牧草种子热泵辅助型太阳能储热干燥设备设计与试验

针对牧草种子干燥设备在能耗、排放和太阳能使用等方面存在的问题,提出了太阳能储热供热为主,尾气由热泵除湿后回收使用为辅的节能零排放干燥模式,完成了集热、储热和热泵等主要工作部件以及整机的结构设计,用移动式设计实现了太阳能集热可控和整机安全贮存.试验结果表明:处理量161 kg/h,度电处理量8.4 kg/(kW·h),干燥能力3 367 kg·％/h,干燥强度6.7 kg/(m3 ·h);太阳能相变储热干燥、太阳能一热泵联合干燥、热泵干燥和电加热干燥4种供热干燥模式的耗电量之比是0.9:1.0:1.2:1.5.     

太阳能辅助热泵综合就仓干燥系统实验研究

设计了一种由太阳能空气集热器、热泵和翻粮机组成的太阳能辅助热泵就仓干燥系统,用于粮食就仓干燥.对系统进行了实验研究,研究结果表明,太阳能空气集热器平均热效率达到63%,热泵性能系数达到5.4,联合系统能够提供充足、稳定的热量,并且干燥效果明显、干燥时间短、耗电量小、干燥均匀性好.应用该系统可安全、节能、有效地降低仓储玉米含水率.     

太阳能辅助热泵综合就仓干燥系统实验研究

设计了一种由太阳能空气集热器、热泵和翻粮机组成的太阳能辅助热泵就仓干燥系统,用于粮食就仓干燥。对系统进行了实验研究,研究结果表明,太阳能空气集热器平均热效率达到63%,热泵性能系数达到5.4,联合系统能够提供充足、稳定的热量,并且干燥效果明显、干燥时间短、耗电量小、干燥均匀性好。应用该系统可安全、节能、有效地降低仓储玉米含水率。     

燃气热泵干燥装置性能理论分析

以燃气热泵干燥装置为研究对象,建立其干燥数学模型,分析了不同干燥空气温度条件下,燃气热泵干燥装置的COP,SMER,除湿费用和CO2排放量的变化情况,并与电动热泵干燥装置进行了比较。研究表明,燃气热泵干燥装置在高温干燥时的SMER比电动热泵干燥装置高65%,除湿费用和CO2排放量分别只有电动热泵干燥装置的60%和17%,具有更好的经济性能和环保性能。     

太阳能热泵联合干燥槟榔果系统设计初探

槟榔果干燥过程需要消耗大量人工和能源,为进一步节约能源、提高新能源利用率以及干燥效率,首先分析海南槟榔果干燥技术以及太阳能热泵联合干燥技术现状,然后结合海南省丰富的太阳能资源,初步设计了太阳能热泵联合干燥槟榔果系统方案。其中,太阳能干燥装置、空气源热泵干燥装置、电加热干燥装置既可以独立进行槟榔果干燥工作,也可以联合形成多种工作模式。后续应搭建试验台,主要针对太阳能热泵联合干燥系统在槟榔果干燥过程中的应用特性、槟榔果干燥质量以及节能效果等展开深入研究,以期为太阳能热泵联合干燥槟榔果系统在海南省应用推广打下基础。     

温室太阳能与地源热泵联合供暖系统热力学分析

对甲鱼温室太阳能与地源热泵联合供暖系统的各组成设备进行能量平衡及热力学第二定律的分析,建立了能量利用质量模型——Exergy分析模型,通过可用能损失、可用能效率及可用能损失比等评价指标对系统的热力学性能进行分析和探讨.结果表明:地表水换热器的可用能效率最高,达到92.0％;而太阳能集热器、热泵机组和储热水箱的可用能损失较大,可用能损失比达到88.1％,不可逆性大,是系统优化的关键.试验期间水源热泵机组的制热性能系数达到2.26.     

基于物联网的空气源热泵式谷物干燥机试验研究

根据稻谷烘干的工艺要求，以泰州市某家庭农场的空气源热泵粮食烘干机为例，对基于物联网的空气源热泵热风机组在不同环境温度、匹配不同烘干机工况下的性能进行试验研究，通过采集干燥机热风温度、风量、耗电量等数据，计算热泵系统制热量、性能系数（coefficient of performance,COP）、除湿能耗比(specific moisture extraction rate,SMER)以及烘干成本等数据，对热泵系统的实际性能进行分析。结果表明：空气源热泵系统的性能受环境平均温度的显著影响，随环境温度升高，热泵的制热量逐步减少，COP逐渐增加、SMER增大；但当环境温度低于9℃时，热泵出风温度达不到设定值，COP和SMER均低于均值；当环境温度高于9℃时，系统表现出良好性能。     

热泵干燥技术的应用及其发展趋势

热泵是一种高效、节能装置。应用于干燥过程可以降低能耗，对于缓解我国能源紧张局面具有重要意义。为此．以闭路式热泵干燥系统为例，介绍了热泵干燥系统的组成；指出了热泵干燥技术具有提高产品干燥品质、易于控制和环境友好等特点，可用于木材、符物、茶叶、种子和食品等物料的干燥；根据日前热泵干燥技术存在的干燥速率低等问题，分析了热泵干燥技术的发展趋势。     

稻谷热管辅助热泵除湿干燥技术

针对热泵除湿干燥系统因降温除湿致使干燥介质热空气温度偏低,影响稻谷干燥速率和能耗,在热泵蒸发器两侧设计一套分离式热管换热器,对环境空气进行预冷却和预加热,在不增加能耗的前提下,提高了热泵除湿系统的除湿量和干燥空气的温度。试验研究表明当环境温度为27℃、空气相对温度为60%~78%时,热管换热器对应降低除湿能耗28.4%~9.6%。在环境温度为26.2℃、空气相对湿度为80.2%时,热管辅助热泵除湿稻谷干燥能耗为1560kJ/kg,相对热泵除湿干燥系统节能18.2%。     

基于Modified Page函数和Box-Behnken响应面法的黄姜干燥参数优化

为优化热泵干燥黄姜片工艺,探究最佳干燥参数,以干燥温度、黄姜片厚度、出风速度三个为试验因素,采用Box-Behnken正交试验设计,确定黄姜片热泵干燥最佳工艺,计算每组试验中黄姜片的水分比,并采用PyCharm软件确定黄姜片热泵干燥的最佳数学模型。试验结果表明：干燥温度和黄姜片厚度对干燥速率影响较大,出风速度对干燥速率影响较小,整个干燥过程基本处于降速干燥,升速干燥时间较短。Box-Behnken正交试验得出最佳干燥工艺为温度63℃、黄姜片厚度2 mm、出风速度2 m/s。选取Lewis、Page、Modified Page、Henderson and Papis、Tow-term 5个薄层干燥常见数学模型,通过比较决定系数、离差平方和、均方根误差,确定Modified Page为干燥过程中最优模型。黄姜片的有效水分扩散系数与干燥温度、黄姜片厚度、出风速度具有正相关性,其值在1.46×10^-8～4.68×10^-8范围内变化,干燥活化能为39.71 kJ/mol。     

太阳能控温的干湿厌氧发酵对比试验研究

太阳能控温的厌氧发酵具有广阔的应用前景,目前国内外已有研究主要集中在太阳能控温湿发酵过程,尚没有太阳能控温的厌氧干发酵过程研究,为此搭建两套太阳能控温的干/湿厌氧发酵系统,在实际工况下进行批式厌氧发酵,研究太阳能控温下干/湿厌氧发酵启动情况,升温速率,温度波动性,发酵罐热负荷和典型天气下系统内各温度的变化情况。试验结果表明:在太阳辐射为1.2～21.6 MJ/m~2,平均环境温度变化范围为15.2℃～27.5℃的情况下,全玻璃真空管太阳能集热器能够确保干/湿发酵罐正常启动并维持干/湿发酵料液温度37℃±1℃恒温发酵,启动阶段湿发酵罐平均温度一直比干发酵高,温差最高可达2.5℃。增温过程中湿发酵罐平均散热损失比干发酵高0.14～0.27 MJ/d;而在控温阶段当系统经历连续阴雨天时,发酵温度波动不超过1.5℃,说明真空管太阳能集热器控温能力较强,可以满足发酵罐恒温发酵所需热量。     

无核白葡萄太阳能干燥设施试验研究

为了缩短葡萄干的干制时间,保证品质,利用新疆地区充足的太阳能,研制了一种新型的集热太阳能干制设备.在新疆哈密地区进行了无核白葡萄的干制实验,使用无纸记录仪对干燥期间太阳能晾房和传统晾房内的温度、湿度进行了监测.结果表明,干燥期间太阳能干燥设备的温度较高,集热效果显著,可以有效地加快干燥速率,使干燥时间从原来的45d缩短到14～20d,湿度随干燥时间的延长而降低.同时,产品的绿极品率从传统晾房的50%提高到80%,维C含量也比传统晾房高1倍.     

日光温室空气-土壤源双效热泵系统设计与性能测试

为探索一种节能高效的日光温室热环境调控模式,基于热泵技术,设计搭建了一种空气-土壤源双效热泵系统,并对系统性能进行了测试分析。该系统将空气、土壤2种不同热源热泵有效复合,采用串联板式换热模式,通过温控器和电磁阀可实现4种供热模式:空气源热泵单板换热模式、空气源热泵双板换热模式、土壤源热泵单板换热模式和土壤源热泵双板换热模式。通过日光温室供暖水箱加温测试,分析双效热泵系统在不同模式下的性能系数(COP)和节能效果。春季测试期间,空气源单板换热模式下热泵COP平均值为2.1,双板换热模式下热泵COP平均值为3.1,与温室燃煤加温锅炉相比平均节能50.4%;土壤源单板换热模式下平均性能系数为2.2,双板换热模式下平均性能系数为2.3。冬季测试期间,典型晴天里空气源热泵双板换热模式可有效提升温室模型内气温,与室外气温相比平均提升15.7℃。测试结果显示,相同热源条件下,冷凝端采用双板换热模式时机组COP高于单板换热模式,双板换热模式可提高机组整体换热效率和节能效果。空气-土壤源双效热泵系统可以有效利用空气能和地热能,在日光温室热环境调控方面具有较好的应用前景。     

接触式超声强化热泵干燥苹果片的干燥特性

为研究接触式超声对热泵干燥的强化效应,在热泵干燥机内安装了一套超声波装置,并以苹果片为研究对象,进行接触式超声强化热泵干燥试验,研究超声波功率、干燥温度以及切片厚度对苹果片干燥特性的影响。结果表明:将物料放在超声辐射盘上进行热泵干燥强化,有利于加快物料内部传质过程;随着超声功率和温度的增加以及厚度的减小,物料所需干燥时间逐渐缩短,平均干燥速率逐渐增大;超声对干燥速率的影响随着物料含水率的降低而减弱;在温度较低及物料较薄时,接触式超声的强化效果较好,但其对干燥速率的影响随着温度升高及物料变厚而有所下降;有效水分扩散系数的数值范围为1.333×10-10~1.651×10-9m2/s,且随着超声功率及温度的升高而增大;经过接触式超声处理的苹果片,其组织结构中的孔洞明显增多与扩张,在60 W超声功率作用下还形成了较多微细孔洞,从而有利于物料内部水分迁徙与扩散。将接触式超声技术用于热泵干燥过程的强化,可有效提高热泵干燥速率,缩短物料干燥时间。     

风干板栗太阳能-热泵联合干燥特性与数学模型研究

为研究风干板栗太阳能-热泵联合干燥特性,以新鲜板栗为原料,探讨干燥温度、干燥风速、装载量对风干板栗干燥速率和干基含水率的影响,在不同干燥温度、干燥风速、装载量条件下分别对新鲜板栗进行干燥,并比较了6种数学模型在风干板栗太阳能-热泵联合干燥的适用性,同时以Fick第二扩散定律为依据,确定风干板栗不同干燥条件下的有效水分扩散系数。结果表明：风干板栗干燥过程由调整阶段和降速干燥阶段控制,主要表现为降速干燥;干燥温度越高、干燥风速越高以及装载量越小,干燥至目标含水率所用时间越短,干燥速率越大;干燥过程中,有效水分扩散系数随干燥温度及干燥风速的升高、装载量的降低呈现增大的趋势,干燥温度从15℃升高到35℃,其有效水分扩散系数由3.00124×10-10m2/s增大到8.42115×10-10m2/s,干燥风速由1.0m/s升高到5.0m/s,其有效水分扩散系数由4.54717×10-10m2/s增大到9.13767×10-10m2/s;装载量从0.6kg升高至5.4kg,其有效水分扩散系数由1.14753×10-9m2/s降至3.20443×10-10m2/s;通过比较决定系数（R2）、残差平方和及卡方（χ2）得出,Page模型为描述风干板栗太阳能-热泵联合干燥的最优模型,验证发现试验值与模型预测值拟合度较高,Pearson相关系数为0.998,二者显著相关（P＜0.05）,说明Page模型能够较好地反映风干板栗干燥过程中水分变化规律。     

热泵流化床组合干燥胡萝卜丁的试验

设计了一套热泵流化床组合干燥装置,压缩机3.73kW,制冷工质为R22。试验表明,热泵流化床干燥胡萝卜丁时单位时间除湿量和单位能耗除湿量随着干燥时间的延长而急剧下降。最大的单位时间除湿量、除湿单元的单位能耗除湿量和干燥系统单位能耗除湿量分别为6.8kg/h、2.35kg/(kW·h)和1.12kg/(kW·h)。热泵流化床组合干燥循环风机的电耗占系统总电耗的50%左右。     

倾斜料盘式气体射流冲击干燥机设计与试验

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特性,对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验,满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍,而干燥时间缩短了11.1%,干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍,单位能耗降低了67.9%,且干燥均匀系数达0.97,干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量,确保了干燥过程的均匀性,改善了干后品质。     

苜蓿草捆太阳能干燥特性试验研究

为研究苜蓿草捆在太阳能干燥过程中干燥介质状态和草捆状态与干燥速率及干燥特性间的关系,在已有的太阳能干燥试验台上进行了单层和多层的草捆干燥试验。通过试验获得了草捆的干燥特性曲线,分析了各因素对干燥特性的影响规律,建立了试验因子与含水率间的数学模型。结果表明:草捆的干燥存在着明显的水分梯度和温度梯度;介质温度每增加10℃,草捆的干燥速度可提升10%~15%;草捆的密度小时,草捆与介质温差大,有利于干燥;采用太阳能捆草干燥技术可以加快干燥速度,且减少营养成分损失。     

新疆小白杏的太阳能干燥试验研究

作为取之不尽且对环境无污染的能源,太阳能在农业干燥方面有着广泛的用途。为此,利用自主研制的整体式太阳能果蔬干燥装置,进行了太阳能干燥试验,研究了在不同处理方式、温度和风速条件下小白杏的干燥特性,得出不同条件下的干燥特性曲线。水洗处理可提高卫生指标,切分处理可提高干燥速度,提高干燥箱内热空气温度,可显著提高干燥速率,但温度不宜超过85℃;风速为5.5m/s时对干燥速率的影响不显著。最优条件:温度65℃、风速为11.5m/s下,用32h可将小白杏的含水率从79%降低至18%。该项先进的设备和技术还可用于其他果蔬干燥。     

南方稻谷干燥特性及热泵技术应用优势分析

通过分析南方稻谷的干燥特性、传统燃料谷物干燥机的特点和应用状况,指出了传统谷物干燥机难以满足南方稻谷干燥的共性问题,阐述了热泵干燥技术在高温高湿条件下的应用优势。对自主研发的5HRD-30型稻谷热泵干燥机进行了应用试验测试,在设定干燥温度为55～60℃时,将稻谷水分由29.28%干燥至14%,耗时18.56 h,较传统谷物干燥机（设定干燥温度70℃以上）的烘干时间24.5 h缩短了24.2%,平均干燥速率为0.835%/h,每吨湿谷烘干能耗为59.87 kW·h,稻谷爆腰率增值为0.66%,实现了南方稻谷低能耗高品质高效烘干。