一種高能效比的衣服真空乾燥器的製作方法

2023-05-22 04:10:31 1

專利名稱：一種高能效比的衣服真空乾燥器的製作方法
技術領域：
涉及一種高能效比的衣服真空乾燥器。
背景技術：
對比文件JP6042863A提出一種乾燥機，包括玻璃箱乾燥機主體、真空泵、排氣管。在工作時能夠在接近常溫的情況下實現乾燥，避免了高溫條件下使乾燥衣服在高溫條件下損壞。其中沒涉及到乾燥的基本原理對乾燥機主體材料的選擇，沒有涉及到乾燥蒸發時真空泵功率與吸熱功率的配比，沒有涉及到是否吸熱及吸熱量大大小對於乾燥速度影響，沒有涉及到乾燥速度對乾燥衣服質量的影響，沒有涉及到是否節能，沒有涉及到節能的能效t匕，沒有涉及到節能對於氣候變化的影響及造成氣候惡劣的必然關係。 乾燥蒸發原理液體在任何溫度都可實現蒸發。沸騰只是蒸發的一個特殊情況。在一定溫度和一定壓力下液態水都有可能變氣態，其條件是氣態水存在一個相應溫度條件下的飽和分壓。在空氣中氣態水未到其飽和分壓就會有更多液態水分子吸收熱量汽化為氣態水分子，乾燥衣服表面是一個平衡場所，溫度是分子平均動能的反應，水分子動能大小反映到飽和壓力中，包括水分的液體溫度和氣體溫度，水的液體溫度高於氣態溫度且未達到氣體飽和分壓就實現蒸發，沸騰是指分子的平均動能所具備的壓力超過外界氣體的壓力，因此蒸發的狀況有兩種，一是在低於沸騰溫度下實現溫和蒸發，二是在高於沸騰溫度下實現蒸發，乾燥是指低於沸騰溫度的蒸發。加熱真空乾燥應該避免高溫加熱，避免沸騰對衣服形成的質量影響。乾燥速度乾燥時間可以幾分鐘、也可以幾小時。要根據乾燥衣物的含水量多少及要求確定乾燥時間，及確定真空乾燥時的乾燥速度。乾燥質量乾燥速度必然影響乾燥質量。長時間乾燥會使細菌滋生，短時間大功率乾燥容易使內部乾燥衣服水分沸騰，導致變形，影響衣服美觀。適宜的乾燥時間及適宜的傳熱功率和傳熱熱溫度可以使物質保質。沸騰的條件沸騰時能夠對乾燥衣服形成損壞，因為壓力突然增大，導致纖維變形，影響衣服壽命。因此避免高溫高壓沸騰和低溫低壓溫沸騰以及常溫常壓沸騰。避免沸騰的關鍵是乾燥衣服的溫度低於現實中氣體的壓力對應的飽和分壓下的溫度。比如水在常壓下蒸發，那麼水的溫度必須低於常壓作為飽和分壓對應的溫度，就是99° C。能效比概念
在目前的真空乾燥領域沒有「能效比」的概念。所述真空乾燥能效比的概念是衣服在不同氣壓不同溫度下都會吸收汽化潛熱由液態或固態水變為汽態或氣態水離開衣服表面實現乾燥，其從外界吸收廢棄熱量的總量與抽氣機(或真空泵)做功總量的比值，稱為真空乾燥的能效比，能效比反應節能的幅度，是節能程度的直接指標。所述廢棄熱量是指大氣、水體、由於真空乾燥內部降溫形成內外溫差所形成的熱量；或者生活、生產、自然界自然狀態產生的廢棄熱源(比如溫泉、地熱)；或者屬於化石能源、核能源以外的其他熱源。節能與氣候變化之間的關係氣候變化是這些年來每個人關心的話題，除了大雨、暴雪、颶風、洪水、沙塵 等「極端天氣」不斷增加之外，太陽光照度在今年大幅度減少，主要表現在天空中陰天、陰雲或多雲的時間在增加，本該「晴朗」的天氣也變成了多雲和少雲。陰雲的存在阻擋了太陽光線，結果是蔬菜和其他綠色植物得不到充足光照，生長速度減緩，抗病能力下降，進而導致人們日常生活中的蔬菜、水果、食品等必須生活用品價格節節攀升。今年春天，南方蔬菜價格達到豬肉價格，這似乎表現為「天災」，但細緻分析下來這不是「偶然」，這是天空逐步走向陰雲化的過程中一個「必然」，並且天空「陰雲」化傾向不斷增加，最終會形成惡性循環。我們賴以生存的地球有變成一個「水」球的危險，我們宣傳綠色生態和節能技術不能僅僅停留在口頭上，重要的是把節能技術落實到計劃和行動方針中來，就是把節能技術進行確定後進而推廣到生產中，以應對越演越烈的氣候變化。節能能夠改變天氣。為什麼？因為節能可以減少熱量排放，地球大氣溫度每升高一度，大氣容納水汽的總量就會提高4%，人類消耗能源的總量不斷增加，人類每消耗一部分能源至少排出大於等同數量的熱量(消耗IKJ能量，可近似形成3KJ熱量排放)，熱量排放不斷加大，本來地球接受太陽熱量和向外層空間排放的熱量接近相等，但加上人類針對太陽能之外的額外能源消耗之後，地球不得不把額外的熱量加大功率向地球外排放，這種加大功率的具體表現方式就是大雨、暴雪、颶風、甚至地震。我們人類自己打破了地球熱量的傳遞機制和平衡機制，使熱量在地球大氣層和巖石圈內逐漸積累，地球溫度不斷攀升，大氣中容納水的能力不斷增強，導致大氣中水分不斷積累，由此直接導致的極端天氣以外，最壞的結果就是天空中陰雲積聚，阻擋陽光，使我們的地球大氣水分含量繼續增加，惡性循環，把我們的地球變成一個「水球」。什麼叫節能？改變天氣的「節能」不是普通意義上的節能，本來目前能源的利用是消耗IKJ能量，可近似形成3KJ熱量排放，那麼節能的目標就是消耗3 KJ能量，僅僅形成IKJ熱量排放.並且具備良好的經濟效益。這就是「能效比」這個詞節能和氣候變化領域內的意義。也就說能效比必須大於3。

發明內容
高能效比是指能效比大於3. 6以上的真空乾燥。目前我國空調、熱泵的能效比2010年新規定大於3. 4為一級，3. 2-3. 4為二級，為區別現階段一級能效比的規定，本申請文件定義大於3. 6為高能效比，最大可以至無窮大，一般當能效比達到20時，就可以節能95%以上。因此本技術方案實現的是適宜快速乾燥、保質乾燥和節能幹燥。目的是實現節能以應對氣候變化。採取的技術方案是密閉容器帶有換熱器和抽氣機，抽氣機連接密閉容器，密閉容器本身是換熱器或者連接換熱器，換熱器分為內換熱器和外換熱器，內、外換熱器相連，夕卜換熱器通過熱傳導、輻射、對流從周圍吸收廢棄熱源的熱量並將熱量傳導至密閉容器或密閉容器內換熱器，密閉容器或密閉容器內換熱器將熱量傳導或輻射至乾燥衣服，密閉容器內的乾燥衣服在抽氣機作用下形成低於常溫常壓的低溫低壓，吸收熱量，蒸發，乾燥，且乾燥衣服的溫度低於密閉容器內的氣體壓力作為水的飽和分壓對應的溫度，其中在密閉容器內外溫差攝氏10° C時的換熱器換熱功率是抽氣機做功功率的I. 8倍以上，在內外溫差20度時的換熱功率是抽氣機做功功率的3. 6倍以上，以此類推，抽氣機工作時內外換熱器溫差大於6°，不超過70° C，此方法在於改變目前我國真空乾燥沒有節能指標的狀態，在真空快速乾燥的同時實現節能幹燥和保質乾燥，能效比3. 6以上，換熱器從環境中吸收熱量，加速地球熱量循環，降低環境溫度,改變大氣中水分含量,應對愈演愈烈的氣候變化，所述快速乾燥是指在節能的前提條件下對衣服的乾燥時間不超過等量乾燥衣服採用其他方式所佔用的乾燥時間。此方法有三種功效1，低溫乾燥節能，能效比大於3.6 ;2，乾燥速度適宜，保質乾燥；3，節能以應對氣候變化。


附圖I為高能效比乾燥裝置的結構示意圖。其中I、外換熱器；2、內換熱器；3、連接內外換熱器的容器壁；4、內換熱器連接的乾燥隔層；5、外換熱器 中的傳熱片；6、隔層內腔；
7、平衡閥；8、指示表；9、抽氣機。
具體實施例方式簡單的說一種高能效比的衣服真空乾燥器涉及一種節能型真空乾燥器，主要解決衣服真空乾燥工藝中實現快速、節能的問題，並具有節能的高聚光比。主要特徵包括增加傳熱速度較快的內外換熱器，換熱器與密閉容器連接，其傳熱功率在密閉容器內外20°溫差時的定溫差傳熱功率與抽氣機的功率之比定義為能效比，其值大於3. 6，外換熱器吸收大氣、水體的熱量或者吸收其他廢棄熱源作為熱動力。此方法能夠實現低溫乾燥節能，能效比大於3. 6 ;且乾燥速度適宜，保質；高效節能應對氣候變化。定溫差傳熱功率是指內外換熱器所處的內外環境存在一定的溫差，當這個溫差為某一固定數值時的傳熱熱功率稱為定溫差傳熱功率，比如溫差為10° C時的傳熱功率稱為10° C定溫差傳熱功率。結合附圖進行一下說明
圖I是結構示意，包括I、外換熱器；2、內換熱器；3、連接內外換熱器的容器壁；4、內換熱器連接的乾燥隔層；5、外換熱器中的傳熱片；6、隔層內腔；7、平衡閥；8、指示表；
9、抽氣機。其中外換熱器I和內換熱器2通過連接內外換熱器的容器壁3連接；內換熱器2連接隔層4，隔層4也可以是內換熱器的一部分，外換熱器可以由散熱片5組成，也可以由其他傳熱較快的熱管組成。根據現實需要靈活設定外換熱器的結構和形狀，但要保證其在較大的傳熱功率。傳熱功率與傳熱面積成正比，與材料熱傳導係數成正比，與材料厚度成反t匕，與溫差成正比。可以採取熱管傳輸方式。具體計算方法由熱力學公式計算。技術指標傳熱功率。即設定溫差10° C、20° C時的定溫差傳熱功率，導熱係數的概念就是I平方面積、I米厚度、1°溫差的情況下歷經I小時的傳熱量，I小時等於3600秒，即I小時傳熱總量除以3600秒得出溫差1° C的定溫差傳熱功率，乘以10或20分別得出溫差為10° C或20° C的定溫差傳熱功率，單位為瓦特。不過注意導熱係數的使用條件，比如導熱材料兩端的傳熱介質是液體還是氣體，什麼液體什麼氣體，具體還要根據空調傳熱領域的數據計算，或者進行傳熱係數的實測。有了定溫差傳熱功率，就可以選擇抽氣機的功率。根據節能需要，10°定溫差傳熱功率要大於抽氣機功率，能效比就是功率的比值。因為和空調、熱泵的壓縮機做功方式不同,抽氣機做功不產生熱量,抽氣機做功之外的能耗部分也可以產生熱量。比如抽氣機做功效率80%，則20%的機械能轉化為熱量，這部分熱量也多倍抽氣機抽氣時附帶氣體被抽走，因此，在真空乾燥領域，直接就是換熱器吸熱量與做功量的比值為能效比，也可以是換熱器的吸熱功率和抽氣機的功率之比作為能效比，二者等值。本節能要求10°定溫差傳熱功率與抽氣機的功率要大於I. 8，因為實際工作溫差一般大於10° C，因此能效比要大於I. 8，溫差為20° C時能效比就大於3. 6，換熱器的「定溫差傳熱功率」很重要，此數據決定工作環境的能效比，因此要設計適中，滿足快速乾燥需要也要滿足節能需要。在抽氣機功率確定的情況下，抽氣機滿負荷運轉時換熱器吸熱的功率大小，就是乾燥機的乾燥功率。乾燥機乾燥功率的選擇要根據乾燥量的多少，實際根據含水量多少計算。含水量多則乾燥需熱量大。IKG水分乾燥約需要熱量2600kj (Ig水升溫1°需4. 18焦耳，IOOOg水升溫100°需要4. 18 X 100000焦耳，蒸發近似需2200000焦耳，共需要2600kj，可差表獲取)根據乾燥時間乾燥量確定乾燥功率。乾燥功率等於乾燥熱量除以乾燥時間。以上功率是指抽氣機的滿負荷功率或變頻功率為一定值時 ，所確定的溫差一定而導致的「定溫差傳熱功率」，即實際乾燥功率。定溫差傳熱功率就是溫差一定的時候換熱器的傳熱功率。設有平衡閥7，即壓力調節閥。小功率乾燥可以去除。設有指示表8，包括壓力表、溫度表、溼度表。在圖中僅以8表示。此指示表可以不設，即可以去除。抽氣機即真空泵，傳統意義上真空泵相對功率較大，因此以低功率的抽氣機代替概念「真空泵」。一
般選擇低功率的抽氣機。生活用乾燥機一般幾十瓦幾百瓦就可以，大規模生產中可以用功率較大的真空泵，因為功率太大會使降溫太多，增加抽氣機做功減小了節能效果，同時乾燥速度太快不利於產品質量。根據經驗根據衣服選擇20分鐘乾燥、I個小時乾燥、I天乾燥、I周乾燥，太快或太慢都不利於節能。達到節能的標準必須是10° C定溫差傳熱功率大於抽氣機功率，內外換熱器工作溫差大於6° ,小於70度,一般溫差為20-30°較為適中。溫差太小無法傳熱及節能，溫差太大會產生沸騰，損壞乾燥衣服，溫差太大也會加強抽氣機做功，對節能不利。曬乾、風乾、晾乾等節能方式可以認為能效比都是無窮大，但乾燥速度緩慢。乾燥速度和乾燥質量是生產中必然考慮的環節，因此，生產中存在加熱式真空乾燥，即燃燒化石能源加熱或電能加熱，這種加熱方式雖然滿足人們對乾燥速度和乾燥質量的要求但無法實現節能，因此可以利用本申請文件的傳熱方式從周圍大氣或自來水或海水或其他低溫熱源吸收熱量，只要不是化石能源和核能，就可以為是節能。因此本申請針對的乾燥方式就是工廠化的乾燥方式及家庭作坊式的乾燥方式，也不排除家庭生活乾燥。吸收外界環境熱量的乾燥方式，類似空調熱泵類從外界吸收熱量，如吸收大氣的熱量，也可以吸收水體的熱量及其他廢棄熱源的熱量。一定需要乾燥速度，因此需要換熱器的換熱功率。10度定溫差傳熱功率可以認為是解決乾燥速度或乾燥功率的首要技術指標。換熱器一般用導熱係數較高的銅、鋁、不鏽鋼製成，也可以是碳鋼，或合金。如果採用玻璃作為換熱器，則必須利用玻璃對高頻光的透光性，即接受輻射能，比如把玻璃容器放入到太陽光線直射條件下，甚至可以通過聚光實現，這種輻射型換熱器不作為本申請討論的內容。雖然任何材料都能吸收熱量但傳熱速度千差萬別。材料的導熱係數從0.01 一直到500，相差幾萬倍，就是說在不同的材料即使在面積相同、厚度相同、溫差相同的情況下傳熱速度會相差幾萬倍，石英玻璃的導熱係數大於I小於2，如果和常用的金屬傳熱器材(導熱係數大於200)，相比在同樣厚度、同樣換熱面積、同樣溫差的情況下換熱速度相差100-200倍。何況金屬的抗拉強度大於玻璃，因此做的可以較薄，薄一倍或者數倍，同時金屬的換熱面積可以較容易做的較大，大一倍或者數十倍數百倍，領域內的技術人員都可以把換熱器或容器壁的換熱速度(與玻璃作為換熱器的換熱速度相對比)做到幾百倍至幾千倍甚至幾萬倍的水平。
乾燥機在抽真空的過渡狀態，含有水汽的空氣在真空泵力的作用下排除密閉容器，水體蒸發，吸熱，溫度降低，同時壓力降低，當溫度降到一定數值，真空泵的最大功率導致的排氣作用力與容器內氣體壓力達到平衡，實現溫差一定，要麼容器內外熱交換平衡，溫差一定，真空泵排氣壓力穩定，因此，當達到相對平衡狀態後，就是完全依賴從外界吸收熱量，這時做功量取決於真空泵實際功率，換熱器換熱量取決於換熱器換熱功率，換熱功率就是所說的「換熱速度」。當換熱功率和真空泵功率相等時，能效比為1，換熱功率是真空泵功率的100倍時，能效比為100。現階段我國能耗是30萬億噸標準煤，而乾燥行業所佔比例為12%，涉及行業為食品、醫藥、化工、飼料、木材加工；衣服乾燥；採取乾燥方式為烘乾、晾乾、風乾、曬乾、凍幹、真空乾燥。並且除了自然乾燥(晾乾、風乾、曬乾、凍幹)外，乾燥中都消耗巨大的能源，節能不僅省下一部分開支。更重要的是節能可以從外界環境吸收熱量，促進地球相對變「冷」，在節能省錢的基礎上加速地球熱量排放平衡機制的形成並降低大氣環境溫度，真能起到並實現應對氣候變化、改善環境、造福人類的目的。但是不用真空乾燥而直接使用蒸發也能使周圍環境降溫，比如夏天我們採取潑水到地面降溫，就是利用蒸發原理。自然界中存在蒸發，為什麼還要使用真空乾燥方式為地球降溫呢？原來地球上的水就是大氣溫度的調節劑，是我們自然界的空調，但是我們人類消耗的動力能源都變成熱量存在於地球表面，這些熱量被水分吸收變成蒸汽到達天空，天空中的含水量越來越高，且大氣每升高1° C，水的飽和分壓約上升4%，即含水能力增加4%，因此，隨著人們排放的熱量逐漸增多，水分逐漸蒸發，大氣中的含水量逐漸增加，因此大雨、大雪頻發。由於水分的蒸發到高空凝結，類似熱力學中的熱管，傳熱速度加快，高空寒冷，對流層-55°，地球這個熱管將高溫冷氣帶到地球表面，又實現大冷，大冷大熱形成颶風，地球各層活動能力增強，就不排除熱力學微觀的分子運動變成宏觀的地殼運動，就是地震，同時天空中水分含量增多，形成陰雲，阻擋光照，也就是太陽光更多的熱量加載到對流層，我們人類繼續消耗千百年來積累的化石能源，繼續為地球增熱，循環往復，惡性循環。因此，節能非常重要，對於佔12%的乾燥耗能，不消耗化石能源，且從環境中吸收熱量直接加速地球熱量循環，並降低環境溫度，全憑節能。因此可以說，消滅佔12%的乾燥耗能對於應對氣候變化意義重大。
權利要求
1.一種高能效比的衣服真空乾燥器，包括密閉容器、抽氣機、換熱器，其特徵是密閉容器連接換熱器和抽氣機，抽氣機連接密閉容器，密閉容器本身是換熱器或者連接換熱器，換熱器分為內換熱器和外換熱器，內、外換熱器相連，外換熱器通過熱傳導、輻射、對流從周圍吸收廢棄熱源的熱量並將熱量傳導至密閉容器或密閉容器內換熱器，密閉容器或密閉容器內換熱器將熱量傳導或輻射至乾燥衣服，密閉容器內的乾燥衣服在抽氣機作用下形成低於常溫常壓的低溫低壓狀態下吸收熱量，蒸發乾燥，且乾燥衣服的溫度低於密閉容器內的氣體壓力作為水的飽和分壓對應的溫度以避免其沸騰，其中在密閉容器內外溫差10° C時的換熱器換熱功率是抽氣機做功功率的I. 8倍以上，在內外溫差20° C時的換熱功率是抽氣機做功功率的3. 6倍以上，以此類推,抽氣機工作時內外換熱器溫差大於6° C,不超過70° C，此方法在於改變目前我國真空乾燥沒有節能指標的狀態，在真空快速乾燥的同時實現節能幹燥和保質乾燥，能效比3. 6以上，換熱器從環境中吸收熱量，加速地球熱量循環，降低環境溫度，改變大氣中水分含量，應對愈演愈烈的氣候變化，所述快速乾燥是指在節能的前提條件下對衣服的乾燥時間不超過等量乾燥衣服採用其他方式所佔用的乾燥時間，所述廢棄熱源的熱量是指大氣、水體、由於真空乾燥內部降溫形成內外溫差所形成的熱量；或者生活、生產、自然界自然狀態產生的廢棄熱源；或者屬於化石能源、核能源以外的其他熱源。
全文摘要
一種高能效比的衣服真空乾燥器涉及一種節能型真空乾燥器，主要解決衣服真空乾燥工藝中實現快速、節能的問題，並具有節能的高聚光比。主要特徵包括增加傳熱速度較快的內外換熱器，換熱器與密閉容器連接，其傳熱功率在密閉容器內外20°溫差時的定溫差傳熱功率與抽氣機的功率之比定義為能效比，其值大於3.6，外換熱器吸收大氣、水體的熱量或者吸收其他廢棄熱源作為熱動力。此方法能夠實現衣服的低溫乾燥並節能，能效比大於3.6；且乾燥速度適宜，保質；高效節能應對氣候變化。
文檔編號D06F58/26GK102644188SQ20121015399
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者馮益安 申請人:馮益安