利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統及方法
【專利摘要】一種利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬烘干系統及方法，屬于節能領域。該系統包括干燥箱（2）、第一冷凝器（4）、第一透平（5）、氣液分離器（6）、壓縮機（7）、工質泵（11）、蒸發器（12）、第二透平（14）、預熱器（16）和第二冷凝器（17）。該系統將余熱回收與果蔬干燥耦合在一起，實現了熱能的梯級利用，在對外輸出機械功的同時可用于果蔬烘干；而由干燥系統中經過冷凝、膨脹分離出來的低溫冷凝水（9）可將余熱回收系統中的冷凝壓力降低，從而提高了第二透平（14）的輸出功。該系統的熱源（13）可以是太陽光熱、地熱、工業煙氣廢熱和蒸汽廢熱等低品位熱。
【專利說明】
利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統及方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統及方法，屬于節能領域。技術背景
[0002]果蔬的多元化加工是一些盛產果蔬地區的經濟支柱之一，其中脫水干燥是主要的環節之一，大部分企業采用常壓熱風干燥脫水，只有少數出口企業采用了真空凍干、微波干燥和遠紅外線干燥技術。這些干燥方式都是以煤、電作原動力。熱風干燥能耗大，對熱敏性營養物質破壞大，如維生素、易揮發性的風味物質等多被破壞;冷凍干燥、真空微波干燥雖能克服熱風干燥之缺點，但其設備投資較大，能耗高、批處理量少，造成單位生產成本大幅度提高，一般果蔬加工企業很難承受。一般的農副產品和食品等的干燥，要求干燥溫度低， 大約40°C?70°C之間，這與中高溫余熱回收系統的乏汽溫度正好與之相匹配，因此充分利用好低品位熱對利用可再生能源、節省能源、發展低碳經濟和環境保護具有十分深遠的意義。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統及方法， 可充分回收利用余熱回收系統乏汽的顯熱和潛熱，將余熱回收系統與果蔬烘干系統進行耦合，實現對熱能的梯級利用的同時，還能提高余熱回收系統的輸出功，其節能優勢明顯。
[0004]—種利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統，其特征在于:該系統包括干燥箱、第一冷凝器、第一透平、氣液分離器、壓縮機、工質栗、蒸發器、第二透平、預熱器和第二冷凝器;干燥箱包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；第一冷凝器包括冷側入口、 冷側出口、熱側入口和熱側出口；氣液分離器包括入口、氣相出口和液相出口:蒸發器包括冷側入口、冷側出口、熱源入口和熱源出口；預熱器包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；第二冷凝器包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；空氣與干燥箱冷側入口相連，干燥箱的冷側出口與第一冷凝器的熱側入口相連，第一冷凝器的熱側出口通過第一透平與氣液分離器入口相連;氣液分離器的氣相出口與預熱器的冷側入口相連，預熱器的冷側出口通過壓縮機與干燥箱的冷側入口相連;氣液分離器的液相出口與第二冷凝器的冷側入口相連，第二冷凝器的冷側出口與環境相連;常溫液態水與第一冷凝器的冷側入口相連，第一冷凝器的冷側出口與環境相連;工質通過工質栗與蒸發器的冷側入口相連，蒸發器的冷側出口通過第二透平與干燥箱的熱側入口相連，干燥箱的熱側出口與預熱器的熱側入口相連，預熱器的熱側出口與第二冷凝器的熱側入口相連，第二冷凝器的熱側出口通過工質栗與蒸發器冷側入口相連;熱源與蒸發器的熱側入口相連，蒸發器熱側出口與環境相連。
[0005]根據本發明所述的利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統的工作方法，其特征在于包括以下過程:壓縮機出口的空氣進入干燥箱冷側，工質的高溫乏汽進入干燥箱的熱側對冷側的果蔬片和空氣進行加熱;干燥箱中的果蔬片和空氣受熱后溫度升高，空氣與果蔬片中蒸發出來的水蒸汽混合后變為高溫濕空氣并從干燥箱冷側出口排出，果蔬片則被干燥;高溫濕空氣從干燥箱的冷側出口排出并進入第一冷凝器的熱側向冷側的常溫液態水釋放潛熱和顯熱進行冷凝降溫，第一冷凝器熱側出口的濕空氣則進入第一透平進行膨脹凝水并做功，第一透平出口的產物進入氣液分離器;氣液分離器氣相出口的空氣進入預熱器的冷側入口預熱升溫，預熱器冷側出口的空氣再通過壓縮機繼續升壓升溫后進入干燥箱冷側入口；氣液分離器液相出口的低溫冷凝水進入第二冷凝器的冷側對熱側的工質進行冷凝降溫后，排入環境中；工質經過工質栗升壓后進入蒸發器的冷側吸熱蒸發變為氣相，然后進入第二透平膨脹做功，第二透平出口的工質的高溫乏汽進入干燥箱的熱側，干燥箱熱側的工質向干燥箱冷側的果蔬片和空氣的混合物料釋放熱量，然后進入預熱器的熱側向冷側的空氣釋放顯熱后降溫，接著進入第二冷凝器的熱側被冷側的低溫冷凝水冷凝成低溫工質， 最后再進入工質栗增壓后開始下一個循環。
[0006]該系統將余熱回收與果蔬干燥耦合在一起，實現了熱能的梯級利用，在對外輸出機械功的同時可用于果蔬烘干;而由干燥系統中經過冷凝、膨脹分離出來的低溫冷凝水可將余熱回收系統中的冷凝壓力降低，從而提高了系統的對外輸出功。【附圖說明】
[0007]圖1利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統；圖中標號名稱:1、果蔬片，2、干燥箱，3、濕空氣，4、第一冷凝器，5、第一透平，6、氣液分離器，7、壓縮機，8、空氣，9、低溫冷凝水，10、工質，11、工質栗，12、蒸發器，13、熱源，14、第二透平，15、工質的高溫乏汽，16、預熱器，17、第二冷凝器，18、常溫液態水。
[0008]具體實施方法下面參照附圖1說明該系統利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統的運行過程， 首先可以根據需要對空氣循環回路進行抽真空。
[0009]壓縮機7出口的空氣8進入干燥箱2冷側，工質的高溫乏汽15通過干燥箱2的熱側對冷側的物料進行加熱;干燥箱2中的果蔬片1和空氣8的混合物受熱后溫度升高，空氣8與果蔬片1中蒸發出來的水蒸汽混合后變為高溫濕空氣3,果蔬片1則被干燥;高溫濕空氣3從干燥箱的氣相出口排出并進入第一冷凝器4的熱側向常溫液態水18釋放潛熱和顯熱進行冷凝降溫，第一冷凝器4出口的濕空氣3進入第一透平5進行膨脹凝水并做功，第一透平5出口的產物則進入氣液分離器6。
[0010]氣液分離器6氣相出口的空氣8通過預熱器16預熱升溫，然后通過壓縮機7繼續升壓升溫后進入干燥箱2冷側入口。
[0011]氣液分離器6液相出口的低溫冷凝水9進入第二冷凝器17的冷側對熱側工質10進行冷凝降溫后，排入環境中。
[0012]工質10經過工質栗11升壓后進入蒸發器12的冷側吸熱蒸發變為氣相，然后進入第二透平14膨脹做功，第二透平14出口的工質的高溫乏汽15進入干燥箱2的熱側，干燥箱2熱側的工質向干燥箱2冷側的果蔬片1和空氣8的混合物料釋放熱量，然后進入預熱器16的熱側向冷側的空氣8釋放顯熱后降溫，接著進入第二冷凝器17的熱側被冷側的低溫冷凝水9冷凝成低溫工質，最后再進入工質栗11增壓后開始下一個循環。
【主權項】
1.一種利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統，其特征在于:該系統包括:干燥箱(2)、第一冷凝器(4)、第一透平(5)、氣液分離器(6)、壓縮機(7)、工 質栗(11)、蒸發器(12)、第二透平(14)、預熱器(16)和第二冷凝器(17);干燥箱(2)包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；第一冷凝器(4)包括冷側入 口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；氣液分離器(6)包括入口、氣相出口和液相出口:蒸發 器(12)包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；預熱器(16)包括冷側入口、冷側出 口、熱側入口和熱側出口；第二冷凝器(17)包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口；空氣(8 )與干燥箱(2 )冷側入口相連，干燥箱(2 )的冷側出口與第一冷凝器(4)的熱側入 口相連，第一冷凝器(4)的熱側出口通過第一透平(5)與氣液分離器(6)入口相連；氣液分離器(6)的氣相出口與預熱器(16)的冷側入口相連，預熱器(16)的冷側出口通 過壓縮機(7)與干燥箱(2)的冷側入口相連；氣液分離器(6)的液相出口與第二冷凝器(17)的冷側入口相連，第二冷凝器(17)的冷 側出口與環境相連;常溫液態水(18)與第一冷凝器(4)的冷側入口相連，第一冷凝器(4)的 冷側出口與環境相連；工質(10)通過工質栗(11)與蒸發器(12)的冷側入口相連，蒸發器(12)的冷側出口通過 第二透平(14)與干燥箱(2)的熱側入口相連，干燥箱(2)的熱側出口與預熱器(16)的熱側入 口相連，預熱器(16)的熱側出口與第二冷凝器(17)的熱側入口相連，第二冷凝器(17)的熱 側出口通過工質栗(11)與蒸發器(12)冷側入口相連;熱源(13)與蒸發器(12)的熱側入口相 連，蒸發器(12)熱側出口與環境相連。2.根據權利要求1所述的利用余熱回收系統乏汽熱的果蔬片烘干系統的工作方法，其 特征在于包括以下過程:壓縮機(7)出口的空氣(8)進入干燥箱(2)冷側，工質的高溫乏汽(15)進入干燥箱(2)的 熱側對冷側的果蔬片(1)和空氣(8)進行加熱;干燥箱(2)中的果蔬片(1)和空氣(8)受熱后 溫度升高，空氣(8)與果蔬片(1)中蒸發出來的水蒸汽混合后變為高溫濕空氣(3)并從干燥 箱(1)冷側出口排出，果蔬片(1)則被干燥；高溫濕空氣(3)從干燥箱(2)的冷側出口排出并 進入第一冷凝器(4)的熱側向冷側的常溫液態水(18)釋放潛熱和顯熱進行降溫，第一冷凝 器(4)熱側出口的濕空氣(3)進入第一透平(5)進行膨脹凝水并做功，第一透平(5)出口的產 物進入氣液分離器(6);氣液分離器(6)氣相出口的空氣(8)進入預熱器(16)的冷側入口預熱升溫，預熱器(16) 冷側出口的空氣(8)再通過壓縮機(7)繼續升壓升溫后進入干燥箱(2)冷側入口；氣液分離器(6)液相出口的低溫冷凝水(9)進入第二冷凝器(17)的冷側(17)對熱側的 工質(10)進行冷凝降溫后，排入環境中；工質(10)經過工質栗(11)升壓后進入蒸發器(12)的冷側吸熱蒸發變為氣相，然后進入 第二透平(14)膨脹做功，第二透平(14)出口的工質的高溫乏汽(15)進入干燥箱(2)的熱側， 干燥箱(2 )熱側的工質向干燥箱(2 )冷側的果蔬片(1)和空氣(8 )的混合物料釋放熱量，然后 進入預熱器(16)的熱側向冷側的空氣(8)釋放顯熱后降溫，接著進入第二冷凝器(17)的熱 側被冷側的低溫冷凝水(9)冷凝成低溫工質，最后再進入工質栗(11)增壓后開始下一個循 環。
【文檔編號】A23N12/12GK106036946SQ201610385538
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】岳晨, 朱幫守, 韓東, 蒲文灝, 何緯峰
【申請人】南京航空航天大學