【摘要】：干燥是眾多行業(yè)所需的重要工藝過程,在農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的需求。熱泵干燥技術(shù)具有能耗低、干燥產(chǎn)品質(zhì)量高、易于操控、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),對于緩解我國能源緊張局面、改善環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。熱泵干燥系統(tǒng)分為開式、閉式、半開式三種形式,各有優(yōu)缺點(diǎn)及適用性,閉式熱泵干燥系統(tǒng)在節(jié)能降耗及提高干燥品質(zhì)方面更為顯著,但內(nèi)部蒸發(fā)器的除濕調(diào)控技術(shù)及機(jī)組性能一直是熱泵干燥亟需解決的問題,如何通過系統(tǒng)形式的設(shè)計(jì)及采用合理的控制技術(shù)是閉式熱泵干燥技術(shù)的關(guān)鍵,本文根據(jù)工藝要求對閉式熱泵干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討,設(shè)計(jì)并搭建了對應(yīng)的閉式熱泵干燥系統(tǒng),對閉式熱泵干燥室的氣流組織和溫度分布進(jìn)行了仿真研究,同時(shí)提出了閉式熱泵干燥系統(tǒng)的控制邏輯,并設(shè)計(jì)制作了對應(yīng)的控制器,最后利用自主設(shè)計(jì)的閉式熱泵干燥系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際物料的干燥實(shí)驗(yàn)研究,取得了較為滿意的效果,驗(yàn)證了閉式熱泵干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和控制邏輯,可以廣泛應(yīng)用于多種物料的干燥。論文工作及成果主要包括以下方面:1、閉式熱泵干燥系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。針對干燥對象的特性,提出了熱泵系統(tǒng)的形式,通過對干燥過程熱濕負(fù)荷計(jì)算,完成了閉式熱泵干燥系統(tǒng)主要機(jī)組部件的設(shè)計(jì),包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、送風(fēng)風(fēng)機(jī)、電子膨脹閥等;所設(shè)計(jì)的閉式熱泵干燥系統(tǒng)可以切換四通閥及膨脹閥,提供升溫、降溫及除濕三個(gè)模式,在此基礎(chǔ)上,提出了閉式熱泵干燥系統(tǒng)的的幾個(gè)控制流程,設(shè)計(jì)和制作了智能控制器,利用單片微機(jī)PLC控制器實(shí)現(xiàn)多參數(shù)檢測,多目標(biāo)協(xié)同控制,保證干燥過程中穩(wěn)定控制溫度,滿足干燥工藝要求,實(shí)現(xiàn)了研究所提出的干燥除濕調(diào)控策略。2、閉式熱泵干燥系統(tǒng)室內(nèi)氣流組織和溫度分布模擬研究。通過Fluent軟件對干燥室氣流組織進(jìn)行仿真模擬,目的在于確定送風(fēng)方式對干燥室內(nèi)溫度影響,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。仿真模擬頂部孔板送風(fēng)、底部孔板送風(fēng)、側(cè)送風(fēng)三種送風(fēng)方式的干燥室溫度及速度場分布情況,模擬結(jié)果表明,底部孔板送風(fēng)的形式下干燥室內(nèi)中間區(qū)域溫度較為均勻,最大溫差在3-4℃左右,溫度場及速度場分布相較其他兩種送風(fēng)方式更為均勻,干燥效果更佳。通過實(shí)驗(yàn)測試研究,在實(shí)際干燥過程中,干燥室溫度分布趨勢與模擬結(jié)果基本吻合。3、閉式熱泵干燥控制系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)與搭建。根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)并搭建了閉式熱泵干燥控制系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)臺,設(shè)計(jì)并制作了數(shù)據(jù)監(jiān)測及控制平臺,可以對干燥室溫濕度、風(fēng)速等參數(shù)及熱泵機(jī)組性能狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集。4、閉式熱泵干燥系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究。利用所設(shè)計(jì)的閉式熱泵干燥系統(tǒng),選擇白菜作為干燥物料,進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)研究,重點(diǎn)針對回風(fēng)旁通率對除濕效率的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在同一干燥介質(zhì)狀態(tài)下,旁通率不斷增大,除濕效率表現(xiàn)為先增大后減小。在既定的工況下,系統(tǒng)存在一個(gè)最佳旁通率使得除濕效率最大,最佳旁通率幾乎都集中在50%-80%,通過調(diào)節(jié)旁通率,可使除濕效率大幅提高,最多高達(dá)提高60%;干燥介質(zhì)的循環(huán)風(fēng)速對物料的失水率及除濕效率有一定的影響,循環(huán)風(fēng)速越大物料失水越快,同時(shí)除濕效率有所下降,在干燥前中期適當(dāng)加大循環(huán)風(fēng)速加快物料失水,后期減小循環(huán)風(fēng)速提高除濕效率;在干燥后期物料中含水率低,回風(fēng)含濕量顯著降低,此時(shí)通過調(diào)控旁通率仍難以提高除濕效率,則可以先進(jìn)行高溫干燥,增加回風(fēng)含濕量,再進(jìn)行低溫除濕,循環(huán)往復(fù)的升溫降溫,以將物料中的水分降到最低,結(jié)果表明干燥室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)在40-50℃之間波動(dòng)除濕效果最佳。5、根據(jù)研究結(jié)果提出了一套通用的干燥控制策略。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,以提高除濕效率及保證干燥品質(zhì)為目的,提出了一套通用的干燥控制策略,根據(jù)不同物料特性和干燥工藝要求,配合機(jī)組性能,在控制平臺切換干燥模式及調(diào)節(jié)回風(fēng)旁通率、循環(huán)風(fēng)速、送回風(fēng)溫度等參數(shù),完成干燥過程控制,達(dá)到高效、節(jié)能、高質(zhì)的的干燥效果。
【圖文】：

圖 2-1 傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥能耗示意圖Figure 2-1 Energy consumption diagram of traditional hot air dryi2-1 所示，傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥能源利用率偏低，不利于節(jié)能熱能被浪費(fèi)掉，假設(shè)輸入加熱器的能量為 100 份，考慮

圖 2-2 熱泵干燥裝置工作原理圖Figure 2-2 working principle diagram of heat pump drying d統(tǒng)中，熱泵的工作原理是通過消耗少量高品位能來制取凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥等部件構(gòu)成，系統(tǒng)工作工作中循環(huán)流動(dòng)，在理想狀態(tài)下工作時(shí)，工質(zhì)在熱泵中的狀態(tài)
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU834.9

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蘇丹;李樹君;趙鳳敏;曹有福;丁進(jìn)鋒;;農(nóng)產(chǎn)品聯(lián)合干燥技術(shù)的研究進(jìn)展[J];農(nóng)機(jī)化研究;2014年11期

2 王曉明;寇圓圓;;熱泵干燥系統(tǒng)溫濕度控制實(shí)驗(yàn)研究[J];干燥技術(shù)與設(shè)備;2014年05期

3 程麗娜;唐道邦;肖更生;徐玉娟;吳繼軍;李俊;;干燥介質(zhì)中CO_2濃度對荔枝熱泵干燥品質(zhì)的影響[J];中國食品學(xué)報(bào);2014年06期

4 李笑光;;我國農(nóng)產(chǎn)品干燥加工技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè));2014年02期

5 倪超;李娟玲;丁為民;范海亮;陳山林;;全封閉熱泵干燥裝置監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2010年10期

6 茹煜;賈志成;郁金;;基于Fluent軟件的木材干燥窯內(nèi)部流場分析研究[J];木材加工機(jī)械;2010年04期

7 張宏飛;張聯(lián)英;;熱泵干燥技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];干燥技術(shù)與設(shè)備;2009年03期

8 陳東;謝繼紅;;氫氣作為熱泵干燥裝置干燥介質(zhì)的分析[J];化工裝備技術(shù);2008年05期

9 張建鋒;李娟鈴;;熱泵干燥裝置控制系統(tǒng)的研究[J];糧油加工;2007年10期

10 謝繼紅;周紅;陳東;劉冬雪;尹海蛟;;熱泵干燥裝置中干燥介質(zhì)的物性及其應(yīng)用分析[J];化工裝備技術(shù);2007年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張緒坤;熱泵干燥熱力學(xué)分析及典型物料干燥性能研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張宇凱;熱泵干燥機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

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本文編號：2677434