述储水箱(1)与相变储热器(3)之间还连接有输送水管(36),且相变储热器(3)与第二换热器(12)之间还连接有第二回流管道(33)。
5.根据权利要求2所述的多能协同自适应干燥***,其特征在于,所述相变储热器(3)包括翅片换热器(3a)、相变材料(3b)和保温外壳(2c),所述相变材料(3b)填充在保温外壳(2c)内部,且翅片换热器(3a)安装在保温外壳(2c)内;进一步的,所述相变材料(3b)为固-液相变储能材料;进一步的,所述相变材料(3b)为无机类、有机化合物类和高分子类中的一种或多种;进一步的,所述无机类相变材料(3b)为结晶水合盐类(如三水合醋酸钠)、熔融盐类、金属或合金类中的一种或多种;进一步的,所述有机化合物类相变材料(3b)为高级脂肪烃类、脂肪酸或酯或其盐类、醇类、芳香烃类中的一种或多种;进一步的,所述高分子类相变材料(3b)为结晶高分子,如高密度聚乙烯、聚乙二醇、结晶聚氯乙烯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的多能协同自适应干燥***,其特征在于,所述热泵干燥机构Ⅱ包括第二蒸发冷凝器(7)、除湿蒸发器(8)和压缩机(9),第二蒸发冷凝器(7)、除湿蒸发器(8)出口端与压缩机(9)进口端连接,且压缩机(9)出口端与第一蒸发冷凝器(5)进口端连接;所述光伏发电机构Ⅲ与压缩机(9)电连接;进一步的,所述第一蒸发冷凝器(5)出气端与第二蒸发冷凝器(7)进气端连接;进一步的,所述太阳能辐射干燥室(13)内还安装有循环风机(16),循环风机(16)与除湿蒸发器(8)连接,且除湿蒸发器(8)上还安装有排风管(31),排风管(31)与太阳能辐射干燥室(13)内连通;所述除湿蒸发器(8)下方还设有排水机构(20)。
7.根据权利要求1所述的多能协同自适应干燥***,其特征在于,所述太阳能辐射干燥室(13)包括墙体(24)和安装在墙体(24)顶部的真空玻璃板(18),且真空玻璃板(18)上盖设有保温卷帘(25);所述太阳能辐射干燥室(13)内还安装有悬挂机构(28)和传送机构(29)。
8.根据权利要求7所述的多能协同自适应干燥***,其特征在于,所述真空玻璃板(18)呈倾斜安装;进一步的,所述保温卷帘(25)为编织膜型保温卷帘(25),且保温卷帘(25)包括由内至外依次设置的防水膜、EPE、毛毡和编织膜;进一步的,所述太阳能辐射干燥室(13)内还安装有多个升降杆(37),且悬挂机构(28)共同安装在多个升降杆(37)上;进一步的,所述墙体(24)内壁涂覆有隔热保温涂料;进一步的,所述隔热保温涂料主要成分是纳米空心微珠、高级乳液、二氧化钛。
9.根据权利要求7所述的多能协同自适应干燥***,其特征在于,所述太阳能辐射干燥室(13)上还设有进风口(26)、出风口(23)和进料口(27);所述太阳能辐射干燥室(13)上还安装有扰流风机(14)和匀风板(15),且匀风板(15)位于扰流风机(14)的出风口(23)处;进一步的所述太阳能辐射干燥室(13)内还安装有温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照传感器和水分检测仪;进一步的,所述太阳能辐射干燥室(13)还安装有风道(19);所述第一换热器(6)和第一蒸发冷凝器(5)安装在风道(19)内,且风道(19)开口处还安装有鼓风机(4)。
10.一种多能协同自适应干燥方法,根据光照强度、太阳能辐射干燥室(13)内的温度、湿度和风速与需设定的太阳能辐射干燥室(13)温度、湿度、风速对比结果,通过相变储热干燥机构Ⅰ、热泵干燥机构Ⅱ对太阳能辐射干燥室(13)的物料进行烘干,并在物料烘干后取出。
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