【摘要】：太陽(yáng)能干燥是農(nóng)產(chǎn)品干燥方法中比較節(jié)能的方法,但由于太陽(yáng)能間斷性和不穩(wěn)定性,單一利用太陽(yáng)能干燥將大大降低干燥效率;并且由于農(nóng)產(chǎn)品物料的多樣性和性質(zhì)的復(fù)雜性,單一太陽(yáng)能干燥很難滿足干品的質(zhì)量要求,常常采用的辦法是和其他能源結(jié)合。本論文從新能源開發(fā)利用與節(jié)能減排的角度出發(fā),基于湛江地區(qū)農(nóng)戶對(duì)農(nóng)產(chǎn)品干燥的需求現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能與熱泵聯(lián)合干燥裝置,利用該裝置對(duì)白蘿卜進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該裝置的干燥效果,結(jié)果表明該干燥裝置的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠,并具有良好的農(nóng)產(chǎn)品干燥效果。本文主要結(jié)論如下:⑴對(duì)太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),以每次干燥能力為15kg白蘿卜計(jì)算需要的熱量,以此來匹配太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和熱泵熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),確定了系統(tǒng)的各個(gè)部件及集熱器的面積,并進(jìn)行了非標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各標(biāo)準(zhǔn)件的選型。計(jì)算結(jié)果表明:一次性干燥15kg的白蘿卜,所需要的集熱器面積為2.7m2,熱泵系統(tǒng)選用格力熱泵熱水器,主機(jī)型號(hào)KFRS-3.1J/A3,配150L水箱即可滿足干燥要求。⑵搭建了太陽(yáng)能-熱泵聯(lián)合干燥實(shí)驗(yàn)臺(tái),并用該實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了性能實(shí)驗(yàn)和分析,得出結(jié)論:將15kg相同切條尺寸處理的白蘿卜干燥至含水率為8%,太陽(yáng)能干燥單位能耗比熱泵干燥小,節(jié)能率達(dá)51%左右,明顯減少了電能消耗;對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果物料干后品質(zhì),可以得出太陽(yáng)能干燥時(shí)不需要抽濕機(jī)工作,既可以達(dá)到干燥品質(zhì)要求,又節(jié)約能源。而熱泵干燥熱濕空氣循環(huán)空間只有干燥室內(nèi)部,不用抽濕機(jī)工作會(huì)降低干燥速率,且物料在高溫高濕情況下,容易腐爛變質(zhì),對(duì)干燥品質(zhì)造成影響。⑶以白蘿卜為原料,利用該裝置進(jìn)行了太陽(yáng)能單獨(dú)干燥實(shí)驗(yàn)、熱泵單獨(dú)干燥實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能+熱泵聯(lián)合干燥實(shí)驗(yàn),獲得了相應(yīng)干燥條件下的溫度變化曲線和干燥曲線,得到白蘿卜干燥的臨界濕含量為14%;研究同時(shí)表明:(1)采用太陽(yáng)能單獨(dú)干燥時(shí),物料含水率在22h左右處出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折,開始進(jìn)入降速干燥階段,干燥時(shí)間約26小時(shí)可達(dá)到白蘿卜干燥的安全含水率;(2)采用熱泵單獨(dú)干燥時(shí),物料含水率在17h出現(xiàn)轉(zhuǎn)折,之后進(jìn)入降速干燥階段,干燥時(shí)間約21小時(shí)可達(dá)到白蘿卜干燥的安全含水率;(3)太陽(yáng)能+熱泵聯(lián)合干燥時(shí),視兩者分配情況而定,物料含水率約在21h出現(xiàn)轉(zhuǎn)折,之后進(jìn)入降速干燥階段,干燥時(shí)間約25小時(shí)可達(dá)到白蘿卜干燥的安全含水率。
【學(xué)位授予單位】：廣東海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S214.4
【圖文】：

c)并聯(lián)式 d)混聯(lián)式圖 1-1 太陽(yáng)能熱泵組合類型并聯(lián)式是最常用的，不需要對(duì)原有系統(tǒng)大的改動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合工作。并聯(lián)系統(tǒng)根據(jù)天氣情況的不同，有 3 種不同的工作模式：⑴當(dāng)太陽(yáng)輻射量足夠大時(shí)，單獨(dú)利用太陽(yáng)能系統(tǒng)；⑵當(dāng)太陽(yáng)輻射量很小，單獨(dú)使用熱泵供熱；⑶當(dāng)外界條件介于兩者之間時(shí)，系統(tǒng)同時(shí)工作[7]。國(guó)外對(duì)太陽(yáng)能熱泵聯(lián)合系統(tǒng)的研究開展得比較早，目前，國(guó)內(nèi)外大多學(xué)者主要從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算機(jī)仿真、影響因素、實(shí)驗(yàn)研究、運(yùn)行控制等方面開展較深入研究，以提高太陽(yáng)能熱泵機(jī)組能源利用率[8-14]。美國(guó) WisconsinMadison 大學(xué)的 Freeman 和 Mitehell 利用 TRSYS 軟件對(duì)并聯(lián)式、串聯(lián)式和混合式三種機(jī)組進(jìn)行了較全面的模擬分析研究[15]，并比較了各種聯(lián)合機(jī)組的性能，研究結(jié)果表明，在空氣作為輔助熱源的情況下，并聯(lián)式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)是最實(shí)用的；美國(guó)的 Chaturvedi 等在早期對(duì)太陽(yáng)能熱泵熱水機(jī)組進(jìn)行理論分析后[16-17]，提出系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度取決于太陽(yáng)輻射和環(huán)境溫度，蒸發(fā)溫度可能低于也可能高于環(huán)境溫度，取決于設(shè)計(jì)及運(yùn)行工況。Anderson JV[18]等人對(duì)并聯(lián)式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)

8圖 2-2 太陽(yáng)能空氣集熱系統(tǒng)原理圖統(tǒng)原理圖如圖 2-2：平板型太陽(yáng)能空氣集熱系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)、集熱板、干燥箱風(fēng)閥等連接而成。該平板型太陽(yáng)能空氣集熱系統(tǒng)屬于集熱器型干燥系統(tǒng)。工該系統(tǒng)由集熱器吸熱板吸收太陽(yáng)能，把系統(tǒng)的空氣加熱到 50℃至 70℃，由風(fēng)用使系統(tǒng)空氣循環(huán)流動(dòng)，把熱空氣通入干燥室內(nèi)與物料進(jìn)行熱質(zhì)交換，達(dá)到行干燥的目的。干燥器一般設(shè)計(jì)為主動(dòng)式，用離心風(fēng)機(jī)為系統(tǒng)空氣循環(huán)提供時(shí)增大干燥室內(nèi)介質(zhì)流通速度，增強(qiáng)干燥效率。風(fēng)管系統(tǒng)中安裝了 4 個(gè)風(fēng)閥，風(fēng)閥的開度可以設(shè)置為全開、1/2、1/3，或者閉合以對(duì)系統(tǒng)風(fēng)量大小進(jìn)行控制，如圖 2-2，風(fēng)閥 1 控制進(jìn)入集熱器 1 的風(fēng)量大小2 控制進(jìn)入集熱器 2 的風(fēng)量大小，風(fēng)閥 3 控制進(jìn)入干燥箱的風(fēng)量大小，排氣閥可以排出干燥箱出口的濕熱空氣，降低系統(tǒng)中空氣的濕度。

圖 2-3 平板型太陽(yáng)能空氣集熱器結(jié)構(gòu)圖如圖 2-3 集熱器的結(jié)構(gòu)圖看出，2 塊集熱器結(jié)構(gòu)稍有不同，集熱器 1 距左側(cè)端面10cm 處，設(shè)置一氣流均布板，右側(cè)沒有。從氣流均布板的截面圖看出，氣流均布板上有很多小孔，以使進(jìn)入集熱段氣流均勻。右側(cè)出口沒有設(shè)置。集熱器 2 距左、右側(cè)端面 20cm 處，均設(shè)置有布流孔板，板上開有 Φ20 通孔，且與氣流槽一一對(duì)應(yīng)。兩塊集熱器吸熱體和玻璃蓋板尺寸相同，均為 1900mm×730mm，只是氣流分布段結(jié)構(gòu)不同。所以兩塊集熱器的有效集熱面積為：A=2×1.9m×0.73m=2.77m2。表 2-1 集熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)備 結(jié)構(gòu) 尺寸吸熱板（m） 1.90×0.73×0.082透明蓋板（m） 1.90×0.73×0.022集熱器 1 氣流均布板（m） 0.73×0.225×0.05（厚度）隔熱層 厚度（m） 0. 05外殼（m） 2.445×0.835×0.22吸熱板（m） 1.90×0.73×0.082

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2778781