[01362794]一种果蔬低压过热蒸汽干燥乏汽余热两级热泵回收装置及方法

项目成果任务来自国家自然科学基金项目“城市污泥过热蒸汽多效联合干燥机理研究（项目编号：51168038）”。过热蒸汽干燥（Superheated Steam Drying）是一项最近发展起来的新技术,它是指利用过热蒸汽直接与被干物料接触而去除水分的一种干燥方式。根据国际干燥协会主席Mujumdar介绍,过热蒸汽干燥单位净能耗仅为1000～1500kJ/㎏水,为普通热风干燥热耗的1/3,是一种很有发展前景的节能干燥新技术。但高压或常压过热蒸汽干燥温度应在倒置温度（理论值为160～200℃）以上,实际干燥温度在200℃以上,不适合果蔬等热敏性物料干燥。低压过热蒸汽干燥温度在100℃以下,最初关注低压过热蒸汽是为了解决在常压或高压下,当达到蒸汽饱和温度时,食品可能会发生融化、玻璃化转变或受到破环等原因。低压过热蒸汽干燥不仅具有传热系数高,表面不易结壳,水分传递阻力小等优点,显著的优势是易于回收干燥过程产生二次蒸汽的潜热与显热,大大降低高水分物料干燥能耗,与真空溶液蒸发原理相似,具有高效节能的优势。应用热泵制冷系统蒸发器来回收干燥过程产生二次蒸汽潜热,通过热泵工质循环在冷凝器中释放出全部潜热作为干燥系统的热源。由于干燥介质为低压过热蒸汽,其凝结温度为系统压力对应的水蒸汽凝结温度（不是大气环境的露点）,热泵蒸发器非常容易使干燥介质（蒸汽）达到凝结温度,全部回收干燥过程产生多余蒸汽的凝结热,物料中的水分在干燥过程蒸发,在热泵蒸发器凝结成液态水,全部回收干燥过程水分蒸发潜热,节能效果十分显著。本发明涉及一种果蔬低压过热蒸汽干燥乏汽余热两级热泵回收装置,包括热水箱、闪蒸器、干燥箱、第一级热泵蒸发器、第一级压缩机、第一级热泵冷凝器、第一级热泵膨胀阀、第二级热泵蒸发器、第二级压缩机、第二级热泵冷凝器、第二级热泵膨胀阀、真空泵、缓冲罐、管道泵、循环水泵。该发明的有益效果是以低压过热蒸汽为干燥介质,干燥效率高,避免了在高温干燥条件下果蔬出现热损伤,干燥质量好;实现应用两级热泵回收干燥过程产生二次蒸汽潜热与显热,节能效果显著。应用第一级热泵与第二级热泵相结合的两级热泵组合回收干燥过程产生二次蒸汽潜热与显热,形成一个较大温差区间的蒸发温度和冷凝温度两级热泵余热回收系统。