基于热泵的复合式茶叶烘干机及控制方法

1.本发明涉及茶叶加工技术领域，尤其涉及一种基于热泵的复合式茶叶烘干机及控制方法。


背景技术：

2.热泵烘干其热效率较高，已广泛应用于农产品干燥工序，但其烘干温度相对较低，最高温度在65-70℃，而茶叶烘焙温度较高，单一使用热泵烘焙时难以达到茶叶烘焙温度的工艺要求。目前茶叶烘干设备通常采用热辐射、对流、热传导等方式对茶叶进行烘干，采用开放式或半开放式结构，其介质是包含有水蒸汽的热空气，烘干过程中产生的水蒸汽直排放到加工车间内，使得加工车间内的温、湿度均升高，然后经进气端又进入烘干装备，随着烘干的进行，进气自身湿度越来越大，空气与茶叶细胞湿度梯度差越来越小，形成了烘焙初始阶段烘焙热效率较高，后期效率愈发地降低，另外茶叶香气物质为酯类、醛类等易挥发性有机物，茶叶烘干过程中产生的香气物质也随水蒸汽排放到加工车间内，导致茶叶的香气损失；由于烘焙过程中并未将空气中的水分排出，烘焙过程中除了加热茶叶外，同时在反复加热水蒸汽，显然加热水蒸汽并不是茶叶烘焙过程所必需的，是无用的能量消耗，而且空气湿度过高，会使得成品茶存在水闷味，降低成茶品质。因此茶叶烘焙系统应该是相对封闭的系统，热量应与外界隔离，应采用必要创新技术及装备使烘焙过程中产生含有水蒸汽的热空气析出液态水并及时排出是技术的关键。有利于减少整个茶叶烘焙系统的能量消耗，同时提高成品茶的品质。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于热泵的复合式茶叶烘干机及控制方法，利用热泵冷凝器散发热量对空气进行辅助加热，配合红外加热技术组成复合式茶叶烘干机，通过特定设计的红外加热组件、空气预热单元、水蒸汽冷凝析出单元等组成的封闭式茶叶烘焙系统，通过红外加热组件与热泵复合加热技术对物料及系统中的空气进行加热，以弥补热泵加热温度较低的缺点，利用热泵蒸发器吸热形成的低温对热风中的水蒸汽冷凝析出，各个单元等组成的封闭式茶叶烘焙系统，不仅能够将烘干产生的水分及时冷凝析出排出热风系统，而且能够产生热风并将其输送到红外烘干单元内对茶叶进行烘干；热风在几乎封闭的系统中循环，减少热风和香气物质散失于环境中，从而实现节能和提高茶叶品质的目的；通过红外加热管与热泵组成复合加热系统，提高了茶叶烘焙温度，提高茶叶烘焙质量。
4.根据本发明提出的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，包括用于烘干茶叶的红外烘干单元、用于清除内部循环气体水蒸气的水蒸气冷凝析出单元和加热循环气体的空气预热单元，所述红外烘干单元开设有循环气体出口和循环气体入口，所述空气预热单元的出气口与所述红外烘干单元的循环气体入口连通，所述水蒸气冷凝析出单元的进气口与所述红外烘干单元的循环气体出口连通，所述水蒸气冷凝析出单元的出气口与所述空气预热单
元的进气口连通，所述红外烘干单元、水蒸气冷凝析出单元与空气预热单元通过导风管串联以形成供热风循环流通的封闭通道，所述水蒸汽冷凝析出单元与空气预热单元之间还串联设置有热泵单元。
5.优选地，所述水蒸汽冷凝析出单元包括蒸发箱体，蒸发箱体的内腔中固定连接有内部含有冷媒介质的蒸发弯管，蒸发弯管由多个蒸发细管并联组合而成，蒸发弯管的下侧固定连接有锥形漏斗，蒸发箱体侧壁的底部连通有排水阀；
6.所述空气预热单元包括冷凝箱体，冷凝箱体的内腔中固定连接有内部含有冷媒介质的冷凝弯管，冷凝弯管由多个冷凝细管并联组合而成。
7.优选地，所述热泵单元包括有用于储存冷媒介质的储液罐和将冷媒介质由气态转化为液态的压缩机，所述冷凝弯管的出液端与所述储液罐的进液端连通，所述储液罐的出液端通过膨胀阀与所述蒸发弯管的进液端连通，所述蒸发弯管的出液端与所述压缩机的进液端连通，所述压缩机的出液端与所述冷凝弯管的进液端连通，所述空气预热单元、所述储液罐、膨胀阀、水蒸汽冷凝析出单元和所述压缩机之间形成冷媒的闭环回路。
8.优选地，所述红外烘干单元包括机架底座，所述机架底座内部从上到下依次设置有第一网带输送组件、第二网带输送组件、第三网带输送组件，所述第一网带输送组件、第二网带输送组件、第三网带输送组件的整体结构相同；
9.所述第二网带输送组件的右端位于第一网带输送组件落料轨迹的下方，第三网带输送组件的左端位于第二网带输送组件落料轨迹的下方，第三网带输送组件的下侧设置有红外加热组件。
10.优选地，所述第一网带输送组件包括传动转轴，所述传动转轴的外壁固定连接有链轮，所述链轮的轮齿处传动连接有传动链条，所述传动链条上安装有金属网带，所述传动转轴通过联轴器与驱动电机的主轴固定连接。
11.优选地，所述红外加热组件包括多组红外加热管，所述红外加热管的两端通过安装支架固定，每组所述红外加热管呈线性等距分布。
12.优选地，所述机架底座右端的顶部固定连接有顶盖，机架底座的底部连通有进气风管，顶盖的顶部连通有排气风管；
13.机架底座左端的顶部固定连接有进料斗，第三网带输送组件落料轨迹的下方固定连接有出料斗，顶盖的左端通过紧固旋钮固定连接有第一活门，顶盖的右端通过紧固旋钮固定连接有第二活门，第一活门、第二活门的位置能够上、下调节，机架底座、顶盖、第一活门、第二活门形成一个相对封闭的烘干区域。
14.优选地，所述空气预热单元的出气口处设置有第一风机，所述第一风机进气口与所述空气预热单元的出气口连通，所述第一风机的出气口与所述红外烘干单元的进气风管进气口连通，所述水蒸汽冷凝析出单元的进气口处设置有第二风机，所述第二风机的进气口与所述红外烘干单元的排气风管出气口连通，所述第二风机的出气口所述水蒸汽冷凝析出单元的进气口连通。
15.优选地，所述冷媒的闭环回路还包括过滤器，所述过滤器设置在储液罐与膨胀阀之间。
16.基于热泵的复合式茶叶烘干机控制方法，该控制方法包括以下步骤：
17.s1：通过控制模块启动各网带输送组件的驱动电机、红外加热管、压缩机、第一风
机以及第二风机使之处于工作状态，根据茶叶物料实际含水率调节各网带输送组件驱动电机的转速以及红外加热管的运行功率；
18.s2：压缩机将冷媒压缩，压缩后高温高压的冷媒进入空气预热单元的冷凝弯管内，将其热量传给冷凝箱体内的循环气流使循环气流得到加热，冷媒从气态冷变为液态，冷媒依次经过储液罐、过滤器，并经膨胀阀节流后进入水蒸汽冷凝析出单元的蒸发弯管内，低压液态冷媒再次汽化蒸发，使得经过蒸发箱体内的循环气体冷凝析出液态水，随后冷媒再次进入压缩机进入下一个循环；
19.s3：通过立式提升机将茶叶物料输送到进料斗内，第一网带输送组件的驱动电机带动其传动链条和金属网带向右侧传送，使得茶叶物料进入烘干区域，茶叶物料再由第二网带输送组件、第三网带输送组件传送到出料斗，茶叶物料经出料斗流出烘干区域进入下一工序的入料口；
20.s4：同时红外加热管以热辐射的方式对烘干区域内的茶叶物料进行烘干，冷凝箱体内的循环气流得到加热并由第一风机输送到红外烘干单元内，以热对流的方式对茶叶物料进行烘干，烘干产生的含有水分的热风由第二风机抽送到蒸发箱体内，冷凝析出热风中的水分后重新进入冷凝箱体内进行加热，形成气流闭环回路，不断对地茶叶物料进行烘。
21.本发明中的有益效果是：
22.1、本发明利用热泵供热的原理，低温低压的冷媒进入压缩机，压缩机将冷媒压缩，压缩后高温高压的冷媒进入空气预热单元的冷凝弯管内，由于冷凝弯管内的冷媒温度高于外界循环气体的温度，将其热量传给冷凝箱体内的循环气流，循环气流得到加热并由第一风机输送到红外烘干单元内，冷媒从气态冷变为液态，冷媒依次经过储液罐、过滤器，并经膨胀阀节流后进入水蒸汽冷凝析出单元的蒸发弯管内，烘干产生的含有水分的热风由第二风机抽送到蒸发箱体内，由于蒸发弯管内的冷媒温度低于外界循环气体的温度，低压液态冷媒再次汽化蒸发，冷媒汽化吸收蒸发箱体内循环气体的热量，使得经过蒸发箱体内的循环气体冷凝析出液态水，冷凝析出的液态水经锥形漏斗进入到下方的储水槽内，随后冷媒再次进入压缩机进入下一个循环。整个系统具有自动冷凝析水的功能，烘焙系统热风中的含水量随着烘干的进行不断减少，烘焙系统热风与茶叶细胞湿度梯度差几乎不变，使得烘焙效率更高。不仅能够将烘干产生的水分及时冷凝析出，使其不再参与到烘干过程中，以避免反复加热水蒸汽消耗不必要的能源；而且能够产生热风并将其输送到红外烘干单元内对茶叶进行烘干，能够降低红外加热管的运行功率，有利于降低能耗，达到节能的目的。
23.2、本发明中整个烘焙系统的气路是一个几乎封闭的系统，与传统烘干机开放式的系统相比，几乎没有热风散失于环境中，从而实现节能降耗的目的。随着烘焙过程的进行，产生大量的酯类、醛类香气物质会存留于热空气中，封闭的系统相对于开放的系统使得这些香气物质不易散失，便于使其吸附于茶叶中，有利于提高茶叶的香气。
24.3、本发明通过红外加热管与热风组成复合加热系统，利用热泵冷凝器散发热量对冷凝箱体内的空气进行辅助加热，以弥补热泵加热温度较低的缺点使其适用于茶叶烘干，利用热风烘焙穿透力较强的特点，提高烘焙均匀性；设计的红外烘干单元以热辐射与热对流相结合的方式对茶叶物料进行干燥，并利用各网带输送组件之间的高低差实现茶叶物料的翻面，有利于提高烘干质量，各网带输送组件的输送速度能够独立进行调节，便于根据茶叶物料的实际含水率适当缩短或增加烘干时间，有利于提高茶叶物料的烘干质量。
附图说明
25.在附图中：
26.图1为本发明提出的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机的结构示意图；
27.图2为本发明提出的基于热泵的复合式茶叶烘干机的另一视角的结构示意图；
28.图3为本发明提出的红外烘干单元的结构示意图；
29.图4为本发明提出的红外烘干单元的内部结构示意图；
30.图5为本发明提出的第一网带输送组件的结构示意图；
31.图6为本发明提出的水蒸汽冷凝析出单元与空气预热单元的连接示意图；
32.图7为本发明提出的水蒸汽冷凝析出单元的内部结构示意图；
33.图8为本发明提出的空气预热单元的内部结构示意图。
34.图中：1、红外烘干单元；11、机架底座；12、第一网带输送组件；1201、传动转轴；1202、链轮；1203、传动链条；1204、金属网带；1205、驱动电机；13、第二网带输送组件；14、第三网带输送组件；15、红外加热组件；1501、安装支架；1502、红外加热管；16、顶盖；17、进气风管；18、排气风管；19、进料斗；110、挡风板；111、出料斗；112、紧固旋钮；113、第一活门；114、第二活门；
35.2、水蒸汽冷凝析出单元；21、蒸发箱体；22、蒸发弯管；23、锥形漏斗；24、排水阀；
36.3、空气预热单元；31、冷凝箱体；32、冷凝弯管；
37.4、压缩机；5、膨胀阀；6、第一风机；7、导风管；8、第二风机；9、循环管；10、储液罐；20、过滤器。
具体实施方式
38.参照图1-图8，本发明一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，包括红外烘干单元1，红外烘干单元1的旁侧串联设置有水蒸汽冷凝析出单元2、空气预热单元3，水蒸汽冷凝析出单元2与空气预热单元3之间还串联设置热泵单元。
39.如图1、2所示，红外烘干单元1包括机架底座11，机架底座11的前、后两侧壁之间从上到下依次设置有第一网带输送组件12、第二网带输送组件13、第三网带输送组件14，第一网带输送组件12、第二网带输送组件13、第三网带输送组件14的整体结构相同，第一网带输送组件12的输送方向为由左向右，第二网带输送组件13的右端位于第一网带输送组件12落料轨迹的下方，第二网带输送组件13的输送方向为由右向左，第三网带输送组件14的左端位于第二网带输送组件13落料轨迹的下方，第三网带输送组件14的输送方向为由左向右，第三网带输送组件15的下侧设置有红外加热组件15；
40.如图2-5所示，第一网带输送组件12包括传动转轴1201，传动转轴1201通过轴承座转动连接在机架底座11前、后两侧壁之间，第一网带输送组件12共设置有两个传动转轴1201，传动转轴1201的外壁固定连接有链轮1202，第一网带输送组件12共设置有四个链轮1202，链轮1202的轮齿处传动连接有传动链条1203，第一网带输送组件12共设置有两个传动链条1203，传动链条1203上安装有金属网带1204，金属网带1204采用金属丝编制而成，机架底座11的侧壁固定连接有驱动电机1205，驱动电机1205的主轴通过联轴器与传动转轴1201固定连接，各网带输送组件驱动电机1205的转速独立进行调节，根据茶叶物料的实际含水率适当缩短或增加烘干时间；
41.红外加热组件15包括安装支架1501，安装支架1501通过螺栓固定连接在机架底座11的前、后两侧壁之间，安装支架1501共设置有两个，安装支架1501的侧壁之间固定连接有红外加热管1502，红外加热管1502呈线性等距分布，根据茶叶物料的实际含水率适当加大或减小红外加热管1502的运行功率；
42.机架底座11右端的顶部固定连接有顶盖16，机架底座11的底部连通有进气风管17，进气风管17具有三个进气支管，顶盖16的顶部连通有排气风管18，排气风管18具有三个排气支管；
43.机架底座11左端的顶部通过螺栓固定连接有进料斗19，进料斗19的下侧为第一网带输送组件12的左端，茶叶物料经进料斗19落到第一网带输送组件12的金属网带1204上，第一网带输送组件12的下侧设置有挡风板110，以减少气流经进料斗19外泄，挡风板110固定连接在机架底座11的前、后两侧壁之间，第三网带输送组件14落料轨迹的下方固定连接有出料斗111，茶叶物料经出料斗111流出红外烘干单元1进入下一工序的入料口，顶盖16的左端通过紧固旋钮112固定连接有第一活门113，并通过调节第一活门113底部与第一网带输送组件12的金属网带1204之间的间隙调整进入烘干区域茶叶物料的厚度，顶盖16的右端通过紧固旋钮112固定连接有第二活门114，第一活门113、第二活门114与顶盖16接触的一侧的侧壁粘接橡胶片以减少气流外泄，机架底座11、顶盖16、第一活门113、第二活门114形成一个相对封闭的烘干区域，第一网带输送组件12、第二网带输送组件13、第三网带输送组件14、红外加热组件15均设置在烘干区域内部；
44.紧固旋钮112一端呈螺杆状，紧固旋钮112的另一端呈手柄状，顶盖16的左、右两端面开设有与紧固旋钮112螺纹连接的螺孔，第一活门113、第二活门114的侧壁均开设有容纳紧固旋钮112螺杆的长槽孔，将紧固旋钮112向顶盖16一侧旋合以对活门施加压力从而固定活门的位置，第一活门113、第二活门114的位置能够上、下进行调节。
45.通过立式提升机将茶叶物料输送到进料斗19内，第一网带输送组件12的驱动电机1205通过联轴器带动传动转轴1201以及链轮1202转动，链轮1202将传动链条1203以及金属网带1204向右传送，使得茶叶物料经第一活门113底部与第一网带输送组件12的金属网带1204之间的间隙进入烘干区域内，同理茶叶物料依次经过第二网带输送组件13，第三网带输送组件14，红外加热管1502采用热辐射的方式从第三网带输送组件14底部对烘干区域内的茶叶物料进行烘干，同时由于冷凝弯管32(相当于热泵的冷凝器)内的冷媒温度高于外界循环气体的温度，因此将其热量传给冷凝箱体31内的循环气流，循环气流得到加热并由第一风机6输送到红外烘干单元1内，热风穿透茶叶层采用热对流的方式对茶叶物料进行烘干，烘干产生的含有水分的热风由第二风机8抽送到蒸发箱体21内，由于蒸发弯管22(相当于热泵的蒸发器)内的冷媒温度低于外界循环气体的温度，因此对其外部的含有水分的热空气进行冷凝降温，冷凝析出的冷凝水流入储水槽，失水后的热空气由蒸发箱体21经导风管7重新进入冷凝箱体31内进行加热，温度较高的冷凝弯管32(相当于热泵的冷凝器)对其外部的失水后的较热空气重新进行加热，红外烘干单元1、蒸发箱体21、冷凝箱体31及其导风管7形成对于热空气来说是气流封闭的循环系统，整个烘焙系统的气路是一个几乎封闭的系统，与传统烘干机开放式的系统相比，几乎没有热风散失于环境中，也没有香气物质的损失，同时实现节能降耗、提高茶叶烘焙香气的目的；
46.红外加热管1502与热风组成复合加热系统，提高烘焙均匀性，随着烘焙过程的进
行，产生大量的香气物质会存留于热空气中，封闭的系统相对于开放的系统使得这些香气物质不易散失，便于使其吸附于茶叶中，能够提高茶叶的香气。
47.如图7所示，水蒸汽冷凝析出单元2包括蒸发箱体21，蒸发箱体21的内腔中固定连接有蒸发弯管22，蒸发弯管22由多个蒸发细管并联组合而成，蒸发弯管22的进液端、蒸发弯管22的出液端均延伸至蒸发箱体21的上侧，蒸发弯管22的下侧固定连接有锥形漏斗23，锥形漏斗23的下侧区域作为储水槽用于承接冷凝水，蒸发箱体21侧壁的底部连通有排水阀24，通过排水阀24将储水槽内的冷凝水排出；
48.如图8所示，空气预热单元3包括冷凝箱体31，冷凝箱体31的内腔中固定连接有冷凝弯管32，冷凝弯管32由多个冷凝细管并联组合而成，冷凝弯管32的进液端、冷凝弯管32的出液端均延伸至冷凝箱体31的上侧；
49.压缩机4、膨胀阀5、循环管9、储液罐10、过滤器20与冷凝弯管32(相当于热泵的冷凝器)、蒸发弯管22(相当于热泵的蒸发器)组成热泵系统中冷媒的闭环回路，利用热泵冷凝器散发热量对冷凝箱体31内的空气进行辅助加热，以弥补热泵加热温度较低的缺点使其适用于茶叶烘干，配合红外电加热技术组成复合式茶叶烘干机，利用热泵蒸发器吸热形成的低温将蒸发箱体21内热风中的水蒸汽冷凝析出，避免反复加热水蒸汽。
50.如图1、2所示，冷凝箱体31的出气端与第一风机6的进气端连通，第一风机6的出气端通过导风管7与进气风管17的进气口连通，排气风管18的出气口通过导风管7与第二风机8的进气端连通，第二风机8的出气端与蒸发箱体21的进气端连通，蒸发箱体21的出气端与冷凝箱体31的进气端之间通过导风管7连通，使得红外烘干单元1、水蒸汽冷凝析出单元2、空气预热单元3之间形成气流闭环回路，各气路连接处均设置橡胶垫片以避免气流外泄；
51.如图6所示，热泵单元包括压缩机4、膨胀阀5、循环管9、储液罐10、过滤器20，冷凝弯管32的出液端通过循环管9与储液罐10的进液端连通，储液罐10的出液端通过循环管9与过滤器20的进液端连通，过滤器20的出液端通过循环管9与膨胀阀5的进液端连通，膨胀阀5的出液端通过循环管9与蒸发弯管22的进液端连通，蒸发弯管22的出液端通过循环管9与压缩机4的进液端连通，压缩机4的出液端通过循环管9与冷凝弯管32的进液端连通；
52.基于热泵供热原理，低温低压的冷媒进入压缩机4，压缩机4将冷媒压缩，压缩后高温高压的冷媒进入空气预热单元3的冷凝弯管32(相当于热泵的冷凝器)内，由于冷凝弯管32内的冷媒温度高于外界循环气体的温度，将其热量传给冷凝箱体31内的循环气流，循环气流得到加热并由第一风机6输送到红外烘干单元1内，冷媒从气态冷变为液态，冷媒依次经过储液罐10、过滤器20，并经膨胀阀5节流后进入水蒸汽冷凝析出单元2的蒸发弯管22(相当于热泵的蒸发器)内，烘干产生的含有水分的热风由第二风机8抽送到蒸发箱体21内，由于蒸发弯管22内的冷媒温度低于外界循环气体的温度，低压液态冷媒再次汽化蒸发，冷媒汽化吸收蒸发箱体21内循环气体的热量，使得经过蒸发箱体21内的循环气体冷凝析出液态水，冷凝析出的液态水经锥形漏斗23进入到下方的储水槽内，随后冷媒再次进入压缩机4进入下一个循环，整个烘焙系统的气路是一个几乎封闭的系统，与传统烘干机开放式的系统相比，几乎没有热风散失于环境中。
53.本实施方式中提出的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机控制方法，具体如下：
54.s1：通过控制模块启动各网带输送组件的驱动电机1205、红外加热管1502、压缩机4、第一风机6以及第二风机8使之处于工作状态，根据茶叶物料实际含水率调节各网带输送
组件驱动电机1205的转速以及红外加热管1502的运行功率；
55.s2：压缩机4将冷媒压缩，压缩后高温高压的冷媒进入空气预热单元3的冷凝弯管32内，将其热量传给冷凝箱体31内的循环气流，循环气流得到加热，冷媒从气态冷变为液态，冷媒依次经过储液罐10、过滤器20，并经膨胀阀5节流后进入水蒸汽冷凝析出单元2的蒸发弯管22内，低压液态冷媒再次汽化蒸发，使得经过蒸发箱体21内的循环气体冷凝析出液态水，随后冷媒再次进入压缩机4进入下一个循环；
56.s3：通过立式提升机将茶叶物料输送到进料斗19内，第一网带输送组件12的驱动电机1205带动其传动链条1203和金属网带1204向右侧传送，使得茶叶物料进入烘干区域，茶叶物料掉落到第二网带输送组件13的金属网带1204上后，由第二网带输送组件13的驱动电机1205带动其传动链条1203和金属网带1204向左侧传送，茶叶物料掉落到第三网带输送组件14的金属网带1204上后，由第三网带输送组件14的驱动电机1205带动其传动链条1203和金属网带1204向右侧传送，茶叶物料经出料斗111流出烘干区域进入下一工序的入料口。
57.s4：同时红外加热管1502以热辐射的方式对烘干区域内的茶叶物料进行烘干，冷凝箱体31内的循环气流得到加热并由第一风机6输送到红外烘干单元1内，以热对流的方式对茶叶物料进行烘干，烘干产生的含有水分的热风由第二风机8抽送到蒸发箱体21内，冷凝析出热风中的水分后重新进入冷凝箱体31内进行加热，形成气流闭环回路，不断对地茶叶物料进行烘干。

技术特征：
1.一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：包括用于烘干茶叶的红外烘干单元(1)、用于清除内部循环气体水蒸气的水蒸气冷凝析出单元(2)和加热循环气体的空气预热单元(3)，所述红外烘干单元(1)开设有循环气体出口和循环气体入口，所述空气预热单元(3)的出气口与所述红外烘干单元(1)的循环气体入口连通，所述水蒸气冷凝析出单元(2)的进气口与所述红外烘干单元(1)的循环气体出口连通，所述水蒸气冷凝析出单元(2)的出气口与所述空气预热单元(3)的进气口连通，所述红外烘干单元(1)、水蒸气冷凝析出单元(2)与空气预热单元(3)通过导风管(7)串联以形成供热风循环流通的封闭通道，所述水蒸汽冷凝析出单元(2)与空气预热单元(3)之间还串联设置有热泵单元。2.根据权利要求1所述的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：所述水蒸汽冷凝析出单元(2)包括蒸发箱体(21)，蒸发箱体(21)的内腔中固定连接有内部含有冷媒介质的蒸发弯管(22)，蒸发弯管(22)由多个蒸发细管并联组合而成，蒸发弯管(22)的下侧固定连接有锥形漏斗(23)，蒸发箱体(21)侧壁的底部连通有排水阀(24)；所述空气预热单元(3)包括冷凝箱体(31)，冷凝箱体(31)的内腔中固定连接有内部含有冷媒介质的冷凝弯管(32)，冷凝弯管(32)由多个冷凝细管并联组合而成。3.根据权利要求2所述的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：所述热泵单元包括有用于储存冷媒介质的储液罐(10)和将冷媒介质由气态转化为液态的压缩机(4)，所述冷凝弯管(32)的出液端与所述储液罐(10)的进液端连通，所述储液罐(10)的出液端通过膨胀阀(5)与所述蒸发弯管(22)的进液端连通，所述蒸发弯管(22)的出液端与所述压缩机(4)的进液端连通，所述压缩机(4)的出液端与所述冷凝弯管(32)的进液端连通，所述冷凝弯管(32)、所述储液罐(10)、膨胀阀(5)、蒸发弯管(22)和所述压缩机(4)之间形成冷媒的闭环回路。4.根据权利要求1所述的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：所述红外烘干单元(1)包括机架底座(11)，所述机架底座(11)内部从上到下依次设置有整体结构相同的第一网带输送组件(12)、第二网带输送组件(13)、第三网带输送组件(14)；所述第二网带输送组件(13)的右端位于第一网带输送组件(12)落料轨迹的下方，第三网带输送组件(14)的左端位于第二网带输送组件(13)落料轨迹的下方，第三网带输送组件(14)的下侧设置有红外加热组件(15)。5.根据权利要求4所述的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：所述第一网带输送组件(12)包括传动转轴(1201)，所述传动转轴(1201)的外壁固定连接有链轮(1202)，所述链轮(1202)的轮齿处传动连接有传动链条(1203)，所述传动链条(1203)上安装有金属网带(1204)，所述传动转轴(1201)通过联轴器与驱动电机(1205)的主轴固定连接。6.根据权利要求5所述的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：所述红外加热组件(15)包括多组红外加热管(1502)，所述红外加热管(1502)的两端通过安装支架(1501)固定，每组所述红外加热管(1502)呈线性等距分布。7.根据权利要求1所述的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：所述机架底座(11)右端的顶部固定连接有顶盖(16)，机架底座(11)的底部连通有进气风管(17)，顶盖(16)的顶部连通有排气风管(18)；机架底座(11)左端的顶部固定连接有进料斗(19)，第三网带输送组件(14)落料轨迹的
下方固定连接有出料斗(111)，顶盖(16)的左端通过紧固旋钮(112)固定连接有第一活门(113)，顶盖(16)的右端通过紧固旋钮(112)固定连接有第二活门(114)，第一活门(113)、第二活门(114)的位置能够上、下调节，机架底座(11)、顶盖(16)、第一活门(113)、第二活门(114)形成一个相对封闭的烘干区域。8.根据权利要求7所述的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：所述空气预热单元(3)的出气口处设置有第一风机(6)，所述第一风机(6)进气口与所述空气预热单元(3)的出气口连通，所述第一风机(6)的出气口与所述红外烘干单元(1)的进气风管(17)进气口连通，所述水蒸汽冷凝析出单元(2)的进气口处设置有第二风机(8)，所述第二风机(8)的进气口与所述红外烘干单元(1)的排气风管(18)出气口连通，所述第二风机(8)的出气口所述水蒸汽冷凝析出单元(2)的进气口连通。9.根据权利要求3所述的一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，其特征在于：所述冷媒的闭环回路还包括过滤器(20)，所述过滤器(20)设置在储液罐(10)与膨胀阀(5)之间。10.一种基于热泵的复合式茶叶烘干机控制方法，其特征在于，适用于如权利要求9所述的基于热泵的复合式茶叶烘干机，该控制方法包括以下步骤：s1：通过控制模块启动各网带输送组件的驱动电机(1205)、红外加热管(1502)、压缩机(4)、第一风机(6)以及第二风机(8)使之处于工作状态，根据茶叶物料实际含水率调节各网带输送组件驱动电机(1205)的转速以及红外加热管(1502)的运行功率；s2：压缩机(4)将冷媒压缩，压缩后高温高压的冷媒进入空气预热单元(3)的冷凝弯管(32)内，将其热量传给冷凝箱体(31)内的循环气流使循环气流得到加热，冷媒从气态冷变为液态，冷媒依次经过储液罐(10)、过滤器(20)，并经膨胀阀(5)节流后进入水蒸汽冷凝析出单元(2)的蒸发弯管(22)内，低压液态冷媒再次汽化蒸发，使得经过蒸发箱体(21)内的循环气体冷凝析出液态水，随后冷媒再次进入压缩机(4)进入下一个循环；s3：通过立式提升机将茶叶物料输送到进料斗(19)内，第一网带输送组件(12)的驱动电机(1205)带动其传动链条(1203)和金属网带(1204)向右侧传送，使得茶叶物料进入烘干区域，茶叶物料再由第二网带输送组件(13)、第三网带输送组件(14)传送到出料斗(111)，茶叶物料经出料斗(111)流出烘干区域进入下一工序的入料口；s4：同时红外加热管(1502)以热辐射的方式对烘干区域内的茶叶物料进行烘干，冷凝箱体(31)内的循环气流得到加热并由第一风机(6)输送到红外烘干单元(1)内，以热对流的方式对茶叶物料进行烘干，烘干产生的含有水分的热风由第二风机(8)抽送到蒸发箱体(21)内，冷凝析出热风中的水分后重新进入冷凝箱体(31)内进行加热，形成气流闭环回路，不断对地茶叶物料进行烘。

技术总结
本发明涉及茶叶加工技术领域，公开了一种基于热泵的复合式茶叶烘干机，包括红外烘干单元，烘干机单元旁侧串联设置有水蒸汽冷凝析出单元、空气预热单元，红外烘干单元、水蒸汽冷凝析出单元、空气预热单元串联形成气流的闭环回路，水蒸汽冷凝析出单元与空气预热单元之间还串联设置有热泵单元；本发明通过特定设计的红外烘干单元、水蒸汽冷凝析出单元、空气预热单元，利用热泵供热原理，不仅能够将烘干产生的水分及时冷凝析出，而且能够产生热风并将其输送到红外烘干单元内对茶叶进行烘干；封闭的系统以减少热风和香气物质散失于环境中，可实现节能和提高茶叶品质的目的；通过红外加热管与热风组成复合加热系统，提高烘焙均匀性。提高烘焙均匀性。提高烘焙均匀性。


技术研发人员：李兵 方赛弟
受保护的技术使用者：安徽农业大学
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/9/23