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热泵干燥技术研究现状

时间:?2018-05-29 15:33??来源:?未知 ??编辑:?chinagzsb ??点击: ?

  热泵除湿干燥装置是应用低温除湿的原理,将湿空气冷却到露点温度以下,析出水分后,放出潜热,再利用这部分热量加热去湿后的干空气,从而达到除湿加热的目的,节能效果显著。另外,热泵除湿机的温度低,接近自然干燥,被干物料的品质好,特别适合水产品、果蔬、种子等热敏性物料的干燥加工。热泵干燥系统如图1-1所示,主要由热泵系统(蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀等)和空气系统(干燥室、风机、电加热器等)组成。

热泵干燥系统

  一、热泵干燥技术研究现状

  自20世纪70年代以来,美、日、法、徳等国就开展了热泵除湿干燥的研究,国际能源中心(lEA)集中了大量的热泵干燥技术的研究成果。我国自20世纪80年代中期开始,从国外引进www.mg4355.co,从90年代开始独立设计,目前该技术有了较大的发展,已成为常规干燥之后处于第二位的干燥技术。热泵干燥技术最早广泛应用的是木材干燥,近几年来逐渐将其应用到食品及农副产品的干燥作业之中,并且取得了较好的经济效益,产品的附加值得到很提大高。特别是我国政府节约能源和环境保护政策的实施,极大地促进了热泵除湿干燥技术的发展。目前研究热泵干燥技术的高校及科研院所主要集中在浙江大学、天津大学、北京理工大学、北京林业大学、广东省农机研究所、上海桑菱能源研究所等单位,干燥的物料主要集中在木材、农产品,食品、纺织和纸张等方面。www.mg4355.co在我国的应兵普及率南方远远高于北方,而国产设备占有率名70%左右,进口热泵除湿机大部分来自日本、美匡和加拿大等国家。

  二、热泵干燥技术发展趋势

  1、制冷剂的替代

  由于www.mg4355.co循环系统中通常使用R22等制冷剂,对臭氧层和全球气候有破坏作用,因此研究工作主要集中在单工质替代物R134a,混合工质替代物R407c和对环境无破坏性的绿色自然工R744(C02)在热泵干燥循环系统中的应用。

  2、干燥温度的提高

  热泵干燥的温度大都集中在40~60℃,为了能使热泵干燥所适用的干燥物料范围扩大,设法提高干燥的温度也是一个研究热点。目前较常用的方法是通过辅助加热系统,将经冷凝器加热过的空气温度进一步提高,这种方法虽然简单有效,但能源消耗显著增加,为解决这一问题,针对热泵干燥的制冷工况以及空气循环状态采用复合工质,研究开发高温高压制冷压缩机(比如苏州英华特系列),以提高冷凝温度,从而满足了较高的干燥温度要求。

  3、相变贮热材料的应用

  早些年,曾将相变温度为50~52℃的石蜡相变材料放置在冷凝器至干燥室的旁通管路内,回收干燥机组达到所要求的温度后排放掉的那一部分热量。试验结果表明,相变材料应用于热泵干燥具育明显的节能效果,当干燥温度为45℃,物料平均质量分数为24.5%时,放置相变材料,干燥节能27.9%。当干燥温度为50℃,干燥物料的平均质量分数为35.5%时,放置相变材料干燥节能36.5%。

  4、与其它干燥方式联合

  惯波及红外线于牒均可透过物料表面对物料进行全面加热,形成温度内高外低的正向温度场(与水分排出物料的运动方向一致),但在低温下不利于将富集在物料表面的水蒸气排除,热泵的引入可以很好地解决这个问题,利用热泵制取的低温千燥空气可快速带走物料表面的水分,同时也保证了物料成品的质量。热泵式真空干燥装置利用热泵蒸发器将物料中排出的水分凝结析出,可降低真空设备的负荷,与电加热式真空干燥装置相比,热泵式真空干燥装置的运行费用更低。在太阳能充足的地区,采用太阳能与热泵联合干燥,可以最大化实现良好的节能效果。太阳能一热泵联合干燥装置,节能率可在15%一47.8%之间。

  5、自动控制

  干燥是一个非稳态的传热传质过程,干燥过程中各个状态点的控制参数值有较大的调整幅度和波动因素。自动逻辑控制可根据物料脱水情况及环境状况适时调控干燥工艺参数,有利于提高能量利用率及千品质量,可避免人工监测、调控的失误,减少系统调节滞后,提高系统的调节褙度和灵敏度。而人工手动调节具有难厦大,控制精度低等缺点。因此,将检测、传感及控制技术结合起来应用于热泵千燥加工,可以实现千燥过程中的全自动化人工智能控制,从而降低操作成本和干燥能耗,大幅度提高制品品质。

  据统计,我国用于干燥所消耗的能量占全国总能耗的7%-15%,而热效率仅为40%-60%,并且大部分干燥过程对热敏性物料(食品和生物物科)的色泽、营养、风味和营养组织产生影响。目前热泵干燥正向着提高干燥温度,开发新型热泵干燥系统及热泵的自动控制技术等方面发展,热泵干燥作为降低能源消耗和提高产品质量两者完美统的技术,将给农产品干燥业带来重大变革。

(责任编辑:chinagzsb)
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