【摘要】：近年來,國家節(jié)能減排工作逐步深入,清潔能源發(fā)展任重道遠(yuǎn),熱泵是一種將熱量由低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的能量轉(zhuǎn)移裝置,具有非常明顯的節(jié)能效果,受到了中國政府的大力推廣。目前熱泵技術(shù)在干燥產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用正方興未艾,但仍然存在一些不足之處,例如:對烘干物料特性及其干燥工藝的研究不夠深入;熱泵干燥系統(tǒng)中干燥器的設(shè)計仍然停留在經(jīng)驗設(shè)計階段,缺乏完善的理論支撐;干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理致使其內(nèi)部溫度場分布不均勻;熱泵機(jī)組形式、主機(jī)型號與干燥物料特性之間不匹配;熱泵核心部件及輔助部件計算及選型不合理,使得熱泵工質(zhì)效率低下,熱泵系統(tǒng)的制熱系數(shù)COP及單位能耗除濕量SMER較低。云南玫瑰的種植和加工歷史悠久,產(chǎn)量占國內(nèi)60%以上的市場份額。然而這樣一種極具經(jīng)濟(jì)價值的農(nóng)作物,其采后干燥問題一直是加工鏈上的一個瓶頸。鑒于上述熱泵技術(shù)在干燥應(yīng)用中存在的問題以及云南玫瑰產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,進(jìn)行玫瑰花空氣能熱泵干燥系統(tǒng)的研制具有重要的現(xiàn)實意義。本文就此做了以下幾方面的工作:(1)設(shè)計裝載量為鮮玫瑰花瓣300Kg的烘房,及其輔助部件物料盤、小推車等。其結(jié)果為:烘房的總體長度為8300mm,寬度2900mm,高度2400mm,房體內(nèi)層為不銹鋼,外層為彩鋼板,中間保溫材料為聚氨酯;烘房內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)為軸流風(fēng)機(jī),型號JYWSF,風(fēng)量L=3000m~3/h,風(fēng)壓230Pa,共計32臺;干濕球溫度傳感器選用美國美信DS18B20型號;干燥器理論熱效率為67%,處于對流干燥器熱效率30%~80%范圍內(nèi)。(2)運用理論分析與計算機(jī)模擬(CFD)相結(jié)合的方法,研究上述烘房內(nèi)部溫度場分布情況,并通過試驗驗證了模擬結(jié)果的可靠性,在此基礎(chǔ)上提出現(xiàn)有烘房結(jié)構(gòu)改進(jìn)建議。模擬結(jié)果表明:空氣能熱泵烘房內(nèi)溫度場與速度場有緊密聯(lián)系,烘房內(nèi)合理的送風(fēng)速度為11m/s左右;將烘房內(nèi)現(xiàn)有小推車的高度加大300mm到310mm可以更好的改善烘房內(nèi)部溫度場;烘房頂部均勻設(shè)置3塊長2900mm,寬20mm,高300mm的導(dǎo)流板可以使得烘房內(nèi)流場更均勻;小推車在烘房內(nèi)保持30mm左右間隙更有利于烘房內(nèi)部溫度場的分布;模擬數(shù)值與試驗數(shù)值吻合良好,說明了空氣能熱泵烘房非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬的合理性。該結(jié)果對熱泵干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。(3)熱泵系統(tǒng)的核心部件設(shè)計及選型。首先計算了300kg玫瑰花瓣干燥能耗為51.3k J/h;在此基礎(chǔ)上,選用了R134a高溫?zé)岜霉べ|(zhì)及其丹弗斯壓縮機(jī),其型號為MTZ040-4,制熱系數(shù)COP為3.7;冷凝器換熱面積9.1m~2;蒸發(fā)器的換熱面積為72 m~2;最后,對熱泵系統(tǒng)的其它輔助部件進(jìn)行了選型。(4)對所搭建的玫瑰花空氣能熱泵干燥系統(tǒng)進(jìn)行樣機(jī)試驗。試驗結(jié)果表明:搭建系統(tǒng)的單位能耗除濕量SMER為2.0kg/k W;核算干燥成本為2.01元/kg(以云南工業(yè)用電價格為依據(jù));玫瑰花瓣干燥主要分為加速、降速兩個干燥階段,其轉(zhuǎn)折點為干基含水率0.15g/100g,干燥最高溫度一般不得高于65℃;通過不同干燥方式下玫瑰花瓣品質(zhì)對比,可知熱泵干燥玫瑰花具有一定的能耗及品質(zhì)優(yōu)勢;所搭建熱泵干燥系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可精確控制烘房內(nèi)的溫濕度。綜上所述,本文針對目前熱泵干燥技術(shù)及云南玫瑰花深加工過程中的干燥問題,以云南玫瑰花為干燥物料設(shè)計并搭建玫瑰花空氣能熱泵烘干系統(tǒng),該系統(tǒng)具有清潔、高效、低能耗的優(yōu)勢。玫瑰花空氣能熱泵干燥系統(tǒng)的研制為云南玫瑰花產(chǎn)后深加工提供了技術(shù)支持,為云南玫瑰花產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了幫助。
【圖文】：

圖 2.1 間歇式干燥器分類Fig 2.1 Classification of intermittent dryers（2）干燥器選擇干燥器形式的選擇要兼顧干燥物料特性、干燥工藝以及干燥成本等進(jìn)行其形式的確定。干燥器選型步驟如圖 2.2 所示。

圖 2.1 間歇式干燥器分類Fig 2.1 Classification of intermittent dryers選擇式的選擇要兼顧干燥物料特性、干燥工藝以及干燥成燥器選型步驟如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S226.6

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本文編號：2690136