多功能空气源热泵干燥系统设计与模拟研究

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提高能源利用效率和环境保护已成为我国可持续发展的基本国策。干燥是工业、农业和食品加工业等生产过程中的一个重要工序,是一个高能耗的生产过程。在农副产品和食品加工业等生产过程中,干燥装置及其工艺过程控制与被干燥产品的品质、生产效率、加工成本等密切相关。在前期研究的基础上,本文根据农产品加工对象的多样性、干燥过程生产工艺的可变性、气候环境的不确定性和节能减排的要求,设计了一种多功能回热型空气源热泵干燥系统,主要工作和创新成果如下:(1)调研了皖南地区农产品干燥加工的现状,检索、分析了国内外热泵干燥技术的发展状况,设计了环境适应性好的多功能回热型空气源热泵干燥系统,可实现快速加热、闭式、开式及半开式四种工作模式,满足不同种类农产品干燥加工需求;(2)进行了回热型热泵干燥系统的设计计算,包括压缩机选型、热泵系统蒸发器和冷凝器设计计算和分离式热管总成的设计;(3)搭建热管换热性能实验台,进行了不同工况下热管的换热性能实验,研究了热管回热器的工作特性;(4)建立热泵干燥系统数学模型,模拟研究不同内外部条件下热泵干燥系统循环参数变化对热泵干燥系统性能影响,研究显示:热泵系统制热量和COP随着送风温度的升高逐渐降低,随着环境温度升高逐渐升高,其能效变化范围为3~5.7;(5)在上述研究的基础上对回热型热泵干燥系统性能进行模拟研究:换热温差越大,过流风量越大,则热管回热器的换热量越高,换热温差从5℃提高至25℃,可提高能效8%~33.7%;(6)热管回热器可充分回收干燥室排气余热,系统制热性能可提高10%~15%,回热器吸热端的降温作用提高了热泵蒸发器除湿能力约12%,对提升热泵干燥系统干燥效率和系统节能有积极作用。
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