【摘 要】
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传统的谷物干燥方法是通过燃煤、燃油直接供热。热利用率低、能耗高,对环境污染严重。热泵干燥技术具有节能环保、控温控湿精度高和干燥物品质好等优点,逐渐在干燥领域广泛应用。当前在“双碳”战略背景下,降低能耗,减少碳排放迫在眉睫。积极研发高效热泵系统用于谷物烘干,可实现在提高粮食品质的同时,节省能耗,减少碳排量。本文根据安徽地区晚稻烘干的运行特性以及气候的不确定性,结合顺流干燥机设计了一种全开式粮食干燥系
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传统的谷物干燥方法是通过燃煤、燃油直接供热。热利用率低、能耗高,对环境污染严重。热泵干燥技术具有节能环保、控温控湿精度高和干燥物品质好等优点,逐渐在干燥领域广泛应用。当前在“双碳”战略背景下,降低能耗,减少碳排放迫在眉睫。积极研发高效热泵系统用于谷物烘干,可实现在提高粮食品质的同时,节省能耗,减少碳排量。本文根据安徽地区晚稻烘干的运行特性以及气候的不确定性,结合顺流干燥机设计了一种全开式粮食干燥系统装置,并对其开展优化设计,主要工作和创新成果如下:首先对高温热泵干燥系统进行理论分析,分析了热泵干燥的三种系统形式,确定适用于稻谷干燥的系统。根据热力学基础,建立了热泵干燥装置的数学模型,提出评价热泵性能的指标,并分析了影响热泵干燥装置的因素。其次设计了一套适用于长三角地区气候域的晚稻的高温热泵干燥装置,提出适宜该地区的空气源热泵干燥设备的设计参数。通过搭建的高温热泵干燥实验装置,分析了热泵干燥系统在干燥过程中的影响因素以及谷物的干燥特性,得出在满足稻谷烘干速率和爆腰率要求下,热风温度为70℃,干燥风速为0.5m/s时,烘干稻谷可得到的品质最佳;热泵干燥系统的制热量随进风温度的增大而减小;热泵干燥系统单位能耗除湿量SMER随干燥时间的增加值不断减小;经济效益上,与传统燃煤燃油干燥技术相比,热泵干燥系统初投资费用高,但运行费用低,3年即可完成投资回收;环保效益上,每台烘干机每年可节约标煤240吨,碳排量以及污染物排量减少显著。最后对上述提出的全开式热泵干燥系统进一步展开优化设计,在系统中加入显热交换器和微孔膜波纹过滤除尘器,构建了一套无旁通管的排风热回收干燥系统。实验测试结果表明:微孔膜波纹过滤除尘器能很好的解决潮湿脏空气的问题,除尘效率能达到95%以上;排风热回收式干燥系统的COP值和SMER值较全开式热泵干燥系统而言,均值提高了0.56和0.11;且加入排风热回收装置后,系统能够较好的解决当环境温度过低时,设定送风温度不达标的问题,系统在节能的同时更好地保证了稻谷的烘干品质。经计算该回收装置效率可以达到61.5%,显热交换量均值达到85.56KW,且增加的除尘器与热回收装置设备初投资当年即可收回。
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