小型二氧化碳热泵干燥系统的研制
发布时间：2020-06-14 08:59
【摘要】：干燥是农产品加工过程中的重要的环节。热泵干燥兼顾品质与成本,特别适用于农产品的干燥加工。热泵干燥系统常用的工质多数为氟利昂,干燥温度较低,耗时较长,且对环境有一定的危害,而应用自然工质CO_2可以减少对臭氧层的破坏。本课题将CO_2跨临界循环应用于热泵干燥技术,结合自动检测控制技术,搭建了一台小型的带回热器的环境友好型热泵干燥装置,并能够对干燥过程进行精确和实时的监测,实现数据的采集与归档。本课题的热泵干燥装置由冷凝器、蒸发器、压缩机、膨胀阀、干燥室、内部换热器、风机和辅助装置等组成,是一套全封闭结构的热泵干燥装置。干燥特性通过干燥曲线和干燥速率曲线来描述,跨临界热泵干燥装置的系统性能通过COP和SMER来评价。本课题对热泵干燥理论和干燥介质湿空气的性能进行分析,在CO_2制冷技术研究成果的基础上,进行带回热器的跨临界CO_2热泵系统的理论设计,包括确定蒸发器出口制冷剂过热度、高压压力、气体冷却器出口温度等。根据总体设计要求,对制冷系统和干燥系统的关键部件进行设计。包括CO_2专用压缩机的选型、基于目前高压换热器的研究进展对气体冷却器和蒸发器的设计、节流装置的选型、辅助装置的设计;干燥系统包括风机的选型、干燥室及箱体的结构设计。数据采集系统采用PLC的模拟量输入模块接受传感器的温度、湿度、重量、风速信号,A/D转换后PLC将信号换算为工程值数据并储存。选用通信协议,建立计算机和PLC的通信,OPC服务器将通过通信获取数据。监测系统应用组态软件开发界面,具备过程实时显示、数据归档等功能,为下一步自动化控制提供基础。为实现制冷循环与干燥循环中的参数调节,系统采用变频器调节风机风速,加入辅助电加热器调节干燥室温度,采用直角针阀调节CO_2的充注量,通过直通针阀的T形旋钮调节节流阀开度。在CO_2热泵干燥系统设计加工完成后,进行了不同控制条件下的干燥实验。以胡萝卜为对象进行多组干燥实验,验证热泵干燥控制系统的性能。并对影响胡萝卜干燥特性的外部条件进行对比实验,找出了影响含水率和干燥速率的因素。温度对干燥速率的影响较风速大,温度或风速升高、物料厚度减小时,干燥速率增大,但温度或风速越高,干燥速率增大的幅度却越小。热泵干燥装置干燥全过程中的物料重量、含水率、干燥速率的变化符合干燥规律,热泵干燥装置运转正常,温湿度采集精确、稳定,风机频率恒定,风速小幅波动。实验表明该系统干燥性能佳,热泵干燥系统单位时间除湿量为1kg/h,达到市场化干燥机标准,热泵干燥系统单位能耗除湿量为0.67kg/kWh,有待进一步优化。
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S226.6
【图文】：
流装置、蒸发器和辅助装置组成。此时的气体冷却器即为Ｃ0２跨临界循环中特有的装逡逑置，相当于亚临界循环状态下的冷凝器［３４］。逡逑Ｃ0２热粟干燥系统的工作原理如图２－１所示，单线流程为Ｃ0２循环，其循环过程逡逑为：热累系统内的Ｃ0２气体首先经过压缩机压缩成为高温高压的超临界气体，在气体逡逑冷却器中向干燥介质放热成为低温高压的气体，进入回热器高压侧进一步降温，再经逡逑过手动调节阀膨胀成低温低压气液混合物，至蒸发器中吸收干燥废气中的热量蒸发，逡逑进入气液分离器，Ｃ0２在回热器低压侧中进一步过热后再次被吸入压缩机完成制冷循逡逑环脚。逡逑在干燥系统中，一般选用空气作为干燥介质进斤物料的干燥。双线流程为干燥介逡逑质循环，循环过程为：干冷空气由气体冷却器加热到设定的温度后，风机将其吹入干逡逑燥室吸取物料中的湿分。高温湿空气进入蒸发器降温到露点温度Ｗ下，凝结出水蒸气逡逑并排出到干燥系统外［３６］。除湿后的空气再次成为干冷空气进入气体冷却器完成整个干逡逑燥介质循环。逡逑逦ｍ－逦［；）逦逡逑■Ｑ逦}首髺苠义希斟濉茫兀荨危椋慑巍义
本文编号：2712554
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S226.6
【图文】：
流装置、蒸发器和辅助装置组成。此时的气体冷却器即为Ｃ0２跨临界循环中特有的装逡逑置，相当于亚临界循环状态下的冷凝器［３４］。逡逑Ｃ0２热粟干燥系统的工作原理如图２－１所示，单线流程为Ｃ0２循环，其循环过程逡逑为：热累系统内的Ｃ0２气体首先经过压缩机压缩成为高温高压的超临界气体，在气体逡逑冷却器中向干燥介质放热成为低温高压的气体，进入回热器高压侧进一步降温，再经逡逑过手动调节阀膨胀成低温低压气液混合物，至蒸发器中吸收干燥废气中的热量蒸发，逡逑进入气液分离器，Ｃ0２在回热器低压侧中进一步过热后再次被吸入压缩机完成制冷循逡逑环脚。逡逑在干燥系统中，一般选用空气作为干燥介质进斤物料的干燥。双线流程为干燥介逡逑质循环，循环过程为：干冷空气由气体冷却器加热到设定的温度后，风机将其吹入干逡逑燥室吸取物料中的湿分。高温湿空气进入蒸发器降温到露点温度Ｗ下，凝结出水蒸气逡逑并排出到干燥系统外［３６］。除湿后的空气再次成为干冷空气进入气体冷却器完成整个干逡逑燥介质循环。逡逑逦ｍ－逦［；）逦逡逑■Ｑ逦}首髺苠义希斟濉茫兀荨危椋慑巍义
本文编号：2712554
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