一种热泵干燥系统的特性及能耗分析

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1、万方数据第18卷第1期20l0年3月广州航海高等专科学校学报JOURNALOFGUANGZHOUMARITIMECOLLEGEV01．18No．iMaf．20lO一种热泵干燥系统的特性及能耗分析徐涛1，王启祥2(1．广州航海高等专科学校轮机系，广东广州510725；2．广东交通职业技术学院广东广州，510800)摘要：利用空气回热器的热泵干燥试验装置，对稻谷干燥过程中的稻谷含水率、空气温度和相对湿度、干燥速率以及热泵能耗的变化进行了测试。并对影响干燥速率和能量回收率的因素进行了分析．分析结果表明，稻谷热泵干燥过程中，含水率和相对

2、湿度均随着时问呈线性下降，而干燥箱内空气的温度随时间的变化较复杂；稻谷的干燥速率与空气相对湿度成反比，与空气温度成正比；稻谷含水率从3l％降低到14％的平均能量回收率为34％，最大能量回收率为38．2％．关键词：热泵；干燥特性；能耗中图分类号：TD462文献标识码：A文章编号：1009—8526(2010)0l一0030—03能源作为国民经济的重要物质基础，它直接影响到国家安全、可持续发展及社会稳定．目前，从农业、食品、化工、制陶业、医药、矿产加工到制浆造纸、木材加工和纺织业等，几乎所有产业的生产过程都有干燥工序．干燥已成为生产

3、过程中提高产品的数量和质量的一个关键环节．我国稻谷总产量约1．6亿吨，因缺少必要的烘干装备，机械化稻谷干燥比率不到10％，稻谷常年霉烂损失约250万吨¨1，稻谷机械化干燥具有占地少、劳动强度低、干谷损失率低及品质稳定等优点，但干燥过程也是一个高能耗过程．因此，开展低耗能、环境友好、保证产品数量和品质的干燥新方法、新产品和新过程。对于能源匮乏的今天意义重大．热泵是一种从低温热源吸收热量，并使其在较高温度下作为有效热能加以利用的热能装置．与其他干燥装置相比，热泵干燥具有热效率高、节能、干燥温度较低、脱水效率高和卫生安全等特点，尤其适

4、合于营养丰富、热敏性的农副产品的干燥，具有广阔的应用前景旧j．本文利用在空气回热器的热泵装置，与稻谷干燥箱组成一个开式干燥系统如图l，对高湿稻谷的干燥特性、能耗及干燥速率等进行试验测试和分析，目的是为热泵干燥稻谷的工业化应用奠定基础．1试验方案(1)试验装置．稻谷热泵干燥试验装置的原理如图l所示．试验装置由热泵、干燥箱、数据采集系统几部分组成．热泵由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀及循环风机等部分组成．热泵压缩机名义功率3．5kW，热泵循环风机500W．角状盒稻谷干燥箱内部尺寸(长×宽x高)为1150ram×1150ram×160

5、0ram．容量为1100—1250kg．干燥箱内部设有循环风机，1一热泵循环风机；2一冷凝器；3一风阀；4一风机；5一提升机；6一角状盒f燥箱；7一阀门；8一阀f-1；9一蒸发器；10一压缩机：11一节流阀图I稻谷热泵干燥原理图收稿日期：2009一11．13作者简介：徐涛(1977一)，男，讲师．博士研究生，主要从事能源技术研究．万方数据第1期徐涛等：一种热泵干燥系统的特性及能耗分析3l其功率为550W．试验过程中利用提升机6实现稻谷循环流动，流动速率为0．25箱／h．试验过程中选择初始含水率30．8％的稻谷1250kg，环境空

6、气温度为30．5℃．(2)稻谷热泵干燥原理．在干燥过程中，稻谷蒸发的水分使干燥箱内空气的湿度增大，湿空气流经热泵的蒸发器，冷却降温，排出冷凝水．制冷工质在冷凝器处释放出先前在蒸发器内吸收的湿空气的热能(连同压缩机功率转换的热能)，加热脱湿后的空气．从冷凝器流出的热空气又回到干燥箱继续干燥稻谷。当稻谷含水率小于15％关闭热泵干燥机．由此看出稻谷热泵干燥时，干燥箱的空气是闭式循环，而传统的干燥方法空气是开式循环，需要定期从干燥室排出一定量的湿空气和吸人等量的冷空气，所以传统干燥方法的排气热损失很大．当含水率小于14．5％关闭热泵干燥

7、机，停止干燥．(3)测量方法．采用TRH—DM3温、湿度记录仪记录干燥过程中空气的温度和湿度；稻谷含水率采用MA30水分测定仪测量，每个样本测量3次，取平均值；爆腰率按GB6970—86粮食干燥机试验方法中2．3．6．3测定；发芽率按GB3543—95农作物种子检测规程中4．3测定；能耗用电子式电量表计量，每小时记录一次．2试验结果与分析2．1稻谷热泵干燥特性稻谷热泵干燥速率是指含水率平均每小时降低的百分数．图2为含水率、干燥箱内空气的温度与相对湿度随时间的变化规律，图3为干燥箱内温度、相对湿度及干燥速率与含水率的关系规律．综合

8、图2和图3可知，稻谷含水率和相对湿度均随着时间呈线性下降，与常规干燥基本相同；而干燥箱内空气的温度随时间的变化较复杂，稻谷含水率大于26％时处于较低加速度的升速干燥阶段，约占1／3个干燥周期；含水率低于26％时，进入恒速干燥阶段，维持至约15％，干燥速率1．15