龚洪

【摘 要】随着国内外茶叶市场的不断扩大，传统的茶叶加工工艺所制成的产品已不能满足庞大的市场需求，对此结合茶叶的特点和相关加热设备的工作原理，研发一套循环导热油茶叶加热设备有很大必要。文章对所研发的R300循环导热加热设备的工作原理进行探究，在此基础上论述了该循环导热油茶叶加热设备循环导热加热设备的工作原理进行探究，进而对该设备的具体工作流程和运用程序进行说明，最后对该设备的完善和新的研发方向进行了分析、论述和总结，以便于在节能、环保的前提下，研发出更为高效、优质的配套系统来满足茶叶加工工艺和市场的需求。

【关键词】R300循环导热油系统；茶叶加热；设备应用

随着时代的发展和科技的不断进步，机械加工逐渐替代了手工制作，茶叶的加热、烘焙等方面的技术也在不断完善。茶叶本身有着较为复杂的制作和加工工艺，茶叶经过采摘、晒青、凉青、摇青或筛青等复杂工序后，炒青、揉捻、焙干等过程都少不了加热设备，仅传统的加工工艺和手工操作很难满足市场需求。自20世纪30年代，美国陶氏化学导热油被研发出来之后，循环导热油茶叶加热设备的研发也陆续开启，而且还研制出了以导热油二次循环为基础的茶叶加热设备。文章提出的R300循环导热油茶叶加热设备，结合了茶叶加热、萎凋等特点，在机器设计上力求将电能转化为热能，让机器在运行过程中能做到节能环保和高效循环。对此，就对其循环导热加热设备的工作原理，R300循环导热油茶叶加热设备的优势、设备应用及发展研制方向等做出相应探讨。

一、R300循环导热加热设备的工作原理

（一）电能和导热油能的循环导热

R300循环导热加热设备需用电能来自动调控整个系统，即利用电板和电磁控制机械，将导热棒或加热器通过电能作用插入导热油这一有机载体中，进而达到直接加热的效果。这让高温油泵能够进行液相循环将导热油传入到导热管片上，再通过电能和重力势能的作用，将导热管片上的导热油传入到热油炉中，循环往复地将传导热设备中的导热油再次输送回高温油泵中，进而达到循环导热和加热的效果，最终做成节约能源的循环加热系统。同时，要增强电能的制动作用，即在相同的电压和电流的作用下，增大系统流程的电阻力量，同样可将内消耗电能转化为热量并输送道导热板上，这样既可以合理利用导热油资源，又能利用电能，发挥电能和导热油能的双重作用，以实现能量需求的最大化。还可以利用智能传感器和晶体管控制温度，通过设备屏幕显示温度，包括出现高温、底油、油压不够等情况，此时指示灯或报警器则会发生作用。

（二）加热设备的工作特点和实用意义

在不浪费多余电能的同时，充分利用高温导热油循环工作的特点，在热能没有被消耗时强化防爆电加热器，将换热器、热油泵、膨胀槽等系统有机联系起来对其回炉再加热，最终发挥控制柜的作用，同时保证此过程中所消耗的电能最小化消耗，最终实现节能作用。另外，通过高频加热器对其导热油管道进行快速加热，以达到快速升温的目的，然后将其传导至加热板上，在使用过程中只需要通过电源和介质就能让整个设备进入工作状态，真正做到安全、高效和节能。最后，利用电导热油进行加热，充分发挥强制导热油和循环泵的作用，对其进行液相循环，最终将热量传导至加热板。当传递给多台用热设备时，加热板便会根据茶叶的特性进行动态加热，同时提供高效的热风对茶叶进行萎凋或烘干。不仅如此，R300循环导热加热设备的优势还在于，即使加热板需要更换，循环泵和加热板中的加热液也会流回到有机载体的加热器中，所以在循环利用的过程中，不会无端消耗导热油，而且可以周而复始地再次利用加热板升温，最终达到加热茶叶的工业要求。

二、R300循环导热油茶加热设备的优势

（一）对茶叶萎凋加热设备控温技术的精准定位

茶叶萎凋或烘干过程中使用的传统加热方式（燃煤或电热管直接加热）一般只能控制热风温度在50—160℃之间，其温度在130℃的平衡点上拨动，热风温度拨动更大，温差±20℃。然而该设备运用智能参数自动调控温度，导热油温度可以达到350℃，其热风的温度保证可控性在30-220℃。就智能控制的设计程序而言，也设置了可微调的PID自整定智能温控控制器，在控制介质加热管温度的基础上控制导热油的温度，并通过检测终端传送温度信号，反馈到温控单元对加热茶进行加热温度的精准微调，其控制精度可达±0.1℃。在茶叶萎凋加热过程中，温度的高低直接影响茶叶的物理和化学反应，R300循环导热油茶加热设备在充分利用循环导热油炉和电工原理的基础上，精准控温技术保障了茶多酚的催化、茶叶的色泽鲜亮程度，活性酶和微量元素种类的含量提纯等。可见这一设备相对其它循环导热油茶加热系统的控温效果更强。

（二）对导热油液相循环加热装置的节能完善

就该系统的设计而言，最重要的核心环节是导热油液相循环工作的设计，R300导热油液相循环加热装置设计与一般的循环导热加热装置的设计而言也有创新性。本系统在设计中，充分利用传感控制器、过滤器、高温循环泵、膨胀槽、储油箱、油温传感器等装置。这一方面能有效避免系统运行过程中油温过高导致导热油裂解，氧化结垢，膨胀产生高温油泵汽蚀等问题，确保导热油液相循环系统的稳定性和安全性；另一方面在使用过程中只需要用电路和数据控制温度，方便快捷，每一系统板块的电能也能节节受控，节节储蓄能量，将其能量传导至加热板上。就同类加热传导系统或同类产品相比，以相同茶叶萎凋数量相比，同等数量的茶叶加热节能功效能可达到63.7%。一台茶叶烘干机上的供热设备，从耗电量情况来看，通常10平方烘干机，需要电加热配备120-150KW电量，但该系统用智能模式进行控制，只需要20-30KW即可达到同等效果。

（三）流換热管换热效率的进一步提升

该项系统优势还体现在流换热管换热效率的提升，对这一系统的打造是为了提升换热效率以节约能耗，真正做到提高有效循环换热的功效。具体而言，体现在换热管的结构设计上，其换热管采用相互连通的多排波浪形管，且相邻两排波浪管的波峰交错分布，使液体换热管与热风的接触面积增加，同时在风管内加装保温介质，从而提升单位面积的换热量。这样既提升了加热效率和传热效率，也可优化控温系统，加快温控调节反馈频率，还能将电热原件的电能转化为热能，而且能达到茶叶加热过程中工艺温度的要求，同时处理好降温设备，充分保证其结构参数对系统运作的内部控制。例如，对高于110℃的用热系统，还设计了防治短路的循环系统，安装了备用油泵，以于防治流换热管造成的隐患。

三、R300循环导热油茶加热设备的应用

（一）保障自动常温排气和升温脱水

R300循环导热油茶加热设备还设计了进出口阀和排气阀，当接通电源后，要处理好加热器进出口阀和排气阀的关系，在打开油泵控制开关之后，则可以根据智能屏所显示的数据控制压力范围，此操作一方面可以检查系统的安全隐患，另一方面则可以保证热传导加热完成后常温排气，同时保障膨胀槽的液位高度，以便于补充完善。另外，就加热过程中的升温脱水来看，一般的循环导热油加热系统调温档多是20℃调温和30℃调温，调温程度还不够精确，而且一般升温速度也只是保证在每小时50℃—60℃左右，但是R300循环导热油茶加热设备则半小时内可从100℃的基温开始，每升高10℃能自动保温。另外，还可根据不同茶叶的性质进行加工，待气压稳定以便进行后续加热升温，让残留水分通过气体形式排出，以达到高质脱水的目的，以保证茶叶色泽鲜美的同时也保障茶叶的质感和口感。

（二）控制系统和保护装置的智能升级

控制系统的构建方式以闭环反馈式进行设计，温度测试由PID控温仪进行智能测定，而且设计了电压保证在12V，电流保证在18mA的控制仪，控制仪由显示、调节、操作、报警等元件系统构成，可充分发挥保护、驱动等功能。当出现超温现象时，则会通过指示灯和声控系统发出信号，而且系统还能自动停止加热。膨胀槽液位较低时也能自动提醒，即用连通器的原理在膨胀槽内设置液位计，当液位较低时液位计会发出提醒功能，通过电控柜发出声光提示，要求操作者在膨胀槽内加入导热液后再进行加热。另外，还设置了循环油泵出口压力检测表，通过计量压力表检测，如果压力表达到上限，则马上发出提示信号，真正做到控制系统和保护装置的智能升级。

（三）方便局部保养和维修

R300循环导热油茶加热设备在智能化的基础上，通过小系统组成大系统的方式进行安装，这一过程如果任何一个环节出问题，只需要更换或维修局部小系统，无需对整个系统进行保养和检测。就加热载体而言，如果加热载体不能工作，需要检测是否有渗油或其它不正常现象，如有出现则进行维修或更换；如果出现声音怪異、震动不正常或者发生气浊等情况，则检查和维修膨胀槽；槽液过低则加入导热液，同时膨胀槽内的检测温度可保障在70℃内，如果温度偏高或偏低，则需要检测存在的问题，才能再次投入生产，还可以通过冲压方式进行管路阀门的漏油现象检测；另外，如果经常出现升温过快或过慢，则检查电热原件或系统管路。可见通过指示器则可以对整个系统进行局部性的保养和维修。

四、R300循环导热油茶加热设备的改进方向

（一）继续朝着节能环保的方向改进

节能、生态和环保已成为这一时代主题，科技的创新可以进一步减少耗能，就茶叶萎凋加热设备而言，该项目的研发核心和创新点在于进一步节约能耗，可继续循环使用。另外，将电能转化为热能，以电路控制整个导热油，而且利用循环泵进行液相循环。R300循环导热油茶叶加热设备虽然具备了两者优势，但是根据物理学能量守恒定理来看，还有45%左右的热量在运行过程中流失，在今后的改进过程中还需要从节能减耗的方向发展，包括对自动排除的气体处理还需要设计净化空气的净化器，一方面防治空气被污染，另一方面还可以将气体通过高压回到加热箱内，以保证茶叶的香味和口感。

（二）进一步提升工作效率

依据智能化安装的R300循环导热油茶叶加热设备的系统性能虽有所提高，但是就产量而言，耗时只缩短了40分钟，加热设备的主要功能还是难以完成揉捻、烘焙及提香的工艺，在今后的研究过程中还可以将揉捻设备与加热设备联系在一起，形成一个统一系统，而且安装多种揉捻程序，以便于减少劳力，发挥多功能机械的智能作用。在加热和揉捻工序完成后可直接烘焙或晒干，通过茶叶毛料提香最终使其成为茶叶成品，这一来既可以减少耗时，又可以统一运用智能电路系统，减少多个机器并用的麻烦，还可以减少人工操作，可极大地提高工作效率。

（三）保障设备的安全性和环境适应性能

R300循环导热油茶叶加热设备无论从安全性还是适应性来看都得到了很大的改进，但该设备的液压系统和工作系统对海拔和周围温度也有一定要求。就按该加热设备的材质和论证参数来看，海拔不能超过1100m，周边环境温度也只能在3—40℃的范围内才能使用。但按照生产茶区来看，除我国东南沿海茶区和贵州部分茶区能有效使用外，如果到云南部分茶区或部分异地高海拔区还有待检验。就检测温度来看，如果周边温度在3℃以下的环境里，90%的湿度要求都需要更多能耗，甚至难以完成加工，而且对周围导电尘或保障性防范都还有一定要求，这些地域的特殊性都限制了该设备的使用范围，所以在设备研发过程中还需要保障设备的安全性和环境适应性。

五、结语

综上所述，R300循环导热油茶加热设备充分发挥了电能和热能的双重作用，而且具有传导系数高，兼具节能、环保、高效的特性。该设备体积和质量等也相对适当，能够循环利用热导溶液，同时将电能转化为热能传导至加热板上，以实现热量的最大化。该设备的创新之处体现在对茶叶萎凋加热设备控温技术的精准定位上，对导热油液相循环加热装置节能的完善上，同时还提升了流换热管的换热效率。就整体而言，还需要从节能环保的方向上进行创新，提升产量和工效以及保障设备的安全性和环境适应性，只有这样才能更好地打造出新型循环导热油茶加热设备，以促进科技的发展来适应市场的需求。

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