CN114223409A - 一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统 - Google Patents

Abstract

一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统。本发明公开了一种粮食出仓前改善粮食品质的增湿调质系统，该系统利用水净化器和格栅风口，提高增湿调质水汽质量；利用空气源热泵系统和超声波雾化器的结合，再根据粮情监控系统的数据，使进风温度略高于粮堆的初始温度，不受季节和天气条件影响，对粮食进行有效的增湿调质；改进通风方式，采取“上下结合”“动静结合”“选择增湿”“分区处理”的通风方式，精度高，有利于控制粮食的水分增幅、缩小粮堆的水分梯度，解决水分分布不均匀、谷物内部水分梯度较大的问题；在保证谷物货架期不被缩短的同时，提高了储粮工艺品质和加工性能，减少流通过程中的破碎，提高了仓储企业的经济效益。

Description

一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统

技术领域

本发明属于粮油储藏领域，尤其是一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统。

背景技术

在粮食流通的诸个环节中，粮食储藏是最核心的，应采取有效的手段和措施，最大程度的让食物品质不发生变化，降低损害，节省成本。其中机械通风在粮食通风储藏中具有降温降水效果显著、费用较低等特点，在确保储粮安全方面发挥着至关重要的作用。但是长期的进行低温干燥空气交换降温的同时，也大大提高了粮食储藏过程中水分的散失量。特别是盛产早、中稻的地区，经过通风后，会使干燥的粮食水分降得更低。据调查：稻谷储藏2～3年后，水分普遍降到12％以下，损失率高达1％～2％；加工时碎米增多，出米率降低2％以上。小麦在轮换出库时，平均水分通常会降至11.0％～11.5％，水分降幅达1.0％～1.5％；水分的降低一方面导致出库粮食重量减少，甚至超耗，给仓储企业带来经济损失；另一方面粮食水分过低，导致粮食外观质量下降、食用品质下降、加工品质下降，过于干燥的粮食，失去固有的色、香、味，使蒸煮品质降低，口感差，不新鲜。因此，在粮食出库前对低水分粮进行科学的增湿调质处理，使出库小麦水分达到或基本接近规定的安全水分标准。不但可以减少因储藏期间水分降低造成的重量损失，而且可在一定程度上改善粮食的加工工艺品质，从而提高经济效益和社会效益。

目前，对谷物进行增湿的方式一般有1)移动式控温增湿机；2)直接喷干蒸汽；3)加热蒸发：电热式、电极式、蒸汽发生器；4)红外线加湿式；5)喷雾蒸发：高压喷雾式、离心式、超声波式；6)湿膜加湿式。其中超声波雾化由于耗电量小、洁净加湿、控制性能好、雾粒小而均匀等优点，常用于粮仓的增湿调质。超声波造雾的原理是调质机内装有集成化超声波雾化器，在高频电磁源作用下，使水空化成雾状送入汽化箱，与由风机从粮堆抽出的空气在汽化箱内相互融合，使水分子吸收空气热量而汽化成湿空气，再与粮仓通风网络系统对接，送入粮堆，加大粮堆中空气湿度，使粮堆孔隙内水汽压大于粮粒内的水汽压，形成压力差，促使粮粒不断吸收水汽，达到粮食调质的目的。

但现有的增湿调质包括超声波增湿调质还面临以下问题：1)通风方式固定，导致增湿不均匀，水分增湿幅度存在较大梯度，或近通风口处粮食局部最高水分达到安全线以上，容易造成结露；2)超声波雾化器对水质要求较高，低水质水雾对粮食和仓内空气造成影响；3)调质通风条件的时机十分依赖天气条件；4)对于原始水分较高的稻谷，增湿调质效果不确定，容易突破安全储存水分；5)风道结露易造成坏粮。

经过对现有技术文献的检索发现，对粮仓储粮水分进行控制方面的应用，目前已经申请的专利有：(1)专利《一种环流控湿储粮方法》(专利申请号：CN202010922715.8)公开了一种环流控湿储粮方法；(2)专利《一种具有保水降温功能的内环流控温系统》(专利号：CN202021549095.X)公开了一种具有保水降温功能的内环流控温系统；(3)专利《超声波储粮智能增湿调质专用设备及应用技术》(专利号：CN200710034889.5)公开了一种用来控制储粮水分，提高粮食工艺和食用品质的超声波储粮智能增湿调质专用设备及应用技术。以上专利所公开的方法都是对粮食水分进行控制但没有根据实际粮情进行调整，无法应用于复杂粮情粮仓的调质。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，包括风机、表冷器、水箱、制冷系统、超声波雾化器、通风管道、地槽栏网、上部进风口、温湿度检测探头、温湿度输出装置和补水箱；

所述风机、表冷器和超声波雾化器沿风向依次设置于通风管道内，所述表冷器的入口与水箱的冷侧出口相连，所述表冷器的出口与水箱的冷侧入口相连，所述水箱的热侧入口与制冷系统的出口相连，所述水箱的热侧出口与制冷系统的入口相连，所述超声波雾化器和补水箱相连，所述通风管道一路与上部进风口相连，另一路与地槽栏网相连，粮仓内设置有若干温湿度检测探头，若干温湿度检测探头均与温湿度输出装置相连。

进一步的，所述通风管道内还设置有格栅风口。

进一步的，所述超声波雾化器与补水箱之间设置有水净化器，所述补水箱与水净化器之间通过补水管道相连。

进一步的，所述表冷器和水箱之间的管路上均设置有电磁阀，所述表冷器的入口与水箱的冷侧出口之间设置有热泵，所述水箱和制冷系统之间的管路上均设置有电磁阀，所述水箱的热侧入口与制冷系统的出口之间设置有热泵。

进一步的，所述温湿度检测探头和温湿度输出装置之间通过温湿度检测电缆连接。

进一步的，粮仓储粮最高水平线以上壁面处设置有电动排风阀。

进一步的，所述通风管道与地槽栏网之间设置有地槽入口阀门。

进一步的，所述地槽栏网上设置有若干地槽进风口阀门。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用空气源热泵系统和超声波雾化器，并对通风方式进行了改善。现有技术标准对调质通风条件的规定说明进仓气流温度和湿度对增湿效果影响较大，利用空气源热泵系统用较小的运行代价实现了不依赖天气条件的通风，同时热泵产生的热量使得水汽雾化程度好、粒度小，有利于粮食吸收，还可以避免风道结露所造成的坏粮事故；通风方式进行改进，采取“上下结合、动静结合、选择增湿、分区处理”，根据温湿度传感器的数据所反映的粮情实时调整通风方式，有利于控制粮食的水分增幅、缩小粮堆的水分梯度，解决水分分布不均匀、谷物内部水分梯度较大的问题；组合机箱第一部分设置格栅风口，补水箱和超声波雾化器之前设置水净化装置，提高送风空气品质和超声波雾化器产生水雾品质，避免杂质和水中细菌对粮食品质造成影响。

进一步的，补水箱和超声波雾化器之间增加一个水净化装置，组成多个设备的组合机箱，风机前安装格栅风口，保证送风和用水的品质。

进一步的，粮食底部、地槽通风口处安装多个阀门，通过多个阀门的开闭进行储粮区域的选择性送风，改进通风方式，根据粮情选择不同的通风方式。

进一步的，结合空气源热泵系统，根据粮情监控系统的数据，对送风温度进行控制，通风调质不受季节和天气条件的影响。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的总体结构示意图。

其中：1-格栅风口，2-风机，3-表冷器，4-水箱，5-制冷系统，6-超声波雾化器，7-通风管道，8-地槽入口阀门，9-地槽进风口阀门，10-地槽栏网，11-上部进风口，12-温湿度检测电缆，13-温湿度检测探头，14-电动排风阀，15-温湿度输出装置，16-补水箱，17-补水管道，18-水净化器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，具体连接方式如下：格栅风口1、风机2、表冷器3和超声波雾化器6组成组合机箱，置于粮仓外部；组合机箱其中的表冷器3和水箱4、制冷系统5构成封闭的循环回路，形成完整的空气源热泵系统；组合机箱右侧上部连接通风管道7，下部依次连接水净化器18和补水箱16；通风管道7连接地槽入口阀门8和11上部进风口，地槽入口阀门位于粮仓储粮下地槽最左侧，上部进风口位于粮仓储粮最高水平线以上壁面处；风通过地槽入口阀门8进入地槽，另一部分通过上部进风口11进入粮仓上部空气区域进行下行式通风；进入地槽入口阀门8的送风通过地槽栏网10从粮仓底部进入仓内进行上行式通风；温湿度检测电缆12、温湿度检测探头13和温湿度输出装置15构成粮情监控系统，及时反馈粮仓内粮情数据。

本发明的工作过程：

系统运行时：风机2向系统内部送风，首先经过格栅风口1，提升进风空气品质；接着送风进入表冷器3，根据温湿度输出装置15显示的数据决定对送风进行制冷或加热，表冷器3上部依次连接水箱4和制冷系统5共同组成空气源热泵系统，制冷系统5吸收空气中的低热能经过内部压缩机做功转化为可供使用的高热能，和水箱4中的水系统交换，再通过表冷器3提供制冷或加热；之后送风进入组合机箱最后一部分超声波雾化器6，在此处送风和超声波雾化器产生的水雾进行充分的混合形成水汽，若送风温度在表冷器3处进行加热则会形成雾化程度更好的更小颗粒水，利于空气吸收，超声波雾化器6的水用完之后，补水箱16的水经过补水管道17流向水净化器18，补水在水净化器中得到净化后进入超声波雾化器6；最后送风通过通风管道7分别流向地槽入口阀门8和上部进风口11，根据阀门的开闭进入粮仓内进行通风调质。

通风调质过程：首先打开地槽进风口阀门9进行上行式通风，通风一段时间后关闭地槽通风口阀门，静置一段时间，让其在静态中进行水分再分配，水分从下部高水分的部位向上部低水分的部位转移，即“动静结合”，静置过后关闭超声波雾化器6，进行一段时间的自然通风，以保证底层粮食水分的均匀性，之后上行式通风完毕。打开上部进风口11、超声波雾化器6，关闭地槽进风口阀门9，进行下行式通风，即“上下结合”，通风一段时间后关闭上部进风口11，静置一段时间，静置过后关闭超声波雾化器6，进行一段时间的自然通风，结束下行式通风。期间温湿度检测探头13实时检测粮情温湿度，通过温湿度检测电缆12显示在温湿度输出装置15中，根据粮情的实时反馈，检测粮仓各区域的水分梯度以及最高水分，若某一区域的最高水分即将到达安全水分线或水分较低，打开这一区域的地槽进风口阀门9，关闭其他地槽进风口阀门，对这一特殊区域进行通自然风均匀水分或加湿，即“选择增湿、分区处理”。通风结束后打开电动排风阀14，排出储粮上部湿润空气。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，其特征在于，包括风机(2)、表冷器(3)、水箱(4)、制冷系统(5)、超声波雾化器(6)、通风管道(7)、地槽栏网(10)、上部进风口(11)、温湿度检测探头(13)、温湿度输出装置(15)和补水箱(16)；

所述风机(2)、表冷器(3)和超声波雾化器(6)沿风向依次设置于通风管道(7)内，所述表冷器(3)的入口与水箱(4)的冷侧出口相连，所述表冷器的出口与水箱(4)的冷侧入口相连，所述水箱(4)的热侧入口与制冷系统(5)的出口相连，所述水箱(4)的热侧出口与制冷系统(5)的入口相连，所述超声波雾化器(6)和补水箱(16)相连，所述通风管道(7)一路与上部进风口(11)相连，另一路与地槽栏网(10)相连，粮仓内设置有若干温湿度检测探头(13)，若干温湿度检测探头(13)均与温湿度输出装置(15)相连。

2.根据权利要求1所述的一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，其特征在于，所述通风管道(7)内还设置有格栅风口(1)。

3.根据权利要求1所述的一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，其特征在于，所述超声波雾化器(6)与补水箱(16)之间设置有水净化器(18)，所述补水箱(16)与水净化器(18)之间通过补水管道(17)相连。

4.根据权利要求1所述的一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，其特征在于，所述表冷器(3)和水箱(4)之间的管路上均设置有电磁阀，所述表冷器(3)的入口与水箱(4)的冷侧出口之间设置有热泵，所述水箱(4)和制冷系统(5)之间的管路上均设置有电磁阀，所述水箱(4)的热侧入口与制冷系统的出口之间设置有热泵。

5.根据权利要求1所述的一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，其特征在于，所述温湿度检测探头(13)和温湿度输出装置(15)之间通过温湿度检测电缆(12)连接。

6.根据权利要求1所述的一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，其特征在于，粮仓储粮最高水平线以上壁面处设置有电动排风阀(14)。

7.根据权利要求1所述的一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，其特征在于，所述通风管道(7)与地槽栏网(10)之间设置有地槽入口阀门(8)。

8.根据权利要求1所述的一种利用空气源热泵和超声波设备的调质系统，其特征在于，所述地槽栏网(10)上设置有若干地槽进风口阀门(9)。

Images