【摘要】：干燥是農(nóng)產(chǎn)品加工過程中的重要的環(huán)節(jié)。熱泵干燥兼顧品質(zhì)與成本,特別適用于農(nóng)產(chǎn)品的干燥加工。熱泵干燥系統(tǒng)常用的工質(zhì)多數(shù)為氟利昂,干燥溫度較低,耗時較長,且對環(huán)境有一定的危害,而應(yīng)用自然工質(zhì)CO_2可以減少對臭氧層的破壞。本課題將CO_2跨臨界循環(huán)應(yīng)用于熱泵干燥技術(shù),結(jié)合自動檢測控制技術(shù),搭建了一臺小型的帶回?zé)崞鞯沫h(huán)境友好型熱泵干燥裝置,并能夠?qū)Ω稍镞^程進行精確和實時的監(jiān)測,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與歸檔。本課題的熱泵干燥裝置由冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機、膨脹閥、干燥室、內(nèi)部換熱器、風(fēng)機和輔助裝置等組成,是一套全封閉結(jié)構(gòu)的熱泵干燥裝置。干燥特性通過干燥曲線和干燥速率曲線來描述,跨臨界熱泵干燥裝置的系統(tǒng)性能通過COP和SMER來評價。本課題對熱泵干燥理論和干燥介質(zhì)濕空氣的性能進行分析,在CO_2制冷技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上,進行帶回?zé)崞鞯目缗R界CO_2熱泵系統(tǒng)的理論設(shè)計,包括確定蒸發(fā)器出口制冷劑過熱度、高壓壓力、氣體冷卻器出口溫度等。根據(jù)總體設(shè)計要求,對制冷系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)的關(guān)鍵部件進行設(shè)計。包括CO_2專用壓縮機的選型、基于目前高壓換熱器的研究進展對氣體冷卻器和蒸發(fā)器的設(shè)計、節(jié)流裝置的選型、輔助裝置的設(shè)計;干燥系統(tǒng)包括風(fēng)機的選型、干燥室及箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用PLC的模擬量輸入模塊接受傳感器的溫度、濕度、重量、風(fēng)速信號,A/D轉(zhuǎn)換后PLC將信號換算為工程值數(shù)據(jù)并儲存。選用通信協(xié)議,建立計算機和PLC的通信,OPC服務(wù)器將通過通信獲取數(shù)據(jù)。監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用組態(tài)軟件開發(fā)界面,具備過程實時顯示、數(shù)據(jù)歸檔等功能,為下一步自動化控制提供基礎(chǔ)。為實現(xiàn)制冷循環(huán)與干燥循環(huán)中的參數(shù)調(diào)節(jié),系統(tǒng)采用變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)速,加入輔助電加熱器調(diào)節(jié)干燥室溫度,采用直角針閥調(diào)節(jié)CO_2的充注量,通過直通針閥的T形旋鈕調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度。在CO_2熱泵干燥系統(tǒng)設(shè)計加工完成后,進行了不同控制條件下的干燥實驗。以胡蘿卜為對象進行多組干燥實驗,驗證熱泵干燥控制系統(tǒng)的性能。并對影響胡蘿卜干燥特性的外部條件進行對比實驗,找出了影響含水率和干燥速率的因素。溫度對干燥速率的影響較風(fēng)速大,溫度或風(fēng)速升高、物料厚度減小時,干燥速率增大,但溫度或風(fēng)速越高,干燥速率增大的幅度卻越小。熱泵干燥裝置干燥全過程中的物料重量、含水率、干燥速率的變化符合干燥規(guī)律,熱泵干燥裝置運轉(zhuǎn)正常,溫濕度采集精確、穩(wěn)定,風(fēng)機頻率恒定,風(fēng)速小幅波動。實驗表明該系統(tǒng)干燥性能佳,熱泵干燥系統(tǒng)單位時間除濕量為1kg/h,達到市場化干燥機標準,熱泵干燥系統(tǒng)單位能耗除濕量為0.67kg/kWh,有待進一步優(yōu)化。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S226.6
【圖文】：

流裝置、蒸發(fā)器和輔助裝置組成。此時的氣體冷卻器即為Ｃ0２跨臨界循環(huán)中特有的裝逡逑置，相當(dāng)于亞臨界循環(huán)狀態(tài)下的冷凝器［３４］。逡逑Ｃ0２熱粟干燥系統(tǒng)的工作原理如圖２－１所示，單線流程為Ｃ0２循環(huán)，其循環(huán)過程逡逑為：熱累系統(tǒng)內(nèi)的Ｃ0２氣體首先經(jīng)過壓縮機壓縮成為高溫高壓的超臨界氣體，在氣體逡逑冷卻器中向干燥介質(zhì)放熱成為低溫高壓的氣體，進入回?zé)崞鞲邏簜?cè)進一步降溫，再經(jīng)逡逑過手動調(diào)節(jié)閥膨脹成低溫低壓氣液混合物，至蒸發(fā)器中吸收干燥廢氣中的熱量蒸發(fā)，逡逑進入氣液分離器，Ｃ0２在回?zé)崞鞯蛪簜?cè)中進一步過熱后再次被吸入壓縮機完成制冷循逡逑環(huán)腳。逡逑在干燥系統(tǒng)中，一般選用空氣作為干燥介質(zhì)進斤物料的干燥。雙線流程為干燥介逡逑質(zhì)循環(huán)，循環(huán)過程為：干冷空氣由氣體冷卻器加熱到設(shè)定的溫度后，風(fēng)機將其吹入干逡逑燥室吸取物料中的濕分。高溫濕空氣進入蒸發(fā)器降溫到露點溫度Ｗ下，凝結(jié)出水蒸氣逡逑并排出到干燥系統(tǒng)外［３６］。除濕后的空氣再次成為干冷空氣進入氣體冷卻器完成整個干逡逑燥介質(zhì)循環(huán)。逡逑邐ｍ－邐［；）邐逡逑■Ｑ邐}首髺苠義希斟濉茫兀蕁危椋懾巍義

本文編號：2712554