文 献 综 述

热泵干燥机设计的目的及意义

干燥技术广泛应用于国民经济各个领域。同时,干燥也是耗能较大的工艺过程, 在发 达国家,大约10%的燃料用于干燥。热泵的最早应用出现于20世纪20年代,到了50年代, 才作为商品出现在市场上。但是,早期由于产品销售价高、可靠性差等原因,使热泵生产发展缓慢。70年代,随着石油危机的出现和热泵技术本身的不断改进和完善,热泵又以其独特的优势重新进入市场。采用热泵技术对物料进行干燥是近期发展起来的一种节能效果明显而又切实可行的新方法。热泵干燥作为一项比较新的干燥技术，由于其高效节能，成本相对较低，对环境无污染，可实现干燥介质的温度，湿度，气流速度等准确独立地控制，提高干燥质量等优势，已经广泛采用与木材干燥，食品加工，蔬菜脱水，药物及生物制品的灭菌和干燥，下水污泥处理，化工原料和肥料干燥领域等应用。热泵是利用一定量的低温热能来获得较高温度，可利用热能的热力系统。热泵与常规的干燥设备仪器组成的热泵系统称为热泵干燥剂或除湿干燥机，与传统热风干燥的区别在于空气循环方式不同，干燥室空气除湿的方式也不同。热泵干燥时空气在干燥室与热泵干燥剂间进行闭式循环，利用热泵干燥剂的制冷系统使来自干燥机的湿空气降温除湿。

热泵干燥技术的优点

1、节约能源热泵技术的热效率十分明显, 1份电能可转换 3~ 4 份热能。热泵干燥过程是在封闭的系统内进行的。热泵系统内的工质在蒸发器中吸收来自干燥过程排放废气中的热量后, 由液体蒸发为蒸汽; 经压缩机压缩后送到冷凝器中; 在高压下热泵工质冷凝液化, 放出高温的冷凝热去加热来自蒸发器的降温去湿的低温干空气, 把低温干空气加热到要求的温度后进入干燥室内作为干燥介质循环使用; 液化后的热泵工质经膨胀阀再次回到蒸发器内, 如此循环下去。废气中的大部分水蒸气在蒸发器中被冷凝下来直接排掉, 从而达到除湿干燥的目的。干燥过程中不但回收了废气中的显热,而且回收了废气中的潜热。热能损耗仅限于系统的热阻和热漏, 这是其他干燥技术无法相比的。

2、干燥参数易于控制热泵干燥过程中循环空气的温度、湿度及循环流量可精确、有效地控制, 因此热泵干燥适合于热敏性物料的干燥, 干燥成品的质量比一般对流干燥高。 3、干燥条件可调节范围宽热泵干燥的 温度调节 范围在- 20~ 100e( 加辅助加热装置) , 相对湿度调节范围在 15% ~ 80%。较宽的调节范围使热泵能适合于多种物料的干燥加工。 4、 干燥产品品质好由于热泵干燥是一种温和的干燥方式, 接近自然干燥。表面水分的蒸发速度与内部水分向表面迁移速度比较接近, 使被干物品的品质好、色泽好、产品等级高。

5、 生产效率高、运行费用低热泵干燥可 24h 不停地运转, 保持 24h 都能干燥加工出产品。所以,热泵干燥虽然一次性投资大, 但其生产效率高、运行成本低, 故而总的费用反而减少了。

热泵干燥的缺点

1、环境保护问题大部分的热泵干燥装置使用的制冷剂仍是 CFCs, 此类物质对地球大气臭氧层的破坏引起环境专家的极大关注。针对这一问题, 人们已开始应用对环境影响少的 HCFCs 类制冷剂或氨和水等自然制冷剂。这样就减少因环境问题给热泵干燥的应用带来的不利影响。

2、 维修保养问题由于制冷工质的泄漏会对热泵系统的工作性能造成很大的影响, 为了保持热泵干燥装置处于最佳工作状态, 因此必须定期对压缩机、过滤器、冷凝器、蒸发器等进行保养维护。一旦发现制冷工质的泄漏, 就应及时补充。对热泵干燥系统泄漏的检查是一项要求高、技术性强的工作,对维修人员的技术水平有一定要求。

热泵干燥的技术的发展趋势

研究开发与干燥热泵相匹配的制冷工质和压缩机由于干燥热泵工作的特殊性, 其工作温度高、排气温度高、排气压力高, 应加强研制相适应的制冷工质,要求在较高的冷凝温度下, 冷凝压力较低; 有较高的单位容积制冷量, 较高的热稳定性和化学稳定性。由于一般干燥用热泵压缩机是靠吸气冷却的封闭式压缩机, 要防止压缩机产生过热现象, 要在压缩机内设置温度传感器, 以达到迅速保护电机的目的。要改进电机的绝缘性能, 提高制冷剂- 润滑油的耐高温能力。涡旋式压缩机是原理上非常先进的新型压缩机。它结构简单, 没有气阀, 可靠性大大提高; 运转平稳, 压力脉动小, 振动和噪声低。在热泵装置中, 能够在低环境温度和高压缩比条件下, 提供较大的加热能力。涡旋压缩机在同样制冷能力下比往复压缩机尺寸小, 可以设计成高压比型以满足热泵的工况需要。空气回热闭式热泵干燥系统空气回热闭式热泵干燥循环系统就是在空气回路中增加一个空气换热器, 将来自干燥器的较高温度的空气和经过蒸发器后的低温空气进行一次热交换, 使进入蒸发器前的湿空气通过换热器时降温, 从而实现了回热。由于循环空气实现了回热, 在蒸发器吸热量不变的情况下, 减少了蒸发器吸收湿空气的显热负荷, 增加了蒸发器吸收湿空气的潜热负荷, 提高了热泵系统的干燥能力。 多功能热泵的应用采用合理的结构和调节器, 在同一系统中完成干燥、气调、贮藏等加工过程。多功能热泵主要由热泵单元、贮藏干燥室和存料架等组成, 其中热泵单元除了装有压缩机、膨胀阀外, 分别装有内外 2 个冷凝器和高低2 个蒸发器。

在过去的20年里, 热泵干燥技术已趋日益成熟, 其优异的节能效果已被各种试验研究及实践应用所证明, 其一次性投资和运行费用的降低,热泵干燥技术已显现出广阔的应用前景。新型环保的制冷工质减少因环境问题给热泵干燥的应用带来的不利影响。多级蒸发热泵循环系统、组合热泵干燥系统、多种用途的热泵组合系统以及自动控制技术的应用, 将是热泵干燥技术的主要发展方向。

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