闭式热泵干燥介质温湿度演化及对能耗的影响

目的:解析闭式热泵干燥过程中物料脱水、干燥介质温湿度与耗能间的交互作用。方法:在60℃、10%RH的控制参数下,通过试验确定物料脱水特性、干燥介质温湿度演化及系统组件耗能。结果:干燥前期物料脱水速率较快,干燥1.5 h后物料脱除了整个干燥过程96%的水分;该阶段空气介质的相对湿度维持在24%以上,水分经蒸发器表面快速冷凝并排出,除湿能耗比最高可达1.03 kg/kW;热泵机组是干燥过程的主要耗能部件,其功耗随干燥介质温度的升高而升高;受干燥介质相对湿度降低和外部循环排热的影响,除湿能耗比在干燥后期迅速下降,在2 h后仅为0.004 kg/kW。结论:热泵干燥的能量利用与介质温湿度有密切关系,在物料含水率较高时干燥具有高除湿能耗比,而在干燥后期会随介质相对湿度值迅速下降;恒定的温湿度控制方法不利于闭式热泵系统在干燥后期的节能。     

果蔬热泵干燥装置的研制

根据果蔬干燥特性和热泵干燥原理及特点,在分析传统热风干燥工艺的基础上,提出并采用热泵干燥方法,研制出果蔬热泵干燥装置.该装置通过在蒸发器和冷凝器之间增设一组换热器,以及增设通风量调节控制装置以调节湿空气流量,提高单位能耗去水率;通过计算机控制系统,实现温度、湿度、风量的实时监测与控制.运行试验表明,该装置可满足全封闭式、半封闭式、全开式3种干燥方式的生产工艺要求,具有参数可调,运行稳定可靠,热效率高,产品品质好的特点.     

基于模糊控制的南美白对虾冰—低温热泵干燥控制系统设计与试验

目的：满足南美白对虾冰—低温热泵干燥过程中对温度的精细化要求。方法：设计了基于西门子S7-300 PLC的热泵干燥控制系统。该系统采用模糊控制策略,利用Matlab模糊逻辑工具箱设计了“二维输入一维输出”的模糊控制器。根据对虾干燥工艺设计了数据采集程序和执行程序控制干燥箱温度,并通过人机界面对干燥过程进行监控与管理,实现温度的自动控制。结果：模糊控制下冰、低温干燥箱稳态后最大温差分别为0.8,1.1 ℃。与常规PID控制相比,温度波动范围分别减小了46.7%,57.7%;冰—低温联合干燥能够有效去除对虾内的水分,并较好地保留其色泽,且在收缩率与复水率上有一定优势。结论：该控制系统运行稳定,能够快速调节干燥箱温度,且控制精度高,具有良好的控制效果。     

多功能热泵干燥装置恒温干燥模式性能研究

为了推广应用热泵干燥技术,设计了一种多功能热泵干燥装置,并搭建了相应的实验台对其恒温干燥模式进行了性能测试。以湿棉布为研究对象,通过控制系统对热泵干燥装置的送风温度和干燥介质旁通率进行调节,在不同运行条件下进行干燥试验。结果表明,热泵干燥系统的单位能耗除湿量(SMER)随干燥温度升高而减小,随旁通率的增大而增大,最大值为2.47kg/(kW·h),而性能系数(COP)呈现相反的规律,最大值为4.24,且不同状态的干燥介质存在不同的最佳旁通率。     

湿热电敏纸的初步研究

许多生产部门需要对工作环境的湿度和温度进行监控,如木材干燥车间,干燥窑内除控制干燥温度外,还必须控制窑内湿度,使之在整个干燥过程中按一定规律变化.又如卷烟、制药等部门也需掌握和控制适当的温度和湿度,水果、蔬菜贮存、菌类生产等也需要控制、调节温度、湿度.目前所采用测湿、热元件,有的只能监测而无调控功能,有的虽能与调控系统配套,但性能远不能满足精确测定、快速调节的要求.本研究旨在探求合适的配方,施用于纸或纸板,使之具有特定的电学性能,用作测试元件,在环境温度、湿度变化时能够做出灵敏反应,从而通过共电性能变化测知环境湿、热变化情况,并以电信号的方式传递给控制系统,令其及时进行调节.在这里我们把具有此种功能的纸或纸板称作湿热电敏纸.     

干燥介质中CO_2浓度对荔枝热泵干燥品质的影响

目的:探讨干燥介质中CO2浓度对荔枝热泵干燥品质变化的影响。方法:以CO2浓度(5%,15%)、干燥温度(50,60℃)和风速(0.4,1.0 m/s)为荔枝高温热泵干燥工艺参数,以普通空气为干燥介质对照,做三因素两水平的正交及空白对照试验,分析干燥介质中CO2浓度对荔枝热泵干燥品质的影响。结果:CO2浓度对荔枝干成品的多酚、多糖、可滴定酸、色差值、果壳的抑菌效果影响显著,其中60℃,5%CO2处理组品质较优,可将5%CO2作为后续干燥介质研究的重要参考值。     

广式腊肉热泵薄层干燥数学模型研究

为提高广式腊肉干燥过程中能源利用效率和物料水分控制准确度,通过测定广式腊肉不同温度、风速条件下的热泵干燥水分比(MR),选用11种常用的薄层干燥数学模型进行拟合比较,根据模型的决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和卡方(χ2)值确定了最佳模型;采用回归分析拟合了干燥模型常数、系数与干燥温度、风速之间的关系。结果表明：Two term模型比其他模型能更好地反映广式腊肉的热泵干燥规律,含水率的预测值与实际值吻合较好,在干燥温度50～60℃和风速0.4～1.0m/s的范围内,可以用来描述广式腊肉的热泵干燥进程。     

金银花气调热泵干燥过程中绿原酸降解动力学研究

为探讨金银花气调热泵干燥过程中绿原酸含量及外观色泽的变化规律,本实验以金银花为研究对象,以N2为干燥介质置换空气降低设备中氧体积分数,研究温度、装载量和氧体积分数对绿原酸含量和L值的影响,建立绿原酸降解动力学模型。结果表明：达到干燥终点时,金银花的绿原酸含量和L值随干燥温度、装载量和氧体积分数的升高而降低;通过向一级反应动力学方程中的干燥时间t引入一个指数r,建立了气调热泵干燥过程中绿原酸降解动力学模型方程。该模型具有较好的拟合精度,可用来预测绿原酸的降解规律。     

食品热泵干燥机组干燥初期泵热升温的实验研究

为了提高干燥初期的升温速度,热泵干燥机组通常需要用电加热来辅助升温,但这增加了热泵干燥机组的能耗。本文采用辅助蒸发器,通过调节其载热流体流量,利用热泵泵热升温来取代电辅助加热。实测结果表明,在40～55℃干燥温度范围内,利用辅助蒸发器的热泵干燥机组不仅干燥前期升温快,而且物品除湿速度大大提高。     

食品热泵干燥机组干爆初期泵热升温的实验研究

为了提高干燥初期的升温速度,热泵干燥机组通常需要用电加热来辅助升温,但这增加了热泵干燥机组的能耗.本文采用辅助蒸发器,通过调节其载热流体流量,利用热泵泵热升温来取代电辅助加热.实测结果表明,在40～55℃干燥温度范围内,利用辅助蒸发器的热泵干燥机组不仅干燥前期升温快,而且物品除湿速度大大提高.     

空气源热泵芒果干燥系统变结构智能控制技术

目的：提高空气源热泵干燥系统干燥芒果的能效。方法：对空气源热泵干燥系统干燥芒果的工艺进行细分，采用变结构控制实现干燥室温湿度的智能化动态调节以提高能效，即将每个干燥工艺阶段细分为三部分：远离转换点、接近转换点和临近转换点，对前两部分采用受限的带外部输入的非线性自回归神经网络（NARX）对干燥室温度和湿度设定值进行智能调整来节约电能，而对第三部分则采用PI控制器对干燥工艺转换点除湿量进行精准控制，保证芒果干燥品质。结果：与常规的分段恒温恒湿干燥方法相比，研究提出的细分段变结构控制方法能保证芒果干燥品质，并能节约8.63%的电能。结论：研究提出的细分段变结构控制方法能明显提高热泵干燥系统能效，并获得与常规分段恒温恒湿方法接近的干燥品质。     

温湿度对白肋烟处理质量的影响

现行白肋烟处理工艺主要通过控制加料含水率、烘焙温度、烘焙时间、干燥含水率等工艺参数来控制白肋烟的处理质量。从工艺的角度来讲,白肋烟的烘焙处理也是一个烟叶干燥的过程。本文通过对烟叶干燥特性的分析,论述了影响白肋烟烘焙质量的主要工艺控制因素,并通过不同温湿度条件的加工工艺试验,提出干燥区气流湿度影响白肋烟烘焙质量的观点和针对不同质量特点白肋烟所应采用的温湿度控制方法。      

闭式热泵干燥系统的除湿特性试验

研究了空气流量、相对湿度及有无热管条件下,闭式热泵干燥系统的单位能耗除湿量(specific moisture extraction rate,SMER)的变化趋势。结果表明:热管对SMER的影响极为显著,试验条件下,热管的应用使得系统SMER增加20%~200%;保持温度和相对湿度不变,空气流量在0.2~0.4 kg/s,系统的SMER具有最大值;保持空气流量和温度不变,相对湿度的变化对SMER影响最为显著,相对湿度从25%增加至75%,有热管系统的SMER从1.4~1.6增加至4.1~4.3,而无热管系统SMER从1.1增加至3.0~3.1。     

苹果片气调热泵干燥特性及数学模型

研究苹果片充氮低氧热泵干燥的干燥特性,结果表明：温度、切片厚度对其干燥速率影响较大,风速和氧体积分数对干燥速率影响较小。通过干燥曲线的对数转换及线性拟合,确定苹果片的薄层干燥模型为Page方程。利用逐步回归法,确定由干燥温度、物料厚度、风速及氧体积分数表示的干燥常数k、n的表达式。通过实验值与计算值的比较,可知该模型具有较高的预测精度,能很好地描述苹果片充氮低氧热泵干燥过程。     

加热型热泵干燥系统温湿度控制能力探讨

从空气调节的角度分析推导加热型热泵干燥系统的热湿平衡,把有效控制干燥温湿度的能力定义为控制能力。结合热泵原理解释控制能力与干燥温湿度、环境温湿度和物料量之间的关系,定性分析各因素的影响,得到判定加热型热泵干燥系统控制能力的条件,并指出可判断范围与不可判断范围。在理论分析的基础上,对秋季持续低温高湿运行难以短期改变的现象进行解答。     

基于Weibull分布函数的双孢菇热泵干燥特性研究

为提升双孢菇干制品品质,采用热泵式冷风干燥对双孢菇进行脱水处理,以双孢菇热风干燥和冷冻干燥为参照实验,对不同热泵式冷风干燥条件下(进口风速、干燥温度)双孢菇的干燥耗时、干燥能耗、产品硬度以及产品白度进行研究;利用Weibull分布函数对双孢菇热泵式冷风干燥过程中的水分扩散机制进行分析;基于干燥效率指标和产品品质指标,采用加权综合评分法对双孢菇热泵式冷风干燥过程进行评价。实验表明:加快进口风速干燥耗时最小值比最大值降低9.09%,提升干燥温度干燥耗时最小值比最大值降低27.27%;干燥温度对双孢菇热泵式冷风干燥能耗、产品硬度和产品白度影响更为显著(p<0.05);Weibull分布函数能够准确描述(R2>0.99)双孢菇热泵式冷风干燥过程,不同干燥条件下双孢菇冷风干燥的形状参数均小于1,整个干燥主要受内部水分扩散控制;相对于冷冻干燥,双孢菇热泵式冷风干燥耗时及能耗分别降低了50%和26.35%;而相对于热风干燥,冷风干燥技术将双孢菇干制品的产品硬度降低13.44%,同时干制品产品白度提升了59.92%;实验操作条件范围,双孢菇冷风干燥最佳干燥条件为25 ℃干燥温度和2 m/s进口风速。结论:热泵式冷风干燥技术能够提升双孢菇干制品品质同时降低干燥耗时和能耗。     

Batch drying of banana pieces — effect of stepwise change in drying air temperature on drying kinetics and product colour

Slices of banana were dried in a two-stage heat pump dryer capable of producing stepwise control of the inlet drying air temperature while keeping absolute humidity constant. Two stepwise air temperature profiles were tested. The incremental temperature step change in temperature of the drying air about the mean air temperature of 30°C was 5°C. The total drying time for each temperature-time profile was 240 min. The drying kinetics and temporal colour change of the products dried under these stepwise variation of the inlet air temperature were measured and compared with constant air temperature drying. The effects of the profile starting temperature and cycle time on both drying kinetics and product quality were also studied. It was observed that by employing stepwise-varying drying air temperature with appropriate starting temperature and cycle time, it was possible to reduce significantly the drying time to reach the desired moisture content with improved product colour.     

马铃薯小麦复合面条热泵干燥特性及数学模型的研究

以马铃薯粉及小麦粉为原料,制作复合面条,研究不同温度和风速作用下复合面条的热泵干燥特性,并建立热泵干燥数学模型。实验结果表明:干燥温度越高,风速越大,热泵干燥处理时间则越短;温度对复合面条的干燥速率影响较大,而风速影响较小,降速干燥阶段为热泵干燥过程的主要阶段;Midilli模型能很好地反映复合面条的干燥过程,拟合效果较好,实验值和预测值吻合度高;有效水分扩散系数与温度风速均呈正相关,热泵干燥能耗较低,活化能为21.16 kJ/mol。研究结果可为复合面条的热泵干燥提供参考。     

热泵温度对白萝卜干燥速率及品质的影响

分别以热泵温度50,55,60,65℃对白萝卜进行干燥,比较不同热泵温度下的白萝卜干燥速率、色泽、营养成分、复水率、微观组织结构等。结果表明:热泵温度50,55,60,65℃下,白萝卜含水量降至(8±1)%分别需12,11,10,9h;热泵温度55,60℃对白萝卜色泽保持较好;影响白萝卜干复水率的热泵温度依次为55℃>60℃>50℃>65℃,其中55,60℃下差异不显著(P>0.05);白萝卜干总糖、蛋白质和VC含量以热泵温度50℃干燥的较高,且随热泵温度的升高而降低;而热泵温度过低或过高都会对产品品质产生不利影响。综合考虑,热泵温度55℃可作为白萝卜热泵干燥的最佳干燥温度,此条件下获得的白萝卜干具有最佳的综合品质。     

远红外辅助热泵干燥食用玫瑰花瓣及产品品质分析

为了探究远红外辅助热泵干燥食用玫瑰花瓣的可行性以及远红外辅助热泵干燥对食用玫瑰花品质的影响。本文以远红外辅助热泵技术干燥食用玫瑰花瓣,研究不同热泵温度（40、50、60 ℃）和远红外辅助方式（远红外分别在热泵干燥的全程、前程或后程辅助）下的干燥特性,以及对玫瑰花瓣品质和生物活性成分的影响。结果表明,热泵温度60 ℃条件下干燥45 min时,单位能耗除湿量最大,为2.73 g/(kW·h),确定该时刻为划分干燥前程和后程的时间点。当热泵温度60 ℃,远红外功率4 kW,采用远红外后程辅助热泵干燥时,干燥时间最短,总能耗最低,干燥120 min后湿基含水率为11.59%。与单一热泵干燥相比,干燥时间缩短33.33%,总能耗降低36.18%,产品原花青素、维生素C和多糖成分均得到较好保持,DPPH自由基清除率最高,且更接近于新鲜玫瑰花的色泽。利用tian model方程可以较好地拟合玫瑰花瓣在远红外辅助热泵干燥过程中的水分含量变化。研究表明远红外辅助热泵技术干燥食用玫瑰花瓣安全、高效,能耗较低,产品品质高,该技术有望在行业内试行推广。