专利名称：真空干燥设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种真空干燥设备，属于干燥方法的技术领域。
背景技术：
目前的干燥设备通常采用把被干燥物体的水分加热变成水蒸气后排出的方法。由 于水的汽化潜能大，因此水汽化后会带走大量的能量，使干燥需要耗费的能量很大。因此如果能够把汽化能量回收利用，将能极大地提高干燥效率，降低能源消耗。
发明内容本实用新型的目的是提供一种新的干燥设备，提高干燥的速度，并减少能量消
^^ ο本实用新型采用真空技术把被干燥物体的水分在真空中汽化后，再把水蒸气输送 到水蒸气压缩箱中压缩，并把水蒸气压缩产生的热量通过传热装置传递到被干燥物体，同 时水蒸气中的水分压缩液化后的水通过汽水分离器分离排出，达到干燥的目的。本实用新型的真空干燥设备包括干燥箱，水蒸气压缩箱，汽水分离系统和一部分 在干燥箱内另一部分在水蒸气压缩箱内由热量循环通道连接的传热装置。水蒸气压缩箱和装有被干燥物体的干燥箱由一个真空泵连接；水蒸气压缩箱内有 汽水分离系统；汽水分离系统包括水蒸气冷却器，汽水分离器和水箱；在干燥箱中的被干 燥物体产生的水蒸气被抽出后，经过真空泵进入水蒸气压缩箱，水蒸气压缩箱内的水蒸气 经过包括水蒸气冷却器、汽水分离器的系统流动，并且在汽水分离器中分离出水分进入水 箱。水箱连接水蒸气冷却器，用水箱中的水使水蒸气冷却器冷却。水箱在连接水蒸气 冷却器，用水箱中的水使水蒸气冷却器冷却的同时，还可以连接水蒸气压缩箱中的传热装 置，并通过热量循环通道连接干燥箱中的传热装置。水箱里可以有空气加热器，空气加热器以空气或者其它气体为中间介质；水箱的 水用来加热空气加热器中的中间介质，空气加热器中的中间介质通过热量循环通道连接干 燥箱中的传热装置，加热干燥箱中的被干燥物体。本实用新型的有益效果是采用真空干燥技术，能使被干燥物体能被快速干燥； 把水蒸气压缩产生的热量通过传热装置传递到被干燥物体，能使被干燥物体不致于因为汽 化过程造成的温度下降而干燥速度变慢；被干燥物中的水分被汽化后通过压缩和汽水分 离，排出干燥系统的是汽水分离后得到的水而不是水蒸气，因此整个过程的能量损失大幅 度减小，能使干燥所需的能源消耗大幅降低。
图1. 1、图1. 2、图1. 3为一个理论上耗能极小的干燥系统示意图。图1. 4为真空干燥设备的结构框图。[0013]图2. 1为第一种真空干燥设备实施方式所用部件的示意图。图2. 2为第一种真空干燥设备实施方式的示意图。图2. 3为汽水分离系统28的内部结构示意图。图2. 4为汽水分离系统28和传热装置29的接口示意图。图3. 1为汽水分离系统38和传热装置391、392说明示意图。图3. 2为第二种真空干燥设备实施方式的示意图。图3. 3为汽水分离系统38的内部结构示意图。
具体实施方式
图1. 1是一个理论上耗能极小的干燥系统示意图。在图1. 1中11为外壳，12为蒸发蓄水池，13为集水池，14为可移动活塞，15为汽 水分离系统，16和17为电磁阀，其中电磁阀16固定在可移动活塞14上，18为热量传输通道。作为理想状态要求，外壳11是绝热的，可移动活塞14不漏气，且有很好的传热性 能，可移动活塞14在移动时没有摩擦力。可移动活塞14把外壳11内的空间分为A区和B区两部分，汽水分离系统15能完 全分离B区中的水蒸气中的液体水。开始移动可移动活塞14前，要求A区和B区内为饱和水蒸气，外壳11内所有物体 和饱和水蒸气温度完全相同。把电磁阀16关闭，把电磁阀17开启，以很慢的速度从左到右移动可移动活塞14。 这时A区体积增大，它内部的水蒸气不再饱和，蒸发蓄水池12中的水蒸发使A区趋向饱和， 由于蒸发需要汽化潜热，蒸发蓄水池12中的温度下降；同时B区体积减小，B区中的饱和水 蒸气压力增加，温度升高，有部分变成液体水，汽水分离系统15把水蒸气中的液体水分离， 进入集水池13。通过可移动活塞14、热量传输通道18和干燥系统各部分的热量传输，各部 分温度又趋向平衡。通过汽水分离系统15，B区水蒸气中的液体水被分离，进入集水池13。这里强调以很慢的速度从左到右移动可移动活塞14，很慢是指能一直保持系统温 度平衡，A区水蒸气饱和，B区水蒸气中的液体水被分离进入集水池13，后面引用时都是这 种意思。由于A区和B区的饱和水蒸气温度相同，因而蒸气压力相等，从左到右移动可移动 活塞14的过程中不消耗能量，系统中只有汽水分离系统15消耗能量。可移动活塞14从左到右很慢移动到图1. 2的位置时，从左到右移动结束，这时B 区的饱和水蒸气基本成为液体水，进入集水池13，这时A区体积最大，蒸发蓄水池12中的液 体水蒸发后减少，蒸发的液体水变成饱和水蒸气，增加A区饱和水蒸气的体积。在图1.2中把电磁阀17关闭，把电磁阀16开启，这时A区和B区通过电磁阀16 流通，从右到左移动可移动活塞14到图1. 3的位置。这时B区最大，把电磁阀16关闭，把电磁阀17开启，以很慢的速度从左到右移动 可移动活塞14到图1. 2的位置。反复进行可以使蒸发蓄水池12的液体水逐步减少。当从左到右移动可移动活塞14的速度不是很慢时，B区温度> A区，B区蒸气压力 > A区蒸气压力，A区的水蒸气不饱和，从左到右移动可移动活塞4需要做功。[0032]把需要干燥的物体放到图1. 1、图1. 2、图1. 3蒸发蓄水池12的位置，可以对物体
进行干燥。根据以上理论上耗能极小的干燥系统的原理分析，给出本实用新型的结构框图， 如图1.4所示。在图1. 4中，干燥箱140中有被干燥物体141和传热装置在干燥箱部分142 ；真空 泵143用来把干燥箱140中被干燥物体141中的水分蒸发产生的水蒸气抽出进入水蒸气压 缩箱144，并且对进入水蒸气压缩箱144的水蒸气进行压缩，使水蒸气产生热量；水蒸气压 缩箱144中有水蒸气冷却器145、汽水分离器146、水箱147和传热装置在水蒸气压缩箱部 分148 ；水箱147使水蒸气冷却器145和汽水分离器146冷却，并且把水蒸气冷却器145和 汽水分离器146的热量积蓄起来，因此水箱147还兼有积蓄热量的作用；水蒸气压缩箱144 中的传热装置在水蒸气压缩箱部分148通过连接干燥箱140中传热装置在干燥箱部分142 的热量循环通道1491、1492，把水蒸气压缩箱144中的热量传输给干燥箱140中的被干燥物 体141，使被干燥物体141不致因为蒸发水分消耗汽化潜能的降温作用而使温度过分降低。下面给出两种实施方式。第一种实施方式图2. 1 图2. 4是真空干燥设备的第一种实施方式的示意图。图2. 1是真空干燥设备所用的部件示意图，21是隔热箱，用隔热性能良好的材料 制造；22是干燥箱，要求密封性能好；23是被干燥物体；24是加热设备，可以放入干燥箱22 内；25是真空泵；261、262、263、264是四个电磁阀；27是水蒸气压缩箱，要求密封性能好； 28是汽水分离系统；29为传热装置。其中汽水分离系统28由外壳281、水蒸气冷却器283、 水箱282、鼓风机284、汽水分离器285、水泵286构成(如图2. 3所示)，其中水箱282还和 电磁阀264连接。图2. 2、图2. 3、图2. 4中，连接这些部件的较细的粗实线为气体流动的管 道，较粗的粗实线为水管。汽水分离器285有三个进出口，k2851为进气口，k2852为出气 口，k2853为出水口。鼓风机284使水蒸气压缩箱27中的过饱和水蒸气通过k2841 口，水 蒸气冷却器283，汽水分离器285，k2842 口流动。水泵286使水箱282的水通过k2861 口 和k2862 口在水蒸气冷却器283、水箱282和传热装置29之间流动。汽水分离系统28可以放入水蒸气压缩箱27中，并且可以通过k2861 口和k2862 口和传热装置29连接。传热装置29是一种采用强迫水流动的传热装置，它可以通过k2861 口和k2862 口连接汽水分离系统28并且跨越水蒸气压缩箱27进入干燥箱22加热被干燥 物体23，跨越水蒸气压缩箱27进入干燥箱22时要求保持水蒸气压缩箱27和干燥箱22的 密封，传热装置29的功能包括了图1. 4的干燥箱140中传热装置在干燥箱部分142，水蒸气 压缩箱144中传热装置在水蒸气压缩箱部分148和热量循环通道1491、1492的功能。汽水 分离系统28的热量通过传热装置29传输给被干燥物体23。汽水分离系统28和传热装置 29的接口见图2.4。图2. 2是第一种实施方式的真空干燥设备的构成示意图。如图2. 2所示，在隔热 箱21中放入干燥箱22和水蒸气压缩箱27。传热装置29 —部分在干燥箱22，还有一部分 在水蒸气压缩箱27，传热装置29应当不影响干燥箱22和水蒸气压缩箱27的气密封，传热 装置29连接汽水分离系统28，它把汽水分离系统28的热量传输给被干燥物体23，同时使 汽水分离系统28冷却，加速汽水分离系统28中的水蒸气液化。
5[0041]系统启动时，先打开加热设备24，把被干燥物体23加热到一个给定的初始温度后 关闭；然后把电磁阀261、263打开，把电磁阀262、264关闭，并打开真空泵25，把干燥箱22 和水蒸气压缩箱27中的空气排出；然后把电磁阀261、263关闭，把电磁阀262打开，这时被 干燥物体23中的水分蒸发产生的水蒸气，在真空泵的作用下，从干燥箱22进入水蒸气压缩 箱27，水蒸气压缩箱27中的水蒸气在温度上升的同时逐渐达到饱和，并且进入过饱和；这 时水蒸气压缩箱27中的水蒸气中产生液体水雾，打开汽水分离系统28中的鼓风机284和 水泵286，过饱和水蒸气从汽水分离系统28的k2841 口进入水蒸气冷却器283，产生更多的 液体水雾；通过汽水分离系统28中的汽水分离器285，把雾化的水分分离，进入汽水分离系 统28的水箱282，没有雾化的水蒸气从k2842 口排出。水泵286使水箱282中的水在水箱282、传热装置29、水蒸气冷却器283之间流动， 通过传热装置29把热量带给被干燥物体23，并且使汽水分离系统28冷却。随着被干燥物体23中的水分蒸发，带走汽化潜热，被干燥物体23的温度下降，而 水蒸气压缩箱27中的过饱和水蒸气温度上升。过饱和水蒸气不断进入汽水分离系统28冷 却、液化，同时使汽水分离系统28的温度上升。温度上升后的汽水分离系统28通过传热装 置29把热量传输给被干燥物体23，分离出雾化水分后的水蒸气温度下降后和其它水蒸气 混合。随着这些过程的进行，当被干燥物体23、过饱和水蒸气、汽水分离系统28之间的温度 差增加，通过传热装置29和系统各部分的热量传输，系统各部分温度差逐渐进入平衡。在干燥过程中，被压缩的水蒸气是干燥设备的发热来源，它的温度最高，水蒸气被 水蒸气冷却器283冷却，水蒸气冷却器283被水箱282中的水冷却，水被传热装置29冷却， 传热装置29又被被干燥物体23冷却。从整体来说，本实用新型是把被压缩的水蒸气产生 的热量通过传输送回，加热因为蒸发水分消耗汽化潜能而降温的被干燥物体23。反过来说， 被干燥物体23因为蒸发水分消耗汽化潜能的降温作用产生的低温，经过传输去冷却经过 压缩的装被干燥物体的干燥箱中抽出的水蒸气，使该水蒸气温度降低，加速了水蒸气液化。当被干燥物体23的水分达到干燥要求时，关闭真空泵25、汽水分离系统28中的鼓 风机284和水泵286，打开电磁阀264放出汽水分离系统28的水箱282中的过量的水，干燥 过程结束。以上方法是通过传热装置29直接加热被干燥物体23，但很多被干燥物体很难通 过这种方法把热量均勻传输给被干燥物体，为了把热量均勻的传输给被干燥物体，给出第 二种实施方式这种实施方式在传热时用热量先加热空气，再把被加热的空气的热量传输给被干 燥物体，图3. 2是采用这种方法的示意图。图3. 2中的汽水分离系统38和传热装置391、392和图2. 2中的汽水分离系统28 和传热装置29不同，并且增加了电磁阀365、366。图3. 2中的其它部分和图2. 2相同，其 他部分包括隔热箱31，干燥箱32，被干燥物体33，加热设备34，真空泵35，四个电磁阀361、 362、363、364，水蒸气压缩箱37。汽水分离系统38和传热装置391、392的示意图见图3. 1。图3. 3则是汽水分离系 统38的内部结构示意图。图3. 2、图3. 3中，连接部件的较细的粗实线仍表示气体流动的管道，较粗的粗实 线仍表示水管。[0051]汽水分离系统38除外壳381、水蒸气冷却器383、水箱382、鼓风机384、汽水分离 器385、水泵386外，还增加了鼓风机387、鼓风机机箱388和空气加热器389。汽水分离器 385的进气口为k3851，出气口为k3852，出水口为k3853。汽水分离系统38的冷却水只在水蒸气冷却器383和水箱382之间流通，其中水箱 382还和电磁阀364连接。传热装置391、392上有很多可以使空气进出吹向被干燥物体33的孔。鼓风机387把空气送入空气加热器389加热后通过k3871 口流动到传热装置391， 加热后的热空气流过被干燥物体33使被干燥物体33升温，再从传热装置392收回，并从 k3872 口回鼓风机机箱388完成循环。传热装置391、392对应于图1. 4中的传热装置在干燥箱部分142，空气加热器389 对应于图1. 4中的传热装置在水蒸气压缩箱部分148，电磁阀365和相应的传输空气到 391,392的连接管道对应于图1. 4中的热量循环通道1491、1492。图3. 2是第二种实施方式的真空干燥设备构成示意图。系统启动时，先打开加热设备34，把被干燥物体33加热到一个给定的初始温度后 关闭。把电磁阀361、363打开，把电磁阀362、364、365、366关闭，打开真空泵35，把干燥箱 32和水蒸气压缩箱37中的空气排出；然后把电磁阀361、363关闭，把电磁阀362打开，这时 被干燥物体33中水分蒸发产生的水蒸气，在真空泵的作用下，从干燥箱32进入水蒸气压缩 箱37，水蒸气压缩箱37中的水蒸气在温度上升的同时逐渐达到饱和，并且进入过饱和；这 时水蒸气压缩箱37中的水蒸气中产生液体水雾，打开汽水分离系统38中的鼓风机384和 水泵386，过饱和水蒸气从汽水分离系统38的k3841 口进入水蒸气冷却器383，产生更多的 液体水雾。通过汽水分离系统38中的汽水分离器385，把雾化的水分分离，通过k3853 口进 入汽水分离系统38的水箱382，没有雾化的水蒸气从k3842 口排出。水泵386使水箱382中的水在水蒸气冷却器383、水箱382之间流动，使水蒸气冷 却器383冷却，同时使水箱382中的水被加热。随着被干燥物体33中的水分蒸发，带走汽化潜热，被干燥物体33的温度下降，而 水蒸气压缩箱37中的过饱和水蒸气温度上升，过饱和水蒸气不断进入汽水分离系统38，被 水蒸气冷却器383冷却、液化，同时使汽水分离系统38的温度上升。把被干燥物体33的温度范围设定一个下限温度和一个上限温度。当被干燥物体33的温度下降到设定的下限温度时，把真空泵35、电磁阀362、汽水 分离系统38中的鼓风机384和水泵386关闭，把电磁阀366，鼓风机387打开，这时空气从 电磁阀366经鼓风机387的k3873 口，鼓风机387，空气加热器389，传热装置391进入干燥 箱32，使干燥箱32充满空气。干燥箱32充满空气后打开电磁阀365，并关闭电磁阀366。干 燥箱内的空气通过电磁阀365，鼓风机387，空气加热器389，传热装置391，被干燥物体33， 传热装置392，电磁阀365循环。空气经过空气加热器389后，会吸收水箱382的水的热量 而加热升温，加热升温后的空气在经过被干燥物体33的通道循环，使被干燥物体33升温。 当被干燥物体33的温度上升到一个设定的上限温度时，把电磁阀361打开，把电磁阀365 关闭，打开真空泵35，把干燥箱32中的空气排出。然后把电磁阀361关闭，把电磁阀362、 汽水分离系统38中的鼓风机384和水泵386打开，重新开始干燥过程。上述第二种实施方式有两个过程第一个过程是在干燥时，抽出被干燥物体的水分蒸发产生的水蒸气，把被抽出的水蒸气压缩产生热量，加热水箱中的水，这个过程称为不 回送热能抽真空干燥过程；另一个过程是利用第一个过程中被加热过的水箱中的水，加热 空气，再用被加热过的空气去加热被干燥物体，这个过程被称为不抽真空而以空气为中间 介质回送热能过程。中间介质不局限于空气，也可以使用其它气体。交替使用这两个过程的方法，被称为不回送热能抽真空干燥和不抽真空而以空气 或者其它气体为中间介质回送热能两个过程交替的方法。通过不回送热能抽真空干燥和不抽真空而以空气或者其它气体为中间介质回送 热能两个过程交替的方法进行对被干燥物体33的干燥，直到被干燥物体33达到干燥要求 时，关闭真空泵35、汽水分离系统38中的鼓风机384和水泵386，打开电磁阀364放出汽水 分离系统38的水箱382中的过量的水，干燥过程结束。
权利要求一种真空干燥设备，其特征在于真空干燥设备包括干燥箱，水蒸气压缩箱，汽水分离系统和一部分在干燥箱内另一部分在水蒸气压缩箱内由热量循环通道连接的传热装置。
2.如权利要求1所述的真空干燥设备，其特征在于水蒸气压缩箱和装有被干燥物体 的干燥箱由一个真空泵连接；水蒸气压缩箱内有汽水分离系统；汽水分离系统包括水蒸气 冷却器，汽水分离器和水箱；在干燥箱中的被干燥物体产生的水蒸气被抽出后，经过真空泵 进入水蒸气压缩箱，水蒸气压缩箱内的水蒸气经过包括水蒸气冷却器、汽水分离器的系统 流动，并且在汽水分离器中分离出水分进入水箱。
3.如权利要求2所述的真空干燥设备，其特征在于水箱连接水蒸气冷却器，用水箱中 的水使水蒸气冷却器冷却。
4.如权利要求2所述的真空干燥设备，其特征在于水箱在连接水蒸气冷却器，用水箱 中的水使水蒸气冷却器冷却的同时，还可以连接水蒸气压缩箱中的传热装置，并通过热量 循环通道连接干燥箱中的传热装置。
5.如权利要求3所述的真空干燥设备，其特征在于水箱里可以有空气加热器，空气加 热器以空气或者其它气体为中间介质；水箱的水用来加热空气加热器中的中间介质，空气 加热器中的中间介质通过热量循环通道连接干燥箱中的传热装置，加热干燥箱中的被干燥 物体。
专利摘要一种真空干燥设备，属于干燥技术的技术领域。目前的干燥设备通常采用把被干燥物体的水分加热变成水蒸气后排出的方法，由于水的汽化潜能大，水汽化后会带走大量的能量，使干燥需要耗费的能量很大。本实用新型通过真空技术把被干燥物体的水分在真空中汽化后，再把水蒸气输送到水蒸气压缩箱中压缩，并把水蒸气压缩产生的热量通过传热装置传递到被干燥物体，回收了汽化的能量；本实用新型同时把水蒸气中的水分压缩液化后的水通过汽水分离器分离排出，达到干燥的目的。本实用新型在干燥的同时回收利用汽化能量，能极大地提高干燥效率，降低能源的消耗。
文档编号F26B5/04GK201706857SQ20102025250
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者丁鹏坤 申请人:丁鹏坤