落叶松太阳能热泵干燥特性研究

本文介绍了一种木材太阳能热泵干燥装置及其三种不同的运行方式,并以落叶松为试材,通过两组对比实验,分析干燥介质与干燥箱内的温度变化以及木材含水率变化之间的关系。结果表明太阳能水源热泵联合干燥的优化比传统干燥节能约76．7％,太阳能水源热泵联合干燥比传统干燥节能约66．2％,优化模式比只用太阳能水源热泵联合干燥木材时耗能更低,且干燥质量更好。     

热泵干燥木材的技术现状与发展趋势

热泵与常规热风干燥的区别在于前者的干燥系统中空气为闭式循环，依靠制冷原理对空气降湿；后者为开式循环，依靠换气使空气降湿。对热泵干燥木材进行了节能分析，其节能率在40％～70％之间。文中介绍了热泵在木材干燥工业中的国内外应用概况，分析了热泵干燥的优点、局限性与适用范围，指出了今后热泵干燥木材的发展趋向是与常规能源联合干燥或作为二段干燥中的预干燥。同时还指出，热泵也宜推广用于干燥种子、水产品及热敏类化工原料等适于低温干燥的物料。     

热泵干燥节能技术研究与经济评价

本文提供了一套热泵干燥实验装置及流程,并在整个干燥周期内对其动态性能进行了全面考察。对装置的适宜操作范围进行实验,运用正交实验法找到一组使得热泵干燥单位能耗最小的最优操作条件。以陶瓷粘土、木材、棉布为干燥物料,进行热泵干燥与电加热干燥节能对比实验表明,热泵干燥的节能效果为50～57％。本文还对热泵干燥、电加热干燥、蒸汽加热干燥的一次能源消耗和能源费用进行了比较和经济评价。     

浅析热风干燥技术中的节能途径

阐述了我国碳排放现状及节能减排的紧迫感。以传统的热风炉粮食干燥的和传统的木材蒸汽干燥为例,分析了传统干燥热效率不高的主要因素,指出排气余热回收是传统干燥作业节能减排的主要途径之一,采用普通换热器、热泵及热管换热器回收排气余热,均有明显的节能效果。采用普通换热器平均节能12.4%,采用热泵平均节能40%左右,采用热管换热器居二者之间。介绍了太阳能干燥、太阳能与热泵组合干燥、热风与真空微波组合干燥、超声波与热风干燥组合等各种低碳干燥技术。建议逐渐推广用生物质能源作为干燥的热源,有利于实现低碳干燥。     

利用太阳能和高温热泵的城市污泥热干化系统技术研究

太阳能是取之不尽的能源，高温双热源热泵也是节能型产品，节能率比普通热泵高70％。所以将太阳能与热泵组合作为热源对城市污泥进行热干化，热干化的污泥可以作为燃料进行焚烧，具有极大的应用潜力。介绍了利用太阳能和热泵作为热源，利用干燥机对城市污泥进行热干化的系统结构、工作原理和实验研究。该系统也可应用于干燥其它物料，如食品、药材等。     

热泵干燥过程中低温热泵补热的应用分析

针对木材干燥中的不利工况,提高干燥系统的可靠性,根据两级压缩制冷循环原理,提出了低温热泵和干燥热泵的耦合应用方案。使用能量的?损失模型,分别对干燥系统进行热量、干燥介质的质扩散和除湿过程的?损失进行分析。在低温热泵20、22、24、26、28、30℃以及关闭低温热泵的供热情况下分别测试计算了干燥热泵压缩机的排气温度与能耗、热泵性能系数(COP)以及热力完善度,同时测得木材含水率下降1%,系统的干燥用时和能耗。结果表明:相比于关闭低温热泵,开启低温热泵后干燥热泵的排气温度最多减少了16℃,COP皆有所提高。由于主机室温度升高后,系统循环的不可逆程度增加,热力完善度随着供热温度增加逐渐降低。开启低温热泵后干燥热泵的供热量和用时比关闭低温热泵最大分别增加44%,减少46%。     

热泵干燥过程中低温热泵补热的应用分析

针对木材干燥中的不利工况,提高干燥系统的可靠性,根据两级压缩制冷循环原理,提出了低温热泵和干燥热泵的耦合应用方案。使用能量的（火用）损失模型,分别对干燥系统进行热量、干燥介质的质扩散和除湿过程的（火用）损失进行分析。在低温热泵20、22、24、26、28、30℃以及关闭低温热泵的供热情况下分别测试计算了干燥热泵压缩机的排气温度与能耗、热泵性能系数（COP）以及热力完善度,同时测得木材含水率下降1%,系统的干燥用时和能耗。结果表明：相比于关闭低温热泵,开启低温热泵后干燥热泵的排气温度最多减少了16℃,COP皆有所提高。由于主机室温度升高后,系统循环的不可逆程度增加,热力完善度随着供热温度增加逐渐降低。开启低温热泵后干燥热泵的供热量和用时比关闭低温热泵最大分别增加44%,减少46%。     

太阳能-热泵联合干燥系统的开发和测试

建设太阳能-热泵联合干燥示范平台,以期更好推广其在干燥行业的应用。使用自动控制系统,实现对干燥过程中恒温操作,并采用智能启停的热回收器回收排放的废热。基于干燥系统平台对新鲜蔬菜进行干燥实验,测试结果表明:新开发的联合干燥系统的能耗比传统干燥方式降低3~4倍,干燥后的菜干品相上乘。实验证明,本次开发的智能控制干燥系统节能减排效果显著,适合在干燥行业推广应用。     

热管空气回热器在热泵木材干燥机上的应用

在热泵木材干燥机上热管空气回热器可以利用从热泵蒸发器出来的低温冷空气来预冷进蒸发器前的空气，使得空气在蒸发器中除湿能耗比ＳＰＣ在空气温度为５０℃、相对湿度为８０％时从原来的０．４１ｋＷｈ／ｋｇ水降低为０．３２ｋＷｈ／ｋｇ水，每去除１ｋｇ水比原来节电２４％，木材干燥周期短，不易开裂。     

污泥热泵干燥速率及能耗的实验研究

利用小型热泵干燥试验台，对污泥干燥过程含水率、空气参数（温度、相对湿度）及热泵参数（制冷工质参数、排水量、能耗等）的变化进行了试验测试，并着重对干燥速率、能量回收率及影响因素进行了分析。试验显示，依靠外热源预热后，污泥干燥过程仅依靠热泵回收的排气余热供热，干燥箱内平均温度可达63℃，最高迭71℃。干燥箱内温度的高低取决于受制冷工况影响的热泵供风温度。污泥干燥速率随空气温度升高和相对湿度的降低而增大，湿基含水率从42．6％到18．74％的平均干燥速率为0．123％／（m·min）。热泵干燥回收排气余热的节能效果显著，并随热泵排水量的增加而增大。平均能量回收率为39．1％，最大值为48．9％和最小值为23．6％，分别发生在热泵排水量最大和最小的阶段。     

我国太阳能干燥现状及在热利用中应有的地位

阐述了我国太阳能干燥的应用与研究概况,列举了谷物、蔬菜与果品、中草药及木材太阳能干燥的部分实例。干燥作业是耗能大户之一,所用能源占国民经济总能耗的12%左右,我国太阳能干燥在热利用中的地位应该引起重视,但我国对太阳能干燥缺乏资金与政策支持,宣传力度不够,因此目前太阳能干燥在我国的推广应用不太理想。论文分析了影响太阳能干燥推广应用的主要原因,提出了促进太阳能干燥发展的几条建议。     

太阳能-除湿-常规分段组合木材干燥工艺优化

为降低木材干燥能耗,通过对杨木进行太阳能-除湿-常规分段组合干燥,即含水率40%以上采用太阳能进行预干,25%—40%采用除湿干燥,25%以下采用常规干燥,并与常规干燥进行干燥能耗和木材质量的对比。结果表明,分段组合干燥比常规干燥节能19%左右,而且干燥质量和常规干燥基本一致。分段组合干燥充分利用了三者各自的优势,从而达到节能的目的。     

基于MVR热泵精馏的混合醇热集成分离工艺

机械蒸汽再压缩(MVR)热泵技术是把低品位的蒸汽通过压缩转变为高品位的蒸汽,循环用于热源的供热以减少能耗。而热集成技术则是合理的匹配冷热物流的换热,以提高物流的有效能利用率。鉴于精馏过程的高能耗和低热力学效率,本文以四元混合醇的分离为研究对象,把基于MVR热泵技术的热集成精馏工艺应用于该体系的分离,提出并研究了该体系带热集成与不带热集成各种MVR精馏工艺;以能耗和年总费用(TAC)为评价指标,采用Aspen Plus 软件对各分离工艺进行模拟与优化,确定各分离工艺的操作参数与设备参数。研究结果表明,与常规顺序分离工艺相比,MVR精馏工艺节约能耗50%以上,节约年总费用约61%。带热集成MVR精馏工艺与不带热集成MVR精馏工艺相比,在能耗和年总费用方面,优势相当,但前者热力学效率提高了约9.5%。     

基于MVR热泵精馏的乙醇-异丙醇分离工艺

常规精馏分离乙醇-异丙醇小温差体系的能耗较高,为此本文将两种机械蒸汽再压缩（MVR）热泵精馏工艺,即塔顶蒸汽直接压缩供热和塔底液相闪蒸压缩供热精馏工艺应用于乙醇-异丙醇的分离研究。利用Aspen Plus化工流程模拟软件中的严格精馏模块RadFrac.和压缩机模块Compr.,选用Wilson-RK方程计算物性数据,以分离过程的能耗最低为目标函数,对以上提出的两种MVR热泵精馏工艺分别在不同操作压力工况条件下进行了模拟与优化,得到了各自相关的工艺参数和设备参数。研究结果表明：与常规精馏工艺相比,以上两种MVR热泵精馏工艺节能分别为93.2%和93.4%。利用模拟得到的相关数据,估算了以上两种MVR热泵精馏工艺的平均年总费用,并进行了综合经济效益评价。结果表明：以上两种MVR热泵精馏工艺的平均年总费用基本持平,因此以上两种MVR热泵精馏工艺均是分离该体系较为合适的方法。     

DESIGN AND CONTINUOUS OPERATION OF A SOLAR CONVECTION DRIER WITH AN AUXILIARY HEATING SYSTEM

A solar drier of the through-draft type (4 trays at 0.5 m² surface area) with natural air convection and an auxiliary gas heating system was constructed. General relationships between the climatic conditions of the ambient air, product load and drying characteristics were established. Test runs with the drier as continuous equipment were carried out over a period of 24 h, using carrot dice as experimental material. Air flow rates through the dryer between 100 and 140 kg/h and overall drying rates between 1.5 and 2 kg/h were reached. The overall energy efficiency coefficient for the hybrid heating system amounted to 27 % as compared to 31 to 37 % for the solar energy heating alone and to 22 to 27 % for gas heating energy alone. A combination of continuous drying in the first stage with subsequent batch-wise finish drying in the same or a supplementary drier seems to be advantageous.     

DESIGN AND CONTINUOUS OPERATION OF A SOLAR CONVECTION DRIER WITH AN AUXILIARY HEATING SYSTEM

A solar drier of the through-draft type (4 trays at 0.5 m² surface area) with natural air convection and an auxiliary gas heating system was constructed. General relationships between the climatic conditions of the ambient air, product load and drying characteristics were established. Test runs with the drier as continuous equipment were carried out over a period of 24 h, using carrot dice as experimental material. Air flow rates through the dryer between 100 and 140 kg/h and overall drying rates between 1.5 and 2 kg/h were reached. The overall energy efficiency coefficient for the hybrid heating system amounted to 27 % as compared to 31 to 37 % for the solar energy heating alone and to 22 to 27 % for gas heating energy alone. A combination of continuous drying in the first stage with subsequent batch-wise finish drying in the same or a supplementary drier seems to be advantageous.     

DESIGN FOR LUMBER DRY KILN USING SOLAR/WOOD ENERGY IN TROPICAL LATITUDES

Developing countries with a timber resource that can be manufactured into finished products either for local use or export often lack the capital to build high-cost dry kilns. Many of these countries are in the tropics where solar radiation and ambient temperatures are high. The low-cost solar/wood energy lumber dry kiln described in this report was designed and tested for such countries where solar dry kilns can be built and operated at low cost.

The design is for a 14-m"6,000-fbm capacity kiln having an insulated drying compartment, an external horizontal solar collector, and a furnace room containing a wood burner. Capacities larger or smaller than 6,000 fbm are also possible. This design allows collector and wood burner sizing to match the energy demands of the dryer. The design also incorporates low-cost controls that allow unattended drying when operated as a solar-only dryer. Manual firing is necessary when the wood-burning system is supplying the energy.     

DESIGN FOR LUMBER DRY KILN USING SOLAR/WOOD ENERGY IN TROPICAL LATITUDES

Developing countries with a timber resource that can be manufactured into finished products either for local use or export often lack the capital to build high-cost dry kilns. Many of these countries are in the tropics where solar radiation and ambient temperatures are high. The low-cost solar/wood energy lumber dry kiln described in this report was designed and tested for such countries where solar dry kilns can be built and operated at low cost.

The design is for a 14-m"6,000-fbm capacity kiln having an insulated drying compartment, an external horizontal solar collector, and a furnace room containing a wood burner. Capacities larger or smaller than 6,000 fbm are also possible. This design allows collector and wood burner sizing to match the energy demands of the dryer. The design also incorporates low-cost controls that allow unattended drying when operated as a solar-only dryer. Manual firing is necessary when the wood-burning system is supplying the energy.     

软胶丸干燥机的研究与开发

分析了原软胶丸干燥中存在的几种问题,依据软胶丸的干燥特性提出了将热泵系统应用于软胶丸干燥过程的新型工艺流程。以此为依据所建造的ＴＸＬ型软胶丸干燥机的实际运行结果表明：该新型干燥机解决了原干燥工艺存在的问题,所设计的热泵系统具有显著的节能效果,其能耗仅为原干燥工艺能耗的１／９。