玫瑰花空气能热泵干燥系统的设计及试验

发布时间：2020-05-31 16:22

【摘要】：近年来,国家节能减排工作逐步深入,清洁能源发展任重道远,热泵是一种将热量由低温物体转移到高温物体的能量转移装置,具有非常明显的节能效果,受到了中国政府的大力推广。目前热泵技术在干燥产业中的应用正方兴未艾,但仍然存在一些不足之处,例如:对烘干物料特性及其干燥工艺的研究不够深入;热泵干燥系统中干燥器的设计仍然停留在经验设计阶段,缺乏完善的理论支撑;干燥器结构设计不合理致使其内部温度场分布不均匀;热泵机组形式、主机型号与干燥物料特性之间不匹配;热泵核心部件及辅助部件计算及选型不合理,使得热泵工质效率低下,热泵系统的制热系数COP及单位能耗除湿量SMER较低。云南玫瑰的种植和加工历史悠久,产量占国内60%以上的市场份额。然而这样一种极具经济价值的农作物,其采后干燥问题一直是加工链上的一个瓶颈。鉴于上述热泵技术在干燥应用中存在的问题以及云南玫瑰产业发展需求,进行玫瑰花空气能热泵干燥系统的研制具有重要的现实意义。本文就此做了以下几方面的工作:(1)设计装载量为鲜玫瑰花瓣300Kg的烘房,及其辅助部件物料盘、小推车等。其结果为:烘房的总体长度为8300mm,宽度2900mm,高度2400mm,房体内层为不锈钢,外层为彩钢板,中间保温材料为聚氨酯;烘房内循环风机为轴流风机,型号JYWSF,风量L=3000m~3/h,风压230Pa,共计32台;干湿球温度传感器选用美国美信DS18B20型号;干燥器理论热效率为67%,处于对流干燥器热效率30%~80%范围内。(2)运用理论分析与计算机模拟(CFD)相结合的方法,研究上述烘房内部温度场分布情况,并通过试验验证了模拟结果的可靠性,在此基础上提出现有烘房结构改进建议。模拟结果表明:空气能热泵烘房内温度场与速度场有紧密联系,烘房内合理的送风速度为11m/s左右;将烘房内现有小推车的高度加大300mm到310mm可以更好的改善烘房内部温度场;烘房顶部均匀设置3块长2900mm,宽20mm,高300mm的导流板可以使得烘房内流场更均匀;小推车在烘房内保持30mm左右间隙更有利于烘房内部温度场的分布;模拟数值与试验数值吻合良好,说明了空气能热泵烘房非稳态数值模拟的合理性。该结果对热泵干燥器结构设计具有一定的指导意义。(3)热泵系统的核心部件设计及选型。首先计算了300kg玫瑰花瓣干燥能耗为51.3k J/h;在此基础上,选用了R134a高温热泵工质及其丹弗斯压缩机,其型号为MTZ040-4,制热系数COP为3.7;冷凝器换热面积9.1m~2;蒸发器的换热面积为72 m~2;最后,对热泵系统的其它辅助部件进行了选型。(4)对所搭建的玫瑰花空气能热泵干燥系统进行样机试验。试验结果表明:搭建系统的单位能耗除湿量SMER为2.0kg/k W;核算干燥成本为2.01元/kg(以云南工业用电价格为依据);玫瑰花瓣干燥主要分为加速、降速两个干燥阶段,其转折点为干基含水率0.15g/100g,干燥最高温度一般不得高于65℃;通过不同干燥方式下玫瑰花瓣品质对比,可知热泵干燥玫瑰花具有一定的能耗及品质优势;所搭建热泵干燥系统的控制系统可精确控制烘房内的温湿度。综上所述,本文针对目前热泵干燥技术及云南玫瑰花深加工过程中的干燥问题,以云南玫瑰花为干燥物料设计并搭建玫瑰花空气能热泵烘干系统,该系统具有清洁、高效、低能耗的优势。玫瑰花空气能热泵干燥系统的研制为云南玫瑰花产后深加工提供了技术支持,为云南玫瑰花产业的快速发展提供了帮助。
【图文】：

图 2.1 间歇式干燥器分类Fig 2.1 Classification of intermittent dryers（2）干燥器选择干燥器形式的选择要兼顾干燥物料特性、干燥工艺以及干燥成本等进行其形式的确定。干燥器选型步骤如图 2.2 所示。

图 2.1 间歇式干燥器分类Fig 2.1 Classification of intermittent dryers选择式的选择要兼顾干燥物料特性、干燥工艺以及干燥成燥器选型步骤如图 2.2 所示。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S226.6

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本文编号：2690136