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热泵干燥技术简介

热泵干燥系统的形式较多,按照干燥介质(空气)的循环情况可分为开路式、部分乏气循环式和闭路式3种,目前大多采用图示的闭路式热泵干燥系统。

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热泵干燥技术的特点
  • 节约能源

    节约能源是热泵最初应用的出发点,也是主要的优点。热泵低温(15~45℃)干燥木材时可节约能耗40%~70%。干燥大米的适宜温度为35~50℃。温度虽低,但是需要大量的热。传统干燥器的效率只有3%~5%,而用热泵干燥效率将明显提高。布匹对干燥温度有严格的要求,热泵干燥机组不但能满足此要求,而且比传统的热泵干燥机组节能50%左右。热泵干燥技术应用在蔬菜脱水中节能高达90%。近年来,越来越多的研究人员也证实了热泵干燥机组的节能特性。

  • 干燥产品品质好

    热泵干燥是一种温和的干燥方式,接近自然干燥。表面水分的蒸发速度与内部水分向表面迁移速度比较接近,使被干燥物品的品质好、色泽好、产品等级高。用普通的干燥方法得到的芳香类挥发性物质保留少、耐热性差的维生素保留低、颜色变化较大。例如:用滚筒干燥机得到生姜的生姜素保持率仅为20%,而用热泵干燥得到的生姜素保持率高达26%。Van Blarcom和Mason的试验表明,即使在50℃下,采用热泵干燥的澳大利亚坚果也不会出现上面所说的褐变现象,能较好地保持坚果原有的色泽、风味及营养成分。

  • 干燥参数易于控制且可调范围宽

    热泵干燥过程中,循环空气的温度、湿度及循环流量可得到精确、有效的控制,且温度调节范围为-20 ~100℃ (加辅助加热装置),相对湿度调节范围为15%~80%,适合于热敏性物料的干燥。

  • 环境友好

    物料干燥不仅要求提高产品质量和节约能耗,同时必须对环境友好。基于相同的评价标准,热泵对全球变暖的影响与电释放的CO2 相比是很小的。对环境的友好是热泵干燥的优点。目前,国外提倡应用热泵来减少CO2的排放,它必将得到进一步应用。

热泵干燥技术的应用实例
  • 烟草烘干
  • 木材的干燥
  • 谷物的干燥
  • 茶叶的干燥
  • 种子的干燥
  • 食品的干燥
高温热泵干燥原理

热泵干燥设备由热泵系统和热风干燥循环系统组成。热泵系统为热风干燥系统提供高温热源和降低热风湿度。为系统补充损失热量,热风干燥系统,通过循环热风与物料直接接触,提供蒸发水份热量,带走物料中的水份。所谓“热泵”,是耗用一定的机械功,吸取环境或废弃物中低品位热能,将其提高成为可利用的热能的一种节能装置。正如“水泵”一样,耗用一定机械功,将水从低水位提高到所需的水位。

热泵系统由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器组成,如图所示。系统内运行的工质,在蒸发器中吸取干燥室排出湿热空气中的热量,从低压液态工质蒸发成低压蒸汽,经压缩机增压成为高温高压的蒸汽;在冷凝器中,高温高压的工质蒸汽放出热量加热进入干燥室的空气,而工质本身则从气体冷凝成高压液体;通过节流装置,液体工质产生阻塞效应,降低了压力和温度,成为低压低温液体,再度进入蒸发器中吸收湿热气体的热量,如此反复循环将低温热量输送到高温介质中去,形成热泵循环。

从热风干燥循环系统来看,其热风流程如图所示。干燥室排出气体,是含水份较高的湿热气体,其状态如图的h-d图上的点a,其相对湿度在ψ=70~80%左右,通过热泵的蒸发器时,由于蒸发器表面温度低于空气露点温度,不仅降低了空气的温度并且在蒸发器表面将水汽冷凝下来,以液体水的状态排出系统外。气体离开蒸发器变成低温而湿润,如图上点b其相对湿度一般在ψ=95-97%。脱湿后的气体在热泵冷凝器中得到等湿加热,提高了气体温度,同时也降低了相对湿度,如图上的C点成为干热气体进入干燥室。在干燥室中,干热气体与被干燥物料直接接触,提供物料烘干的热量,同时也带走了水份。空气在干燥室内为等焓增湿降温过程,在离开干燥室时又回复到图5-3的a点。从图上可见每公斤气体通过一个循环可以脱除水份△d=da-dc。

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从上述热泵干燥原理来看,与一般干燥工艺差别是没有湿热气体排放,通过二个密闭循环系统,物料中的水份最终以液态水排除。采用该原理有二大优点:

(1)节约能源:在热泵干燥中。不排放湿热气体而将其显热和潜热进行了回收,由太阳能补充部分损失热量,只耗用了一定的机械功。

(2)不污染环境:由于热泵烘干在封闭的环境中进行,在烘干过程中不产生有臭有害气体,对周围环境可以减少到最低的污染。

热泵技术烘干的特点
  • 能耗费用低——热泵烘干装置在运行中能回收湿热空气的显热和潜热,能量得到充分而合理利用,是一种公认的高效节能设备。
  • 不污染环境——由于热泵烘干的全过程是在封闭系统中进行,不需向周围环境排湿,同时也会排出有害、有臭味的气体。若将进出料系统全部封闭在管道中,会使整个操作保持清洁环境。这与其他干燥方法相比,是一个独特的优点。
  • 烘干质量好——热泵干燥装置中的干燥介质是在封闭的空间循环;不受外界气候条件的影响,一年四季均在同一条件下平稳运行,所以干燥质量
  • 智能化控制-----可以根据用户工艺要求进行调控
  • 无需专人看管----大大降低成本费用