CN113834311B - 一种试验小烤房内除湿装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种试验小烤房内除湿装置及其控制方法，包括：小烤房，包括装烟室、加热室、隔板、回风口、进风口、循环风机、干球温度计和湿球温度计；热泵机组，包括热交换器、除湿蒸发器和冷凝器，除湿蒸发器靠近回风口设置；内除湿装置包括排热风阀和电动百叶窗，电动百叶窗设置于加热室的墙壁上，并位于循环风机的上方，排热风阀设置于加热室的墙壁上，并靠近进风口处；控制器。本发明通在热泵机组处于除湿工况下启动电动百叶窗和排热风阀，通过进新风联动，形成热泵机组内的小范围排气路线，使得冷凝器产生的热量由排热风阀及时向外排出，减少进入到装烟室内的热量，使得装烟室内烘烤温度更加平稳，从而提高烟叶烘烤质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验小烤房内除湿装置及其控制方法，属于烤房除湿技术领域。
背景技术
当前成熟的热泵技术广泛用于烟叶烘烤中，主要是试验小烤房中，具有无污染、能效高、控温精准等多重优点。热泵***主要是由压缩机、热交换器、除湿蒸发器、冷凝器、轴流风扇、储液罐、过滤器、电子膨胀阀和控制器等组成。接通电源后，换热风扇开始运转，室外空气通过热交换器进行热交换，温度降低后的空气被风扇排出***，同时，热交换器内部的工质吸热汽化被吸入压缩机，压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，被工质加热后送入装烟室，而工质被冷却成液体，该液体经膨胀阀节流降温后再次流入热交换器，如此反复循环工作，空气中的热能被不断送到烤房中进行制热。
然而，由于烟叶复杂的烘烤工艺，对温湿度要求相对较高，在开闭式一体机或闭式热泵***中内除湿工况时温度精准控制浮动较大，尤其是在试验小烤房上，因装烟容积小，变化指针体现特别明显，温度控制精度达不到要求，无法实现稳温排湿。
发明内容
基于上述，本发明提供一种试验小烤房内除湿装置及其控制方法，可以精准控制热泵***处于除湿工况下装烟室内的温度，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种试验小烤房内除湿装置，包括：
小烤房，包括装烟室和加热室，在所述装烟室和所述加热室之间设有隔板，在所述隔板上下两侧分别设有回风口和进风口，并且，在所述加热室内设有循环风机，在所述装烟室内设有干球温度计和湿球温度计；
热泵机组，设置于所述加热室内，包括热交换器、除湿蒸发器和冷凝器，所述除湿蒸发器靠近所述回风口设置，所述热交换器设置于所述除湿蒸发器与所述冷凝器之间的加热室的内壁上，并通过设置于所述加热室墙壁换热风扇与外界环境连通；
内除湿装置，包括排热风阀和电动百叶窗，所述电动百叶窗设置于所述加热室的墙壁上，并位于所述循环风机的上方，所述排热风阀设置于所述加热室的墙壁上，并靠近所述进风口处；
控制器，所述控制器与所述干球温度计、所述湿球温度计、所述热泵机组、所述排热风阀和所述电动百叶窗电气连接。
可选的，所述排热风阀为两个，分别设置于所述加热室的两相对墙壁上。
本发明还提供一种试验小烤房内除湿装置的控制方法，当所述热泵机组处于除湿工况下，所述装置进入内除湿运行模式，由所述控制器控制所述排热风阀和所述电动百叶窗打开，使得所述冷凝器产生的热量由所述排热风阀向外排出。
可选的，在所述小烤房烘烤过程中，当烤房湿球温度≥湿球目标温度+【除湿启动上偏差】时，进入内除湿运行模式，所述热泵机组的运行不受干球温度影响。
可选的，所述排热风阀的工作模式包括手动模式和自动模式。
可选的，所述手动模式分7个档位手动设置，分别是15°、30°、45°、60°、75°、90°、关闭。
可选的，所述自动模式的控制方式为：
(1)当小烤房干球温度＞目标干球温度+【排热干球启动上偏差】时，控制所述排热风阀全开；
(2)当小烤房干球温度＜目标干球温度－【排热干球启动下偏差】时，控制所述排热风阀全关；
(3)当干球温度介于温差间时，根据温度偏差情况，调节所述排热风阀导通时间占空比，所述控制器自动调节所述排热风阀开启角度，有效调整排热速度，直至关闭。
可选的，当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】时，开启所述排热风阀到15度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.1℃，开启所述排热风阀到30度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.2℃，开启所述排热风阀到45度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.3℃，开启所述排热风阀到60度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.4℃，开启所述排热风阀到75度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.5℃，开启所述排热风阀到90度；
当目标干球温度-当前干球温度≥【排热启动下偏差】时，关闭所述排热风阀；
所述排热风阀的调节周期为12S。
经研究发现，现有试验小烤房在热泵机组处于除湿工况下，其装烟室内温度波动较大的原因是，除湿工况下冷凝器产生的热量会进入到装烟室内，由于试验小烤房的容积小，因此会大幅度提高装烟室内温度，从而无法做到稳温除湿。
本发明的有益效果是：本发明通过在加热室内进气口两侧安装排热风阀，在其循环风机上方安装电动百叶窗，在热泵机组处于除湿工况下启动电动百叶窗和排热风阀，通过进新风联动，形成热泵机组内的小范围排气路线，使得冷凝器产生的热量由排热风阀及时向外排出，减少进入到装烟室内的热量，使得装烟室内烘烤温度更加平稳，从而提高烟叶烘烤质量。
更好的是，本发明结合烤房内原有的温湿度检测装置等部件实现对于烤箱内部的温度的监控，通过烤房内的温度对比，自动调节控制，大大提高控制精度，实现稳温排湿，稳温控制精度可以做到±1℃以内，远低于目前的±3℃。
附图说明
图1为试验小烤房内除湿装置一视角下的结构示意图；
图2为试验小烤房内除湿装置另一视角下的结构示意图；
图3为去除加热室的内部示意图；
图4为去除加热室的侧视图；
图5为装烟室及隔板的结构示意图；
附图标记说明：
1装烟室，2加热室，3隔板，4回风口，5进风口，6循环风机，7热交换器，8除湿蒸发器，9冷凝器，10换热风扇，11排热风阀，12电动百叶窗，13控制器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1至图5，本实施方式一种试验小烤房内除湿装置，包括小烤房、热泵机组、内除湿装置和控制器13。
小烤房包括装烟室1和加热室2，在装烟室1和加热室2之间设有隔板3，在隔板3上下两侧分别设有回风口4和进风口5，并且，在加热室2内安装有循环风机6，在装烟室1内设有干球温度计和湿球温度计，分别用于获取干球温度和湿球温度。循环风机6主要用于将加热室2内的回风口4侧的空气导送到进风口5侧。本实施例中，加热室2是封闭的。
热泵机组，安装在加热室2内，包括热交换器7、除湿蒸发器8和冷凝器9，除湿蒸发器8靠近回风口4设置，热交换器7设置于除湿蒸发器8与冷凝器9之间的加热室2的内壁上，并通过设置于加热室2墙壁换热风扇10与外界环境连通。制热模式下，换热风扇10启动，外界空气与热交换器7接触换热，热交换器7内部的工质吸热汽化被吸入压缩机，压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器9，被工质加热后被循环风机6通过进风口5送入装烟室1，而工质被冷却成液体，该液体经膨胀阀节流降温后再次流入热交换器7中，如此反复循环工作。除湿模式下，热交换器7停止工作，除湿蒸发器8和冷凝器9启动工作，从回风口4出来的空气经除湿蒸发器8进行除湿处理，除湿产生的液体由管道导出加热室2外。
内除湿装置，包括排热风阀11和电动百叶窗12，电动百叶窗12安装在加热室2的墙壁上，并位于循环风机6的上方，排热风阀11安装在加热室2的墙壁上，并靠近进风口5处。本实施例中，排热风阀11为两个，分别安装在加热室2的两相对墙壁上。
控制器13，控制器13与干球温度计、湿球温度计、热泵机组、排热风阀11和电动百叶窗12电气连接。干球温度计和湿球温度计检测温度值可传输给控制器13，控制器13可控制热泵机组、排热风阀11和电动百叶窗12的动作，同时控制器13可检测到热泵机组的运行模式。本实施例中，控制器13可以为小烤房本身的主控单元，通常是单片机。
本发明还提供一种针对上述试验小烤房内除湿装置的控制方法，当热泵机组处于除湿工况下，本装置进入内除湿运行模式，由控制器13控制排热风阀11和电动百叶窗12打开，通过进新风联动，形成热泵机组内的小范围排气路线，使得冷凝器9产生的热量由排热风阀11向外排出，进而可以将冷凝器9在除湿工况下工作产生的热量排出到加热室2外，减小其通过进风口5进入到装烟室1内影响装烟室1内烘烤温度，使得装烟室1内烘烤温度更加平稳，从而提高烟叶烘烤质量，有效避免温度过冲(一般情况下为3℃以上)造成的烘烤问题。
可选的，在小烤房烘烤过程中，当烤房湿球温度≥湿球目标温度+【除湿启动上偏差】时，进入内除湿运行模式，热泵机组的运行不受干球温度影响。也就是此时本装置才启动排热风阀11和电动百叶窗12。应当注意的是，排热风阀11只在烤房处于除湿工况下才会开启，其余均处于关闭状态。湿球目标温度是烟叶烘烤过程中的设定目前温度，在不同烘烤阶段湿球目标温度不同，除湿启动上偏差指的是设定的本装置进入内除湿运行模式下的设定温度偏差，只有当烤房湿球温度大于湿球目标温度与【除湿启动上偏差】的和时，本装置才进入内除湿运行模式，可避免在小烤房处于除湿工况下本装置就立即进入到内除湿运行模式而导致热量散失，造成装烟室1温度下降与烘烤目标温度不匹配的问题。
可选的，排热风阀11的工作模式包括手动模式和自动模式。在手动模式下，可直接控制排热风阀11的开启角度。在自动模式下，由控制器13根据预先设定的命令控制排热风阀11的开启角度。
可选的，手动模式分7个档位手动设置，分别是15°、30°、45°、60°、75°、90°、关闭。
可选的，自动模式的控制方式为：(1)当小烤房干球温度＞目标干球温度+【排热干球启动上偏差】时，控制所述排热风阀11全开；(2)当小烤房干球温度＜目标干球温度－【排热干球启动下偏差】时，控制所述排热风阀11全关；(3)当干球温度介于温差间时，也就是(1)和(2)之间时，根据温度偏差情况，调节所述排热风阀11导通时间占空比，所述控制器13自动调节所述排热风阀11开启角度，有效调整排热速度，直至关闭。本实施例中，排热干球启动上偏差和排热干球启动下偏差是本装置进入排热风阀11全开、全关的设定值。
具体而言，当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】时，开启所述排热风阀11到15度；当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.1℃，开启所述排热风阀11到30度；当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.2℃，开启所述排热风阀11到45度；当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.3℃，开启所述排热风阀11到60度；当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.4℃，开启所述排热风阀11到75度；当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.5℃，开启所述排热风阀11到90度；当目标干球温度-当前干球温度≥【排热启动下偏差】时，关闭所述排热风阀11；排热风阀11的调节周期为12S。本发明根据温差的实际变化而调节排热风阀11的开启角度，能够相应的调整排热速率，进而使得装烟室1内的干球温度与目标温度更加匹配一致，能够提高烘烤质量。本发明中电动百叶窗12仅有封闭和全开两种状态。
下面对改造前和改造后的试验小烤房进行烘烤试验，烘烤烟叶相同，装烟量及装烟方式相同，烘烤工艺相同，改造后的试验小烤房的排热风阀11按前述自动模式进行控制，对于烘烤过程中的部分温湿度测试数据如下：
表1未开排热风阀烘烤测试数据
表2开启排热风阀进行的烘烤测试数据
通过以上两次烘烤数据的对比，可以看出，通过增加此排热装置，对内除湿工况下，干球温度的过冲有明显的抑制效果。
本发明通过在加热室2内进气口两侧安装排热风阀11，在其循环风机6上方安装电动百叶窗12，在热泵机组处于除湿工况下启动电动百叶窗12和排热风阀11，，通过进新风联动，形成热泵机组内的小范围排气路线，使得冷凝器9产生的热量由排热风阀11及时向外排出，减少进入到装烟室1内的热量，使得装烟室1内烘烤温度更加平稳，从而提高烟叶烘烤质量。结合烤房内原有的温湿度检测装置等部件实现对于烤箱内部的温度的监控，通过烤房内的温度对比，自动调节控制，大大提高控制精度，实现稳温排湿，稳温控制精度可以做到±1℃以内。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种试验小烤房内除湿装置的控制方法，其特征在于，所述装置包括：
小烤房，包括装烟室(1)和加热室(2)，在所述装烟室(1)和所述加热室(2)之间设有隔板(3)，在所述隔板(3)上下两侧分别设有回风口(4)和进风口(5)，并且，在所述加热室(2)内设有循环风机(6)，在所述装烟室(1)内设有干球温度计和湿球温度计；
热泵机组，设置于所述加热室(2)内，包括热交换器(7)、除湿蒸发器(8)和冷凝器(9)，所述除湿蒸发器(8)靠近所述回风口(4)设置，所述热交换器(7)设置于所述除湿蒸发器(8)与所述冷凝器(9)之间的加热室(2)的内壁上，并通过设置于所述加热室(2)墙壁换热风扇(10)与外界环境连通；
内除湿装置，包括排热风阀(11)和电动百叶窗(12)，所述电动百叶窗(12)设置于所述加热室(2)的墙壁上，并位于所述循环风机(6)的上方，所述排热风阀(11)设置于所述加热室(2)的墙壁上，并靠近所述进风口(5)处，所述排热风阀(11)为两个，分别设置于所述加热室(2)的两相对墙壁上；
控制器(13)，所述控制器(13)与所述干球温度计、所述湿球温度计、所述热泵机组、所述排热风阀(11)和所述电动百叶窗(12)电气连接；
所述装置的控制方法为：当所述热泵机组处于除湿工况下，所述装置进入内除湿运行模式，由所述控制器(13)控制所述排热风阀(11)和所述电动百叶窗(12)打开，使得所述冷凝器(9)产生的热量由所述排热风阀(11)向外排出，在所述小烤房烘烤过程中，当烤房湿球温度≥湿球目标温度+【除湿启动上偏差】时，进入内除湿运行模式，所述热泵机组的运行不受干球温度影响，所述排热风阀(11)的工作模式包括手动模式和自动模式；
所述自动模式的控制方式为：
(1)当小烤房干球温度＞目标干球温度+【排热干球启动上偏差】时，控制所述排热风阀(11)全开；
(2)当小烤房干球温度＜目标干球温度－【排热干球启动下偏差】时，控制所述排热风阀(11)全关；
(3)当干球温度介于温差间时，根据温度偏差情况，调节所述排热风阀(11)导通时间占空比，所述控制器(13)自动调节所述排热风阀(11)开启角度，有效调整排热速度，直至关闭。
2.根据权利要求1所述的试验小烤房内除湿装置的控制方法，其特征在于，所述手动模式分7个档位手动设置，分别是15°、30°、45°、60°、75°、90°、关闭。
3.根据权利要求1所述的试验小烤房内除湿装置的控制方法，其特征在于，
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】时，开启所述排热风阀(11)到15度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.1℃，开启所述排热风阀(11)到30度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.2℃，开启所述排热风阀(11)到45度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.3℃，开启所述排热风阀(11到60度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.4℃，开启所述排热风阀(11)到75度；
当前干球温度-目标干球温度≥【排热启动上偏差】+0.5℃，开启所述排热风阀(11)到90度；
当目标干球温度-当前干球温度≥【排热启动下偏差】时，关闭所述排热风阀(11)；
所述排热风阀(11)的调节周期为12S。
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