熱泵-太陽能花椒干燥系統(tǒng)
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發(fā)布日期：2019-07-29 11:30【大 中 小】
近年來，把熱泵這種高能效比的機組和清潔太陽能聯(lián)合起來研究，因為具有高效、環(huán)保、干燥品質(zhì)好等優(yōu)點在干燥系統(tǒng)中受到越來越多的關(guān)注?；ń返膫鹘y(tǒng)干燥方式易受天氣影響，會對環(huán)境造成污染，干燥產(chǎn)品質(zhì)量差、效率低。為了能滿足花椒的大規(guī)模干燥，急須利用先進的干燥技術(shù)來取代傳統(tǒng)的干燥工藝。本研究上海一恒科學(xué)儀器有限公司提出了熱泵-太陽能花椒干燥系統(tǒng)，用該系統(tǒng)對3t花椒進行干燥處理，并用數(shù)值模擬的方法對烘干房氣流組織進行研究。
1熱泵－太陽能花椒干燥系統(tǒng)
1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
熱泵干燥一般屬于熱風(fēng)低溫干燥，干燥溫度主要集中在40~80℃，太陽能干燥比熱泵干燥更節(jié)能、更環(huán)保，但由于太陽能的間歇性、隨時間的變化性，對其在干燥系統(tǒng)有非常大的障礙。本研究上海一恒科學(xué)儀器有限公司提出的熱泵-太陽能花椒干燥系統(tǒng)的工作原理。熱泵-太陽能聯(lián)合干燥系統(tǒng)由干燥房、熱泵系統(tǒng)、太陽能系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成。干燥房采用特別材料建造，其內(nèi)分為2個部分，中間用回風(fēng)隔板隔開，一部分為物料室，另一部分為加熱室。熱泵系統(tǒng)由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、節(jié)流閥、送風(fēng)管道、制冷劑流管、制冷劑及風(fēng)機組成；太陽能系統(tǒng)由真空管集熱器、風(fēng)管等組成；控制系統(tǒng)由溫度傳感器、濕度傳感器、數(shù)據(jù)總線、計算機組成。系統(tǒng)使用循環(huán)風(fēng)，整個風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)是一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，不再引入新風(fēng)，減少因排風(fēng)帶走熱量的損失。
1.2工作原理
上海一恒發(fā)現(xiàn)其干燥過程熱風(fēng)加熱熱量由太陽能和熱泵提供：熱泵干燥是根據(jù)逆卡諾循環(huán)，制冷劑在壓縮機的動力作用下在整個熱泵系統(tǒng)循環(huán)，吸收空氣的低品位熱能在壓縮機做功的條件下，產(chǎn)生高品位熱能并將熱量輸送至干燥房，在相關(guān)設(shè)備的工作下實現(xiàn)熱質(zhì)交換，達到干燥效果；太陽能利用集熱器收集熱量，這種能量供應(yīng)方式清潔，所以當(dāng)太陽充足時，盡可能多地利用，但受天氣影響，所以太陽能只是作為輔助設(shè)備。太陽能通過集熱器收集，并通過集熱器與熱管換熱，加熱回風(fēng)溫度。干燥過程開始時，打開所有風(fēng)機，讓干燥用的循環(huán)風(fēng)在整個系統(tǒng)循環(huán)，再開啟熱泵，空氣被加熱成為高溫空氣。通過總進風(fēng)管送入干燥房，并通過支管送風(fēng)到物料車底部，干燥花椒。干燥房從上側(cè)排出低溫高濕的氣體，氣體首先來到蒸發(fā)器，蒸發(fā)器制冷劑要吸熱，故空氣溫度會降低，當(dāng)降低到機器露點一下就會結(jié)露，析出水分達到減濕的效果?？諝饬鞒稣舭l(fā)器，在三通換向閥處根據(jù)集熱器溫度傳感器的數(shù)據(jù)進行空氣流向選擇：
（1）當(dāng)數(shù)據(jù)大于蒸發(fā)器出口溫度則流向太陽能集熱器，經(jīng)真空集熱管換熱繼而流向熱泵冷凝器；
（2）反之則直接流向熱泵冷凝器；在熱泵冷凝器吸收熱量變?yōu)楦邷氐蜐竦目諝?，并在風(fēng)冷冷凝器風(fēng)機作用下送入干燥室，如此循環(huán)往復(fù)，在系統(tǒng)設(shè)備配合作用下達到加熱空氣、干燥花椒的效果。在整個系統(tǒng)多處安裝傳感器和自動控制部件，并反饋到計算機，并設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)全系統(tǒng)自動控制。換向閥根據(jù)集熱器溫度值選擇空氣流向，干燥房內(nèi)也設(shè)置有溫度、濕度傳感器，當(dāng)溫度過高或過低可控制熱泵的工作情況來控制溫度，當(dāng)濕度達到一定要求系統(tǒng)自動停止。
2結(jié)論
本試驗上海一恒科學(xué)儀器有限公司提出了熱泵-太陽能花椒干燥系統(tǒng)，研究了熱泵-太陽能花椒干燥系統(tǒng)的設(shè)計方法，以3t花椒為例，設(shè)計了熱泵-太陽能花椒干燥系統(tǒng)，并利用Airpak軟件的方法對烘干室的速度場和溫度場進行模擬，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：
（1）節(jié)能環(huán)保。熱泵供熱的能效比較高，是一種高效的方式，太陽能的應(yīng)用使系統(tǒng)更具清潔能源優(yōu)勢，整個系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保。
（2）干燥效果好。整個干燥過程用穩(wěn)定熱風(fēng)干燥，良好的氣流組織設(shè)計保證了不會出現(xiàn)傳統(tǒng)干燥方式中的溫度過高或過低的現(xiàn)象，從模擬結(jié)果也可以看出干燥室溫濕度都比較理想，適合花椒干燥。
（3）控制優(yōu)化設(shè)計。整個系統(tǒng)控制方案合理，能有效完成太陽能和熱泵組合的優(yōu)化控制。
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