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浅谈热泵干燥的前景及注意事项

2016/5/20 9:05:23  来源:联合换热设备  发布者:admin

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            热泵技术是世界上70年代末80年代初发展起来的一项高新技术。热泵干燥的其本原理是利用一定量的低温热源通过热泵系统来获得较高温度、可供使用的热能。热泵与常规的干燥设备一起组成的系统称为热泵干燥机或除湿干燥机。

 

热泵干燥设备依据其工作方式的差别可分为除湿型和排温型两类产品,两者的差别在于热泵的热源侧及干燥室除湿的方式不同,除湿型机组热源来自干燥室的高温高湿空气,而排湿型机组的热源来自干燥室外空气。(左图为除湿型设备,右图为排湿型设备。)

 

随着国家对能源及环保的重视,热泵干燥作为一项较新的干燥技术,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的控制,提高干燥质量等优势,已广泛应用于木材干燥、食品加工、蔬菜脱水、药物及生物制品的灭菌和干燥、污泥处理、化工原料和肥料干燥等领域。未来市场将会有广阔的前景。

 

虽然热泵技术得到了发展,但由于干燥热泵工作的特殊性,在产品选型及应用中要注意以下事项:

 

1)跟据不同的使用条件选用除湿型或排湿型的产品

 

除湿型产品的低温热源来自于干燥室的湿空气,理论上不受大气环境的影响,但在实际应用中,如果在西北低温低湿季节烘干果蔬时,由于果蔬含水量低且开机时环境空气低湿低温,会出现升温慢或节能效果差的现象,故在此类地区不适合选除湿型产品。

 

排湿型产品的低温热源来自于大气,产品的应用要受环境制约,不适合高湿条件下或低温环境下使用。在环境温度5度以上,相对湿度在50%以下的地区优为适用。

 

2)除湿型产品要选用高干燥性能曲线的产品

 

如图1,除湿型产品干燥原理是把经过蒸发器1的高温高湿空气A等湿降温到露点。然后继续降温析出水分达到除水;从蒸发器出来低温饱和湿空气B再经过冷凝器2等湿加热,变为高温低湿、具有干燥能力的湿空气C;湿空气C进入干燥仓带走待干燥物料的水分,变为湿空气A再次进入蒸发器,完成一次循环。

 

在于燥过程有两个很重要的环节,决定着干燥是否实现和再续:

 

①经过蒸发器的湿空气等湿降温到露点析出水分;

 

②低温饱和湿空气经过冷凝器等湿加热,变为高温低湿、具有干燥能力的湿空气。

 

如果经过蒸发器后的湿空气的温度不能降到露点以下就不能除水,热泵干燥效率为零。若经过蒸发器后的饱和湿空气没有冷凝器的等湿加热是不具备载湿能力,同样不能实现干燥目的。如何评价热泵干燥机的性能,吴耀森、李浩权提出了干燥性能曲线。

干燥性能曲线体现一台热泵干燥设备的干燥极限和干燥效果。以干燥性能曲线为临界线,当湿空气的状态处于干燥性能曲线以上,热泵干燥设备对其不具有干燥效果的同时,反而降低该湿空气的载湿能力:对状态处于曲线以下的湿空气才能实现干燥。把性能曲线上的状态点称为热泵干燥设备的干燥极限,可以实现干燥的湿空气范围(饱和湿空气线和干燥性能曲线之间)称为热泵干燥设备的可干燥区。

 

干燥性能曲线由△h决定,△h体现设备的干燥效果。而影响△h的参数主要是制冷量、风量和湿空气密度。制冷量受蒸发器面积、冷凝面积、蒸发温度和冷凝温度影响,但对于一定的外界条件和干燥仓内湿空气的状态,制冷量相对稳定;湿空气密度更是主要取决于温度和相对湿度:风量主要取决于风机的选择。风量与△h成反比。在符合干燥要求的前提下减少风量可以提高干燥性能曲线,改善干燥效果和干燥能力。减少风量虽然可以提高性能曲线,但有可能造成除水量不足。制冷量与性能曲线的高低成正比,在允许的范围内尽量提高制冷量。

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