开式吸收式热泵型真空干燥系统建模及性能分析
发布时间：2021-07-01 20:03
针对传统谷物干燥能耗高,粉尘、废热污染严重,干燥品质较差的问题,提出了一种连续型谷物真空干燥系统,该系统采用开式吸收式热泵回收利用谷物在干燥过程中产生的水蒸气及其汽化潜热,兼具低温真空干燥与热泵节能的双重优势。以连续型真空干燥滚筒实验为依据,设计了基于开式吸收式热泵的连续型真空干燥系统;建立了该系统的物质、能量守恒数学模型;并依托Aspen Plus软件对整个系统流程进行建模,分析了干燥压力、溶液热交换器效率、加热温度和稀溶液浓度对系统性能系数（coefficient of performance,COP）及干燥能耗的影响。结果表明:设计工况下系统COP为1.728 5,干燥能耗为3 346.92 kJ/（kg·H2O）,降低当前传统谷物干燥机能耗的37%;该系统在理论上具有可行性且节能效果显著。提高溶液热交换器效率、降低加热温度以及降低稀溶液浓度均能提高系统COP,降低干燥能耗。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(21)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
开式吸收式热泵连续型真空干燥系统流程图
连续型真空滚筒干燥机是物料干燥的场所,在溴化锂吸收式热泵循环中既充当冷凝器又充当蒸发器的角色,具体结构如图2所示。在该设备中(图2),储料仓、给料装置、内筒体、成品仓和干燥蒸汽出口贯通连接,内部保持密封,提供真空的干燥环境;外筒体固定,外敷保温层,与内筒体同轴心安装,与内筒体形成的环形空腔便于通入来自热泵的加热蒸汽,将热量通过内筒体传递给被干燥物料;内筒体在驱动装置带动下旋转,内壁焊有螺旋叶片和扬料板,可以一边加热物料,一边将物料均匀的输送到成品仓。经试验,连续型真空滚筒干燥机运行稳定且密封性良好,能够满足玉米干燥后要求的含水率和裂纹率标准[10]。在20 kg/h干燥量、80 ℃的加热条件下,玉米含水率由25%降低至13.5%,以此为干燥机性能基本参数,对开式吸收式热泵真空干燥系统进行建模分析。
使用Aspen Plus软件中的Heater、HeatX、Mixer、Flash2、Pump及Valve模块对整个系统进行建模,系统循环流程如图3所示,模型中的模块说明如表2所示,模型中实线为物质流,虚线为热流。建模后,水及LiBr溶液的各状态参数和物性参数可直接从软件中调用,系统运行后可以方便地获得各部件的热负荷,便于进行性能分析。表2 模型中单元操作模块说明Table 2 Description of the unit operation blocks used in models 模块代号 模拟部件 模块代号 模拟部件 AB1+AB2+AB3 吸收器 ROLLER+EX1 滚筒干燥机 GE1+GE2 发生器 FLASH 闪蒸罐 EX 溶液热交换器 VAVLE 节流阀 P1 溶液泵 WS 储水箱 P2 水泵
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于干燥蒸汽余热利用的连续型谷物真空干燥机的研制及性能评价[J]. 王玉坤,马素霞,潘永坤,郑伟强. 科学技术与工程. 2019(30)
[2]中国主要粮食作物产后损失特征及减损潜力研究[J]. 高利伟,许世卫,李哲敏,成升魁,喻闻,张永恩,李灯华,王禹,吴晨. 农业工程学报. 2016(23)
[3]滚筒式粮食真空低温烘干机的创新研发及性能介绍[J]. 程长青,谢海燕,郭银浦. 农业工程. 2015(06)
[4]溴化锂吸收式热泵回收循环水余热的模拟研究[J]. 车德勇,吕婧,高龙,李少华,白章. 热力发电. 2014(12)
[5]空气源热泵谷物干燥的研究进展[J]. 罗乔军,张进疆,何琳,甘玲. 食品与机械. 2014(03)
[6]谷物低温真空干燥机理的探讨[J]. 尹丽妍,于辅超,吴文福,马中苏. 中国粮油学报. 2006(05)
博士论文
[1]玉米真空干燥特性的研究[D]. 张志军.东北大学 2009
本文编号：3259781
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(21)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
开式吸收式热泵连续型真空干燥系统流程图
连续型真空滚筒干燥机是物料干燥的场所,在溴化锂吸收式热泵循环中既充当冷凝器又充当蒸发器的角色,具体结构如图2所示。在该设备中(图2),储料仓、给料装置、内筒体、成品仓和干燥蒸汽出口贯通连接,内部保持密封,提供真空的干燥环境;外筒体固定,外敷保温层,与内筒体同轴心安装,与内筒体形成的环形空腔便于通入来自热泵的加热蒸汽,将热量通过内筒体传递给被干燥物料;内筒体在驱动装置带动下旋转,内壁焊有螺旋叶片和扬料板,可以一边加热物料,一边将物料均匀的输送到成品仓。经试验,连续型真空滚筒干燥机运行稳定且密封性良好,能够满足玉米干燥后要求的含水率和裂纹率标准[10]。在20 kg/h干燥量、80 ℃的加热条件下,玉米含水率由25%降低至13.5%,以此为干燥机性能基本参数,对开式吸收式热泵真空干燥系统进行建模分析。
使用Aspen Plus软件中的Heater、HeatX、Mixer、Flash2、Pump及Valve模块对整个系统进行建模,系统循环流程如图3所示,模型中的模块说明如表2所示,模型中实线为物质流,虚线为热流。建模后,水及LiBr溶液的各状态参数和物性参数可直接从软件中调用,系统运行后可以方便地获得各部件的热负荷,便于进行性能分析。表2 模型中单元操作模块说明Table 2 Description of the unit operation blocks used in models 模块代号 模拟部件 模块代号 模拟部件 AB1+AB2+AB3 吸收器 ROLLER+EX1 滚筒干燥机 GE1+GE2 发生器 FLASH 闪蒸罐 EX 溶液热交换器 VAVLE 节流阀 P1 溶液泵 WS 储水箱 P2 水泵
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于干燥蒸汽余热利用的连续型谷物真空干燥机的研制及性能评价[J]. 王玉坤,马素霞,潘永坤,郑伟强. 科学技术与工程. 2019(30)
[2]中国主要粮食作物产后损失特征及减损潜力研究[J]. 高利伟,许世卫,李哲敏,成升魁,喻闻,张永恩,李灯华,王禹,吴晨. 农业工程学报. 2016(23)
[3]滚筒式粮食真空低温烘干机的创新研发及性能介绍[J]. 程长青,谢海燕,郭银浦. 农业工程. 2015(06)
[4]溴化锂吸收式热泵回收循环水余热的模拟研究[J]. 车德勇,吕婧,高龙,李少华,白章. 热力发电. 2014(12)
[5]空气源热泵谷物干燥的研究进展[J]. 罗乔军,张进疆,何琳,甘玲. 食品与机械. 2014(03)
[6]谷物低温真空干燥机理的探讨[J]. 尹丽妍,于辅超,吴文福,马中苏. 中国粮油学报. 2006(05)
博士论文
[1]玉米真空干燥特性的研究[D]. 张志军.东北大学 2009
本文编号：3259781
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/3259781.html
