水和空气双重热激处理贮前果蔬的装置
技术领域
本实用新型属于果蔬贮运装置技术领域，主要涉及果蔬的热激处理装置。
背景技术
我国的果蔬产量逐年提高，但是另一方面，由于各地的果蔬存在地域性、季节性，采后果蔬在运输、贮藏以及销售过程中存在的大量的损耗。以往人们为减少采后果蔬的损耗，将它们贮藏在冷库，以提高果蔬的贮藏期。但是对于产于热带以及亚热带的冷敏性果蔬，长时间地贮藏在冷库中，会出现冷害现象。为避免这一现象的发生，对采后冷敏性果蔬贮前热处理，能提高果蔬的抗冷害能力，提高果蔬的贮藏期。随着对采后冷敏性果蔬的抗冷害的深入研究，人们对采后果蔬热处理方式的要求也同步提高。传统的热空气处理采后果蔬，往往会造成果蔬失水过多，提高果蔬的失重率，降低果蔬的品质；传统的热水喷淋处理贮前果蔬，果蔬表面长时间包裹着一层水膜，这对果蔬自身的呼吸作用造成了影响。此外热水喷淋处理贮前果蔬后，需要将果蔬表面的水珠沥干，这一过程需要耗费大量的人力。现如今比较简便的方法通常是将果蔬风干，但这一方法使果蔬吸收的热量逐渐丢失，因为在风干过程中水珠蒸发需要吸热，这一热量由果蔬提供，得不偿失。
显然，现有的热水喷淋处理贮前果蔬与热空气处理贮前果蔬的装置所存在的缺点是亟待解决的。
发明内容
本实用新型的任务有三点，一是克服现有的单一的果蔬贮前热空气处理过程中，果蔬失水率高、耗时长的不足；二是克服单一的果蔬贮前热水喷淋处理过程中，果蔬表面被水膜所包裹，造成果蔬自身呼吸作用受阻的不足；三是有效地去除热水喷淋过后果蔬表面的水珠、减少劳动量等问题。提出利用水和空气两种不同传热介质，恰到好处地对贮前果蔬进行双重热激处理，使得上述三个问题都能完满解决的装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
一种水和空气双重热激处理贮前果蔬的装置，其特征是，装置由空气源热泵装配室、果蔬处理区和喷淋水收集室三部分组成；
果蔬处理区的顶部排列一批热水喷管，热水喷管的下端配置一批喷头，热水喷管的进水端经过第一换热器与设置在空气源热泵装配室中的循环水泵的出口连接，循环水泵的进口通过第一电动三通阀分别与外接水源以及果蔬处理区下部的喷淋水收集室外接出水口连接，喷淋水收集室的外接出水口设有滤网，第一换热器固定于金属板一；
空气源热泵装配室的侧壁下部设置有热风通道，热风通道的进口处有风机，风机的出口经过第二换热器与果蔬处理区的下部连通，第二换热器固定于金属板二；
果蔬处理区的底部设有密闭的保温层，保温层的中部有喷淋水回流孔；果蔬处理区内部的适当部位装设有用于测温的热电偶和测湿度的湿度传感器；果蔬处理区的顶部装置往上排气的风扇，风扇与热水喷管之间装设一块具有一排曲折通道的挡水板；
空气源热泵装配室中装有压缩机，其进口处配置有蒸发器和热力膨胀阀，其出口处通过第二电动三通阀分别连接第一换热器壳程的进口端和第二换热器壳程的进口端，第一换热器壳程的出口端和第二换热器壳程的出口端一同与连接固定于空气源热泵装配室下部的贮液器连通；
本装置外壳由金属外壳和保温层构成方形箱体形状；箱体的顶部有PLC控制面板，箱体前面有显示器和可开启式箱门，显示器配有若干控制按钮。
优化方案：第一换热器采用套管式换热器，外管为无缝钢管，管内套有一根铜管，铜管两端分别与热水喷管及循环水泵连接，外管两端分别与第二电动三通阀及贮液器连接；第二换热器采用套管式换热器，内管为不锈钢管，不锈钢管的两端分别与第二电动三通阀及贮液器连接，外管两端分别与风机及果蔬处理区连接，不锈钢管成来回弯折状，在弯折处设置有折流挡板。
第一换热器内流冷却水，外套管流制冷剂，加强管内制冷剂与外套管中冷却介质的换热。第二换热器管内流制冷剂，管外流来流空气；制冷剂流管的材料为不锈钢，降低高温空气对管道的氧化作用，不锈钢管成来回弯折状，在弯折处设置有折流挡板，用来引导来流空气的流向，使其与管内制冷剂成逆流，加强换热。
优化方案：第一换热器及第二换热器皆采用逆流布置。由于本装置的任务是对果蔬热激，期望热水和热风的温度足够高，且要求尽可能地提高热交换器效率，又因为换热器在相同的进、出口温度条件下，逆流的平均温度差最大，顺流的平均温度差最小；在顺流时冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可以大于热流体的出口温度，因此将第一换热器及第二换热器皆采用逆流布置，有助于换热器高效节能。
优化方案：空气源热泵系统所用制冷剂采用氟利昂R134a。
优化方案：热电偶和湿度传感器与显示器电连接，将温度和湿度这两非电参数转化成电信号并于显示器中显示实时的温度和湿度。显示器跟所述控制面板电相连；通过控制按钮向显示器输入温度、湿度和时间各参数。当人为输入热处理时间时，显示器中的计时器开始计时，并将信号反馈到控制面板。
优化方案：为减少流到蒸发器与之换热的流体所携带的水珠，在蒸发器与果蔬处理区之间设计一挡水板。同时在蒸发器的上方有一风扇，其作用是为产生负压，将果蔬处理区中的空气或者蒸汽卷吸出来。在风扇的吹风口处安装有一层金属网，避免一些杂物影响风扇正常工作，也保证了操作人员的人身安全。
优化方案：第二电动三通阀与第一电动三通阀与PLC控制面板电相连，可以根据不同的要求对电动三通阀进行调整，从而达到改变管内流体流动方向的目的。
优化方案：热力膨胀阀采用外平衡式热力膨胀阀，消除蒸发器内制冷剂因流动阻力较大，出口制冷剂过热度大的问题。
优化方案：果蔬处理区与喷淋水收集室与空气源热泵装配室(1)及外界以保温层隔绝，减少了不必要的热损耗。
本装置能够将果蔬贮前热水喷淋处理技术与果蔬贮前热空气处理技术进行联合，用水和空气这两种传热介质与贮前果蔬换热，达到对贮前果蔬双重热激处理。本装置能够实现对果蔬先热空气处理再进行热水喷淋处理，热水喷淋一定时间后，再次进行热空气处理。在中途对果蔬进行热水喷淋，果蔬表面形成一层水膜，可以避免果蔬热处理过程中果蔬失水太多的问题。水膜形成后，马上进行热空气处理果蔬，对果蔬表面水膜造成了破坏，避免了果蔬表面长时间处在水膜包裹状态而造成果蔬自身呼吸作用受阻这一问题。
本实用新型的有益效果是：
1、将果蔬贮前热水喷淋处理技术与果蔬贮前热空气处理技术进行联合，用水和空气这两种传热介质与贮前果蔬换热，达到对贮前果蔬双重热激处理，避免单一的热空气处理失水率高、耗时长以及单一的热水喷淋处理使得果蔬表面被水膜所包裹造成果蔬自身呼吸作用受阻的不足。
2、热空气的温度较果蔬表面的水珠温度高，水珠蒸发所需要的热量由热空气提供，同时，热空气与果蔬进行二次换热，达到了双重热激处理的效果。此外，在这一过程中，并不需要将果蔬搬出所设计的装置，直接在果蔬处理区进行，减少了劳动量的输出。
3、可以按要求对从压缩机出来的制冷剂改变流动方向，进入不同的冷凝器中，从而实现加热冷却水或者空气的效果。若是加热热水，则可以保证传统的单一的果蔬贮前热水喷淋处理这一过程。若是加热空气，则可以保证传统的单一的果蔬贮前热空气处理这一过程。
4、更具节能性，应用空气源热泵系统来制取热水或者热空气，大大地提高了低位能源(空气能)的利用率。
4、配置第一电动三通阀和第二电动三通阀控制热水与热空气转换，调节方便；配置热电偶和湿度传感器与显示器，控制方便；
5、设置风扇促进果蔬处理区气流流动，设置挡水板，降低回流气体中水气。
附图说明
图1是一种实施例的结构示意图；
图2是实施例的正面内部结构示意图；
图3是装置的立体示意图；
图4是第一换热器的内部结构示意图；
图5是第二换热器的内部结构示意图；
图6是电器控制与显示原理图。
图中，1—空气源热泵装配室；2—果蔬处理区；3—喷淋水收集室；4—压缩机；5—第一换热器；6—第二换热器；7—贮液器；8—风机；9—热力膨胀阀；10—蒸发器；11—第二电动三通阀；12—第一电动三通阀；13—循环水泵；14-1—金属板一；14-2—金属板二；15—金属支架；16—热电偶；17—显示器；18—热水喷管；19—挡水板；20—保温层；21—风扇；22—金属网；23—喷淋水回流孔；24—滤网；25—湿度传感器；26—控制面板；27—可开启式箱门；28—金属条栏；29—控制按钮；30—喷头；31—送风口；32—不锈钢管；33—折流挡板；34—冷却水进口；35—冷却水出口；36—制冷剂入口；37—制冷剂出口；38—金属外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：如图1所示，一种水和空气双重热激处理贮前果蔬的装置，由空气源热泵装配室1、果蔬处理区2和喷淋水收集室3三部分组成。
果蔬处理区2的顶部排列一批热水喷管18，热水喷管18的下端配置一批喷头30，热水喷管18的进水端经过第一换热器5与设置在空气源热泵装配室1中的循环水泵13的冷却水出口35连接，循环水泵13的冷却水进口34通过第一电动三通阀12分别与外接水源以及果蔬处理区2下部的喷淋水收集室3连通，利用第一电动三通阀12更换或者补充循环水，使该装置中的水实现循环。喷淋水收集室3与循环水泵13的连接出水口设有滤网24，考虑到水蒸发供应中会有水垢等杂质产生，所以在出水口处设置滤网24以防止管道的堵塞。第一换热器5固定于金属板一14-1。
空气源热泵装配室1的侧壁下部设置有热风通道，热风通道的进口处有风机8，风机8的出口经过第二换热器6与果蔬处理区2的下部连通，空气循环由风机8从环境大气中引进，经第二换热器6加热后再与果蔬进行换热，最终由装设在装置上部的风扇21卷出到外界环境中。第二换热器6利用金属支架15固定于金属板二14-2上面。
果蔬处理区2的底部设有密闭的保温层20，保温层20的中部有喷淋水回流孔23；果蔬处理区2内部的适当部位装设有用于测温的热电偶16和测湿度的湿度传感器25；果蔬处理区2的顶部装置往上排气的风扇21，风扇21与热水喷管18之间装设一块具有一排曲折通道的挡水板19；风扇21的作用是产生负压，将果蔬处理区中的空气或者水汽抽吸出来。在风扇21的吹风口处安装有一层金属网22，避免杂物影响风扇正常工作，也保证了操作人员的人身安全。参见图2。
空气源热泵装配室1中装有压缩机4，其进口处配置有蒸发器10和热力膨胀阀9，其出口处通过第二电动三通阀11分别连接第一换热器5壳程的制冷剂入口36和第二换热器6壳程的制冷剂入口，第一换热器5壳程的制冷剂出口37和第二换热器6壳程的制冷剂出口一同与连接固定于空气源热泵装配室1下部的贮液器7连通；蒸发器10的外表面与外界相通，方便与环境空气换热；贮液器7装设在金属板二14-2的左侧下部，该位置低于第二换热器6，方便液体制冷剂从流到贮液器。蒸发器10固定于金属板一14-1的左侧位置。
本装置外壳由金属外壳38和保温层20构成方形箱体形状；箱体的顶部有PLC控制面板26，箱体前面有显示器17和可开启式箱门27，显示器17配有若干控制按钮29，箱体内部平摆着若干层可放置果蔬的金属条栏28，参见图3。
第一换热器5采用套管式换热器，外管为无缝钢管，管内套有一根铜管，铜管两端分别与热水喷管18及循环水泵13连接，外管两端分别与第二电动三通阀11及贮液器7连接，第一换热器内流冷却水，外套管流制冷剂，加强管内制冷剂与外套管中冷却介质的换热，参见图4。
第二换热器6采用套管式换热器，内管为不锈钢管32，不锈钢管32的两端分别与第二电动三通阀11及贮液器7连接，外管两端分别与风机8及果蔬处理区2连接，不锈钢管32成来回弯折状，在弯折处设置有折流挡板33。第二换热器6管内流制冷剂，管外流来流空气；制冷剂流管的材料为不锈钢，降低高温空气对管道的氧化作用，不锈钢管32成来回弯折状，在弯折处设置有折流挡板33，用以引导来流空气的流向，使其与管内制冷剂成逆流，加强换热，参见图5。
第一换热器5及第二换热器6皆采用逆流布置，由于本装置的任务是对果蔬热激，期望热水和热风的温度足够高，且要求尽可能地提高热交换器效率，又因为换热器在相同的进、出口温度条件下，逆流的平均温度差最大，顺流的平均温度差最小；在顺流时冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可以大于热流体的出口温度，因此将第一换热器5及第二换热器6皆采用逆流布置，有助于换热器高效节能。空气源热泵系统所用制冷剂采用氟利昂R134a。
热电偶16和湿度传感器25与显示器17电连接，将温度和湿度这两非电参数转化成电信号并于显示器17中显示实时的温度和湿度。显示器17跟控制面板26电相连；通过控制按钮29向显示器17输入温度、湿度和时间各参数。当人为输入热处理时间时，显示器17中的计时器开始计时，并将信号反馈到控制面板26。参见图6。
第二电动三通阀11与第一电动三通阀12与PLC控制面板26电相连，可以根据不同的要求对各电动三通阀进行调整，从而达到改变管内流体流动方向的目的。
热力膨胀阀9采用外平衡式热力膨胀阀9，消除蒸发器内制冷剂因流动阻力较大，出口制冷剂过热度大的问题。
果蔬处理区2与喷淋水收集室3与空气源热泵装配室1及外界以保温层20隔绝，减少了不必要的热损耗。
果蔬处理区2不是一个封闭的区域，它需要跟外在热源进行换热。外在热源有两种形式，即热水与热空气。当用热水喷淋果蔬时，热水从热水喷管18经喷头30自上而下喷淋至果蔬表面；当用热空气处理果蔬时，被风机8卷吸进来的空气在第二换热器6加热，空气温度上升，从送风口31进入果蔬处理区2。在果蔬处理区2中装设有用于测温和测湿度的热电偶16和湿度传感器25。
所需热空气和热水由空气源热泵的第二换热器6和第一换热器5分别加热空气和冷却水得到。为达到这个目的，在压缩机4出口的管道上设置有第二电动三通阀11，通过调节第二电动三通阀11使得高温高压的制冷剂蒸汽按要求改变流动方向。为提高第二换热器6中的来流空气与制冷剂换热效率，在换热器来流空气进口设置有风机8，同时也能抵偿空气在第二换热器6中因流动阻力所带来的能量损失。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
