太陽能熱耦合熱泵干燥系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究

【摘要】：干燥行業(yè)是耗能較大的產(chǎn)業(yè)，在發(fā)達(dá)國家，大約10%～20%的燃料應(yīng)用于干燥工藝。隨著世界能源的不斷短缺和環(huán)境的日益惡化，熱泵干燥技術(shù)因?yàn)榫哂懈咝Ч?jié)能、成本較低、不污染環(huán)境，因而廣泛利用于干燥領(lǐng)域。此外太陽能易獲取，無污染的特點(diǎn)能與熱泵系統(tǒng)很好的耦合，熱泵系統(tǒng)加上太陽能加熱技術(shù)作為輔助的聯(lián)合干燥系統(tǒng)，可以極大地降低干燥過程的電能消耗。因此，對(duì)太陽能熱耦合熱泵干燥系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)具有深遠(yuǎn)意義。 本論文運(yùn)用CFD軟件對(duì)熱泵干燥室形狀以及導(dǎo)風(fēng)板的布置進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)不同結(jié)構(gòu)干燥室內(nèi)空氣溫度場和速度場進(jìn)行數(shù)值模擬并比較分析。結(jié)果表明，當(dāng)導(dǎo)風(fēng)板向左展開并與水平面成10°夾角時(shí)，干燥室內(nèi)的溫度場和速度場的分布最合理，同時(shí)物料受熱也最均勻。 本論文通過對(duì)干燥過程中傳熱傳質(zhì)模型的研究作為基礎(chǔ)，以大型的香菇干燥生產(chǎn)系統(tǒng)為原型，研制一套集熱面積為16.8m2太陽能集熱器和額定功率為4.5kW空氣源熱泵的聯(lián)合干燥系統(tǒng)，并對(duì)太陽能和熱泵設(shè)備進(jìn)行性能測試，同時(shí)采用獨(dú)立干燥、聯(lián)合干燥、間歇干燥等五種不同的干燥模式進(jìn)行香菇干燥實(shí)驗(yàn)，對(duì)各種干燥工藝下香菇產(chǎn)品的色澤、香味和總體干燥時(shí)間、系統(tǒng)干燥能耗等因素進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并得出香菇的最佳干燥工藝。 實(shí)驗(yàn)表明，在各種實(shí)驗(yàn)工況下，太陽能空氣集熱器平均熱效率接近56%，熱泵系統(tǒng)的平均COP能達(dá)到5.0。太陽能集熱器單獨(dú)干燥工藝比傳統(tǒng)的電加熱干燥工藝節(jié)能84%以上，干燥時(shí)間縮短約22%；間歇干燥比傳統(tǒng)電加熱干燥節(jié)能66%以上，干燥時(shí)間縮短約37%，同時(shí)還能夠保產(chǎn)品香菇的干燥品質(zhì)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能空氣集熱器 熱泵 干燥 節(jié)能
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK173
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 選題的目的和意義9-13
• 1.1.1 太陽能干燥裝置的特點(diǎn)9-10
• 1.1.2 熱泵干燥技術(shù)的發(fā)展10-13
• 1.1.3 太陽能熱泵聯(lián)合干燥的可行性13
• 1.2 干燥傳熱傳質(zhì)過程的理論研究13-15
• 1.3 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第二章 干燥過程熱質(zhì)傳遞理論研究16-27
• 2.1 熱量傳遞和溫度場的相關(guān)概念16-19
• 2.2 干燥基本理論19-20
• 2.2.1 濕物料含水率19-20
• 2.2.2 物料中水分的分類20
• 2.3 影響干燥速率的因素與干燥曲線20-23
• 2.4 物料傳熱傳質(zhì)模型的建立23-26
• 2.4.1 平衡水分方程23-24
• 2.4.2 薄層干燥方程24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與傳熱有限元分析27-43
• 3.1 太陽能集熱器27-33
• 3.2 集熱器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析33-35
• 3.3 干燥室的建模35-37
• 3.4 導(dǎo)風(fēng)板布置與模擬分析37-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 太陽能熱耦合熱泵聯(lián)合干燥工藝43-49
• 4.1 工藝流程43-44
• 4.2 太陽能熱泵聯(lián)合干燥模式44-47
• 4.3 干燥實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案47
• 4.4 本章小結(jié)47-49
• 第五章 太陽能熱耦合熱泵聯(lián)合干燥實(shí)驗(yàn)及優(yōu)化分析49-72
• 5.1 香菇干燥工藝49-53
• 5.1.1 干燥物料工藝參數(shù)的確定49-51
• 5.1.2 干燥介質(zhì)工藝參數(shù)的確定51-52
• 5.1.3 干燥所需熱量計(jì)算52-53
• 5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測量儀器53-56
• 5.3 不同干燥模式實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析56-65
• 5.3.1 太陽能集熱器單獨(dú)通風(fēng)加熱干燥實(shí)驗(yàn)57-60
• 5.3.2 熱泵系統(tǒng)單獨(dú)通風(fēng)加熱干燥實(shí)驗(yàn)60-62
• 5.3.3 熱泵除濕加熱干燥實(shí)驗(yàn)62-64
• 5.3.4 太陽能集熱器與熱泵系統(tǒng)聯(lián)合通風(fēng)加熱干燥實(shí)驗(yàn)64-65
• 5.4 太陽能輔助熱泵間歇干燥實(shí)驗(yàn)65-68
• 5.5 本章小結(jié)68-72
• 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果79-80
• 致謝80-81
• 附錄81

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小城里的太陽夢    薛秀春　劉月月

“低碳的,當(dāng)然受歡迎”    記者 梁夢勛　通訊員 王福龍 祁振生

農(nóng)產(chǎn)品加工，國外流行太陽能干燥    崔璐 王香英 竇志浩

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低碳呼喚“平板”回歸    本報(bào)記者 劉月月

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地源熱泵與太陽能集熱器聯(lián)合供暖系統(tǒng)研究及仿真分析    吳曉寒

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