基于自回热理论的稻谷流化床干燥系统设计与研究

发布时间：2020-11-07 17:15

　　 水稻是人类赖以生存的必需品,是我国主要的粮食作物之一,同时也是一种热敏性物料。刚收获的稻谷水分含量高,为了防止谷物霉变损坏,必须通过干燥将其含水量降到安全的储存标准。传统稻谷流化床干燥系统能耗较大,且存在干燥温度较高、稻谷质量难以保证的问题。因此,有必要设计一种适合稻谷这种热敏性物料且节能的流化床干燥系统。本文将自回热理论与干燥过程相结合,设计了一种基于自回热理论的稻谷流化床干燥系统。在满足干燥产量的要求下,确定流化床操作参数并建立干燥系统各部件的热力计算模型,对整个干燥系统以及各部件进行质量和能量衡算,确定干燥系统中各状态点的热力参数。确定干燥系统基本参数后,对两种干燥系统进行热力学和经济学评价。在定干燥速率和定干燥温度两种情况下,自回热干燥系统与传统干燥系统相比,节能百分比分别为54.09%和60.21%,COP也显著提高,且干燥温度由103.2℃降低至86.7℃。自回热干燥系统固定投入虽大,但其每年可比传统干燥系统节约29.71%的成本,投资回收期约为4.41年。同时利用“工艺用能三环节”理论和温焓图对两种干燥系统进行用能分析。结果表明,自回热干燥系统的总能量回收率达到82.77%,而传统干燥系统仅为8.58%;而且工艺总用能中传统系统回收的能量占比仅为7.79%,需要外界供能达到92.21%,自回热干燥系统所需外界供能占比仅为48.68%。以上结果都说明自回热干燥系统能量利用合理,节能又经济。对自回热干燥系统进行变量分析,分析了包括流化速度、压缩机绝热效率、膨胀机等熵效率和压比在内的多个因素对自回热干燥系统的影响。流化速度增加,干燥速率会增加,但系统的总能耗也随着增加;保持一定的干燥速率,若不需要太低的干燥温度,选择较低的流化速度能减小干燥系统的能量输入。压缩机和膨胀机效率越高,系统能耗越小,在满足干燥速率的前提下,适当减小压缩机压比,此时换热器析出冷凝水更多,系统更多的利用空气潜热,换热器换热效率高面积更小,节能效果更好。最后进行了系统(火用)分析,建立了两种干燥系统各设备的(火用)损计算模型并研究了流化速度和压缩机效率对自回热干燥系统(火用)效率的影响。计算结果表明,传统干燥系统中加热器(火用)损最大,占总(火用)损的87.55%,整个系统的(火用)效率为0.45%;自回热干燥系统,系统(火用)效率为5.89%,流化速度越小,压缩机绝热效率越高,其(火用)效率越高。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S375
【部分图文】：

传统干燥系统各部件损失分布图

图 5. 6 自回热干燥系统各部件 损失流化速度对自回热干燥系统 效率的影时，系统 效率反而由 5.89%下降到 4.5变，但是流化速度的增加整个系统输入
【参考文献】

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本文编号：2874240