R300循環導熱油茶加熱設備研究與應用

龔洪

【摘 要】隨著國內外茶葉市場的不斷擴大，傳統的茶葉加工工藝所制成的產品已不能滿足龐大的市場需求，對此結合茶葉的特點和相關加熱設備的工作原理，研發一套循環導熱油茶葉加熱設備有很大必要。文章對所研發的R300循環導熱加熱設備的工作原理進行探究，在此基礎上論述了該循環導熱油茶葉加熱設備循環導熱加熱設備的工作原理進行探究，進而對該設備的具體工作流程和運用程序進行說明，最后對該設備的完善和新的研發方向進行了分析、論述和總結，以便于在節能、環保的前提下，研發出更為高效、優質的配套系統來滿足茶葉加工工藝和市場的需求。

【關鍵詞】R300循環導熱油系統；茶葉加熱；設備應用

隨著時代的發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、烘焙等方面的技術也在不斷完善。茶葉本身有著較為復雜的制作和加工工藝，茶葉經過采摘、曬青、涼青、搖青或篩青等復雜工序后，炒青、揉捻、焙干等過程都少不了加熱設備，僅傳統的加工工藝和手工操作很難滿足市場需求。自20世紀30年代，美國陶氏化學導熱油被研發出來之后，循環導熱油茶葉加熱設備的研發也陸續開啟，而且還研制出了以導熱油二次循環為基礎的茶葉加熱設備。文章提出的R300循環導熱油茶葉加熱設備，結合了茶葉加熱、萎凋等特點，在機器設計上力求將電能轉化為熱能，讓機器在運行過程中能做到節能環保和高效循環。對此，就對其循環導熱加熱設備的工作原理，R300循環導熱油茶葉加熱設備的優勢、設備應用及發展研制方向等做出相應探討。

一、R300循環導熱加熱設備的工作原理

（一）電能和導熱油能的循環導熱

R300循環導熱加熱設備需用電能來自動調控整個系統，即利用電板和電磁控制機械，將導熱棒或加熱器通過電能作用插入導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將導熱油傳入到導熱管片上，再通過電能和重力勢能的作用，將導熱管片上的導熱油傳入到熱油爐中，循環往復地將傳導熱設備中的導熱油再次輸送回高溫油泵中，進而達到循環導熱和加熱的效果，最終做成節約能源的循環加熱系統。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，增大系統流程的電阻力量，同樣可將內消耗電能轉化為熱量并輸送道導熱板上，這樣既可以合理利用導熱油資源，又能利用電能，發揮電能和導熱油能的雙重作用，以實現能量需求的最大化。還可以利用智能傳感器和晶體管控制溫度，通過設備屏幕顯示溫度，包括出現高溫、底油、油壓不夠等情況，此時指示燈或報警器則會發生作用。

（二）加熱設備的工作特點和實用意義

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

二、R300循環導熱油茶加熱設備的優勢

（一）對茶葉萎凋加熱設備控溫技術的精準定位

茶葉萎凋或烘干過程中使用的傳統加熱方式（燃煤或電熱管直接加熱）一般只能控制熱風溫度在50—160℃之間，其溫度在130℃的平衡點上撥動，熱風溫度撥動更大，溫差±20℃。然而該設備運用智能參數自動調控溫度，導熱油溫度可以達到350℃，其熱風的溫度保證可控性在30-220℃。就智能控制的設計程序而言，也設置了可微調的PID自整定智能溫控控制器，在控制介質加熱管溫度的基礎上控制導熱油的溫度，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微調，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反應，R300循環導熱油茶加熱設備在充分利用循環導熱油爐和電工原理的基礎上，精準控溫技術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?？梢娺@一設備相對其它循環導熱油茶加熱系統的控溫效果更強。

（二）對導熱油液相循環加熱裝置的節能完善

就該系統的設計而言，最重要的核心環節是導熱油液相循環工作的設計，R300導熱油液相循環加熱裝置設計與一般的循環導熱加熱裝置的設計而言也有創新性。本系統在設計中，充分利用傳感控制器、過濾器、高溫循環泵、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運行過程中油溫過高導致導熱油裂解，氧化結垢，膨脹產生高溫油泵汽蝕等問題，確保導熱油液相循環系統的穩定性和安全性；另一方面在使用過程中只需要用電路和數據控制溫度，方便快捷，每一系統板塊的電能也能節節受控，節節儲蓄能量，將其能量傳導至加熱板上。就同類加熱傳導系統或同類產品相比，以相同茶葉萎凋數量相比，同等數量的茶葉加熱節能功效能可達到63.7%。一臺茶葉烘干機上的供熱設備，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

該項系統優勢還體現在流換熱管換熱效率的提升，對這一系統的打造是為了提升換熱效率以節約能耗，真正做到提高有效循環換熱的功效。具體而言，體現在換熱管的結構設計上，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的接觸面積增加，同時在風管內加裝保溫介質，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，也可優化控溫系統，加快溫控調節反饋頻率，還能將電熱原件的電能轉化為熱能，而且能達到茶葉加熱過程中工藝溫度的要求，同時處理好降溫設備，充分保證其結構參數對系統運作的內部控制。例如，對高于110℃的用熱系統，還設計了防治短路的循環系統，安裝了備用油泵，以于防治流換熱管造成的隱患。

三、R300循環導熱油茶加熱設備的應用

（一）保障自動常溫排氣和升溫脫水

R300循環導熱油茶加熱設備還設計了進出口閥和排氣閥，當接通電源后，要處理好加熱器進出口閥和排氣閥的關系，在打開油泵控制開關之后，則可以根據智能屏所顯示的數據控制壓力范圍，此操作一方面可以檢查系統的安全隱患，另一方面則可以保證熱傳導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，一般的循環導熱油加熱系統調溫檔多是20℃調溫和30℃調溫，調溫程度還不夠精確，而且一般升溫速度也只是保證在每小時50℃—60℃左右，但是R300循環導熱油茶加熱設備則半小時內可從100℃的基溫開始，每升高10℃能自動保溫。另外，還可根據不同茶葉的性質進行加工，待氣壓穩定以便進行后續加熱升溫，讓殘留水分通過氣體形式排出，以達到高質脫水的目的，以保證茶葉色澤鮮美的同時也保障茶葉的質感和口感。

（二）控制系統和保護裝置的智能升級

控制系統的構建方式以閉環反饋式進行設計，溫度測試由PID控溫儀進行智能測定，而且設計了電壓保證在12V，電流保證在18mA的控制儀，控制儀由顯示、調節、操作、報警等元件系統構成，可充分發揮保護、驅動等功能。當出現超溫現象時，則會通過指示燈和聲控系統發出信號，而且系統還能自動停止加熱。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設置液位計，當液位較低時液位計會發出提醒功能，通過電控柜發出聲光提示，要求操作者在膨脹槽內加入導熱液后再進行加熱。另外，還設置了循環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，則馬上發出提示信號，真正做到控制系統和保護裝置的智能升級。

（三）方便局部保養和維修

R300循環導熱油茶加熱設備在智能化的基礎上，通過小系統組成大系統的方式進行安裝，這一過程如果任何一個環節出問題，只需要更換或維修局部小系統，無需對整個系統進行保養和檢測。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常現象，如有出現則進行維修或更換；如果出現聲音怪異、震動不正常或者發生氣濁等情況，則檢查和維修膨脹槽；槽液過低則加入導熱液，同時膨脹槽內的檢測溫度可保障在70℃內，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，還可以通過沖壓方式進行管路閥門的漏油現象檢測；另外，如果經常出現升溫過快或過慢，則檢查電熱原件或系統管路?？梢娡ㄟ^指示器則可以對整個系統進行局部性的保養和維修。

四、R300循環導熱油茶加熱設備的改進方向

（一）繼續朝著節能環保的方向改進

節能、生態和環保已成為這一時代主題，科技的創新可以進一步減少耗能，就茶葉萎凋加熱設備而言，該項目的研發核心和創新點在于進一步節約能耗，可繼續循環使用。另外，將電能轉化為熱能，以電路控制整個導熱油，而且利用循環泵進行液相循環。R300循環導熱油茶葉加熱設備雖然具備了兩者優勢，但是根據物理學能量守恒定理來看，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能減耗的方向發展，包括對自動排除的氣體處理還需要設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，以保證茶葉的香味和口感。

（二）進一步提升工作效率

依據智能化安裝的R300循環導熱油茶葉加熱設備的系統性能雖有所提高，但是就產量而言，耗時只縮短了40分鐘，加熱設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備與加熱設備聯系在一起，形成一個統一系統，而且安裝多種揉捻程序，以便于減少勞力，發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，又可以統一運用智能電路系統，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）保障設備的安全性和環境適應性能

R300循環導熱油茶葉加熱設備無論從安全性還是適應性來看都得到了很大的改進，但該設備的液壓系統和工作系統對海拔和周圍溫度也有一定要求。就按該加熱設備的材質和論證參數來看，海拔不能超過1100m，周邊環境溫度也只能在3—40℃的范圍內才能使用。但按照生產茶區來看，除我國東南沿海茶區和貴州部分茶區能有效使用外，如果到云南部分茶區或部分異地高海拔區還有待檢驗。就檢測溫度來看，如果周邊溫度在3℃以下的環境里，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備的使用范圍，所以在設備研發過程中還需要保障設備的安全性和環境適應性。

五、結語

綜上所述，R300循環導熱油茶加熱設備充分發揮了電能和熱能的雙重作用，而且具有傳導系數高，兼具節能、環保、高效的特性。該設備體積和質量等也相對適當，能夠循環利用熱導溶液，同時將電能轉化為熱能傳導至加熱板上，以實現熱量的最大化。該設備的創新之處體現在對茶葉萎凋加熱設備控溫技術的精準定位上，對導熱油液相循環加熱裝置節能的完善上，同時還提升了流換熱管的換熱效率。就整體而言，還需要從節能環保的方向上進行創新，提升產量和工效以及保障設備的安全性和環境適應性，只有這樣才能更好地打造出新型循環導熱油茶加熱設備，以促進科技的發展來適應市場的需求。

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