[实用新型]基于毛细管膜的干燥箱保温排湿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及干燥设备，具体是一种基于毛细管膜的干燥箱保温排湿装置。

背景技术

物料干燥的过程就是排出水分的过程，归纳起来不外乎两个步骤：一是通过传导、对流、辐射等手段向物料提供能量，促使被干燥物料内部水分转化为水汽离开物料；二是通过通风换气等手段，促使被干燥物料周围的水汽及时排出，避免重新回到物料中去，也促使第一个步骤继续顺利进行。第一个步骤的相关技术很多，第二个步骤的相关技术不外乎自然通风排湿和鼓风抽气排湿两类。

无论自然通风排湿或者鼓风抽气排湿，都是将被干燥物料周围的水汽和热空气一起排出。如果新风温度低于排出的热空气温度，物料表面温度就会降低，内部水分转化为水汽的速度下降，干燥效率就会降低。要维持新风温度达到恒定数值，就必须持续提供新的能量。自然通风排湿可以不计较热能损失，鼓风抽气排湿面临两难选择：换气速度太快，则快速带走水汽的同时也排出大量的热空气，能量损失很大；换气速度太慢，则保留热空气的同时难以带走大量水汽，抑制了被干燥物料中水分转化为水汽的步骤。目前的干燥箱为了减少热量损失，往往采用热风循环的办法，使得物料长时间处在高湿度的环境中，不利于物料中的水分及时转化为水汽离开物料，也延长了干燥时间。

被干燥物料如果是蔬菜水果等新鲜农产品，含水量可以达到90%左右，加上干燥之前如果用清水洗涤，干燥过程中需要排出大量水分。对于50℃以下的低温干燥或阴干，如果干燥时间过长、排湿不畅，还会引起被干燥物料本身的腐烂变质。干燥排湿过程中带走热量的问题是干燥技术面临的重大难题。如果排湿过程能够以排出水汽为主而较少排出热空气，即做到“保温排湿”，将会大幅度降低能耗，提高干燥效率。

发明内容

本实用新型主要针对如何实现保温排湿的问题，发明了一种基于毛细管膜的干燥箱保温排湿装置，该装置利用了毛细管膜的毛细现象，实现保温排湿。

毛细现象，又称毛细管作用，是指液体在细管状物体内侧，由于内聚力与附着力的差异而浸润（在毛细管中凝结成液体）的现象。能够产生明显毛细现象的管叫做毛细管。在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子。植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管，它能把土壤里的水分吸上来。砖块吸水、土壤蒸腾、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象。在这些物体中有许多细小的孔道，起着毛细管的作用。

当空气湿度足够大时，水汽在毛细管内就会自动凝结成液态水，使毛细管湿润；当空气湿度减小时，凝结在毛细管内的液态水就会蒸发到空气中形成水汽，毛细管就会变干。可见毛细管的湿与干（即毛细管内水的凝结与蒸发）是与周围空气湿度密切相关的可逆过程。

比如毛巾、棉布、海绵等，布满毛细管的材料整体上可以看做一张“毛细管膜”。如果毛细管膜两侧空气湿度存在较大差异，湿度较大一侧的水汽就会在毛细管膜上凝结成液态水使毛细管膜湿润，而湿度较小一侧的空气就会促使湿润的毛细管膜上的液态水部分挥发成水汽而进入空气中。这样，经过毛细管膜的毛细管作用，经历“空气中水汽——毛细管内液态水——空气中水汽”的转化过程，水汽就从高湿度一侧转运到低湿度一侧，完成了“排湿”。在转运水汽（排湿）的过程中，毛细管膜本身始终是湿润的，其中的毛细管对于水汽以外的气体是“封闭”的，热空气不容易通过毛细管膜实现转运。水汽在毛细管膜上凝结成液态水所放出的热量等于毛细管膜上液态水挥发成水汽所吸收的热量，整个水汽转运的排湿过程中，放热与吸热是平衡的，如果热空气通过毛细管膜逸出量很少，可以认为排湿过程是“保温”的。

毛细管膜两侧仅仅依靠湿度差实现水汽转运，排湿的效率仍然低下。如果在毛细管膜两侧形成气体压力差，即通过鼓风、抽气的方式，使得毛细管膜高湿度一侧的气体压力大于低湿度一侧的气体压力，那么压力差也会促使排湿过程加速完成。应当注意的是，毛细管膜两侧的气体压力差不能过大也不能过小：两侧气体压力差过大，则不能保证毛细管膜上的所有毛细管都处于湿润状态，水汽以外的其他热空气就会通过毛细管膜上的孔隙“泄漏”出去，达不到保温效果；两侧气体压力差过小，则水汽转运的动力不足，排湿效果不好。最佳的压力差取值范围应该是：保证毛细管膜整体湿润的前提下，尽可能增大气体压力差。换言之，当被干燥物料周围空气湿度较大时，毛细管膜完全湿润，可以适当增大毛细管膜两侧气体压力差；当被干燥物料周围空气湿度较小时，毛细管膜湿润程度不高，可以适当减小毛细管膜两侧气体压力差；始终保持毛细管膜整体湿润。