龔洪

【摘 要】隨著國內(nèi)外茶葉市場的不斷擴(kuò)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)行探究，進(jìn)而對該設(shè)備的具體工作流程和運(yùn)用程序進(jìn)行說明，最后對該設(shè)備的完善和新的研發(fā)方向進(jìn)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(shí)代的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，機(jī)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(diǎn)，在機(jī)器設(shè)計(jì)上力求將電能轉(zhuǎn)化為熱能，讓機(jī)器在運(yùn)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(dòng)調(diào)控整個(gè)系統(tǒng)，即利用電板和電磁控制機(jī)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(jī)載體中，進(jìn)而達(dá)到直接加熱的效果。這讓高溫油泵能夠進(jìn)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(jìn)而達(dá)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(shí)，要增強(qiáng)電能的制動(dòng)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(shí)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(shí)指示燈或報(bào)警器則會(huì)發(fā)生作用。

（二）加熱設(shè)備的工作特點(diǎn)和實(shí)用意義

在不浪費(fèi)多余電能的同時(shí)，充分利用高溫導(dǎo)熱油循環(huán)工作的特點(diǎn)，在熱能沒有被消耗時(shí)強(qiáng)化防爆電加熱器，將換熱器、熱油泵、膨脹槽等系統(tǒng)有機(jī)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(shí)保證此過程中所消耗的電能最小化消耗，最終實(shí)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(jìn)行快速加熱，以達(dá)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(gè)設(shè)備進(jìn)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(jìn)行加熱，充分發(fā)揮強(qiáng)制導(dǎo)熱油和循環(huán)泵的作用，對其進(jìn)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(tái)用熱設(shè)備時(shí)，加熱板便會(huì)根據(jù)茶葉的特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)加熱，同時(shí)提供高效的熱風(fēng)對茶葉進(jìn)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(huì)流回到有機(jī)載體的加熱器中，所以在循環(huán)利用的過程中，不會(huì)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(dá)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(diǎn)上撥動(dòng)，熱風(fēng)溫度撥動(dòng)更大，溫差±20℃。然而該設(shè)備運(yùn)用智能參數(shù)自動(dòng)調(diào)控溫度，導(dǎo)熱油溫度可以達(dá)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(jì)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(jìn)行加熱溫度的精準(zhǔn)微調(diào)，其控制精度可達(dá)±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?？梢娺@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(qiáng)。

（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(jì)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(jì)，R300導(dǎo)熱油液相循環(huán)加熱裝置設(shè)計(jì)與一般的循環(huán)導(dǎo)熱加熱裝置的設(shè)計(jì)而言也有創(chuàng)新性。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中，充分利用傳感控制器、過濾器、高溫循環(huán)泵、膨脹槽、儲(chǔ)油箱、油溫傳感器等裝置。這一方面能有效避免系統(tǒng)運(yùn)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(chǔ)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(dá)到63.7%。一臺(tái)茶葉烘干機(jī)上的供熱設(shè)備，從耗電量情況來看，通常10平方烘干機(jī)，需要電加熱配備120-150KW電量，但該系統(tǒng)用智能模式進(jìn)行控制，只需要20-30KW即可達(dá)到同等效果。

（三）流換熱管換熱效率的進(jìn)一步提升

該項(xiàng)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(jì)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(cuò)分布，使液體換熱管與熱風(fēng)的接觸面積增加，同時(shí)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(dá)到茶葉加熱過程中工藝溫度的要求，同時(shí)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(yùn)作的內(nèi)部控制。例如，對高于110℃的用熱系統(tǒng)，還設(shè)計(jì)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(dòng)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(jì)了進(jìn)出口閥和排氣閥，當(dāng)接通電源后，要處理好加熱器進(jìn)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(shí)保障膨脹槽的液位高度，以便于補(bǔ)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(shí)50℃—60℃左右，但是R300循環(huán)導(dǎo)熱油茶加熱設(shè)備則半小時(shí)內(nèi)可從100℃的基溫開始，每升高10℃能自動(dòng)保溫。另外，還可根據(jù)不同茶葉的性質(zhì)進(jìn)行加工，待氣壓穩(wěn)定以便進(jìn)行后續(xù)加熱升溫，讓殘留水分通過氣體形式排出，以達(dá)到高質(zhì)脫水的目的，以保證茶葉色澤鮮美的同時(shí)也保障茶葉的質(zhì)感和口感。

（二）控制系統(tǒng)和保護(hù)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(jìn)行設(shè)計(jì)，溫度測試由PID控溫儀進(jìn)行智能測定，而且設(shè)計(jì)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(bào)警等元件系統(tǒng)構(gòu)成，可充分發(fā)揮保護(hù)、驅(qū)動(dòng)等功能。當(dāng)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象時(shí)，則會(huì)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(dòng)停止加熱。膨脹槽液位較低時(shí)也能自動(dòng)提醒，即用連通器的原理在膨脹槽內(nèi)設(shè)置液位計(jì)，當(dāng)液位較低時(shí)液位計(jì)會(huì)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(jìn)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(jì)量壓力表檢測，如果壓力表達(dá)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(hù)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(jìn)行安裝，這一過程如果任何一個(gè)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(gè)系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行維修或更換；如果出現(xiàn)聲音怪異、震動(dòng)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(shí)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(jìn)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?？梢娡ㄟ^指示器則可以對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)方向

（一）繼續(xù)朝著節(jié)能環(huán)保的方向改進(jìn)

節(jié)能、生態(tài)和環(huán)保已成為這一時(shí)代主題，科技的創(chuàng)新可以進(jìn)一步減少耗能，就茶葉萎凋加熱設(shè)備而言，該項(xiàng)目的研發(fā)核心和創(chuàng)新點(diǎn)在于進(jìn)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(gè)導(dǎo)熱油，而且利用循環(huán)泵進(jìn)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(yùn)行過程中流失，在今后的改進(jìn)過程中還需要從節(jié)能減耗的方向發(fā)展，包括對自動(dòng)排除的氣體處理還需要設(shè)計(jì)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(jìn)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(shí)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(gè)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(jī)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(shí)，又可以統(tǒng)一運(yùn)用智能電路系統(tǒng)，減少多個(gè)機(jī)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(jìn)，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(yàn)。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(shí)將電能轉(zhuǎn)化為熱能傳導(dǎo)至加熱板上，以實(shí)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(shí)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(jìn)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(jìn)科技的發(fā)展來適應(yīng)市場的需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]汪琦，張慧芬，俞紅嘯，汪育佑.循環(huán)流化床導(dǎo)熱油爐的循環(huán)系統(tǒng)研究[J].工業(yè)爐，2018，40（03）：24-28.

[2]汪琦，俞紅嘯，張慧芬，季炳奎，季俊.導(dǎo)熱油爐循環(huán)供熱系統(tǒng)與導(dǎo)熱油使用運(yùn)行研究[J].上海化工，2018，43（04）：30-33.

[3]汪琦. 導(dǎo)熱油循環(huán)供熱系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)研究[A]. 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)工業(yè)爐分會(huì)熱載體加熱技術(shù)委員會(huì).全國第二十屆熱載體加熱技術(shù)交流會(huì)論文集[C].中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)工業(yè)爐分會(huì)熱載體加熱技術(shù)委員會(huì)：中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)，2017：5.

[4]汪琦，俞紅嘯，張慧芬，汪萍，蔣偉忠.導(dǎo)熱油循環(huán)供熱系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)研究[J].上?；?，2017，42（03）：36-39.

[5]詹星星，趙章風(fēng)，鐘江，喬欣.茶葉殺青機(jī)電磁加熱過程模擬及關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2018，35（01）：43-47.

[6]曹響才，楊衛(wèi)平，徐宇，羅俊勇.基于PLC茶葉殺青加熱溫度控制的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（21）：39-40.