太陽(yáng)能與熱泵聯(lián)合干燥木材匹配優(yōu)化的研究

【摘要】：木材干燥過(guò)程不僅能耗巨大，還會(huì)排放出大量污染物質(zhì)。因而對(duì)于木材干燥行業(yè)來(lái)說(shuō)研究節(jié)能、環(huán)保的干燥技術(shù)尤為重要。目前，在我國(guó)太陽(yáng)能—熱泵聯(lián)合干燥技術(shù)已有少數(shù)應(yīng)用，但只是太陽(yáng)能、熱泵兩種干燥方法的簡(jiǎn)單組合，沒(méi)有充分發(fā)揮聯(lián)合干燥節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)。本論文開展太陽(yáng)能—熱泵聯(lián)合干燥條件的匹配優(yōu)化研究，不僅為了提高聯(lián)合干燥系統(tǒng)的節(jié)能率，也為太陽(yáng)能、熱泵這類綠色能源技術(shù)的推廣提供理論依據(jù)。 本文采用了理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法。在理論分析部分首先確定了太陽(yáng)能集熱器的數(shù)量及布置方式，并對(duì)熱泵除濕機(jī)的主要設(shè)備進(jìn)行了計(jì)算和選型。其次，以設(shè)備匹配為叢礎(chǔ)，對(duì)北京地區(qū)不同條件的太陽(yáng)能集熱器及熱泵的性能進(jìn)行理論分析，詳細(xì)計(jì)算了不同輻射強(qiáng)度、時(shí)間、環(huán)境溫度時(shí)集熱器的供熱量；對(duì)比了熱泵從集熱器得熱與從環(huán)境得熱時(shí)在供熱量及能耗方面存在的差異，求得了熱泵與集熱器的匹配點(diǎn)，即不同環(huán)境溫度時(shí)可將集熱器內(nèi)的熱風(fēng)送入熱泵的溫度點(diǎn)；編制了不同月份太陽(yáng)能—熱泵聯(lián)合干燥木材的運(yùn)行方式表；建立了判斷聯(lián)合干燥系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化與選擇的熱平衡方程式。 在試驗(yàn)研究中，開展了太陽(yáng)能、熱泵子系統(tǒng)干燥木材的試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，掌握了太陽(yáng)能、熱泵系統(tǒng)的工作特性。其次，按照理論分析中建立的聯(lián)合干燥工藝表開展了太陽(yáng)能—熱泵聯(lián)合干燥木材的試驗(yàn)，數(shù)據(jù)分析表明，通過(guò)對(duì)集熱器進(jìn)出口風(fēng)溫及其供風(fēng)溫度的監(jiān)控，求出集熱器的供熱量，以熱平衡方程式為判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定系統(tǒng)的供熱方式，可實(shí)現(xiàn)聯(lián)合干燥系統(tǒng)的優(yōu)化匹配。試驗(yàn)驗(yàn)證表明由于影響因素變化較多，熱泵與集熱器的理論溫度匹配點(diǎn)與試驗(yàn)求得的略有不同。 經(jīng)濟(jì)分析部分在能耗、成本、投資回收期及社會(huì)效益方面，將太陽(yáng)能—熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)與常規(guī)蒸汽干燥進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比，結(jié)果表明采用聯(lián)合干燥系統(tǒng)干燥木材節(jié)能效果較好，且有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 本論文的創(chuàng)新之處在于： 1．通過(guò)對(duì)北京地區(qū)不同月份、不同輻射強(qiáng)度、不同時(shí)間的太陽(yáng)能—熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析及實(shí)驗(yàn)研究，確定了聯(lián)合干燥系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方式； 2．在理論研究的基礎(chǔ)上，建立了熱平衡方程。通過(guò)對(duì)比干燥窯所需熱量與集熱器、熱泵供熱量的不同關(guān)系，尋找到了太陽(yáng)能—熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)最佳供熱方式的判斷標(biāo)準(zhǔn)，為聯(lián)合干燥系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)控制提供了理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：木材干燥 太陽(yáng)能 熱泵 匹配優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：S782.31
【目錄】：

• 獨(dú)創(chuàng)性聲明2
• 關(guān)于論文使用權(quán)限的說(shuō)明2-3
• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 引言9-19
• 1.1 中國(guó)的能源環(huán)境現(xiàn)狀9
• 1.2 我國(guó)木材干燥的能耗9-10
• 1.3 我國(guó)的太陽(yáng)能資源概況10-12
• 1.3.1 太陽(yáng)能資源的特點(diǎn)11-12
• 1.4 太陽(yáng)能干燥研究概況12-13
• 1.4.1 國(guó)外研究概況12
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)研究概況12-13
• 1.5 熱泵研究概況13-15
• 1.5.1 國(guó)外研究概況13-14
• 1.5.2 國(guó)內(nèi)研究概況14-15
• 1.6 太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究概況15-16
• 1.6.1 國(guó)外太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥機(jī)的研究概況15-16
• 1.6.2 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥機(jī)的研究概況16
• 1.7 本項(xiàng)研究的意義16-18
• 1.8 本論文的研究?jī)?nèi)容18-19
• 2 太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥設(shè)備匹配的設(shè)計(jì)計(jì)算19-32
• 2.1 聯(lián)合干燥系統(tǒng)的工作原理19
• 2.1.1 系統(tǒng)的組成19
• 2.1.2 系統(tǒng)的工作原理19
• 2.2 熱力計(jì)算19-22
• 2.2.1 干燥過(guò)程中木材蒸發(fā)的水分19-20
• 2.2.2 干燥過(guò)程中消耗的熱量20-22
• 2.3 太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算22-24
• 2.3.1 太陽(yáng)能集熱器的有效面積22-23
• 2.3.2 太陽(yáng)能風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算23-24
• 2.4 熱泵除濕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算24-31
• 2.4.1 除濕機(jī)熱負(fù)荷的確定25-26
• 2.4.1.1 除濕量25
• 2.4.1.2 通過(guò)蒸發(fā)器的空氣流量25-26
• 2.4.2 除濕機(jī)制冷循環(huán)的熱計(jì)算26-28
• 2.4.3 冷凝器的熱負(fù)荷28-29
• 2.4.4 風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算29-30
• 2.4.5 輔助電加熱器的功率30-31
• 2.5 太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)主要設(shè)備性能參數(shù)31
• 本章小結(jié)31-32
• 3 太陽(yáng)能-熱泵干燥木材的工藝匹配計(jì)算32-57
• 3.1 木材干燥各階段所需熱量的計(jì)算32-33
• 3.2 工藝匹配計(jì)算分析33-56
• 3.2.1 太陽(yáng)能供熱的能量分析33-47
• 3.2.1.1 6、7、8月北京地區(qū)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度34-36
• 3.2.1.2 太陽(yáng)能供熱的熱平衡方程36
• 3.2.1.3 6、7、8月集熱器工作狀況分析36-40
• 3.2.1.4 5、9月集熱器工作狀況分析40-45
• 3.2.1.5 太陽(yáng)能集熱器的供熱情況45-47
• 3.2.2 熱泵干燥的工藝分析47-51
• 3.2.3 熱泵與集熱器的匹配點(diǎn)51-53
• 3.2.4 聯(lián)合運(yùn)行干燥的優(yōu)化與選擇53-56
• 本章小結(jié)56-57
• 4 太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥的匹配優(yōu)化試驗(yàn)研究57-72
• 4.1 太陽(yáng)能干燥木材的試驗(yàn)研究57-63
• 4.1.1 試驗(yàn)方法與測(cè)試項(xiàng)目57-58
• 4.1.2 太陽(yáng)能的試驗(yàn)記錄58-61
• 4.1.2.1 集熱器熱工性能測(cè)試58-60
• 4.1.2.2 太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)測(cè)試60-61
• 4.1.3 太陽(yáng)能干燥木材的試驗(yàn)結(jié)果分析61-63
• 4.2 熱泵干燥木材的試驗(yàn)研究63-67
• 4.2.1 試驗(yàn)方法與測(cè)試項(xiàng)目63
• 4.2.2 熱泵除濕機(jī)的干燥試驗(yàn)63-67
• 4.2.2.1 熱泵除濕機(jī)的性能測(cè)試63-66
• 4.2.2.2 熱泵干燥試驗(yàn)分析66-67
• 4.3 太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥試驗(yàn)67-71
• 4.3.1 試驗(yàn)驗(yàn)證熱泵與集熱器工作的匹配點(diǎn)69-71
• 本章小結(jié)71-72
• 5 太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥的經(jīng)濟(jì)性分析72-79
• 5.1 干燥能耗分析72-77
• 5.1.1 不同干燥方法消耗的一次能源72
• 5.1.2 干燥成本72-77
• 5.2 社會(huì)效益77-79
• 6 結(jié)論與建議79-81
• 6.1 結(jié)論79
• 6.2 建議79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 個(gè)人簡(jiǎn)介85-86
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介86-87
• 獲獎(jiǎng)成果清單87-88
• 致謝88

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