高溫?zé)岜煤娓上到y(tǒng)及其綜合性應(yīng)用探析

摘 要：物料烘干是一個(gè)嚴(yán)重耗能過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)在部分國家用于烘干的能耗占全國總能耗的5%～20%，而熱效率僅為20%～60%，效率低下且?guī)в幸欢ǔ潭鹊馁Y源浪費(fèi)以及環(huán)境污染等缺點(diǎn)。高溫?zé)岜煤娓杉夹g(shù)具有能源消耗低、環(huán)境污染小、烘干質(zhì)量高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，烘干效果已被國內(nèi)外各種試驗(yàn)研究所證明。文章主要從高溫?zé)岜煤娓上到y(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用方面進(jìn)行探討分析。

關(guān)鍵詞：高溫?zé)岜?；烘干；特點(diǎn)；應(yīng)用

能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的必需品。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展， 必須創(chuàng)新理念、創(chuàng)新技術(shù)，開發(fā)新可再生能源，以解決資源浪費(fèi)、能源短缺以及環(huán)境破壞等諸多問題。眾所周知，熱泵作為提供熱量的主要設(shè)備之一，以高效、節(jié)能、環(huán)保等明顯優(yōu)勢運(yùn)用于多個(gè)領(lǐng)域。

1 高溫?zé)岜煤娓上到y(tǒng)原理

高溫?zé)岜煤娓衫媚婵ㄖZ原理。機(jī)組主要由高溫壓縮機(jī)、高效冷凝器、高效蒸發(fā)器、節(jié)流機(jī)構(gòu)、除濕系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。電控系統(tǒng)以及輔助電加熱等組成。工質(zhì)在系統(tǒng)中通過相變實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。工質(zhì)在高溫壓縮系統(tǒng)內(nèi)完成氣態(tài)的升壓升溫過程（排氣溫度可達(dá)100℃以上）后進(jìn)入高效冷凝器釋放出高溫?zé)崃?，通過熱交換加熱烘干房內(nèi)空氣，同時(shí)工質(zhì)被冷卻成氣液混合態(tài)，流經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流降壓后進(jìn)入高效蒸發(fā)器，在高效蒸發(fā)器中迅速吸收外界環(huán)境熱量蒸發(fā)再次轉(zhuǎn)化為低溫低壓的氣態(tài)，再次進(jìn)入壓縮系統(tǒng)進(jìn)行壓縮實(shí)現(xiàn)循環(huán)。高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組工作時(shí)，蒸發(fā)器吸收低溫環(huán)境介質(zhì)能量為Q1，壓縮機(jī)壓縮耗電為Q2，冷凝器中放熱為Q3（Q3=Q1+Q2），因此高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組的效率為Q3/Q2=（Q1+Q2）/Q2≥1，其他如燃油燃?xì)夂娓?、電加熱烘干等設(shè)備的烘干效率都<1。

2 高溫?zé)岜煤娓上到y(tǒng)特點(diǎn)分析

2.1 高效環(huán)保節(jié)能

加熱烘干房空氣所需熱量主要來自室外環(huán)境空氣中的熱量，需要額外提供的只有高溫壓縮機(jī)的耗電，因此熱泵烘干設(shè)備SMER值（消耗單位能量所除去濕物料中的水分量）通常為1.0～4.0kg/kWh，而傳統(tǒng)對流烘干設(shè)備SMER值約為0.2～0.6kg/kWh。同時(shí)，熱泵烘干設(shè)備中高溫空氣在密封烘干房中循環(huán)，物料粉塵、揮發(fā)性物質(zhì)及異味等可以處理后再排放，不會(huì)給環(huán)境帶來污染；也可實(shí)現(xiàn)低溫空氣封閉循環(huán)干燥，物料烘干質(zhì)量高。

2.2 烘干要求參數(shù)易于控制，可調(diào)范圍廣

依據(jù)各種物料的實(shí)際烘干需求，通過電控精確調(diào)節(jié)各設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)空氣溫度、濕度以及循環(huán)流量，精確、有效地控制烘干參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的烘干。當(dāng)物料對進(jìn)烘干室空氣的溫度、濕度均有較高要求時(shí)，可通過調(diào)整高效蒸發(fā)器、高效冷凝器中工質(zhì)的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度，滿足物料對質(zhì)構(gòu)、外觀等方面的要求。通過控制裝置的實(shí)時(shí)工況，保證烘干室溫度在20～80℃之間，可滿足大多數(shù)物料的高質(zhì)量烘干。烘干介質(zhì)的封閉循環(huán)，可避免外界氣體對待烘干物料帶來的雜質(zhì)污染，這對食品、藥品或生物制品尤其重要。

2.3 多功能聯(lián)機(jī)應(yīng)用

熱泵烘干設(shè)備運(yùn)行過程中，會(huì)排放較低溫度的冷空氣，具有一定的制冷效果，可在烘干的同時(shí)回收這部分冷空氣，以及冷凝水，利用這部分回收能量實(shí)現(xiàn)多種物料的低溫加工；也可拓展熱泵的制熱功能在寒冷季節(jié)為種植（如溫室）或養(yǎng)殖場所供熱；也可拓展到北方冬季供熱，替換傳統(tǒng)的熱水鍋爐供暖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約，有效降低霧霾等環(huán)境污染。

2.4 適用物料廣泛，烘干質(zhì)量好

熱泵烘干是一種通過中間熱交換的溫和方式實(shí)現(xiàn)物料烘干。烘干物料要求過程耐受溫度在20～80℃之間，利用熱泵烘干較節(jié)能或安全。已研究和應(yīng)用較多的物料如木材、谷物、種子、食用菌、藥材、海產(chǎn)品、生物活性制品、茶葉、紙張等。

2.5 經(jīng)濟(jì)性高，節(jié)約資源

熱泵烘干設(shè)備的設(shè)備主要是熱泵和烘干房，其中烘干房與普通烘干房要求相同，無特別的氣密性和承壓性要求。與烘干室溫度<40℃烘干設(shè)備相比，由于設(shè)備初投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，熱泵烘干具有明顯的經(jīng)濟(jì)性；與烘干室溫度>40℃相比，熱泵烘干機(jī)初投資一般高于空氣電加熱裝置、燃?xì)饣蛉济簾犸L(fēng)爐，但是熱泵烘干設(shè)備的能源效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，其綜合經(jīng)濟(jì)性仍有一定優(yōu)勢。如表1。

3 熱泵烘干現(xiàn)存的問題及發(fā)展

為了滿足烘干的特殊要求，一定程度上會(huì)提升烘干溫度，便會(huì)提高壓縮機(jī)的壓力，進(jìn)而系統(tǒng)冷凝壓力增大，壓縮機(jī)長期會(huì)處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，造成熱泵系統(tǒng)性能下降，使用壽命降低。同時(shí)，在運(yùn)行時(shí)必須依賴能級最高的電能，必須依賴可靠不泄露的制冷系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)綜合利用，實(shí)現(xiàn)能量利用最大化，建議通過與其他烘干方式聯(lián)合應(yīng)用，提高烘干溫度和效率；多用途熱泵系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用，使之具有干燥、空氣調(diào)節(jié)、冷凍儲(chǔ)藏等功能；改進(jìn)熱泵性能，研究新技術(shù)提升壓縮機(jī)運(yùn)行能力、提高熱能效率和脫水能力。

4 結(jié)束語

熱泵烘干系統(tǒng)常溫下即可獲得較為理想的干燥速度，大幅度節(jié)省了資源，又提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，并可消除廢氣、廢物和噪聲的污染，改善了生活環(huán)境。我國是能源短缺的發(fā)展中國家，有大量的農(nóng)副產(chǎn)品和物料需要儲(chǔ)藏和運(yùn)輸，由于地域的寬廣、地形的復(fù)雜多變，儲(chǔ)存和運(yùn)輸都有一定困難，熱泵烘干技術(shù)將有助于改善此類問題，促進(jìn)社會(huì)的快速發(fā)展。

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