热泵干燥系统优化设计与建模研究
发布时间：2021-11-28 13:21
热泵干燥设备因其节能环保的特点,在越来越多的干燥领域得到了广泛的应用。本文根据干燥工艺要求的除湿标准,确定每小时的除湿量,设计并搭建了针对海产品的热泵干燥实验台,选择刺参为干燥对象,对热泵干燥室内物料的传热传质规律进行了仿真研究,设计了匹配该热泵干燥设备的数据采集和监测系统,干燥后的物料符合国标中高品质的感官要求。移动式的干燥设备后期可作为成型产品向刺参养殖散户推广。论文的主要内容分为以下几个方面:1、首先对热泵干燥机的主要部件进行了选型设计。针对大部分海产品低温干燥的特性,设计了具备快速升温、除湿、降温多种运行模式的热泵实验台,在完成干燥过程所需除湿量和循环空气量计算后,对热泵干燥设备主要机组部件包括压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器进行选型计算。根据设计结果搭建了热泵干燥实验台。选定刺参为干燥物料,使用该实验台测试了刺参的干燥特性。补充部分实验测试刺参的基本物性参数用于建模分析。2、对干燥箱内物料传热传质规律进行模拟研究。通过仿真软件对干燥箱进行模拟,在软件内实现了温度、风速、水分传输等多个物理场耦合,根据实际情况设置边界条件,在设置控制方程和划分网格后模拟得到干燥箱内刺参干燥过程...
【文章来源】：烟台大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
干燥介质空气处理过程焓湿图
烟台大学硕士学位论文92.3蒸发器和冷凝器负荷计算2.3.1蒸发器负荷空气流经蒸发器的过程即3点至4点的过程，则蒸发器吸收的热量为：=(34)(2.3)式中A为备用系数，取A=1.1[67]，计算得为1899.7kJ/h,即527.69W。2.3.2冷凝器负荷空气流经冷凝器的过程即4点到状态1点的过程，则冷凝器的热负荷为=79+=79+(2.4)式中Ni为压缩机的指示功率，下文对压缩机进行热力计算的部分将会给出计算结果。冷凝器的计算热负荷为蒸发器制冷量与压缩机指示功率之和。2.4干燥机热泵循环的热计算图2.2为简化后的制冷剂工作循环压焓图，对制冷循环过程中作如下假设：冷凝温度和蒸发温度为定值，压缩机的压缩过程为等熵过程，节流过程认为是一个等焓过程。图2.2简化过程所示压焓图选定过冷度为5℃，过热度为4℃[67]，制冷剂种类采用R134a，选择蒸发温度时按经过蒸发器后的空气状态点温度减5℃取值，因此蒸发温度T0为2℃，选择冷凝温度时按离开冷凝器的空气温度加上5℃取值，因此冷凝温度Tk取50℃。通过REFPROP软件计算详细的状态点参数如表2.1所示。
烟台大学硕士学位论文203实验台搭建及参数测量3.1实验台搭建根据上述压缩机，冷凝器，节流阀，蒸发器和电子膨胀阀的选型参数，购置连接风管搭建热泵干燥实验台，实物图和原理图分别如图3.1和3.2。图3.1热泵干燥装置实物图1—压缩机，2—冷凝器，3—节流阀，4—蒸发器，5—干燥箱，6—第一循环风机，7—第二循环风机，8—第一风阀，9—第二风阀，10—第三风阀，11—第四风阀，12—第五风阀，13—第六风阀，14—第七风阀，15—温度传感器，16—压力传感器，17—温度显示器，18—压力显示器，19—风速显示器，20—第一截止阀，21—第二截止阀，22—第三截止阀
【参考文献】：
期刊论文
[1]二至丸热风干燥过程温度均匀性模拟与实验[J]. 王学成,康超超,伍振峰,李远辉,徐诗军,杨明. 中草药. 2020(05)
[2]创新创业发展助推山东省新旧动能转换研究[J]. 王心娟,李密,王远花. 山东理工大学学报(自然科学版). 2020(02)
[3]加强海洋科技创新支撑山东海洋强省建设的战略研究[J]. 姜勇,党安涛,胡建廷,王继业,曲茜,罗志全,王娴,孙高祚. 海洋开发与管理. 2019(09)
[4]基于ANSYS数值模拟的生鲜面条干燥工艺参数的优化[J]. 徐雪萌,林冬华,陈留记,王艳,屈凌波. 中国粮油学报. 2018(08)
[5]基于COMSOL的平房仓冷却通风过程中粮堆热湿耦合传递研究[J]. 陈桂香,张宏伟,王海涛,刘超赛,尹君. 中国粮油学报. 2018(11)
[6]大温差条件下多孔材料干燥过程数值模拟[J]. 陈磊,王树刚,张腾飞,贾子光,房天宇. 大连理工大学学报. 2018(03)
[7]节能型热泵烘干机控制系统设计[J]. 吴东昇,胡立华,陈仕国,陈学永. 机电技术. 2017(06)
[8]杏鲍菇热泵干燥研究与模拟[J]. 李伟荣,任爱清,陈国宝,项威. 浙江农业科学. 2016(07)
[9]海参的干制技术研究进展[J]. 员冬玲,邵敏,蔡中盼,李选友. 干燥技术与设备. 2015(06)
[10]小黄鱼热泵干燥工艺及设备选型分析[J]. 吴耀森,刘军,李浩权,龙成树,龚丽. 现代农业装备. 2015(02)
硕士论文
[1]多功能封闭式热泵干燥系统的性能研究[D]. 穆欢.广州大学 2019
[2]海带干燥特性及热泵烘干室气流组织研究[D]. 王鹏浩.哈尔滨理工大学 2019
[3]闭式热泵干燥系统除湿性能与调控技术研究[D]. 黄佳兵.广州大学 2018
[4]茶叶干燥过程微观层面失水机理的研究[D]. 王亚芳.浙江工业大学 2016
[5]热泵干燥机用于烟花爆竹烘干的理论分析和实验研究[D]. 徐宏政.南昌大学 2016
[6]基于实体模型的玉米颗粒热风干燥模拟研究[D]. 孔宁华.东北大学 2013
[7]玉米种子干燥过程中皮层阻力影响的研究[D]. 葛玉姣.东北大学 2012
[8]玉米热风干燥模拟实验系统的研究[D]. 池桂良.吉林大学 2006
本文编号：3524500
【文章来源】：烟台大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
干燥介质空气处理过程焓湿图
烟台大学硕士学位论文92.3蒸发器和冷凝器负荷计算2.3.1蒸发器负荷空气流经蒸发器的过程即3点至4点的过程，则蒸发器吸收的热量为：=(34)(2.3)式中A为备用系数，取A=1.1[67]，计算得为1899.7kJ/h,即527.69W。2.3.2冷凝器负荷空气流经冷凝器的过程即4点到状态1点的过程，则冷凝器的热负荷为=79+=79+(2.4)式中Ni为压缩机的指示功率，下文对压缩机进行热力计算的部分将会给出计算结果。冷凝器的计算热负荷为蒸发器制冷量与压缩机指示功率之和。2.4干燥机热泵循环的热计算图2.2为简化后的制冷剂工作循环压焓图，对制冷循环过程中作如下假设：冷凝温度和蒸发温度为定值，压缩机的压缩过程为等熵过程，节流过程认为是一个等焓过程。图2.2简化过程所示压焓图选定过冷度为5℃，过热度为4℃[67]，制冷剂种类采用R134a，选择蒸发温度时按经过蒸发器后的空气状态点温度减5℃取值，因此蒸发温度T0为2℃，选择冷凝温度时按离开冷凝器的空气温度加上5℃取值，因此冷凝温度Tk取50℃。通过REFPROP软件计算详细的状态点参数如表2.1所示。
烟台大学硕士学位论文203实验台搭建及参数测量3.1实验台搭建根据上述压缩机，冷凝器，节流阀，蒸发器和电子膨胀阀的选型参数，购置连接风管搭建热泵干燥实验台，实物图和原理图分别如图3.1和3.2。图3.1热泵干燥装置实物图1—压缩机，2—冷凝器，3—节流阀，4—蒸发器，5—干燥箱，6—第一循环风机，7—第二循环风机，8—第一风阀，9—第二风阀，10—第三风阀，11—第四风阀，12—第五风阀，13—第六风阀，14—第七风阀，15—温度传感器，16—压力传感器，17—温度显示器，18—压力显示器，19—风速显示器，20—第一截止阀，21—第二截止阀，22—第三截止阀
【参考文献】：
期刊论文
[1]二至丸热风干燥过程温度均匀性模拟与实验[J]. 王学成,康超超,伍振峰,李远辉,徐诗军,杨明. 中草药. 2020(05)
[2]创新创业发展助推山东省新旧动能转换研究[J]. 王心娟,李密,王远花. 山东理工大学学报(自然科学版). 2020(02)
[3]加强海洋科技创新支撑山东海洋强省建设的战略研究[J]. 姜勇,党安涛,胡建廷,王继业,曲茜,罗志全,王娴,孙高祚. 海洋开发与管理. 2019(09)
[4]基于ANSYS数值模拟的生鲜面条干燥工艺参数的优化[J]. 徐雪萌,林冬华,陈留记,王艳,屈凌波. 中国粮油学报. 2018(08)
[5]基于COMSOL的平房仓冷却通风过程中粮堆热湿耦合传递研究[J]. 陈桂香,张宏伟,王海涛,刘超赛,尹君. 中国粮油学报. 2018(11)
[6]大温差条件下多孔材料干燥过程数值模拟[J]. 陈磊,王树刚,张腾飞,贾子光,房天宇. 大连理工大学学报. 2018(03)
[7]节能型热泵烘干机控制系统设计[J]. 吴东昇,胡立华,陈仕国,陈学永. 机电技术. 2017(06)
[8]杏鲍菇热泵干燥研究与模拟[J]. 李伟荣,任爱清,陈国宝,项威. 浙江农业科学. 2016(07)
[9]海参的干制技术研究进展[J]. 员冬玲,邵敏,蔡中盼,李选友. 干燥技术与设备. 2015(06)
[10]小黄鱼热泵干燥工艺及设备选型分析[J]. 吴耀森,刘军,李浩权,龙成树,龚丽. 现代农业装备. 2015(02)
硕士论文
[1]多功能封闭式热泵干燥系统的性能研究[D]. 穆欢.广州大学 2019
[2]海带干燥特性及热泵烘干室气流组织研究[D]. 王鹏浩.哈尔滨理工大学 2019
[3]闭式热泵干燥系统除湿性能与调控技术研究[D]. 黄佳兵.广州大学 2018
[4]茶叶干燥过程微观层面失水机理的研究[D]. 王亚芳.浙江工业大学 2016
[5]热泵干燥机用于烟花爆竹烘干的理论分析和实验研究[D]. 徐宏政.南昌大学 2016
[6]基于实体模型的玉米颗粒热风干燥模拟研究[D]. 孔宁华.东北大学 2013
[7]玉米种子干燥过程中皮层阻力影响的研究[D]. 葛玉姣.东北大学 2012
[8]玉米热风干燥模拟实验系统的研究[D]. 池桂良.吉林大学 2006
本文编号：3524500
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