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烘干解決方案
高溫熱泵烘干解決方案

 


空氣能熱泵高溫烘干機

 

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空氣能熱泵高溫烘干機工作原理及示意圖

      空氣能熱泵高溫烘干機組,主要有翅片式蒸發器(外機)、壓縮機、翅片冷凝器(內機)和膨脹閥四部分組成,通過讓工質不斷完成蒸發(吸取室外環境中的熱量)壓縮冷凝(在室內烘干房中放出熱量)節流再蒸發的熱力循環過程,從而將外部低溫環境里的熱量轉移到烘干房中,冷媒在壓縮機的作用下在系統內循環流動。它在壓縮機內完成氣態的升壓升溫過程(溫度高達100),它進入內機釋放出高溫熱量加熱烘干房內空氣,同時自己被冷卻并轉化為流液態,當它運行到外機后,液態迅速吸熱蒸發再次轉化為氣態,同時溫度可下降至-0-10,這時吸熱器周邊的空氣就會源源不斷地將熱量傳遞給冷媒。

 

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空氣能熱泵高溫烘干機 5 大優勢

1.高效節能:采用國際名牌壓縮機,自主研發低壓高溫高效環保冷媒,獨特的變流量節流控制技術及獨特的熱系統設計,熱風溫度高達80,系統高壓壓力低于2.7MPa排氣溫度低于110,確保機組平穩運行且節能效果顯著。

2.安全環保:烘干房不與電接觸,無觸電危險,機組杜絕因燃燒而產生廢氣、廢渣污染,且烘干物料不存在因外界介質影響或改變質地,更為天然,更為綠色。

3.豪華耐用:采用不銹鋼板材,豪華、時尚、耐用、超強防腐蝕能力,讓機組歷久常新,系統運行更穩定耐用。

4.智能方便:精確控制干燥恒溫房間溫度,以相對溫濕度控制系統運轉,全自動運行干燥程序及數據監控與故障反饋,用科技演繹節能效果。 

5.多重保護:采用微電腦智能化控制系統,設置電源相序保護、系統過流保護、高低壓力保護、超濕及傳感器故障等系統保護,確保機組正常平穩運行。

 

空氣能熱泵高溫烘干機的應用范圍

      高溫熱泵烘干機廣泛應用于工業、農業、化工行業,干燥技術與我們的生產息息相關。高溫熱泵烘干機環保節能,自動控制調溫調濕,適用范圍廣:可廣泛適用于煙草烘干、火龍果花、葡萄干、荔枝、龍眼、山渣、紅棗、核桃、枸杞、羅漢果、堅果、臘味、海產品、中藥材、龜苓膏粉、掛面、柿餅、茶葉、菊花、靈芝、金銀花、香菇、蟲草花、菜干、腐竹、八角、食品恒溫、木材、家具、飼料、蠶繭、橡膠、煤泥、礦沙、城市污泥、生物肥料、皮革、印刷、布料印花、紙筒、蚊香、洗衣用品、農作物產品、低溫烤漆、五金塑膠配件干燥等特殊行業及烘干生產線用。

 

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空氣能熱泵烘干機或成為烘干領域新寵

    在國家發布的工業節能十二五規劃中,明確要求了針對工業鍋爐窯爐自控水平低、平均負荷低、裝備陳舊落后等問題,實施工業鍋爐窯爐要進行節能技術改造。而國務院《大氣污染防治行動計劃》即大氣十條的第一條第一項就是綜合整治燃煤鍋爐,可見國家對鍋爐綜合整治的重視。

 

  隨著燃煤鍋爐的綜合整治工作的推進,高效清潔的空氣能能源有望解燃煤之急,開創新的能源發展之道。據了解,空氣能產業綠色、節能、環保,不燒煤,沒有廢氣排放,不污染空氣,更不會造成霧霾災害,可全面應用于熱水、采暖、烘干等領域,確實是燃煤鍋爐的最佳替代品之一。但也有人擔心,熱泵產品低溫低能效,無法適應北方寒冷的冬天。對此,有關專家表示,溫度低雖然會影響熱泵產品的能效,但近幾年隨著熱泵技術的進步,在解決熱泵低溫低能效的行業問題,有部分企業已不斷地攻破環境防線,由南向北不斷推進,零下25度能正常工作并不只是實驗室的記錄而是市場應用的實例。

 

  空氣能熱泵是按照逆卡諾原理工作的,逆卡諾循環原理。通過壓縮機系統運轉工作,吸收空氣中熱量制造熱水。具體過程是:壓縮機將冷媒壓縮,壓縮后溫度升高地冷媒,經過水箱中的冷凝器制造熱水,熱交換后的冷媒回到壓縮機進行下一循環,在這一過程中,空氣熱量通過蒸發器被吸收導入冷媒中,冷媒再導入水中,產生熱水。通過壓縮機空氣制熱的新一代熱水器,即空氣能熱泵熱水器。形象地說,就是室外機像打氣筒一樣壓縮空氣,使空氣溫度升高,然后通過一種-17℃就會沸騰的液體傳導熱量到室內的儲水箱內,再將熱量釋放傳導到水中。

 

  運用熱泵工作原理制熱,與空調制冷相反--國家制冷標準是1000瓦,電制冷2800瓦。根據熱平衡的原理,同時最少產生2800瓦的熱量,加上輸入的1000瓦電,實際產生的熱量在3000--4000瓦,把這些熱量輸送到保溫水箱,其耗電量只是電熱水器的四分之一(電熱水器即使熱效率100%,輸入1000電也只有1000瓦的熱)

 

  在國家大力倡導清潔能源和綠色建筑的形勢下,空氣能行業也將迎來更多的發展機遇。

 

  國內的烘干機技術一直處于平穩維持狀態,沒有明顯的發展變化。但是,由于烘干機也是能耗大戶,隨著近年來能源的日趨緊張,新型的節能高效烘干機如空氣能高溫熱泵烘干機,自動調節烘烤時間,智能烘干機控制型等得到了快速推廣和普及,這也是烘干行業今后發展的必然趨勢。

 

  物料烘干過程是一個巨大的耗能過程,據統計,在大多數發達國家里用于烘干所消耗的能量占全國總能耗的7%-15%,而熱效率僅為25%-50%,并且大部分烘干過程特別是對熱敏性物料(例如食品和生物物料)都會對其色澤、營養、風味和組織產生影響。熱泵烘干技術具有能源消耗少,環境污染小、烘干品質高、適用范圍廣等優點,其優異的節能效果已被國內外的各種試驗研究所證明。

 

  據悉,高溫熱泵烘干機運用于干燥過程的主要原理就是利用熱泵蒸發器吸收外界空氣中的熱能,或者回收干燥過程中排氣的余熱,經過壓縮機做功,將能量搬運(轉移)至烘干箱中,烘干箱內的熱空氣經過反復循環加熱,吸收物料中的水分,自身降溫加濕,經過熱風排濕或者冷凝除水的過程,把物料中的水分排出帶走,并最終實現物料的連續干燥。空氣能熱泵烘干設備具有節能減排、安全環保、烘干效果好,高效節能,運行費用低,節省勞動成本,使用范圍廣泛等等的優勢。

 

 

  空氣能熱泵烘干設備系統具有省電、安全、加熱速度快等優點,特別是其熱效率超過300%在目前世界能源普遍缺乏的情況下,將是未來烘干市場中的主要產品。

 

熱泵烘干機介紹

介紹

          熱泵本質上是一種熱量提升安裝,高溫熱泵烘干機組應用逆卡諾原理,從四周環境中汲取熱量,并把它傳送給被加熱的對象(溫度較高的物體),其工作原理與制冷機相同,都是依照逆卡諾循環工作的,所不同的只是工作溫度范圍不一樣。

工作原理

            高溫熱泵烘干機組, 主要有翅片式蒸發器(外機)、緊縮機、翅片冷凝器(內機)和收縮閥四局部組成,經過讓工質不時完成蒸發(汲取室外環境中的熱量)→緊縮→冷凝(在室內烘干 房中放出熱量)→節流→再蒸發的熱力循環過程,從而將外部低溫環境里的熱量轉移到烘干房中,冷媒在緊縮機的作用下在系統內循環活動。它在緊縮機內完成氣態 的升壓升溫過程(溫度高達100℃),它進入內機釋放出高溫熱量加熱烘干房內空氣,同時本人被冷卻并轉化為流液態,當它運轉到外機后,液態疾速吸熱蒸發再 次轉化為氣態,同時溫度可降落至-20℃~-30℃,這時吸熱器周邊的空氣就會源源不時地將熱量傳送給冷媒。

          高溫熱泵烘干機組在工作時,與普通的空調以及熱泵機組一樣,在蒸發器中吸收低溫環境介質中的能量QA:它自身耗費一局部能量,即緊縮機耗電QB:經過工質 循環系統在冷凝器中時行放熱QC,QC=QA+QB,因而高溫熱泵烘干機組的效率為(QB+QC)/QB,而其他加熱設備的加熱效率都小于1,因而高溫熱 泵烘干機組加熱效率遠大于其他加熱設備的效率,能夠看出,采用高溫熱泵烘干機組作為烘干安裝能夠儉省能源,同時還降低CO2等污染物的排放量,完成節能減 排的效果。

熱泵使用范圍

         高溫熱泵烘干機組 適用于賓館酒店的床上用品的烘干,海產品、蔬菜脫水、AD黑銀耳、瓜子、花生、果蔬、肉制品、腸衣、煙葉、皮革、香菇、枸杞、干果、蚊香、貢香、布料、衣 物、糧食谷物、掛面、腐竹、肥料、藥品、中藥材、紙品、木材、種子、污泥、石膏、五金產品、冶金產品、礦山副產品、化工產品、煙氣脫硫石膏、粘土、牧草、 烤煙、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。在工業熱水方面,還可滿足電鍍廠電鍍液的恒溫、屠宰場高溫熱水的加熱和保溫、星級酒店高溫熱水的供給和工業企業高溫熱水 的需求。 

技術前景

 

         物料烘干過程是一個巨大的耗能過程,據統計,在大多數發達國家里用于烘干所消耗的能量占全國總能耗的7%-15%,而熱效率僅為25%-50%,并且大 部分烘干過程特別是對熱敏性物料(例如食品和生物物料)都會對其色澤、營養、風味和組織產生影響。熱泵烘干技術具有能源消耗少,環境污染小、烘干品質高、 適用范圍廣等優點,其優異的節能效果已被國內外的各種試驗研究所證明。

 

熱泵干燥技術

摘要:熱泵是一種高效、節能裝置,應用于干燥過程可以降低能耗,對于緩解我國能源緊張局面具有重要意義。為此,本文將介紹了熱泵干燥系統的組成;指出了熱泵干燥技術具有提高產品干燥品質、易于控制和環境友好等特點,可用于木材、谷物、茶葉、種子和食品等物料的干燥;根據目前熱泵干燥技術存在的干燥速率低等問題,分析了熱泵干燥技術的發展趨勢。

關鍵詞:熱泵干燥技術;不足;高效節能;發展趨勢;特點

Abstract: the pump is a kind of high efficiency, energy saving device, used in dry process can reduce energy consumption, in China's energy for alleviating tension to have the important meaning. Therefore, this paper introduces the composition of dry heat pump system; Points out that the heat pump technology has the dry improve product quality, easy to control the dry and environment friendly and other characteristics, can be used in wood, grain, tea, seeds and food material such as dry; According to the current dry heat pump technology in the drying rate of low, analyses the development trend of the technology of dry.

Key words: dry heat pump technology; Insufficient; High efficiency and energy saving; Development tendency; characteristics

1引言

    干燥工藝是最古老的單元操作之一,廣泛應用于國民經濟各個領域。干燥行業是耗能較大的產業,在發達國家,大約10%20%的燃料應用于干燥工藝[1]。隨著社會和科學技術的不斷發展,熱泵技術逐漸應用于干燥領域。熱泵的最早應用出現于20世紀20年代,到了50年代,才作為商品出現在市場上。但是,早期由于產品銷售價高、可靠性差等原因,使熱泵生產發展緩慢。70年代,隨著石油危機的出現和熱泵技術本身的不斷改進和完善,熱泵又以其獨特的優勢重新進入市場。熱泵干燥技術因為具有高效節能、成本較低、不污染環境、能對干燥介質的溫度、濕度、氣流速度進行準確獨立控制,并且干燥質量也好,因而已廣泛應用于木材干燥、種子干燥、食品加工、陶瓷烘焙、紡織行業等領域。 

2. 熱泵干燥原理

    熱泵從低溫熱源吸取熱量,使低品位熱能轉化為高品位熱能,可以從自然環境或余熱資源吸熱從而獲得比輸入能更多的輸出熱能。熱泵干燥系統由兩個子系統組成:制冷劑回路和干燥介質回路。制冷劑回路由蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥組成。系統工作時,熱泵壓縮機做功并利用蒸發器回收低品位熱能,在冷凝器中則使之升高為高品位熱能。熱泵工質在蒸發器內吸收干燥室排出的熱空氣中的部分余熱,蒸發變成蒸氣,經壓縮機壓縮后進入冷凝器中冷凝,并將熱量傳給空氣。由冷凝出來的熱空氣再進入干燥室,對濕物料進行干燥出干燥室的濕空氣再經蒸發器將部分顯熱和潛傳給工質,達到回收余熱的目的;同時,濕空氣的度降至露點析出冷凝水,達到除濕的目的。干燥質回路主要有干燥室與風機。熱泵干燥系統原理圖1所示。

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3熱泵干燥技術的特點

3.1 節約能源

    節約能源是熱泵最初應用的出發點,也是主要的優點。熱泵低溫(15~45)干燥木材時可節約能耗40%~70%。干燥大米的適宜溫度為35~50℃。溫度雖低,但是需要大量的熱。傳統干燥器的效率只有3%~5%,而用熱泵干燥效率將明顯提高。布匹對干燥溫度有嚴格的要求,熱泵干燥機組不但能滿足此要求,而且比傳統的熱泵干燥機組節能50%左右。熱泵干燥技術應用在蔬菜脫水中節能高達90%。近年來越來越多的研究人員也證實了熱泵干燥機組的節能特性。

3.2 干燥產品品質好

    熱泵干燥是一種溫和的干燥方式,接近自然干燥。表面水分的蒸發速度與內部水分向表面遷移速度比較接近,使被干燥物品的品質好、色澤好、產品等級高。用普通的干燥方法得到的芳香類揮發性物質保留少、耐熱性差的維生素保留低、顏色變化較大。例如:用滾筒干燥機得到生姜的生姜素保持率僅為20%,而用熱泵干燥得到的生姜素保持率高達26%Van BlarcomMason的試驗表明,即使在50℃下,采用熱泵干燥澳大利亞堅果也不會出現上面所說的褐變現象,能較好地保持堅果原有的色澤、風味及營養成分。

3.3 干燥參數易于控制且可調范圍寬

    熱泵干燥過程中,循環空氣的溫度、濕度及循環流量可得到精確、有效的控制,且溫度調節范圍為-20℃~100(加輔助加熱裝置),相對濕度調節范圍為15%80%適合于熱敏性物料的干燥。

3.4 環境友好

    物料干燥不僅要求提高產品質量和節約能耗,同時必須對環境友好。基于相同的評價標準,熱泵對全球變暖的影響與電釋放的CO2相比是很小的。對環境的友好是熱泵干燥的優點(1996 Odilio)。目前,國外提倡應用熱泵來減少CO2的排放,它必將得到進一步應用。

 

 

熱泵干燥技術的應用

4.1木材的干燥

木材的干燥加工,是較早成功應用熱泵干燥技術的領域,雖然用熱泵干燥技術干燥木材所需時間較常規氣流干燥法耗時多,但顯著的節能效果和較高的木材利用率,使熱泵干燥法成為木材干燥加工的主要手段之—。特別是對那些商業價值高、干燥難度大的“難干木材”,例如,澳大利亞的紅山毛櫸、硬山毛櫸等,更適合于熱泵干燥。我國20世紀80年代首先在木材加工中引入熱泵干燥技術,目前熱泵干燥法已被全國許多地區的木材加工企業廣泛使用,木材熱泵干燥設備的生產現已完全立足于國內。

4.2谷物的干燥

    谷物干燥是熱泵干燥技術的主要研究及應用領域之一,日本科學家利用熱泵干燥技術對谷物進行的干燥試驗表明:從谷物中除去1%,平均能耗為2 063kJ;俄羅斯科學家的試驗數據為1 624kJ,均低于常規氣流干燥法的平均能耗;GiocoM指出,

198219831984 3個年度的生產試驗證明:熱泵干燥技術應用于谷物干燥較常規氣流干燥法平均節能約30%,最多可節能50%。目前在英國、德國等發達國家熱泵干燥技術已在谷物干燥加工生產實際中得到廣泛應用。

4.3種子的干燥

    熱泵干燥技術的低溫干燥特性比較適合于種子干燥,用熱泵干燥機分別對玉米、大豆、稻谷種子進行了干燥試驗研究,結果表明:熱泵干燥技術是一種很適合各種子干燥加工的技術,它不僅能保持種子的品質,和日曬相比,還可使種子發芽率提高5%。上海市能源研究所于1992年研制了熱泵式糧食種子干燥裝置,試驗結果表明:(1)能耗經多次測試為1 7002 500kJ/kgH2O,明顯低于常規干燥的能耗;(2)發芽率有一定的提高。

4.4食品物料的干燥

把熱泵干燥技術應用于食品物料的干燥愈來愈得到人們的關注。一方面是過去對食品等熱敏感性物料的干燥一般采取冷凍干燥,但干燥成本太高;另一方面是熱泵干燥的干燥條件溫和,干燥參數易于控制,可得與冷凍干燥相近的產品。熱泵干燥食品物料時其干燥溫度能在-2060℃范圍內調節,采用恰當的控制方法,熱泵干燥系統可在常壓下實現冷凍干燥。Chua.et.al1(2000)應用他們自己設計的二級蒸發熱泵干燥系統,根據不同的農產品品種,設計了不同的干燥介質溫度,得到的產品質量好,而且在整個干燥過程中顏色和維生素C《糧油加工與食品機械》2004年第4期的損失分別下降87%20%。近年來國外采用熱泵干燥食品物料的應用研究如表1

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5.熱泵干燥現存的問題和發展趨勢

熱泵干燥技術雖然具有節能、干燥溫度低等優點,但存在干燥時間長,維護要求較高等問題

5.1存在問題

    5.1.1干燥時間長受其工作原理的限制,熱泵干燥溫度一般在45~60[5]之間.在干燥加工中,為了保證產品品質,一般采用較低干燥溫度,使干燥速率下降,生產能力降低,從而延長了干燥時間.為了縮短干燥時間,必須提高干燥溫度,必須提高壓縮機的壓縮比以增大冷凝壓力,但這樣會對壓縮機產生負面影響,而且熱泵系統性能也會因此下降.此外,熱泵干燥機采用的是空氣閉式循環方式,雖然提高了能量利用率,但壓縮機卻始終處于高溫高濕狀態,這樣就對壓縮機的性能及可靠性提出了很高的要求,目前國產的制冷壓縮機還不能滿足這樣的要求.

    5.1.2能級消耗高熱泵干燥技術過程消耗的是能級最高的電能,不少學者認為熱泵干燥節約了能源,但從經濟上分析未必合算.因此,從熱力學第一定律和熱力學第二定律出發,將能量的質量和數量加以統一的度量標準.按能量的做功能力大小作為衡量能量的統一尺度,來分析熱泵干燥過程能量的利用程度是很有必要的。

    5.1.3制冷劑泄漏,影響環境由于采用了加壓系統,若管路發生開裂,則制冷劑會泄漏到環境中[4].一旦發生泄漏,熱泵循環系統的壓力明顯下降,干燥機的工況將受到影響,消耗臭氧的制冷劑CFCs會影響環境.

    5.1.4維護要求較高熱泵干燥機的壓縮機、制冷劑過濾器、熱交換器等裝置均要求定期進行維護、檢修,以保證干燥機處于優良的工作狀態.制冷劑發生泄漏時應及時補充或更換,否則熱泵循環系統將受到較大影響。

    5.1.5干燥規模小同蒸汽鍋爐規模相比,熱泵干

燥規模小.如木材干燥,用蒸汽干燥,最大干燥房可達300 m2以上,而熱泵干燥最大為100m2

5.2目前熱泵干燥技術的研究與發展,主要集中在以下幾個方面:

    5.2.1關于熱泵干燥機組設計、性能、干燥介質、新產品等的研究。①提高干燥溫度。提高熱泵的干燥溫度是目前的主要課題。通過加裝輔助加熱系統,使通過冷凝器的空氣進一步加熱以提高干燥溫度,是目前廣泛采用的方式之一。②采用新型綠色熱泵工質,應用高溫高壓壓縮機,提高其冷凝溫度,從而滿足較高的干燥溫度要求。其中制約壓縮機發展的兩個主要因素是熱泵工質和潤滑油,無油潤滑壓縮機也是一個發展方向。目前已有學者進行了這方面的嘗試并取得了初步進展,證明這個途徑是可行有效的。③研究開發新產品。為在供電不足或供電設施不全地區使用熱泵干燥技術,開發基于電機以外的其它動力驅動的熱泵干燥裝置具有重要意義。④改進熱泵性能。通過應用高效換熱器來提高熱泵效率和脫水能力。

    5.2.2聯合式、輔助熱源熱泵干燥系統的開發研究,特別是太陽能熱泵干燥系統極有發展潛力。①多用途熱泵系統開發與應用。根據生產實際,調整熱泵系統的模塊組合,從而使之具有干燥、空氣調節、冷凍儲藏等多種功能。②與其它干燥方式聯合應用。在熱泵干燥裝置中采用高頻電磁波或紅外加熱等作為輔助加熱源,這樣既提高了干燥速度和溫度,又減小了熱泵干燥裝置本身的熱負載量。③太陽能、地熱及廢熱等可再生或低品位能源在干燥領域的應用成為研究熱點。

5.2.3自動控制、信息技術、模擬技術等的發展為熱泵干燥機組性能進一步優化創造了條件。干燥加工是一個復雜多變的過程,根據物料脫水情況及環境狀況實時調控干燥工藝參數,有利于提高能量利用率及產品品質。熱泵干燥裝置既可以調節干燥介質濕度又可以調節干燥介質的溫度。因此,可將現代檢測、傳感及控制技術結合起來應用于熱泵干燥加工,實現對干燥加工過程的全自動人工智能實時控制,以降低操作成本和提高干燥品質。

 

結束語

     熱泵干燥技術具有干燥除濕快、熱效率高和顯著的節能效果,在常溫下即可獲得較為理想的干燥速度,既大幅度節省了資源,又提高了產品的質量,經濟效益顯著,并可消除廢氣和噪聲的污染,改善了工作環境,從而受到廣泛關注,但同時熱泵干燥所存在的問題需要逐步得以解決.提高干燥溫度,開發新型熱泵干燥系統,廣泛應用現代測試技術、傳感技術以及自動控制技術,將是熱泵干燥技術今后的主要發展方向.同時,我國是能源短缺的農業大國,有大量農產品需要儲藏和運輸,熱泵干燥技術將有廣闊的發展前景.

 

 
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