[发明专利]带闪蒸器喷气增焓热泵真空冷冻干燥组合设备节能控制方法

摘要

本发明涉及一种带闪蒸器的喷气增焓热泵真空冷冻干燥组合设备节能控制方法，特点是控制系统的节能控制方法步骤为根据食品干燥工艺要求确定干燥室加热隔板的加热介质的入口温度T1；根据组合设备干燥室的真空度要求以及组合设备运行过程中捕水器表面霜层厚度的变化，确定组合设备运行过程中捕水器的蒸发温度T4随运行时间t变化的函数式；根据不同捕水器的蒸发温度T4和冷凝器的冷凝温度T2，以制冷系统能效比最大为原则；根据捕水器的蒸发温度T4随运行时间变化的函数式，通过二级节流阀的开度调节及喷气增焓变频压缩机的转速调节来实现；根据函数式计算确定的闪蒸器制冷剂最佳中间温度T3，通过一级节流阀的开度调节来实现。其优点为捕水器蒸发温度能够根据捕水器表面结霜厚度变化动态调整，实现了带闪蒸器喷气增焓制冷系统的运行节能，使其运行更加节能。

主权项

一种带闪蒸器的喷气增焓热泵真空冷冻干燥组合设备节能控制方法，其特征在于组合设备包括真空系统（1）、喷气增焓变频压缩机（2）、冷却水流量调节阀（3）、旁通换热器（4）、加热介质循环泵（5）、冷凝器（6）、干燥室加热隔板（7）、闪蒸器（8）、一级节流阀（9）、二级节流阀（10）、平板型捕水器（11）、控制系统（12）、加热介质入口温度传感器（13）、冷凝温度传感器（14）、中间温度传感器（15）及捕水器蒸发温度传感器（16）；其中所述加热介质入口温度传感器（13）感应进入干燥室加热隔板（7）的加热介质的入口温度T1，冷凝温度传感器（14）感应流出冷凝器（6）的制冷剂的冷凝温度T2，中间温度传感器（15）感应进入闪蒸器（8）的制冷剂中间温度T3，捕水器蒸发温度传感器（16）感应进入平板型捕水器（11）的制冷剂的蒸发温度T4；所述控制系统（12）的节能控制方法包括步骤如下：（一）根据食品干燥工艺要求确定干燥室加热隔板（7）的加热介质的入口温度T1，以此为控制对象通过调节冷却水流量调节阀（3）的开度来实现，当实际温度大于设定值时，冷却水流量调节阀（3）的开度加大，反之减小；（二）根据组合设备干燥室的真空度要求以及组合设备运行过程中平板型捕水器（11）表面霜层厚度的变化，确定组合设备运行过程中平板型捕水器（11）的蒸发温度T4随运行时间t变化的函数式，以下是一种简化的计算方法：（a）根据确定干燥室的真空度，得到平板型捕水器（11）的对应水蒸气凝华温度，平板型捕水器（11）的表面霜层温度必须低于此温度，此温度也即组合设备开始运行时平板型捕水器（11）的初始蒸发温度T41；（b）根据平板型捕水器（11）的总捕水量和表面积，确定整个运行周期结束时平板型捕水器（11）表面结霜厚度d，得到运行周期结束时平板型捕水器（11）的最终蒸发温度T42，因此整个运行周期S时间内平板型捕水器（11）初始蒸发温度与最终蒸发温度的温差ΔT=T41‑T42；（c）因整个运行周期S时间内，单位时间升华水量不同，根据实际运行规律，其运行过程基本可以分为两个阶段，第一阶段在一半的运行时间内即0～0.5S，升华水量约为总水量的70%±10%，且单位时间升华量基本相同；在第二阶段余下的运行时间内也即0.5S～S，升华水量约为总水量的30%±10%，单位时间升华量同样基本相同；以平板型捕水器来计算，则第一阶段平板型捕水器（11）的蒸发温度T4随运行时间t变化的函数式Ⅰ为T4= T41－1.4*（t/s）*ΔT，式Ⅰ中，，在第二阶段平板型捕水器（11）的蒸发温度T4随时间t变化的函数式Ⅱ为T4= T41－0.4ΔT‑0.6*（t/s）*ΔT,式Ⅱ中，，考虑到给蒸发温度一定安全余量，实际蒸发温度T4可在上述计算值的基础上降低2～3℃；（三）根据不同平板型捕水器（11）的蒸发温度T4和冷凝器（6）的冷凝温度T2，以制冷系统能效比最大为原则，通过实验得到闪蒸器（8）最佳的制冷剂温度T3，并通过回归方法得到闪蒸器（8）的制冷剂最佳温度T3随平板型捕水器（11）的蒸发温度T4和冷凝器（6）的冷凝温度T2变化的函数式Ⅲ；（四）根据平板型捕水器（11）的蒸发温度T4随运行时间变化的函数式Ⅰ及函数式Ⅱ，通过二级节流阀（10）的开度调节及喷气增焓变频压缩机（2）的转速调节来实现，当平板型捕水器（11）的蒸发温度T4实际值高于计算值时，喷气增焓变频压缩机（2）的转速提高，二级节流阀（10）的开度相应减小，当实际值低于计算值时，喷气增焓变频压缩机（2）的转速降低，二级节流阀（10）的开度相应加大；（五）根据函数式Ⅲ计算确定的闪蒸器（8）制冷剂最佳中间温度T3，通过一级节流阀（9）的开度调节来实现，当闪蒸器（8）制冷剂最佳中间温度T3实际值高于计算值时，一级节流阀（9）的开度相应减小，当实际值低于计算值时，一级节流阀（9）的开度相应加大。