论文摘要
热泵干燥装置具有节约能源、环境友好、可低温干燥等特点,近年得到了较快的发展。本文围绕一种间接式热泵干燥装置一水循环式热泵干燥装置,进行了较系统的理论与实验研究。水循环式热泵干燥装置的热泵部分和干燥部分通过水路循环相耦合。与热泵部分与干燥部分直接耦合的方式相比,水循环式热泵干燥装置具有不向环境排放热量、机组调控性好、与干燥过程的匹配性好等优势,是一种较适宜于中小型热泵干燥装置的结构型式。本论文在确定水循环式热泵干燥装置的关键状态参数基础上,建立基于除湿能耗比SMER为评价指标的系统静态数学模型,并以此模型对水循环式热泵干燥装置进行变工况的系统能量分析及参数调控特性分析。通过冷热水温度变化特性及干燥物料特征温度的动态变化,实现对水循环式热泵干燥装置的动态特性研究。论文还对物料加热方式为导热与对流联合加热式的物料干燥过程进行了数学描述,划分了此加热方式下干燥过程的不同阶段。并在选取装置各子系统的控制变量与被控变量的基础上,确定了各关键参数的调控方案及系统的整体调控方法。以上述分析与研究为指导,建立了水循环式热泵干燥装置的实验样机,并对系统开机时的升温特性及导热加热时物料的升温与干燥特性进行了实验研究。研究表明:增加干燥器出口处空气的温度及相对湿度均有助于提高水循环式热泵干燥装置的除湿能耗比SMER;系统冷热水的温度变化特性除了与冷热水容量有关外,还与冷热水容量匹配情况密切相关;调节干燥介质的流速较之调节热水的流速更有利于实现对加热器换热量的调节。实验表明,热水温度由27.5℃升高至51.5℃时,热泵的制热性能系数COP_h下降约48%;物料厚度为20mm时,导热加热时物料的干燥时间较对流加热时所用时间缩短近45%,对流加热式的干燥时间对物料厚度的增加较敏感。