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淺談熱泵干燥的前景及注意事項
2016-05-20  來源:互聯網轉載    發布者:小A

熱泵技術是世界上70年代末80年代初發展起來的一項高新技術。熱泵干燥的其本原理是利用一定量的低溫熱源通過熱泵系統來獲得較高溫度、可供使用的熱能。熱泵與常規的干燥設備一起組成的系統稱為熱泵干燥機或除濕干燥機。

熱泵干燥設備依據其工作方式的差別可分為除濕型和排溫型兩類產品,兩者的差別在于熱泵的熱源側及干燥室除濕的方式不同,除濕型機組熱源來自干燥室的高溫高濕空氣,而排濕型機組的熱源來自干燥室外空氣。(左圖為除濕型設備,右圖為排濕型設備。)

隨著國家對能源及環保的重視,熱泵干燥作為一項較新的干燥技術,由于其高效節能,成本相對較低,對環境無污染,可實現干燥介質的溫度、濕度、氣流速度等準確獨立的控制,提高干燥質量等優勢,已廣泛應用于木材干燥、食品加工、蔬菜脫水、藥物及生物制品的滅菌和干燥、污泥處理、化工原料和肥料干燥等領域。未來市場將會有廣闊的前景。

雖然熱泵技術得到了發展,但由于干燥熱泵工作的特殊性,在產品選型及應用中要注意以下事項:

1)跟據不同的使用條件選用除濕型或排濕型的產品

除濕型產品的低溫熱源來自于干燥室的濕空氣,理論上不受大氣環境的影響,但在實際應用中,如果在西北低溫低濕季節烘干果蔬時,由于果蔬含水量低且開機時環境空氣低濕低溫,會出現升溫慢或節能效果差的現象,故在此類地區不適合選除濕型產品。

排濕型產品的低溫熱源來自于大氣,產品的應用要受環境制約,不適合高濕條件下或低溫環境下使用。在環境溫度5度以上,相對濕度在50%以下的地區優為適用。

2)除濕型產品要選用高干燥性能曲線的產品

如圖1,除濕型產品干燥原理是把經過蒸發器1的高溫高濕空氣A等濕降溫到露點。然后繼續降溫析出水分達到除水;從蒸發器出來低溫飽和濕空氣B再經過冷凝器2等濕加熱,變為高溫低濕、具有干燥能力的濕空氣C;濕空氣C進入干燥倉帶走待干燥物料的水分,變為濕空氣A再次進入蒸發器,完成一次循環。

在于燥過程有兩個很重要的環節,決定著干燥是否實現和再續:①經過蒸發器的濕空氣等濕降溫到露點析出水分;②低溫飽和濕空氣經過冷凝器等濕加熱,變為高溫低濕、具有干燥能力的濕空氣。

如果經過蒸發器后的濕空氣的溫度不能降到露點以下就不能除水,熱泵干燥效率為零。若經過蒸發器后的飽和濕空氣沒有冷凝器的等濕加熱是不具備載濕能力,同樣不能實現干燥目的。如何評價熱泵干燥機的性能,吳耀森、李浩權提出了干燥性能曲線。

干燥性能曲線體現一臺熱泵干燥設備的干燥限和干燥效果。以干燥性能曲線為臨界線,當濕空氣的狀態處于干燥性能曲線以上,熱泵干燥設備對其不具有干燥效果的同時,反而降低該濕空氣的載濕能力:對狀態處于曲線以下的濕空氣才能實現干燥。把性能曲線上的狀態點稱為熱泵干燥設備的干燥限,可以實現干燥的濕空氣范圍(飽和濕空氣線和干燥性能曲線之間)稱為熱泵干燥設備的可干燥區。

干燥性能曲線由△h決定,△h體現設備的干燥效果。而影響△h的參數主要是制冷量、風量和濕空氣密度。制冷量受蒸發器面積、冷凝面積、蒸發溫度和冷凝溫度影響,但對于一定的外界條件和干燥倉內濕空氣的狀態,制冷量相對穩定;濕空氣密度更是主要取決于溫度和相對濕度:風量主要取決于風機的選擇。風量與△h成反比。在符合干燥要求的前提下減少風量可以提高干燥性能曲線,改善干燥效果和干燥能力。減少風量雖然可以提高性能曲線,但有可能造成除水量不足。制冷量與性能曲線的高低成正比,在允許的范圍內盡量提高制冷量。

 

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