一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置

1.本发明属于干燥装置技术领域，具体涉及一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置。


背景技术：

2.干燥行业多采用能源密集型的传统干燥技术，如辅热干燥技术、热风干燥技术等，这些传统技术与温室气体排放量相关，能耗越高对环境影响越严重。热干燥技术容易引发食材、药材等产品的热敏性元素和活性化合物大量流失(如维生素、酚类抗氧化剂和膳食纤维等)，感官品质严重下降(如颜色、质地等)，伴随较大损失。此类问题可以采用真空冷冻干燥等技术解决，但存在能耗高、成本高等劣势。
3.高压电场驱动离子风干燥技术，是一种新颖的非热干燥技术，可利用电能产生的离子风和电场力对湿物料直接进行脱水干燥，特别适于含有热敏感有效成分的食材、药材等物料的干燥加工。该技术具有节能环保、提升果蔬等产品的感官品质、间接提高行业的经济效益等特点；在应用过程中具有灭菌作用。该技术设备简单，干燥条件灵活可调，可与其他技术兼容组合使用。
4.一般认为，高压电场驱动离子风干燥技术的基本原理是：在千伏量级电压范围内，高电压引起发射极电晕放电，从而导致发射极周围空气局部电离产生离子和电子。发射极和集电极之间会产生强电场，在库仑力的作用下离子向集电极移动，移动过程中它们与中性空气分子发生碰撞导致空气运动，即形成离子风。离子风撞击湿物料表面，扰动物料的饱和边界层，增强传热和传质，从而加快了湿物料的干燥速率。同时，电场中极化水分子受电场力作用提高湿物料干燥效率。
5.高压电场驱动离子风干燥技术具有很多优点，但目前适合于工业化应用的高压电场驱动离子风干燥装置缺乏，且对其机理解释尚缺乏完整的实验验证。目前，可用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置都是各个实验室基于其研究侧重点自行搭建的，其普适性较低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
8.一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，包括电控柜和实验柜，所述电控柜和实验柜的底部均对称设置有若干个万向轮，所述实验柜内底部中间固定设置有升降机，升降机的顶端设置有精密电子秤，精密电子秤上设置有用于盛放试样的平板，平板上表面上对称设置有支撑连接固件，支撑连接固件上设置有网型载物接地电极，网型载物接地电极与电控柜内部的地线相连接，所述网型载物接地电极的正上方通过横支架固定设置有针型高压电极，针型高压电极与位于电控柜内顶部的高压电源相连接。
9.所述平板的上表面上还设置有支撑件，支撑件上设置有连接杆，连接杆的一端固定安装有探头组件，连接杆的另一端通过导线与显示器相连接，显示器固定安装在实验柜的外侧壁上。
10.所述探头组件包括风速探头和温度探头，显示器用于显示探头组件检测到的离子风风速和温度。
11.所述针型高压电极从上至下依次包括聚酰亚胺绝缘层、pcb洞洞板和泡沫板，pcb洞洞板和泡沫板上均设置有若干个安装孔，安装孔上插入设置有针型电极。
12.所述pcb洞洞板的上表面与若干个安装孔对应的位置上设置有导电带，导电带通过其上连接的高压线缆与高压电源相连接。
13.所述实验柜的外侧壁上还设置有臭氧检测仪、紫外线检测仪和电磁辐射检测仪。
14.所述电控柜内底部设置有市电配电柜，市电配电柜与高压电源通过电源进线相连接，电源进线包括火线、零线和地线，火线穿过电流检测仪，电流检测仪实时显示通过火线的电流数值。
15.所述电控柜上还设置有电流显示器、电压显示器和升降机遥控器，臭氧检测仪、紫外线检测仪、电磁辐射检测仪、电流显示器、电压显示器、升降机遥控器和电流检测仪均与高压电源相连接。
16.所述平板为由绝缘材料制作而成的长方形结构，其下表面上粘贴设置有粘接带，粘接带用于平板和精密电子秤的固定连接。
17.所述电控柜和实验柜的内底部均固定安装有支撑横托架，支撑横托架与电控柜和实验柜的底部平面留有一定的空隙，所述升降机底端通过螺丝钉固定安装在实验柜内底部的支撑横托架上。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
19.1)本发明具有多参数调节和监测功能，能够模拟不同的实验条件，普适性更强，可供大中专高等院校、科研机构或该领域科研爱好者开展相关研究使用，结构紧凑、占地面积小，同时通过远程控制，能够有效防止电磁辐射等对人体的危害，有效解决了现有高压电场驱动离子风干燥技术的实验装置缺乏、功能单一、普适性不强的问题；
20.2)本发明通过采用聚酰亚胺绝缘层、pcb洞洞板、泡沫板和针型电极组成针型高压电极，结构简单，材料易得，价格低廉，能够有效降低制作成本，具有良好的经济效益；
21.3)本发明通过设置各类显示器和检测仪，能够全面掌握干燥过程的产物和辐射强度，保证了实验数据的全面性和可靠性，为高压电场驱动离子风干燥技术进一步发展提供了有力的数据支撑。
附图说明
22.图1是本发明实施例的结构示意图。
23.图2为本发明实施例中针型高压电极的主视图。
24.图3为本发明实施例中pcb洞洞板的俯视图。
25.图4为采用本发明干燥黄瓜片实物和自然晾置干燥黄瓜片实物对比图。
26.附图序号及名称：框架支撑杆1、升降机2、螺丝钉3、精密电子秤4、数字显示器5、粘接带6、平板7、支撑连接固件8、支撑件9、风速和温度探头10、连接杆11、导线12、风速和温度
显示器13、网型载物接地电极14、针型高压电极15、高压线缆16、臭氧检测仪17、紫外线检测仪18、电磁辐射检测仪19、高压电源20、电流显示器21、电压显示器22、升降机遥控器23、电流检测仪24、火线25、零线26、地线27、市电配电柜28、万向轮29、聚酰亚胺绝缘层30、pcb洞洞板31、泡沫板32、大头针33、导电带35、大头针安装孔36。
具体实施方式
27.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。
28.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做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。
29.实施例
30.如图1-3所示，本发明所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，包括电控柜1和实验柜30，电控柜1和实验柜30的前侧设置均设置有柜门，柜门上安装有用于观察的玻璃窗；所述电控柜1和实验柜30的底部均对称设置有若干个万向轮29，万向轮29使得电控柜1和实验柜30能够更好地进行移动，提高了使用灵活性，降低了搬运的劳动强度。
31.所述电控柜1和实验柜30的内底部均固定安装有支撑横托架，支撑横托架与电控柜1和实验柜30的底部平面留有一定的空隙，便于提高电控柜1和实验柜30的散热效率，所述实验柜30内底部的支撑横托架上通过螺丝钉3固定设置有升降机2，升降机2通过升降机遥控器23与高压电源20相连接，升降机遥控器23位于电控柜1内部，用于控制升降机2的上升和下降，进而用于确定针型高压电极15和网型载物接地电极14之间的距离，为便于读取针型高压电极15和网型载物接地电极14之间的距离，所述实验柜30的外侧壁上与针型高压电极15和网型载物接地电极14对应的位置上设置有精度为1mm的刻度尺。
32.所述升降机2的顶端设置有精密电子秤4，精密电子秤4的底端通过螺钉固定安装在升降机2的顶端，所述精密电子秤4的精度为1g，精密电子秤4上设置有数字显示器5，数字显示器5用于显示试样的重量。
33.所述精密电子秤4顶部的托盘上通过粘接带6粘贴固定有平板7，平板7为长方形结构，其由绝缘材料制作而成，优选有机玻璃；所述平板7的上表面上对称设置有u形结构的支撑连接固件8，支撑连接固件8的上下表面分别与网型载物接地电极14和平板7可拆卸连接在一起。
34.所述网型载物接地电极14采用铜或不锈钢材料制作而成，其上的网目尺寸分为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm等；所述网型载物地电极14通过其一端固定设置的导线12与电控柜1内部的地线27相连接。
35.所述实验柜30内部顶部固定设置有横支架，横支架上固定安装有针型高压电极15，针型高压电极15位于网型载物接地电极14的正上方；所述针型高压电极15从上至下依
次包括聚酰亚胺绝缘层31、pcb洞洞板32和泡沫板33，pcb洞洞板32和泡沫板33上均设置有若干个安装孔36，安装孔36上插入设置有针型电极34，针型电极34采用大头针、缝纫针等易获得的金属导电针状物，所述针型电极34安装在pcb洞洞板32上，其底端贯穿泡沫板33位于泡沫板33外部；所述pcb洞洞板32的上表面与若干个安装孔36对应的位置上设置有导电带35，导电带35通过其上连接的高压线缆16与高压电源20相连接；所述相邻两个安装孔36之间的距离为2mm，所有安装孔36通过导电带35相互导通，在安装针型电极34时通过选取相邻两针间隔的孔洞数目确定相邻针间距。
36.所述平板7的上表面上还设置有支撑件9，支撑件9的高度低于支撑连接固件8的高度，所述支撑件9上插接活动设置有连接杆11，连接杆11的一端固定安装有探头组件10，探头组件10位于针型高压电极15和网型载物接地电极14之间，连接杆11的另一端通过导线12与显示器13相连接，显示器13固定安装在实验柜30的外侧壁上；所述探头组件10包括风速探头和温度探头，显示器13用于显示探头组件10检测到的离子风风速和温度，显示器13与高压电源20相连接。
37.所述实验柜30的外侧壁上还设置有臭氧检测仪17、紫外线检测仪18和电磁辐射检测仪19，臭氧检测仪17、紫外线检测仪18和电磁辐射检测仪19均与高压电源20相连接，用于检测实验柜30周围的臭氧浓度、紫外线强度和电磁辐射强度，用于保证装置的使用安全性。
38.所述电控柜1内底部设置有市电配电柜28，市电配电柜28与高压电源20通过电源进线相连接，电源进线包括火线25、零线26和地线27，火线25穿过电流检测仪24，电流检测仪24实时显示通过火线25的电流数值，用于确定装置的总耗能；所述高压电源20放置在电控柜1的内顶部，高压电源20可实现稳流模式和稳压模式之间的切换，并通过与之相连的电流显示器21和电压显示器22显示电源数值和电流数值。
39.实验组
40.采用本发明所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置干燥黄瓜片，得到干燥黄瓜片实物如图4上部所示。
41.对照组
42.采用自然晾干法干燥黄瓜片，得到干燥黄瓜片实物如图4下部所示。
43.通过实验组和对照组的对比，能够明显看出，采用本发明得到的干燥黄瓜片产品色泽更接近新鲜黄瓜，收缩更小，产品品相更好。

技术特征：
1.一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，包括电控柜(1)和实验柜(30)，所述电控柜(1)和实验柜(30)的底部均对称设置有若干个万向轮(29)，其特征在于：所述实验柜(30)内底部中间固定设置有升降机(2)，升降机(2)的顶端设置有精密电子秤(4)，精密电子秤(4)上设置有用于盛放试样的平板(7)，平板(7)上表面上对称设置有支撑连接固件(8)，支撑连接固件(8)上设置有网型载物接地电极(14)，网型载物接地电极(14)与电控柜(1)内部的地线(27)相连接，所述网型载物接地电极(14)的正上方通过横支架固定设置有针型高压电极(15)，针型高压电极(15)与位于电控柜(1)内顶部的高压电源(20)相连接。2.根据权利要求1所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述平板(7)的上表面上还设置有支撑件(9)，支撑件(9)上设置有连接杆(11)，连接杆(11)的一端固定安装有探头组件(10)，连接杆(11)的另一端通过导线(12)与显示器(13)相连接，显示器(13)固定安装在实验柜(30)的外侧壁上。3.根据权利要求2所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述探头组件(10)包括风速探头和温度探头，显示器(13)用于显示探头组件(10)检测到的离子风风速和温度。4.根据权利要求1所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述针型高压电极(15)从上至下依次包括聚酰亚胺绝缘层(31)、pcb洞洞板(32)和泡沫板(33)，pcb洞洞板(32)和泡沫板(33)上均设置有若干个安装孔(36)，安装孔(36)上插入设置有针型电极(34)。5.根据权利要求4所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述pcb洞洞板(32)的上表面与若干个安装孔(36)对应的位置上设置有导电带(35)，导电带(35)通过其上连接的高压线缆(16)与高压电源(20)相连接。6.根据权利要求1所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述实验柜(30)的外侧壁上还设置有臭氧检测仪(17)、紫外线检测仪(18)和电磁辐射检测仪(19)。7.根据权利要求6所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述电控柜(1)内底部设置有市电配电柜(28)，市电配电柜(28)与高压电源(20)通过电源进线相连接，电源进线包括火线(25)、零线(26)和地线(27)，火线(25)穿过电流检测仪(24)，电流检测仪(24)实时显示通过火线(25)的电流数值。8.根据权利要求7所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述电控柜(1)上还设置有电流显示器(21)、电压显示器(22)和升降机遥控器(23)，臭氧检测仪(17)、紫外线检测仪(18)、电磁辐射检测仪(19)、电流显示器(21)、电压显示器(22)、升降机遥控器(23)和电流检测仪(24)均与高压电源(20)相连接。9.根据权利要求1所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述平板(7)为由绝缘材料制作而成的长方形结构，其下表面上粘贴设置有粘接带(6)，粘接带(6)用于平板(7)和精密电子秤(4)的固定连接。10.根据权利要求1所述的一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，其特征在于：所述电控柜(1)和实验柜(30)的内底部均固定安装有支撑横托架，支撑横托架与电控柜(1)和实验柜(30)的底部平面留有一定的空隙，所述升降机(2)底端通过螺丝钉(3)
固定安装在实验柜(30)内底部的支撑横托架上。

技术总结
本发明涉及干燥装置技术领域，其目的在于提供了一种用于高压电场驱动离子风干燥技术研究的实验装置，包括电控柜和实验柜，所述实验柜内底部中间固定设置有升降机，升降机的顶端设置有精密电子秤，精密电子秤上设置有用于盛放试样的平板，平板上表面上设置有网型载物接地电极，网型载物接地电极的正上方固定设置有针型高压电极，网型载物接地电极和针型高压电极均与电控柜相连接，其有益效果在于：本发明具有多参数调节和监测功能，能够模拟不同的实验条件，结构紧凑、占地面积小，同时通过远程控制，能够有效防止电磁辐射等对人体的危害，有效解决了现有高压电场驱动离子风干燥技术的实验装置缺乏、功能单一、普适性不强的问题。普适性不强的问题。普适性不强的问题。


技术研发人员：卢小龙 姚泽恩 安爽
受保护的技术使用者：兰州大学
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/20