热泵技术在干燥领域的应用

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1、热泵技术在干燥领域的应用1.研究背景于燥工艺是最古老的单元操作之一，广泛应用于国民经济各个领域。T燥行业是耗能较人的产业，在发达国家，人约10%〜20%的燃料应用于干燥工艺。随着社会和科学技术的不断发展，热泵技术逐渐应用于干燥领域。热泵的最早应用出现于20世纪20年代，到了50年代，才作为商品出现在市场上。但是，早期市于产品销售价高、可靠性差等原因，使热泵生产发展缓慢。70年代，随着石油危机的出现和热泵技术本身的不断改进和完善，热泵乂以其独特的优势重新进入市场。热泵T燥技术因为具有高效节能、成本较低、不污染环境、能对干燥介质的温度、湿度、气流速度进

2、行准确独立控制，并且T燥质量也好，因而已广泛应用于木材T燥、种子干燥、食品加工、陶瓷烘焙、纺织行业等领域。2.热泵干燥技术原理热泵从低温热源吸取热量,使低品位热能转化为高品位热能，可以从门然环境或余热资源吸热从而获得比输入能更多的输出热能。热泵干燥系统出两个子系统组成：制冷剂回路和干燥介质回路。制冷剂回路由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀组成。系统工作时，热泵压缩机做功并利用蒸发器冋收低品位热能，在冷凝器中则使Z升高为高品位热能。热泵工质在蒸发器内吸收T燥室排出的热空气中的部分余热，蒸发变成蒸气，经压缩机压缩后进入冷凝器中冷凝，并将热量传给空气。由冷

3、凝出來的热空气再进入干燥室，对湿物料进行干燥，出干燥室的湿空气再经蒸发器将部分显热和潜热传给工质，达到回收余热的目的；同时，湿空气的度降至露点析出冷凝水，达到除湿的日的。干燥质回路主要有干燥室与风机。热泵干燥系统原理图1所示。图1热泵干燥系统原理图3热泵干燥技术的特点1.1节约能源节约能源是热泵最初应用的出发点，也是主要的优点。热泵低温(15°C〜45°C)干燥木材时可节约能耗40%〜70%。干燥大米的适宜温度为35°C〜50°Co温度虽低，但是需要大量的热。传统干燥器的效率只有3%〜5%,而用热泵干燥效率将明显提高。布兀对干燥温度有严格的要求，热

4、泵干蝶技术不但能满足此要求，而且比传统的热泵干燥机组节能50%左右。热泵干燥技术应用在蔬菜脱水屮节能高达90%。近年来越來越多的研究人员也证实了热泵干燥机组的节能特性。3.2干燥产品品质好热泵T燥是一种温和的T燥方式，接近自然T燥。表面水分的蒸发速度与内部水分向表面迁移速度比较接近，使被干燥物品的品质好、色泽好、产品等级高。用普通的干燥方法得到的芳香类挥发性物质保留少、耐热性差的维生素保留低、颜色变化较人。例如：用滚筒干燥机得到生姜的生姜素保持率仅为20%,rfu用热泵干蝶得到的牛姜素保持率高达26%O3.3干燥参数易于控制且可调范围宽热泵干燥过程

5、中，循环空气的温度、湿度及循环流量可得到精确、有效的控制，且温度调节范围为-20°C〜100C(加辅助加热装置)，相对湿度调节范围为15%〜80%适合于热敏性物料的干燥。3.4环境友好物料干燥不仅要求提高产品质量和节约能耗，同时必须对环境友好。基于相同的评价标准，热泵对全球变暖的影响与电释放的CO?相比是很小的，对环境的友好是热泵干燥的优点。甘前，国外提倡应用热泵来减少CO?的排放，它必将得到进一步应用。4热泵干燥技术应用4.1木材的干燥木材的干燥加工，是较早成功应用热泵干燥技术的领域，虽然用热泵干燥技术干燥木材所需时间较常规气流干燥法耗时多，但显

6、著的节能效果和较高的木材利用率，使热泵干燥法成为木材干燥加工的主要手段之一。特别是对那些商业价值高、干燥难度大的“难干木材”，例如，澳大利亚的红山毛棒、硬山毛樺等，更适合于热泵干燥。我国20世纪80年代首先在木材加丁中引入热泵干燥技术，冃前热泵干燥法己被全国许多地区的木材加工企业广泛使用，木材热泵T•燥设备的生产现己完全立足于国内。4.2谷物的干燥谷物干燥是热泵干燥技术的主要研究及应用领域之一，口本科学家利用热泵干燥技术对谷物进行的干燥试验表明：从谷物屮除去lkg水，平均能耗为2063kJ；俄罗斯科学家的试验数据为1624kJ,均低于常规气流干燥法

7、的平均能耗；GiocoM指出，1982、1983和1984三个年度的生产试验证明：热泵T•燥技术应用于谷物T燥较常规气流干燥法平均节能约30%,最多可节能50%。目前在英国、徳国等发达国家热泵T燥技术已在谷物T燥加工生产实际中得到广泛应用。1.3种子的干燥热泵干燥技术的低温干燥特性比较适合于种了干燥，用热泵干燥机分别对玉米、大豆、稻谷种子进行了干燥试验研究，结果表明：热泵干燥技术是一种很适合各种了干燥加工的技术，它不仅能保持种了的品质，和口晒相比，还可使种了发芽率提高5%。上海市能源研究所于1992年研制了热泵式粮食种子干燥装置，试验结果表明：(1

8、)能耗经多次测试为1700〜2500kJ/kgH20,明显低于常规干燥的能耗；(2)发芽率有一定的提高。4・4食品物料的干