R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備研究與應(yīng)用

龔洪

【摘 要】隨著國內(nèi)外茶葉市場的不斷擴大，傳統(tǒng)的茶葉加工工藝所制成的產(chǎn)品已不能滿足龐大的市場需求，對此結(jié)合茶葉的特點和相關(guān)加熱設(shè)備的工作原理，研發(fā)一套循環(huán)導(dǎo)熱油茶葉加熱設(shè)備有很大必要。文章對所研發(fā)的R300循環(huán)導(dǎo)熱加熱設(shè)備的工作原理進行探究，在此基礎(chǔ)上論述了該循環(huán)導(dǎo)熱油茶葉加熱設(shè)備循環(huán)導(dǎo)熱加熱設(shè)備的工作原理進行探究，進而對該設(shè)備的具體工作流程和運用程序進行說明，最后對該設(shè)備的完善和新的研發(fā)方向進行了分析、論述和總結(jié)，以便于在節(jié)能、環(huán)保的前提下，研發(fā)出更為高效、優(yōu)質(zhì)的配套系統(tǒng)來滿足茶葉加工工藝和市場的需求。

【關(guān)鍵詞】R300循環(huán)導(dǎo)熱油系統(tǒng)；茶葉加熱；設(shè)備應(yīng)用

隨著時代的發(fā)展和科技的不斷進步，機械加工逐漸替代了手工制作，茶葉的加熱、烘焙等方面的技術(shù)也在不斷完善。茶葉本身有著較為復(fù)雜的制作和加工工藝，茶葉經(jīng)過采摘、曬青、涼青、搖青或篩青等復(fù)雜工序后，炒青、揉捻、焙干等過程都少不了加熱設(shè)備，僅傳統(tǒng)的加工工藝和手工操作很難滿足市場需求。自20世紀(jì)30年代，美國陶氏化學(xué)導(dǎo)熱油被研發(fā)出來之后，循環(huán)導(dǎo)熱油茶葉加熱設(shè)備的研發(fā)也陸續(xù)開啟，而且還研制出了以導(dǎo)熱油二次循環(huán)為基礎(chǔ)的茶葉加熱設(shè)備。文章提出的R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶葉加熱設(shè)備，結(jié)合了茶葉加熱、萎凋等特點，在機器設(shè)計上力求將電能轉(zhuǎn)化為熱能，讓機器在運行過程中能做到節(jié)能環(huán)保和高效循環(huán)。對此，就對其循環(huán)導(dǎo)熱加熱設(shè)備的工作原理，R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶葉加熱設(shè)備的優(yōu)勢、設(shè)備應(yīng)用及發(fā)展研制方向等做出相應(yīng)探討。

一、R300循環(huán)導(dǎo)熱加熱設(shè)備的工作原理

（一）電能和導(dǎo)熱油能的循環(huán)導(dǎo)熱

R300循環(huán)導(dǎo)熱加熱設(shè)備需用電能來自動調(diào)控整個系統(tǒng)，即利用電板和電磁控制機械，將導(dǎo)熱棒或加熱器通過電能作用插入導(dǎo)熱油這一有機載體中，進而達到直接加熱的效果。這讓高溫油泵能夠進行液相循環(huán)將導(dǎo)熱油傳入到導(dǎo)熱管片上，再通過電能和重力勢能的作用，將導(dǎo)熱管片上的導(dǎo)熱油傳入到熱油爐中，循環(huán)往復(fù)地將傳導(dǎo)熱設(shè)備中的導(dǎo)熱油再次輸送回高溫油泵中，進而達到循環(huán)導(dǎo)熱和加熱的效果，最終做成節(jié)約能源的循環(huán)加熱系統(tǒng)。同時，要增強電能的制動作用，即在相同的電壓和電流的作用下，增大系統(tǒng)流程的電阻力量，同樣可將內(nèi)消耗電能轉(zhuǎn)化為熱量并輸送道導(dǎo)熱板上，這樣既可以合理利用導(dǎo)熱油資源，又能利用電能，發(fā)揮電能和導(dǎo)熱油能的雙重作用，以實現(xiàn)能量需求的最大化。還可以利用智能傳感器和晶體管控制溫度，通過設(shè)備屏幕顯示溫度，包括出現(xiàn)高溫、底油、油壓不夠等情況，此時指示燈或報警器則會發(fā)生作用。

（二）加熱設(shè)備的工作特點和實用意義

在不浪費多余電能的同時，充分利用高溫導(dǎo)熱油循環(huán)工作的特點，在熱能沒有被消耗時強化防爆電加熱器，將換熱器、熱油泵、膨脹槽等系統(tǒng)有機聯(lián)系起來對其回爐再加熱，最終發(fā)揮控制柜的作用，同時保證此過程中所消耗的電能最小化消耗，最終實現(xiàn)節(jié)能作用。另外，通過高頻加熱器對其導(dǎo)熱油管道進行快速加熱，以達到快速升溫的目的，然后將其傳導(dǎo)至加熱板上，在使用過程中只需要通過電源和介質(zhì)就能讓整個設(shè)備進入工作狀態(tài)，真正做到安全、高效和節(jié)能。最后，利用電導(dǎo)熱油進行加熱，充分發(fā)揮強制導(dǎo)熱油和循環(huán)泵的作用，對其進行液相循環(huán)，最終將熱量傳導(dǎo)至加熱板。當(dāng)傳遞給多臺用熱設(shè)備時，加熱板便會根據(jù)茶葉的特性進行動態(tài)加熱，同時提供高效的熱風(fēng)對茶葉進行萎凋或烘干。不僅如此，R300循環(huán)導(dǎo)熱加熱設(shè)備的優(yōu)勢還在于，即使加熱板需要更換，循環(huán)泵和加熱板中的加熱液也會流回到有機載體的加熱器中，所以在循環(huán)利用的過程中，不會無端消耗導(dǎo)熱油，而且可以周而復(fù)始地再次利用加熱板升溫，最終達到加熱茶葉的工業(yè)要求。

二、R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備的優(yōu)勢

（一）對茶葉萎凋加熱設(shè)備控溫技術(shù)的精準(zhǔn)定位

茶葉萎凋或烘干過程中使用的傳統(tǒng)加熱方式（燃煤或電熱管直接加熱）一般只能控制熱風(fēng)溫度在50—160℃之間，其溫度在130℃的平衡點上撥動，熱風(fēng)溫度撥動更大，溫差±20℃。然而該設(shè)備運用智能參數(shù)自動調(diào)控溫度，導(dǎo)熱油溫度可以達到350℃，其熱風(fēng)的溫度保證可控性在30-220℃。就智能控制的設(shè)計程序而言，也設(shè)置了可微調(diào)的PID自整定智能溫控控制器，在控制介質(zhì)加熱管溫度的基礎(chǔ)上控制導(dǎo)熱油的溫度，并通過檢測終端傳送溫度信號，反饋到溫控單元對加熱茶進行加熱溫度的精準(zhǔn)微調(diào)，其控制精度可達±0.1℃。在茶葉萎凋加熱過程中，溫度的高低直接影響茶葉的物理和化學(xué)反應(yīng)，R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備在充分利用循環(huán)導(dǎo)熱油爐和電工原理的基礎(chǔ)上，精準(zhǔn)控溫技術(shù)保障了茶多酚的催化、茶葉的色澤鮮亮程度，活性酶和微量元素種類的含量提純等。可見這一設(shè)備相對其它循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱系統(tǒng)的控溫效果更強。

（二）對導(dǎo)熱油液相循環(huán)加熱裝置的節(jié)能完善

就該系統(tǒng)的設(shè)計而言，最重要的核心環(huán)節(jié)是導(dǎo)熱油液相循環(huán)工作的設(shè)計，R300導(dǎo)熱油液相循環(huán)加熱裝置設(shè)計與一般的循環(huán)導(dǎo)熱加熱裝置的設(shè)計而言也有創(chuàng)新性。本系統(tǒng)在設(shè)計中，充分利用傳感控制器、過濾器、高溫循環(huán)泵、膨脹槽、儲油箱、油溫傳感器等裝置。這一方面能有效避免系統(tǒng)運行過程中油溫過高導(dǎo)致導(dǎo)熱油裂解，氧化結(jié)垢，膨脹產(chǎn)生高溫油泵汽蝕等問題，確保導(dǎo)熱油液相循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性；另一方面在使用過程中只需要用電路和數(shù)據(jù)控制溫度，方便快捷，每一系統(tǒng)板塊的電能也能節(jié)節(jié)受控，節(jié)節(jié)儲蓄能量，將其能量傳導(dǎo)至加熱板上。就同類加熱傳導(dǎo)系統(tǒng)或同類產(chǎn)品相比，以相同茶葉萎凋數(shù)量相比，同等數(shù)量的茶葉加熱節(jié)能功效能可達到63.7%。一臺茶葉烘干機上的供熱設(shè)備，從耗電量情況來看，通常10平方烘干機，需要電加熱配備120-150KW電量，但該系統(tǒng)用智能模式進行控制，只需要20-30KW即可達到同等效果。

（三）流換熱管換熱效率的進一步提升

該項系統(tǒng)優(yōu)勢還體現(xiàn)在流換熱管換熱效率的提升，對這一系統(tǒng)的打造是為了提升換熱效率以節(jié)約能耗，真正做到提高有效循環(huán)換熱的功效。具體而言，體現(xiàn)在換熱管的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，其換熱管采用相互連通的多排波浪形管，且相鄰兩排波浪管的波峰交錯分布，使液體換熱管與熱風(fēng)的接觸面積增加，同時在風(fēng)管內(nèi)加裝保溫介質(zhì)，從而提升單位面積的換熱量。這樣既提升了加熱效率和傳熱效率，也可優(yōu)化控溫系統(tǒng)，加快溫控調(diào)節(jié)反饋頻率，還能將電熱原件的電能轉(zhuǎn)化為熱能，而且能達到茶葉加熱過程中工藝溫度的要求，同時處理好降溫設(shè)備，充分保證其結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)運作的內(nèi)部控制。例如，對高于110℃的用熱系統(tǒng)，還設(shè)計了防治短路的循環(huán)系統(tǒng)，安裝了備用油泵，以于防治流換熱管造成的隱患。

三、R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備的應(yīng)用

（一）保障自動常溫排氣和升溫脫水

R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備還設(shè)計了進出口閥和排氣閥，當(dāng)接通電源后，要處理好加熱器進出口閥和排氣閥的關(guān)系，在打開油泵控制開關(guān)之后，則可以根據(jù)智能屏所顯示的數(shù)據(jù)控制壓力范圍，此操作一方面可以檢查系統(tǒng)的安全隱患，另一方面則可以保證熱傳導(dǎo)加熱完成后常溫排氣，同時保障膨脹槽的液位高度，以便于補充完善。另外，就加熱過程中的升溫脫水來看，一般的循環(huán)導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)調(diào)溫檔多是20℃調(diào)溫和30℃調(diào)溫，調(diào)溫程度還不夠精確，而且一般升溫速度也只是保證在每小時50℃—60℃左右，但是R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備則半小時內(nèi)可從100℃的基溫開始，每升高10℃能自動保溫。另外，還可根據(jù)不同茶葉的性質(zhì)進行加工，待氣壓穩(wěn)定以便進行后續(xù)加熱升溫，讓殘留水分通過氣體形式排出，以達到高質(zhì)脫水的目的，以保證茶葉色澤鮮美的同時也保障茶葉的質(zhì)感和口感。

（二）控制系統(tǒng)和保護裝置的智能升級

控制系統(tǒng)的構(gòu)建方式以閉環(huán)反饋式進行設(shè)計，溫度測試由PID控溫儀進行智能測定，而且設(shè)計了電壓保證在12V，電流保證在18mA的控制儀，控制儀由顯示、調(diào)節(jié)、操作、報警等元件系統(tǒng)構(gòu)成，可充分發(fā)揮保護、驅(qū)動等功能。當(dāng)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象時，則會通過指示燈和聲控系統(tǒng)發(fā)出信號，而且系統(tǒng)還能自動停止加熱。膨脹槽液位較低時也能自動提醒，即用連通器的原理在膨脹槽內(nèi)設(shè)置液位計，當(dāng)液位較低時液位計會發(fā)出提醒功能，通過電控柜發(fā)出聲光提示，要求操作者在膨脹槽內(nèi)加入導(dǎo)熱液后再進行加熱。另外，還設(shè)置了循環(huán)油泵出口壓力檢測表，通過計量壓力表檢測，如果壓力表達到上限，則馬上發(fā)出提示信號，真正做到控制系統(tǒng)和保護裝置的智能升級。

（三）方便局部保養(yǎng)和維修

R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備在智能化的基礎(chǔ)上，通過小系統(tǒng)組成大系統(tǒng)的方式進行安裝，這一過程如果任何一個環(huán)節(jié)出問題，只需要更換或維修局部小系統(tǒng)，無需對整個系統(tǒng)進行保養(yǎng)和檢測。就加熱載體而言，如果加熱載體不能工作，需要檢測是否有滲油或其它不正?，F(xiàn)象，如有出現(xiàn)則進行維修或更換；如果出現(xiàn)聲音怪異、震動不正?；蛘甙l(fā)生氣濁等情況，則檢查和維修膨脹槽；槽液過低則加入導(dǎo)熱液，同時膨脹槽內(nèi)的檢測溫度可保障在70℃內(nèi)，如果溫度偏高或偏低，則需要檢測存在的問題，才能再次投入生產(chǎn)，還可以通過沖壓方式進行管路閥門的漏油現(xiàn)象檢測；另外，如果經(jīng)常出現(xiàn)升溫過快或過慢，則檢查電熱原件或系統(tǒng)管路。可見通過指示器則可以對整個系統(tǒng)進行局部性的保養(yǎng)和維修。

四、R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備的改進方向

（一）繼續(xù)朝著節(jié)能環(huán)保的方向改進

節(jié)能、生態(tài)和環(huán)保已成為這一時代主題，科技的創(chuàng)新可以進一步減少耗能，就茶葉萎凋加熱設(shè)備而言，該項目的研發(fā)核心和創(chuàng)新點在于進一步節(jié)約能耗，可繼續(xù)循環(huán)使用。另外，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，以電路控制整個導(dǎo)熱油，而且利用循環(huán)泵進行液相循環(huán)。R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶葉加熱設(shè)備雖然具備了兩者優(yōu)勢，但是根據(jù)物理學(xué)能量守恒定理來看，還有45%左右的熱量在運行過程中流失，在今后的改進過程中還需要從節(jié)能減耗的方向發(fā)展，包括對自動排除的氣體處理還需要設(shè)計凈化空氣的凈化器，一方面防治空氣被污染，另一方面還可以將氣體通過高壓回到加熱箱內(nèi)，以保證茶葉的香味和口感。

（二）進一步提升工作效率

依據(jù)智能化安裝的R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶葉加熱設(shè)備的系統(tǒng)性能雖有所提高，但是就產(chǎn)量而言，耗時只縮短了40分鐘，加熱設(shè)備的主要功能還是難以完成揉捻、烘焙及提香的工藝，在今后的研究過程中還可以將揉捻設(shè)備與加熱設(shè)備聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一系統(tǒng)，而且安裝多種揉捻程序，以便于減少勞力，發(fā)揮多功能機械的智能作用。在加熱和揉捻工序完成后可直接烘焙或曬干，通過茶葉毛料提香最終使其成為茶葉成品，這一來既可以減少耗時，又可以統(tǒng)一運用智能電路系統(tǒng)，減少多個機器并用的麻煩，還可以減少人工操作，可極大地提高工作效率。

（三）保障設(shè)備的安全性和環(huán)境適應(yīng)性能

R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶葉加熱設(shè)備無論從安全性還是適應(yīng)性來看都得到了很大的改進，但該設(shè)備的液壓系統(tǒng)和工作系統(tǒng)對海拔和周圍溫度也有一定要求。就按該加熱設(shè)備的材質(zhì)和論證參數(shù)來看，海拔不能超過1100m，周邊環(huán)境溫度也只能在3—40℃的范圍內(nèi)才能使用。但按照生產(chǎn)茶區(qū)來看，除我國東南沿海茶區(qū)和貴州部分茶區(qū)能有效使用外，如果到云南部分茶區(qū)或部分異地高海拔區(qū)還有待檢驗。就檢測溫度來看，如果周邊溫度在3℃以下的環(huán)境里，90%的濕度要求都需要更多能耗，甚至難以完成加工，而且對周圍導(dǎo)電塵或保障性防范都還有一定要求，這些地域的特殊性都限制了該設(shè)備的使用范圍，所以在設(shè)備研發(fā)過程中還需要保障設(shè)備的安全性和環(huán)境適應(yīng)性。

五、結(jié)語

綜上所述，R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備充分發(fā)揮了電能和熱能的雙重作用，而且具有傳導(dǎo)系數(shù)高，兼具節(jié)能、環(huán)保、高效的特性。該設(shè)備體積和質(zhì)量等也相對適當(dāng)，能夠循環(huán)利用熱導(dǎo)溶液，同時將電能轉(zhuǎn)化為熱能傳導(dǎo)至加熱板上，以實現(xiàn)熱量的最大化。該設(shè)備的創(chuàng)新之處體現(xiàn)在對茶葉萎凋加熱設(shè)備控溫技術(shù)的精準(zhǔn)定位上，對導(dǎo)熱油液相循環(huán)加熱裝置節(jié)能的完善上，同時還提升了流換熱管的換熱效率。就整體而言，還需要從節(jié)能環(huán)保的方向上進行創(chuàng)新，提升產(chǎn)量和工效以及保障設(shè)備的安全性和環(huán)境適應(yīng)性，只有這樣才能更好地打造出新型循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備，以促進科技的發(fā)展來適應(yīng)市場的需求。

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