一種基於毛細管膜的乾燥箱保溫排溼系統的製作方法

2024-04-03 00:43:05

本發明涉及乾燥設備，具體是一種基於毛細管膜的乾燥箱保溫排溼系統。

背景技術：

物料乾燥的過程就是排出水分的過程，歸納起來不外乎兩個步驟：一是通過傳導、對流、輻射等手段向物料提供能量，促使被乾燥物料內部水分轉化為水汽離開物料；二是通過通風換氣等手段，促使被乾燥物料周圍的水汽及時排出，避免重新回到物料中去，也促使第一個步驟繼續順利進行。第一個步驟的相關技術很多，第二個步驟的相關技術不外乎自然通風排溼和鼓風抽氣排溼兩類。

無論自然通風排溼或者鼓風抽氣排溼，都是將被乾燥物料周圍的水汽和熱空氣一起排出。如果新風溫度低於排出的熱空氣溫度，物料表面溫度就會降低，內部水分轉化為水汽的速度下降，乾燥效率就會降低。要維持新風溫度達到恆定數值，就必須持續提供新的能量。自然通風排溼可以不計較熱能損失，鼓風抽氣排溼面臨兩難選擇：換氣速度太快，則快速帶走水汽的同時也排出大量的熱空氣，能量損失很大；換氣速度太慢，則保留熱空氣的同時難以帶走大量水汽，抑制了被乾燥物料中水分轉化為水汽的步驟。目前的乾燥箱為了減少熱量損失，往往採用熱風循環的辦法，使得物料長時間處在高溼度的環境中，不利於物料中的水分及時轉化為水汽離開物料，也延長了乾燥時間。

被乾燥物料如果是蔬菜水果等新鮮農產品，含水量可以達到90%左右，加上乾燥之前如果用清水洗滌，乾燥過程中需要排出大量水分。對於50℃以下的低溫乾燥或陰乾，如果幹燥時間過長、排溼不暢，還會引起被乾燥物料本身的腐爛變質。乾燥排溼過程中帶走熱量的問題是乾燥技術面臨的重大難題。如果排溼過程能夠以排出水汽為主而較少排出熱空氣，即做到「保溫排溼」，將會大幅度降低能耗，提高幹燥效率。

技術實現要素：

本發明主要針對如何實現保溫排溼的問題，發明了一種基於毛細管膜的乾燥箱保溫排溼系統，該裝置利用了毛細管膜的毛細現象，實現保溫排溼。

毛細現象，又稱毛細管作用，是指液體在細管狀物體內側，由於內聚力與附著力的差異而浸潤（在毛細管中凝結成液體）的現象。能夠產生明顯毛細現象的管叫做毛細管。在自然界和日常生活中有許多毛細現象的例子。植物莖內的導管就是植物體內的極細的毛細管，它能把土壤裡的水分吸上來。磚塊吸水、土壤蒸騰、毛巾吸汗、粉筆吸墨水都是常見的毛細現象。在這些物體中有許多細小的孔道，起著毛細管的作用。

當空氣溼度足夠大時，水汽在毛細管內就會自動凝結成液態水，使毛細管溼潤；當空氣溼度減小時，凝結在毛細管內的液態水就會蒸發到空氣中形成水汽，毛細管就會變幹。可見毛細管的溼與幹（即毛細管內水的凝結與蒸發）是與周圍空氣溼度密切相關的可逆過程。

比如毛巾、棉布、海綿等，布滿毛細管的材料整體上可以看做一張「毛細管膜」。如果毛細管膜兩側空氣溼度存在較大差異，溼度較大一側的水汽就會在毛細管膜上凝結成液態水使毛細管膜溼潤，而溼度較小一側的空氣就會促使溼潤的毛細管膜上的液態水部分揮發成水汽而進入空氣中。這樣，經過毛細管膜的毛細管作用，經歷「空氣中水汽——毛細管內液態水——空氣中水汽」的轉化過程，水汽就從高溼度一側轉運到低溼度一側，完成了「排溼」。在轉運水汽（排溼）的過程中，毛細管膜本身始終是溼潤的，其中的毛細管對於水汽以外的氣體是「封閉」的，熱空氣不容易通過毛細管膜實現轉運。水汽在毛細管膜上凝結成液態水所放出的熱量等於毛細管膜上液態水揮發成水汽所吸收的熱量，整個水汽轉運的排溼過程中，放熱與吸熱是平衡的，如果熱空氣通過毛細管膜逸出量很少，可以認為排溼過程是「保溫」的。

毛細管膜兩側僅僅依靠溼度差實現水汽轉運，排溼的效率仍然低下。如果在毛細管膜兩側形成氣體壓力差，即通過鼓風、抽氣的方式，使得毛細管膜高溼度一側的氣體壓力大於低溼度一側的氣體壓力，那麼壓力差也會促使排溼過程加速完成。應當注意的是，毛細管膜兩側的氣體壓力差不能過大也不能過小：兩側氣體壓力差過大，則不能保證毛細管膜上的所有毛細管都處於溼潤狀態，水汽以外的其他熱空氣就會通過毛細管膜上的孔隙「洩漏」出去，達不到保溫效果；兩側氣體壓力差過小，則水汽轉運的動力不足，排溼效果不好。最佳的壓力差取值範圍應該是：保證毛細管膜整體溼潤的前提下，儘可能增大氣體壓力差。換言之，當被乾燥物料周圍空氣溼度較大時，毛細管膜完全溼潤，可以適當增大毛細管膜兩側氣體壓力差；當被乾燥物料周圍空氣溼度較小時，毛細管膜溼潤程度不高，可以適當減小毛細管膜兩側氣體壓力差；始終保持毛細管膜整體溼潤。

通過上述分析，基於毛細管膜，使被乾燥物料一側的氣體壓力適當高於毛細管膜的另一側，就可以在保溫的前提下促使物料中逸出的水汽快速通過毛細管膜轉運到另一側，達到排溼的目的，同時減少因熱空氣排出引起的能量損失。

本發明的上述技術問題是通過以下技術方案得以實施的：一種基於毛細管膜的乾燥箱保溫排溼系統，包括乾燥箱，其特徵在於，乾燥箱的外側設置有一段袋狀的毛細管膜，該毛細管膜設置為一端封閉、一端開口，其開口的一端通過緊固件連接於乾燥箱內側壁面，則毛細管膜內的空間與乾燥箱內的空間連通。

所述毛細管膜內設置有用於檢測溼度並傳輸數據的溼度傳感器，並且在毛細管膜的內側或外側設置有用於鼓風或者抽氣的風機裝置。

作為優選，在毛細管膜的內側，設置有用於鼓風的吹風裝置，該吹風裝置的啟動控制器設置有用於接收溼度數據信息的信號接收器。

作為優選，所述毛細管膜的外圍設置有一段排溼管道，排溼管道的一端連接於乾燥箱，另一端開口。

作為優選，所述排溼管道內、毛細管膜的外側設置有用於抽氣的抽氣裝置；該抽氣裝置的啟動控制器設置有用於接收溼度數據信息的信號接收器。

作為優選，所述毛細管膜是由植物纖維材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構。

作為優選，所述毛細管膜是由動物纖維材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構。

作為優選，所述毛細管膜是由人造纖維材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構。

作為優選，所述毛細管膜是由金屬纖維材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構。

作為優選，所述毛細管膜是由植物纖維材料、動物纖維材料、人造纖維材料、金屬纖維材料中的至少兩種材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構；毛細管膜還可以是能被水浸潤的海綿等發泡材料。

上述毛細管膜通過毛細管膜固定配件固定在乾燥箱壁上，將乾燥箱內部擺放被乾燥物料的空間（稱為毛細管膜內側）與外部排溼的空間（稱為毛細管膜外側）通過毛細管膜分隔開來。溼度傳感器安裝在毛細管膜內側，也可以安裝在毛細管膜上，用於檢測並傳輸溼度數據。風機可以安裝在毛細管膜內側面向毛細管膜鼓風，也可以安裝在毛細管膜外側面向毛細管膜抽氣，或者同時在內側和外側安裝鼓風和抽氣風機。所述排溼管道的開口端通向乾燥箱外，用於排出溼氣水汽。風機的控制器聯接能夠接受溼度傳感器的信息，同時控制風機啟閉，當溼度達到一定數值時啟動風機排溼，溼度增大則加大風機功率，溼度減小則降低風機功率，溼度低於一定數值則停止風機運行。

綜上所述，本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明提供了基於毛細管膜的乾燥箱保溫排溼系統，利用毛細管膜原理，使被乾燥物料一側的氣體壓力適當高於毛細管膜的另一側，就可以在保溫的前提下促使物料中逸出的水汽快速通過毛細管膜轉運到另一側，達到排溼的目的，同時減少因熱空氣排出引起的能量損失，即做到保溫排溼，又大幅度降低能耗，提高幹燥效率。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中標號為：1、乾燥箱；2、緊固件；3、排溼管道；4、毛細管膜；5、吹風裝置；6、溼度傳感器；7、抽氣裝置。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

實施例1：

如圖1所示，一種基於毛細管膜的乾燥箱保溫排溼系統，包括乾燥箱1，乾燥箱1的外側設置有一段袋狀的毛細管膜4，該毛細管膜4設置為一端封閉、一端開口，其開口的一端通過螺栓螺母或螺釘等緊固件2固定連接於乾燥箱1內側壁面，則毛細管膜4內的空間與乾燥箱1內的空間連通。

所述毛細管膜4的外圍設置有一段排溼管道3，排溼管道3的一端連接於乾燥箱1，另一端開口。

所述毛細管膜1內安裝一有用於檢測溼度並傳輸數據的溼度傳感器6，並且在毛細管膜4的內側安裝一用於鼓風的吹風裝置5，其吹風口朝著毛細管膜4，吹風裝置5的啟動控制器設置有用於接收溼度數據信息的信號接收器6；或者，在排溼管道3內、毛細管膜4的外側安裝一用於抽氣的抽氣裝置7；該抽氣裝置7的啟動控制器設置有用於接收溼度數據信息的信號接收器。

所述毛細管膜4是由植物纖維材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構；或者是由動物纖維材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構；或者是由人造纖維材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構；或者是由金屬纖維材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構；或者是由植物纖維材料、動物纖維材料、人造纖維材料、金屬纖維材料中的至少兩種材料編織而成的緻密的、能夠被水浸潤的膜結構；毛細管膜還可以是能被水浸潤的海綿等發泡材料。

乾燥過程：

在乾燥箱箱體上安裝排溼管道。排溼管道內安裝袋狀（布套狀）的毛細管膜。布套狀毛細管膜的開口端通過毛細管膜固定配件固定在乾燥箱箱體上，袋狀（布套狀）毛細管膜的封口端沿排溼管道向管口方向伸展。毛細管膜內側是乾燥箱內部高溼度區域，毛細管膜外側是排溼管道的第溼度區域，通向排溼管道出口。

乾燥過程開始後，隨著乾燥箱內部溫度和溼度的升高，毛細管膜因內側水汽凝結而溼潤，其中的毛細管幾乎被凝結的液態水所封閉。當毛細管膜內側的空氣溼度增大到一定數值時，溼度傳感器將信號傳遞給控制器，控制器啟動風機運行。毛細管膜內側的風機將乾燥箱內的溼熱空氣吹向毛細管膜，增大空氣壓力，促使水汽在毛細管膜上凝結成液態水。毛細管膜外側的風機向外抽氣，促使毛細管膜上的液態水蒸發成為水汽，通過排溼管道排出。由於排溼過程中毛細管膜始終處於溼潤狀態，阻止了熱空氣通過毛細管膜排出，熱量散失少，實現保溫排溼，達到節能的目的。

現有的乾燥設備經過適當改造，安裝了毛細管膜，都可以實現保溫排溼，達到節能的目的。本發明適用於乾燥各種含水量較高的農產品、水產品、中藥材等。

文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。