一种新型热泵在挂面干燥中的应用研究

发布时间：2020-03-30 06:48

【摘要】：本文针对传统封闭式热泵干燥系统在使用过程中的缺点,提出了一种新型热泵干燥系统。该系统通过使用四通换向阀的切换,同时满足了使挂面烘房加快烘房温升速度和保证烘房维持在工艺需要的恒定温度这两项要求。本文以500kg湿挂面烘干过程为例分别进行烘房及热泵干燥系统设计和热泵系统性能分析。由于挂面干燥过程用时较短,围护结构蓄、放热特性对烘房负荷影响较大,为了研究该新型热泵干燥系统应用于挂面干燥中的性能,本文采用AN SYS软件热分析模块建立了烘房围护结构的瞬态传热模型,对冬、夏季通过围护结构的负荷,以及整个烘房的热湿负荷进行了分析。为保证挂面干燥过程对烘房风速的要求,本文进行了烘房局部孔板送风设计,并采用FLUENT软件进行模拟。在负荷分析及气流组织计算的基础上对热泵干燥系统中的主要部件进行了设计。最后通过使用MATLAB软件对新型热泵干燥系统各部件分别建模,并通过各部件之间的耦合参数将各部件模型进行结合,联立求解。模拟了冬、夏季各个干燥阶段系统除湿能耗比SMER的变化以及各阶段压缩机功耗、辅助电加热功耗及辅助排/吸热量的变化。通过分析的得到:热泵干燥挂面烘房在0-30min之内即预热或预冷过程时,冬季负荷为热负荷且最大值为13.1kW,夏季负荷为冷负荷且最大值为4.8k W。在预热或预冷之后进入正式干燥阶段,冬季烘房热负荷均高于夏季烘房热负荷,烘房冬季预干燥阶段的最大热负荷为3.12kW,主干燥阶段且温度达到45℃时热负荷最大值为15.46kW,完成干燥阶段热负荷的最大值为5.17kW。烘房夏季预干燥阶段的负荷为冷负荷且最大冷负荷大小为1.14kW,主干燥阶段主要为热负荷且温度达到45℃时热负荷最大值为13.5kW,完成干燥阶段负荷为冷负荷且最大值为6.88k W。热泵干燥挂面过程中,不论冬季或夏季,预干燥阶段的平均SMER高于主干燥阶段平均SMER高于完成干燥阶段平均SMER。整个干燥过程,预干燥阶段和主干燥阶段夏季平均SMER高于冬季平均SMER,完成干燥阶段冬、夏季SMER基本相等。整个干燥过程,夏季的平均SMER为2.51,冬季平均SMER为2.18。夏季平均SMER比冬季高15%。冬季,预干燥阶段和主干燥阶段由于热负荷较大,所以系统需要通过辅助电加热来弥补部分负荷。夏季,主干燥阶段可以通过室外侧辅助换热器提取室外热量来弥补热量不足情况。完成干燥阶段冬、夏季室外辅助散热器均处于辅助排热工况。同时,挂面干燥的整个过程中,完成干燥阶段功耗高于主干燥阶段高于预干燥阶段功耗。冬季主要功耗即压缩机功耗和电加热能耗之和高于夏季。冬季主要能耗平均比夏季高28.5%。
【图文】：

烘房,温度变化,挂面,预热阶段

干燥时间 min图 2.1 冬季烘房温度的变化泵干燥挂面烘房具体温度变化在烘房预热阶段与冬季、完成干燥阶段温度变化一致。夏季烘房的初始温度5.2℃[51]房内温度的变化如下图 2.2 所示：

烘房,温度变化,挂面,预热阶段

干燥时间 min图 2.1 冬季烘房温度的变化干燥挂面烘房具体温度变化在烘房预热阶段与冬季烘完成干燥阶段温度变化一致。夏季烘房的初始温度取2℃[51]内温度的变化如下图 2.2 所示：
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU83

【参考文献】