本发明涉及一种水蒸气真空快速干燥系统及工作方法，属于能源与动力领域。
背景技术：
常规干燥是高能耗的过程。据统计，全球10%-25%的能源用于工业热力干燥，在我国干燥所用能源占国民经济总能耗的12%左右。干燥效率的低下是造成能源消耗的主要原因，提高干燥效率非常重要。
常规的热风干燥是以热空气为干燥介质，热空气与待干燥物料接触，带走物料表面的水分。热空气的吸湿能力不强，因此使用热空气作为干燥介质时，干燥介质流量很大，且干燥时间很长，效率较低。
使用过热蒸汽来代替空气作为干燥介质，相比于热空气，过热蒸汽的吸湿能力较强，同时，过热蒸汽对环境友好，干燥过程无氧化或燃烧反应，而且蒸汽在膨胀机内膨胀做功，冷凝出水加以回收能量，减少干燥系统能耗。但是使用过热蒸汽作为干燥介质，当干燥系统仍然处于常压时，干燥的温度必须在100℃以上，如此就限制了过热蒸汽干燥系统的使用。
与常压下干燥系统相比，真空干燥是将物料置于负压条件下，负压条件下，物料中的水与干燥器干燥介质存在压力差，物料中的水相比于常压下会更容易蒸发，从而加快了干燥的速率，节省了干燥时间。
如果能将过热蒸汽作为干燥介质运用于真空干燥系统，可以提供一种节能高效的真空干燥方法，不仅提高了干燥的速率，节约了干燥能耗。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种干燥速率更高、能耗更低的水蒸气真空快速干燥系统。
该系统包括干燥器、压缩机、第一换热器、第二换热器、膨胀机和气液分离器；
上述第一换热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；第二换热器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
上述气液分离器包括入口，气相出口和液相出口；
上述干燥器的出口通过压缩机与第一换热器的热侧入口相连，第一换热器的热侧出口与第二换热器的热侧入口相连，第二换热器的热侧出口通过膨胀机与气液分离器入口相连；
气液分离器的气相出口与第一换热器的冷侧入口相连，第一换热器的冷侧出口与干燥器入口相连；气液分离器的液相出口与第二换热器的冷侧入口相连，第二换热器冷侧出口与环境相通。
本发明所述的水蒸气真空快速干燥系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：
第一换热器冷侧出口的过热蒸汽作为干燥介质进入温度较低的干燥器，与待干燥物料通过热湿耦合作用，待干燥物料中的水分蒸发并扩散至过热蒸汽中，过热蒸汽带出物料中的水分，变成过热度较小的过热蒸汽，然后经过压缩机压缩后，蒸汽的温度和压力升高，然后从第一换热器的热侧进入，蒸汽在第一换热器内放出热量，蒸汽温度降低；第一换热器热侧出口与第二换热器热侧入口相连，蒸汽流经第二换热器，温度进一步降低；蒸汽经过膨胀机，蒸汽压力和温度降低，此时膨胀机出口析出水蒸气及水的混合物；
水蒸气及水的混合物进入气液分离器进行气液分离，饱和水蒸气经由气液分离器气相出口进入第一换热器冷侧，被第一换热器热侧的高温高压水蒸气加热变为过热水蒸气，从而进入干燥器进行干燥，如此开始下一轮干燥循环；冷凝水从气液分离器液相出口流出，进入第二换热器冷侧，由第二换热器热侧水蒸气加热，并排出到环境中。
根据本发明所述的一种水蒸气真空快速干燥系统及方法，其特征在于：与相同压力条件下的空气干燥介质相比，该系统采用了吸湿能力更强的水蒸气作为干燥介质；与常压操作条件相比，干燥器内真空操作提高了待干燥物料内外的水分的浓度差，从而有利于提高待干燥物料脱湿的速率；此外，该系统仅需要消耗压缩机的机械能即可实现运行，而且采用的膨胀机回收了部分能量，因此系统整体的能耗较低，且无污染。
附图说明
图1是本发明提出的一种水蒸气真空快速干燥系统；
图中标号名称：1、干燥器，2、压缩机，3、第一换热器，4、第二换热器，5、膨胀机，6、气液分离器，7、过热蒸汽，8、冷凝水，9、待干燥物料。
具体实施方式
下面参照图1说明节能高效真空干燥系统的工作过程。
首先将干燥器1抽真空至一定程度，然后开启压缩机2与膨胀机5使干燥系统进行工作，使系统运行平稳。
过热蒸汽7作为干燥介质经过干燥器1，由于干燥介质与待干燥物料9间的浓度差，过热蒸汽带出物料中的水分，变成过热度较小的过热蒸汽，然后经过压缩机2压缩后，蒸汽的温度和压力升高，然后从第一换热器3的热侧进入，蒸汽在第一换热器3内放出热量，蒸汽温度降低；第一换热器3热侧出口与第二换热器4热侧入口相连，蒸汽流经第二换热器4，温度进一步降低；蒸汽经过膨胀机5，蒸汽压力和温度降低，此时膨胀机5出口析出冷凝水；
水蒸气及水的混合物进入气液分离器6进行气液分离，饱和水蒸气经由气液分离器6气相出口进入第一换热器3冷侧，被第一换热器3热侧的高温高压水蒸气加热变为过热水蒸气，从而进入干燥器1进行干燥，如此开始下一轮干燥循环；冷凝水8从气液分离器6液相出口流出，进入第二换热器4冷侧，由第二换热器4热侧水蒸气加热，并排出到环境中。