10立方米热泵干燥箱设计-开题报告.doc

1、 毕业设计(论文)开题报告 学生姓名： 学 号： 所在学院： 能源与科学工程学院 专 业： 热能与动力工程 设计(论文)题目： 10立方米热泵干燥箱设计 指导教师： 20xx 年3月5日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直

2、接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一 课题背景采用热泵技术来对物料进行干燥是近几年来发展起来的一种节能效果明显而又切实可行的一种新的干燥方法。目前，在国内外热泵干燥技术应用的较多的是在木材干燥领域，而

3、热泵干燥的开发和研究还很少有有关的文献报道。 二 选题的目的和意义 常规的干燥箱干燥都是用电或蒸汽来加热空气以降低空气的相对温度，然后，受热空气用于干燥物料，受热空气吸收了被干燥物料的水分之后，少部分在箱内回流，而绝大部份空气被抽风机直接抽出排到环境中去，显然在排气过程中大量的热能被损失掉了。如果 能将排掉的空气中的水蒸气冷凝到其饱和温度以下，使其凝结成水而排掉，并将其潜热和干燥空气回收使用，这样干燥的效率就会大大提高，并可大大节省干燥过程中的能耗，为此可以采用热泵技术进行干燥【1】。 三 干燥种类若按干燥器操作压力分类可分为常压式和真空式两类干燥器。常压干燥设备的传热可以采用任何一种或几种型

4、式同时传热，而真空干燥设备的特点是以传导传热和辐射传热居多，而且多数以间歇生产方式为主，真空干燥设备主要处理热敏性物料和有溶剂回收的物料。若按干燥器操作方式可分为间歇操作和连续操作两类。若按干操器给热量方式分类可以分为对流加热干燥器、传导加热干燥器、其他（辐射加热、高频加热）以及多种传热方式的干燥器等。按使用干燥介质的种类分类，对流换热可以分为空气、热风、烟道气、过热蒸汽为干燥介质的干燥器【2】。对流干燥 热空气或烟道气与湿物料直接接触，依靠对流传热向物料供热，水汽则由气流带走。在干燥过程中,对流干燥空气参数如温度、相对湿度和空气流速随着时间的推移而改变,即干燥是在变化的条件下进行的。对流干燥

5、在生产中应用最广，它包括气流干燥、喷雾干燥、流化干燥、回转圆筒干燥和厢式干燥等。 传导干燥 湿物料与加热壁面直接接触，热量靠热传导由壁面传给湿物料，水汽靠抽气装置排出。它包括滚筒干燥、冷冻干燥、真空耙式干燥等。 辐射干燥 热量以辐射传热方式投射到湿物料表面，被吸收后转化为热能，水汽靠抽气装置排出，如红外线干燥。 介电加热干燥 将湿物料置于高频电场内，依靠电能加热而使水分汽化，包括高频干燥、微波干燥。在传导、辐射和介电加热这三类干燥方法中，物料受热与带走水汽的气流无关，必要时物料可不与空气接触。四 热泵干燥箱的工作原理 采用热泵技术的干燥方法是使空气在干燥箱中循环，保持干燥室内各点温度均匀，循环

6、空气中的一部分通过热泵的蒸发器，将在干燥室内吸收物料的水分冷凝析出并排出干燥箱外，这时空气的含湿量大大降低，接着，在空气流经冷凝器时，热泵又将在蒸发器 中吸收湿空气的热量以及压缩机消耗功转化的热量一并再传回到循环空气中去，使循环 空气的温度升至5060，相对湿度降低到很低的数值1O30，这时的空气具有很强的吸湿和干燥能力，然后把干燥空气再送回干燥室去干燥物料。由于热泵干燥过程 中，去除空气的水分时没有向外界放热，所以热泵干燥箱的能耗仅为传统的电加热和蒸 汽加热的能耗的四分之一至三分之一。此外热泵干燥箱的干燥温度仅为4060 ，特 别适合于食品、药材及热敏性较高的化学物品等物料的干燥，这是其它任

7、何干燥设备无法完成的。热泵干燥箱在干燥过程中循环空气仅在干燥箱内循环，所以热泵干燥箱在干燥过程中不会对环境造成污染，同时干燥过程也不会受环境，空气和潮湿程度的影响 。 为了热泵干燥箱中的热量平衡以保持箱内温度不升高，一般需要在热泵的蒸发器前加一个冷却器，通常选用水冷冷却器。水冷冷却器在热泵干燥箱中主要起二个作用，一是平衡热泵干燥箱中的热量以控制箱内温度，另一个作用是预冷从干燥室来的潮湿空气以降低潮湿空气进蒸发器前的温度，提高潮湿空气经过蒸发器时的除湿量。五 目前几种前沿热泵干燥箱的设计摘要1.新型超导热泵干燥箱【3】本实用新型属于制药设备技术领域，包括箱体、密封门及空气循环处理装置。箱体由上部

8、和下部分别设有进风口和回风口的中间隔板分为前后两个腔室，前面腔室用于盛放待干燥物，空气循环处理装置位于后面腔室中，其包括压缩机、蒸发器和冷凝器，压缩机位于底端，蒸发器位于所述进风口和回风口之间，冷凝器位于所述进风口处。在蒸发器和冷凝器之间还设有使空气向进风口流动的轴流风机，还包括超导热管，该超导热管的下端位于回风口处，其上端位于蒸发器和冷凝器之间。本实用新型将导热性能好的超导热管应用到干燥箱的空气循环处理装置中，将通过物料后的空气中的余热传导给进风口附近的空气，提升了热循环效率。2. 分体式热泵干燥箱【4】 本实用新型属于制药设备技术领域，包括箱体、集热装置和热风循环装置，所述热风循环装置位于

9、所述箱体中，包括用于加热空气的冷凝器和用于引导热风循环的循环风机，所述集热装置包括压缩机和蒸发器，所述集热装置位于与所述箱体成分体式设置的集热箱内，所述蒸发器通过管路与所述冷凝器相连接，所述管路内部有导热介质。本实用新型通过将集热装置和干燥箱箱体设计成分体式形式，减小了干燥箱箱体的整体体积，使之可以放置在较小的空间内，更有利于车间布局。此外，集热装置的位置可以根据车间或厂房中热量集中区域的位置而作调整，调整后只需用管路将其与箱体连接起来即可，布局灵活，热能利用率高。3. 高温热泵真空干燥箱【5】 本实用新型属于制药设备技术领域，包括箱体、密封门及热循环装置。箱体上设有用于抽真空的抽气口，热循环

10、装置令高温介质从箱体中通过，其包括压缩机、用于从空气中吸收热量的蒸发器、用于对水进行加热的冷凝器及循环水泵。在箱体中设有由空心型材制成的支架，其由位于两侧的支撑管和位于中间的多层横担构成，支撑管和横担均在连接处相通，循环水泵的出口穿过箱体的外壁固接于支架一侧的支撑管上。还包括水箱，冷凝器位于该水箱中，循环水泵的入口伸入该水箱内部，支架另一侧的支撑管上还设有从箱体的外壁上穿出的回水管，该回水管连接至水箱。本实用新型吸收空气中的热量对物料进行加热，节约能源。 除此之外，还有几种新型的利用热泵技术的干燥系统，例如程烨【6】发明的一种可移动式热泵干燥农产品系统，吴小华【7】发明的一种太阳能辅助热泵污泥

11、干化系统，还有徐众【8】发明的一种多能互补型煤干燥系统等等。 在农业方面，徐涛和王启祥【9】利用空气回热器的热泵干燥试验装置,对稻谷干燥过程中的稻谷含水率、空气温度和相对湿度、干燥速率以及热泵能耗的变化进行了测试,并对影响干燥速率和能量回收率的因素进行了分析.龙成树【10】应用ANSYS软件对稻谷籽粒温度场的分布进行了模拟,对热泵稻谷干燥机的性能评价和干燥箱结构的选择进行分析。徐建国【11】利用自主研发的搅拌式-热泵穿流干燥仓,研究了新鲜稻谷的脱水过程。考察了热泵干燥条件对稻谷干燥品质和过程性能的影响。 evik, Seyfi【12】 对不同气候条件下的农产品干燥过程进行系统的实验分析，结果表

12、明，HP单元，dpsac，光伏发电单元和PID控制系统能够相互协调工作，得到干燥的产品同时具有良好的物理性能。杨昭【13】发明了一种青豆种子的干燥工艺，即采用带辅助冷凝器的封闭式蒸汽压缩式热泵干燥设备进行青豆种子的干燥。在林业方面，高姗【14】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。Minea, Vasile【15】对干燥的硬木树种，如黄的白木和硬枫的测试，以确定系统的能量性能。在食品加工方面，石启龙【16】研究雪莲果样品厚度、装料量、干燥温度、风速和旁通比对雪莲果热泵干燥特性及质量变化的影响。罗磊【17】研究苹果片充氮低氧热泵干燥的干燥

13、特性。母刚【18】利用热泵进行北极虾的干燥试验研究,探讨干燥空气的温度、相对湿度和流速对北极虾干燥速度、产品的物理和感观特性及干燥能耗的影响。国外的Chapchaimoh, Khanuengnit【19】 用热泵以空气和氮气作为干燥介质在50下200分钟内干燥生姜。用连续和间歇两种干燥方式，Siew Kian Chin【20】 对干燥松杉灵芝在热泵干燥机的干燥特性进行了研究。宋宇【21】使用无氧热泵设备检测干燥过程中胡萝卜内部传热机理，建立干燥模型。通过对三种干燥方式的实验结果进行分析。王安建【22】等人发明了一种新型三阶段果蔬干燥法，即预干燥阶段，负压喷爆阶段和二次热泵干燥阶段，本发明简便实

14、用，环保节能且干燥效果好。高元能【23】发明了一种槟榔烘干自动控温排湿系统，综合利用热泵和风机对温湿度的联合控制，保持对槟榔干果烘干过程稳定地、自动化地控制。梁光庆【24】发明了一种罗汉果的干燥设备，由真空微波干燥设备和热泵脱水干燥设备以及电动机组成。陈福全【25】发明了一种用于野生菌烘烤的烤房，即野生菌烤房，包括本体和设于本体外的空气源热泵。 为了改善干燥试验过程中的监控方式,提高了试验的精确性和效率,减轻了试验人员的工作负荷,并支持后期数据分析,该课题将热泵干燥技术、自动检测控制技术、SCADA技术融合,开发出一套由热泵干燥装置、数据采集与监控系统组成的热泵干燥监控系统。系统由一套全封闭的

15、热泵干燥装置执行干燥过程;数据采集系统采集干燥现场数据,OPC服务器通过通信协议获取数据;监控系统主要具备PLC自动控制和PC机监控功能。试验结果表明,该系统能够实现温湿度精确控制,并具备数据的实时显示、归档、信息报警等功能,将作为后续研究的试验平台【26】。国外的 Akta, Mustafa【27】 对干燥过程进行了一个闭环热泵系统的分析，评价了湾区干燥的干燥性能，采用了控制方法，提出了一种适用于节能和改善的精确控制方法。六 结束语 干燥是工农业生产中广泛使用而且耗能巨大的加工环节。世界范围内对于干燥过程的节能技术开展了大量研究【28】。对流型气流干燥结构简单、操作方便、适应性强,是目前生产中使用较多的一种干燥技术。但由于干燥过程中废气的直接排空,不仅带走了余热造成浪费,热效率较低,而且也污染了环境【29】。而热泵干燥系统作为一种新型节能技术，由于其较常规气流干燥在能源消耗和干燥成本方面具有明显优势逐渐成为研究的热点。箱式热泵循环干燥器 ,与传统的电热干燥箱相比 ,热效率较高 ,无环境污染问题 ,其平均单位能耗除湿量增加1倍 ,