热泵干燥系统性能试验研究

设计了一套热泵干燥装置,压缩机3.73 kW,制冷工质为R22,并在此试验装置上进行了热泵干燥系统的性能试验。试验结果表明,在开路式热泵干燥运行时,蒸发器析水速率较低,但热泵运行稳定;而在半开路式热泵运行时,随着外排干燥废气的减少,蒸发器析水速率不断增加。闭路式热泵干燥循环过程中,空气旁通率(BAR)对热泵的运行状况影响较大。开路式、半开路式热泵干燥循环中,系统的单位能耗除湿量较高。在闭路式热泵干燥循环过程中,当BAR=0.4和BAR=0.6时, 系统的单位能耗除湿量有最大值。     

热泵常温干燥装置及其理论分析

文章讨论了常温干燥装置的工作过程及特点，分析了蒸气压缩式热泵的能量关系及其节能原理，并阐述了热泵干燥装置设计计算的有关问题，分析结果表明：热泵常温干燥装置具有显著的节能效果，对粮食、蔬菜、果品及土特产的干燥有着广泛的适应性，特别适合于那些不宜在高温条件下进行干燥的物料，有着十分广阔的开发应用前景。     

热管联合多级串联热泵玉米干燥系统性能试验

中国东北地区现有的粮食干燥系统多为大型多段塔式燃煤干燥系统,在粮食干燥过程中,热空气与粮食经过一次换热后,生成的高温高湿废气直接排入了大气,不仅造成了能量的巨大浪费,而且严重污染了环境。该文针对东北地区寒冷气候特点及多段塔式燃煤玉米干燥系统存在的高能耗、高污染问题,开发了一种热管联合多级串联热泵玉米干燥系统,该系统能够实现对多段塔式燃煤玉米干燥中废气的余热回收和废气中杂质的清洁处理,从而达到节能减排的效果。在该系统的基础上研制了50、150和300 t/d的系列化玉米热泵干燥装备,进行了3种规模的产业化示范,并对300 t/d的玉米热泵干燥系统进行了性能试验。结果表明,系统每小时的耗电量为538 kW·h,除湿速率为2016 kg/h,热泵机组的制热系数COP(coefficient of performance,COP)在3.7~6.7之间,除湿能耗比SMER(specific moisture extraction rate,SMER)为3.75 kg/(kW·h)。对多段塔式玉米热泵干燥和玉米燃煤干燥经济性进行比较研究,结果表明:得到1 kg干玉米的热泵干燥成本为0.038元,而燃煤干燥的成本为0.049元,单位玉米的热泵干燥成本比燃煤干燥成本降低22.4%。与玉米燃煤干燥相比,玉米热泵干燥能大量降低污染物的排放,节能减排效果明显,可为热泵干燥技术在粮食烘干领域应用提供有价值的参考。     

热泵干燥婆枣的方案改进和试验对比

枣的人工干制有利于提高产品质量,避免发生丰产不丰收的现象。根据太行山区婆枣的特性,在自行搭建的热泵法箱式干燥器上进行了两种参考方案的干燥试验研究。通过分析干燥速率和干燥质量的变化,提出了改进方案,并进行试验验证。脱水量、干燥能耗和发热量的分析表明：改进的干燥方案符合干燥物内部的水分迁移规律,干燥效果好、节能效果明显。     

全封闭热泵干燥装置监控系统的设计与试验

为了改善干燥试验过程中的监控方式,提高了试验的精确性和效率,减轻了试验人员的工作负荷,并支持后期数据分析,该课题将热泵干燥技术、自动检测控制技术、SCADA技术融合,开发出一套由热泵干燥装置、数据采集与监控系统组成的热泵干燥监控系统。系统由一套全封闭的热泵干燥装置执行干燥过程;数据采集系统采集干燥现场数据,OPC服务器通过通信协议获取数据;监控系统主要具备PLC自动控制和PC机监控功能。试验结果表明,该系统能够实现温湿度精确控制,并具备数据的实时显示、归档、信息报警等功能,将作为后续研究的试验平台。     

热泵烤烟系统性能的试验研究

为了研究热泵烤烟的系统特性,并为工程应用推广提供有价值的参考,该文设计了一种新型的热泵烤烟系统,对热泵烤烟进行了试验研究。当烤房内鲜烟装载量为2 432?kg时,压缩机的最大功率为12.6?kW,系统制热系数达到了3.25,整个过程的除湿能耗比为2.42?kg/（kW·h）。最后对热泵烤烟和燃煤烤烟的经济性进行了比较,结果显示得到1?kg干烟热泵的烘烤成本为2.12元,而燃煤的烘烤成本为2.97元。与燃煤烤烟相比,热泵烤烟具有明显的节能优势和社会经济效益。     

热泵烤烟系统性能的试验研究

为了研究热泵烤烟的系统特性,并为工程应用推广提供有价值的参考,该文设计了一种新型的热泵烤烟系统,对热泵烤烟进行了试验研究。当烤房内鲜烟装载量为2432kg时,压缩机的最大功率为12.6kW,系统制热系数达到了3.25,整个过程的除湿能耗比为2.42kg/(kW.h)。最后对热泵烤烟和燃煤烤烟的经济性进行了比较,结果显示得到1kg干烟热泵的烘烤成本为2.12元,而燃煤的烘烤成本为2.97元。与燃煤烤烟相比,热泵烤烟具有明显的节能优势和社会经济效益。     

脱水蔬菜热泵-热风组合干燥试验

为了解决脱水蔬菜热泵干燥中后期干燥效率较差的问题,文章进行了热泵、热风组合干燥试验。结果表明:采用热泵-热风组合干燥装置生产脱水蔬菜,其耗能只有隧道式干燥的74.1%,网带式干燥的84.7%和真空冷冻干燥的9.4%。胡萝卜产品经24h充分复水后,组合干燥的复水性比热泵干燥高16.6%,比热风干燥高24.5%。采用前期热泵除湿干燥与后期热风干燥的组合干燥技术,克服了单一热泵干燥的缺点,降低了能耗,提高了产品质量。     

太阳能热泵污泥干燥技术

为解决当前污泥干燥存在的问题,该文研究利用太阳能热泵对污泥进行干燥,阐述了太阳能热泵污泥干燥系统的结构与工作原理,对系统的主要设备进行了计算设计并进行试验及性能分析,最后对太阳能热泵干燥与其他几种典型干燥方式的能耗及经济性做了比较。该系统具有节能、环保、经济等优点,配备太阳能系统平均可节省电量10%左右。该研究可为太阳能热泵干燥污泥的工程应用提供参考。     

温室主动蓄放热-热泵联合加温系统热力学分析

主动蓄放热-热泵联合加温系统加温和节能效果显著,在温室加温领域应用前景广阔,但系统技术参数及工艺仍有待优化。该文通过对系统进行能量平衡和可用能(Exergy)分析,得出系统及各组件的性能系数、可用能损失、损失比和可用能效率,以此为依据对系统进行性能评价和优化。试验结果表明:系统平均1 d中集热和保温阶段可用能损失总量为9.77×104 kJ,可用能效率为48.7%;可用能损失最大、可用能效率最低的组件是主动蓄放热装置,其次是热泵装置、循环水泵和蓄热水箱,其可用能损失比分别为78.7%、8.3%、7.7%、5.3%,可用能效率分别为25.6%、38.3%、75.0%、88.2%。就整个系统而言,最需要进行技术优化的是主动蓄放热装置与热泵装置,可用能损失主要由有限温差传热引起,降低传热温差、减少有限温差传热过程以及改进生产工艺是优化的重点。试验期间系统的集热效率为89.0%~100.5%,热泵装置制热性能系数(coefficient of performance,COPHp)达5.48~6.08,性能远远高于传统太阳能热水系统以及水、地源热泵。该研究为温室加温系统性能评价和优化设计提供思路。     

海带自然晾晒与热泵烘干级联干燥自动控制系统研制

干燥是海带加工过程中的工序之一,为进一步解决海带干燥过程中劳动强度大、能耗高等问题,该研究设计了自然晾晒与热泵烘干级联的干燥模式并研制了海带全程自动搬运、协调工作的码垛自动控制系统,其由晾晒棚、热泵房、码垛装置、桥接装置与控制室组成。采用USS协议与G120变频器通讯,采集信号通过485通讯口送到可编程逻辑控制器PLC的寄存器,PLC对行走电机进行加减速判断;同时利用Profibus协议实现PLC与Sick条码定位传感器通讯,实现晾晒杆准确定位;然后编程控制气动抓手,实现海带晾晒杆的自动抓放等动作;利用限位开关作为数据传递的触发信号,晾晒棚与热泵房导轨自动对接,实现海带自然晾晒与热泵烘干结合。试验结果表明,该控制系统总运行时间为5.7 h,晾晒杆定位误差±1 cm,高速运行速度20 m/min,晴天自然晾晒可减少海带含水率至60%,烘干后海带含水率为15.2%左右,泥沙、杂质率为0%,为一级品。系统运行稳定,节约人工,保证海带干燥的品质。该研究有助于为藻类加工产业提供高品质、低能耗、绿色环保新模式与样板。     

水产品热泵干燥装置性能参数的理论分析

为了降低水产品干燥加工能耗,该文以能源效率和除湿能耗比为指标,对热泵干燥装置性能参数的影响因素进行了分析。根据水产品干燥特性和亚热带地区气候特点,首先对开式热泵干燥系统和闭式热泵干燥系统的能源效率进行了比较;然后以闭式热泵干燥装置为例,对其除湿能耗比的影响因素进行了分析。结果表明,闭式热泵干燥装置的能源效率为2.52,而开式热泵干燥装置的能源效率为2.39,两者相差不大;蒸发温度和冷凝温度对热泵干燥系统的除湿能耗比均有明显的影响,其中蒸发温度的影响尤为显著;为了提高除湿能耗比,可提高蒸发温度和降低冷凝温度。     

热泵间歇干燥白菜种子内部含水率变化规律

为了研究热泵干燥条件下种子内部传质机理,以热泵干燥的白菜种子为研究对象,建立了其非均质动态传质模型,并利用该模型分析热泵恒温连续干燥与间歇干燥条件下种子内部含水率变化规律。研究表明,所建模型能较好的模拟种子含水率的动态变化,模拟值与试验值相关系数为0.9974,相对偏差在±10%以内,模拟精度满足要求;间歇干燥时种子内部含水率更均匀,更有利于种子品质的保证;间歇干燥过程比例系数取1/3、间歇运行周期中运行时间取400s时热泵机组节能近50%。该研究可为热泵干燥技术的应用推广提供参考。     

干燥温室与热泵联合系统对胡萝卜的干燥效果

为了解决传统蔬菜干燥技术成本高、能耗大的问题,该研究提出了一种干燥温室与热泵联合系统,基于试验地环境设计了干燥温室,采用三级串联的方式构建了组合式热泵机;测定了干燥温室内外太阳辐射和温度变化情况,以胡萝卜为试验材料,测定了联合系统性能指标,对比了独立热泵机组与联合系统的制热系数（Coefficient Of Performance,COP）变化情况,研究了系统参数设定对胡萝卜丁干燥品质指标的影响。研究结果表明：干燥温室白天室内温度比室外温度平均高6.4 ℃,夜间室内温度比室外温度平均高4 ℃;在较优干燥工艺温度为60 ℃、风速为2 m/s、装载量为2 000 kg的条件下,系统由静止状态进入运行状态后,总温升43.14 ℃,总温降17.5 ℃,对比独立热泵机组,联合系统总COP提高26%～29%,鲜胡萝卜丁处理量80 kg/h,产出干胡萝卜丁18.8 kg/h,消耗电量53.5 kW,生产干胡萝卜丁成本2.25元/kg;对干胡萝卜丁品质指标的检测表明,其色泽（a*值）均值为31.27、复水比均值为5.42、维生素C均值为1.51 mg/g、总糖均值为12.36%、胡萝卜素均值为0.68 mg/g。研究结果可为大宗蔬菜干燥加工后供应于食品领域的技术研究提供理论基础和科学依据。