【摘要】：機(jī)械蒸汽再壓縮(Mechanical Vapor Recompres sion,簡稱MVR)熱泵系統(tǒng)采用機(jī)械式蒸汽壓縮機(jī)將系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽壓縮,提高其壓力、溫度后返回系統(tǒng)作為加熱熱源使用,可完全回收蒸汽的潛熱,節(jié)能效果顯著。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于溶液的蒸發(fā)作業(yè),但在干燥領(lǐng)域鮮見成功應(yīng)用的報(bào)道。空心槳葉干燥機(jī)以低壓蒸汽、熱水或?qū)嵊蜑闊嵩?通過槳葉、攪拌軸和壁面將熱量傳遞給物料,是典型的傳導(dǎo)式干燥設(shè)備。由于從物料中脫出的濕分(蒸汽)不含或僅含少量不凝性氣體,可利用MVR技術(shù),將其壓縮升溫后用作該干燥過程的熱源。此舉可大幅降低干燥過程的能耗,有廣闊的應(yīng)用前景。本文選用JY-003型空心槳葉干燥機(jī)、Legend5H羅茨壓縮機(jī)和其它輔助設(shè)備,設(shè)計(jì)制作了取樣裝置,建立了MVR空心槳葉干燥實(shí)驗(yàn)裝置。在該裝置上,以生活污泥為研究對象,實(shí)驗(yàn)研究了空心槳葉干燥污泥的動力學(xué),以及干燥壓力、壓縮比、空心槳葉干燥機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對MVR空心槳葉干燥污泥的COP(性能系數(shù))和SMER(單位能耗除濕量)的影響規(guī)律。將相同質(zhì)量的污泥(120±0.1)kg,在干燥壓力為85kPa～90kPa,壓縮機(jī)出口蒸汽溫度為95℃～115℃的條件下,通過測定污泥含水率、溫度隨時間的變化數(shù)據(jù),得到干燥速率隨含水率的變化曲線,得到蒸汽溫度由95℃升高至115℃,臨界濕含量從0.22增加到0.34。引入五種常用的污泥干燥模型,利用origin軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段擬合,得到污泥在加速、恒速和降速干燥階段的干燥方程分別為：MR=exp[-(2.78×10-4T-0.01896)t1.596](加速干燥階段)MR=0.894 (0.98×10-4T 4.54×10-3)t(恒速干燥階段)MR=exp[-(2.26×10-4T-0.01365)t1.984](降速干燥階段)對該干燥模型進(jìn)行驗(yàn)證,計(jì)算得到加速、恒速、降速干燥階段污泥濕含量與實(shí)驗(yàn)值的平均相對誤差分別為1.67%、2.68%、9.07%,并將實(shí)驗(yàn)所得干燥曲線和干燥速率曲線與模型計(jì)算值進(jìn)行比較,可以看出分段處理能較好地描述污泥干燥規(guī)律。通過改變干燥壓力、壓縮比、空心槳葉干燥機(jī)主軸轉(zhuǎn)速,對MVR空心槳葉干燥系統(tǒng)間歇干燥污泥進(jìn)行了性能分析。結(jié)果表明：在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),降低干燥壓力、壓縮比在1.4～1.8、空心槳葉干燥機(jī)主軸轉(zhuǎn)速在11.4r/min～13.6 r/min范圍內(nèi)工作,其COP為3.8～5.7,SMER為5.4～8.5,運(yùn)行效率較高。該結(jié)果對MVR空心槳葉連續(xù)干燥污泥也有指導(dǎo)意義。按以下條件分別模擬計(jì)算了傳統(tǒng)空心槳葉干燥系統(tǒng)和MVR空心槳葉干燥系統(tǒng)連續(xù)干燥污泥：進(jìn)料速率120 kg/h,進(jìn)料溫度20℃,主軸轉(zhuǎn)速13.6 r/min,污泥含水率(濕基)從60%降到20%,忽略不凝性氣體。通過對比分析得到：傳統(tǒng)空心槳葉干燥污泥的SMER為1.lkg/(kW.h),(?)效率η為0.60,MVR空心槳葉干燥污泥的SMER為7.8kg/(kW.h),(?)效率η為0.73。MVR空心槳葉干燥污泥的SMER為傳統(tǒng)空心槳葉干燥污泥的7.09倍,(?)效率η為傳統(tǒng)空心槳葉干燥污泥的1.22倍,節(jié)能效果顯著,能量的有效利用率高。由以上節(jié)能效果分析可知,與傳統(tǒng)空心槳葉干燥系統(tǒng)相比,使用MVR干燥系統(tǒng)對污泥進(jìn)行干燥具有很高的工程應(yīng)用價值,該技術(shù)在干燥領(lǐng)域?qū)粡V泛應(yīng)用。模擬計(jì)算得到不同參數(shù)對MVR空心槳葉干燥系統(tǒng)性能的影響規(guī)律：壓縮比一定時,干燥壓力越大,所需補(bǔ)充的蒸汽量也越大,COP和SMER值均下降；一定的干燥壓力下,SMER、COP與(?)效率η隨壓縮比的增大而減小,補(bǔ)充蒸汽量隨壓縮比的增大而增大；干燥壓力和壓縮比不變時,隨著進(jìn)料濕含率的增大,SMER和(?)效率η增大,COP基本不變。當(dāng)干燥壓力、壓縮比一定時,不凝性氣體在0～0.10范圍內(nèi),隨著不凝性氣體含率的升高,SMER下降,COP先略上升后下降,但總體幅度不大。
【圖文】：

圖 1-1 開式熱泵Fig.1-1 Open heat pump圖 1-2 部分乏氣式熱泵Fig.1-2 Partial exhaust gas heat pump

部分乏氣式熱泵
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.892

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本文編號：2525929