一种低能耗的冻干机系统的制作方法

1.本实用新型涉及冻干机领域，特别涉及一种低能耗的冻干机系统。


背景技术：

2.现有的冻干机，用于食品或者药品的冻干，得到附加值非常高的药品和冻干食品，有利于保存，越来越得到广泛的运用。冻干的水果的口感保存了新鲜水果的风味，是一种极佳的存储方式。冻干的食品附加值高，但是设备投入大、能耗特别高，不利于广泛普及。
3.能耗主要在于压缩冷冻设备的功耗、食品加热的功耗、除霜的功耗。冻干的基本原理是在真空状态下，加热冻干物品，让物品内的水分升华，在蒸发器表面凝华，实现水分的迁移，有多少的制冷量就需要多少的加热量。现有的加热方式是采用电加热。而制冷机的能效在这个时候，能效大约只有0.6～0.8左右。完成冻干之后，蒸发器上都是霜，需要清除，常规的电加热也是能耗大的主要原因。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种低能耗的冻干机系统，所述技术方案如下：
5.本实用新型提供了一种低能耗的冻干机系统，包括压缩机、热回收换热器、冷凝器、过冷器、第一膨胀阀、蒸发器、热水箱和冻干室，所述压缩机、所述热回收换热器、所述冷凝器、所述过冷器、所述第一膨胀阀和所述蒸发器依次管道连通并形成环路；所述热回收换热器内设有第一换热管，所述第一换热管的两端均管道连通至所述热水箱，所述第一换热管与所述热水箱之间连通的管道上设有第一泵机；
6.所述过冷器内设有第二换热管，所述冻干室内设有加热层，所述加热层内设有第三换热管；所述第二换热管的输出端与所述第三换热管的输入端之间设有第一三通，所述第一三通的两端分别管道连通至所述第二换热管的输出端和所述第三换热管的输入端，所述第一三通剩余的一端管道连通至所述热水箱；所述第二换热管的输入端与所述第三换热管的输出端之间设有第二三通，所述第二三通的两端分别管道连通至所述第二换热管的输入端和所述第三换热管的输出端，所述第二三通剩余的一端也管道连通至所述热水箱；
7.所述第一三通或所述第二三通与所述第三换热管连通的管道上设有第二泵机；所述第一三通或所述第二三通与所述第二换热管连通的管道上设有第一阀门；所述第一三通或所述第二三通与所述热水箱连通的管道上设有第二阀门。
8.进一步地，还包括经济器和第二膨胀阀，所述经济器内设有第四换热管，所述经济器管道连通在所述过冷器和所述第一膨胀阀之间，所述经济器输入端与所述过冷器输出端之间设有第三三通，所述第三三通的两端分别管道连通至所述经济器输入端与所述过冷器输出端，所述第三三通的剩余一端、所述第二膨胀阀、所述第四换热管和所述压缩机的输入端依次管道连通。
9.进一步地，还包括回热器，所述回热器内设有第五换热管，所述回热器管道连通在
所述经济器和所述第一膨胀阀之间，所述第五换热管的两端分别管道连通至所述蒸发器的输出端和所述压缩机。
10.进一步地，还包括冷却塔，所述冷凝器内设有第六换热管，所述第六换热管的两端均管道连通至所述冷却塔，所述第六换热管与所述冷却塔之间连通的管道上设有第三泵机。
11.进一步地，所述蒸发器采用盘管设计，所述蒸发器内的盘管包括冷却盘管和除霜盘管，所述冷却盘管用于冷却外界流体，所述除霜盘管用于去除所述蒸发器运行时凝结的霜。
12.进一步地，所述除霜盘管的两端均管道连通至所述冷却塔，所述除霜盘管与所述冷却塔之间连通的管道上设有第四泵机，所述冷却盘管的两端分别管道连通至所述第一膨胀阀和所述第五换热管。
13.进一步地，所述经济器的目标过热度为3
‑
8℃。
14.进一步地，所述蒸发器的目标过热度为3
‑
8℃，所述回热器的目标过热度为20
‑
40℃。
15.进一步地，所述第一三通与所述第三换热管输入端连通的管道上设有电加热装置。
16.进一步地，所述冷却盘管与所述蒸发器内的盘管的面积比例范围为2/3
‑
5/6。
17.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：
18.(1)充分利用制冷剂从压缩机至冷凝器之间放出的热量，用来对冻干室内的物品进行加热；
19.(2)充分利用冻干室内冻干物品的冷量，用来对过冷器中的制冷剂进行降温；
20.(3)充分利用冷却塔冷却冷凝器时吸收的热量，用来去除蒸发器上结霜；
21.(4)合理利用系统中的热交换，极大地降低了冻干机的能耗。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
23.图1是本实用新型实施例提供的低能耗的冻干机系统结构示意图。
24.其中，附图标记包括：1
‑
压缩机，2
‑
热回收换热器，3
‑
冷凝器，4
‑
过冷器，5
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经济器，6
‑
回热器，7
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蒸发器，8
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热水箱，9
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冻干室，10
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冷却塔，11
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第二泵机，12
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第一泵机，13
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第三泵机，14
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第四泵机，15
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第一阀门，16
‑
第二阀门，17
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第一，18
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第二三通，19
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第三三通，21
‑
第一换热管，31
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第六换热管，41
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第二换热管，51
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第四换热管，61
‑
第五换热管，71
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冷却盘管，72
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除霜盘管，91
‑
第三换热管，101
‑
第一膨胀阀，102
‑
第二膨胀阀，103
‑
电加热装置。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，更清楚地了解本实用新型的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本实用新型实施例中的技
术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。除此，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种低能耗的冻干机系统，参照图1，包括压缩机1、热回收换热器2、冷凝器3、过冷器4、第一膨胀阀101、蒸发器7、热水箱8和冻干室9，所述压缩机1、所述热回收换热器2、所述冷凝器3、所述过冷器4、所述第一膨胀阀101和所述蒸发器7通过管道依次相连并形成环路，制冷剂在所述环路中流通；所述热回收换热器2内设有第一换热管21，所述第一换热管21的两端均通过管道连通至所述热水箱8，所述第一换热管21与所述热水箱8之间连通的管道上还设有第一泵机12，所述第一换热管21与所述热水箱8之间连通的管道中有水流通，通过第一泵机12使得水循环流通，将热回收换热器2回收的热量传递至热水箱8中，并将热水箱8中的热水加热至80
‑
90℃。
27.所述过冷器4内设有第二换热管41，所述冻干室9内设有加热层，所述加热层内设有第三换热管91；所述第二换热管41的输出端与所述第三换热管91的输入端之间设有第一三通17，所述第一三通17的两端分别连通至所述第二换热管41的输出端和所述第三换热管91的输入端，所述第一三通17剩余的一端连通至所述热水箱8；所述第二换热管41的输入端与所述第三换热管91的输出端之间设有第二三通18，所述第二三通18的两端分别连通至所述第二换热管41的输入端和所述第三换热管91的输出端，所述第二三通18剩余的一端也连通至所述热水箱8；冻干室与过冷器和热水箱连通的管路内有载冷剂流通，此处载冷剂优选为水。
28.所述第一三通17与所述第三换热管91连通的管道上设有第二泵机11；所述第一三通17与所述第二换热管41连通的管道上设有第一阀门15；所述第一三通17与所述热水箱8连通的管道上设有第二阀门16；所述第一三通17与所述第三换热管91输入端之间设有电加热装置103，电加热装置103能够补充加热进入第三换热管91输入端的水。
29.在本实用新型的一个实施例中，还包括经济器5，所述经济器5内设有第四换热管51，所述经济器5通过管道连通在所述过冷器4和所述第一膨胀阀101之间，所述经济器5输入端与所述过冷器4输出端之间设有第三三通19，所述第三三通19的两端分别连通至所述经济器5输入端与所述过冷器4输出端，所述第三三通19的剩余一端经过第二膨胀阀102与所述第四换热管51的输入端连通，所述第四换热管51的输出端与所述压缩机1的输入端相连。
30.在本实用新型的一个实施例中，还包括回热器6，所述回热器6内设有第五换热管61，所述回热器6通过管道连通在所述经济器5和所述第一膨胀阀101之间，所述第五换热管61的两端分别连通至所述蒸发器7的输出端和所述压缩机1的中间吸气口。
31.在本实用新型的一个实施例中，还包括冷却塔10，所述冷凝器3内设有第六换热管31，所述第六换热管31的两端均通过管道连通至所述冷却塔10，所述第六换热管31与所述冷却塔10之间连通的管道上设有第三泵机13。冷却塔10与冷凝器3之间的管路中的流体为水。
32.在本实用新型的一个实施例中，所述蒸发器7采用盘管设计，所述蒸发器7内的盘管包括冷却盘管71和除霜盘管72，所述冷却盘管71与所述蒸发器7内的盘管的面积比例范围为2/3
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5/6，所述冷却盘管71用于冷却外界流体，所述除霜盘管72用于去除所述蒸发器7运行时凝结的霜；所述除霜盘管72的两端均连通至所述冷却塔10，所述除霜盘管72与所述冷却塔10之间连通的管道上设有第四泵机14，所述冷却盘管71的两端分别连通至所述第一膨胀阀101和所述第五换热管61。冷却塔10与蒸发器7之间的管路中的流体为水。
33.在本实用新型的一个实施例中，所述第一膨胀阀101根据所述蒸发器7输出端的过热度调节其开度大小，蒸发器7输出端的目标过热度为3～8℃，过热度大了，开大膨胀阀，过热度小了，关小膨胀阀，所述第一膨胀阀101也可根据所述回热器6输出端的过热度其开度大小，回热器6输出端的目标过热度为20～40℃，优选为25℃；所述第二膨胀阀102优先根据所述压缩机1的排气温度调节其开度大小，压缩机排气温度控制目标为125℃以下，所述第二膨胀阀102其次根据所述经济器5输出端的过热度调节其开度大小，经济器5输出端的目标过热度为3～8℃。
34.在本实用新型的一个实施例中，运行所述冻干机系统时，压缩机1吸入大量低压气态制冷剂经压缩输出高温高压的气态制冷剂；高温高压的气态制冷剂在进入冷凝器3的通道上会释放大量热量，打开第一泵机12，利用热回收换热器2将这些热量用于加热热水箱8中的水；高温高压的气态制冷剂在冷凝器3中液化，会释放热量，打开第三泵机13，通过第六换热管31将该热量存储至冷却塔10中；液态的制冷剂在进入过冷器4时，打开第二泵机11和第一阀门15，关闭第二阀门16，第六换热管31和第三换热管91连通，水在第六换热管31和第三换热管91内循环流动进行热交换，利用冻干物品的冷量对过冷器4中的制冷剂进行降温，利用过冷器4中的制冷剂相对较高的温度对冻干物品进行初步加热干燥，使得冻干物品中的水分升华；关闭第一阀门15，打开第二阀门16，热水箱8与第六换热91管连通，水在热水箱8和第三换热管91内循环流动进行热交换，利用热水箱8中热水对冻干物品进行二次加热，使得物品熟化；从过冷器4流出的制冷剂根据第二膨胀阀102的调节分成两股并分别流入第四换热管51和经济器5，第四换热管51内的制冷剂在压缩机1作用下会蒸发吸热，第四换热管51对经济器5中的制冷剂进行进一步冷却；从经济器5流出的制冷剂依次经过回热器6和第一膨胀阀101进入蒸发器7，制冷剂在蒸发器7中与外界流体进行热交换而汽化成气态制冷剂进入第五换热管61；第五换热管61中的气态制冷剂对回热器6中的制冷剂进行降温后进入压缩机1；当蒸发器7结霜时，打开第四泵机14，利用冷却塔10中存储的热量对蒸发器7进行除霜。
35.本实用新型应用提供的冻干机合理利用系统中的热交换，极大地降低了冻干机的能耗，节能环保。
36.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。