2HP热泵干燥机的设计-开题报告.doc

1、开题报告学生姓名： 学 号： 所在学院： 专 业设计(论文)题目： 2HP热泵干燥机的设计 指导教师： 年 12 月 26 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

2、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 随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源的需求量持续增大，能源资源的争夺日趋激烈，如何节能已经成为当今世界的一大主题。干燥是一项耗能较大的工艺过程，大约生产过程中总能耗的6%用于干燥过

3、程，所以干燥过程具有很大的节能潜力。热泵是利用一定量的低温热能来获得较高温度、可供利用热能的热力系统，它可以有效的回收湿空气中的热量，减少循环空气的直接排放。二、 热泵干燥机简介热泵实质上是一种热量提升装置，高温热泵烘干机组利用逆卡诺23原理，从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。三、 热泵干燥机的基本原理 热泵干燥装置主要由热泵和干燥器两大系统组成。热泵干燥机组主要由热泵(制冷)系统(压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置等)和空气回路(离心风机和干燥室等)组成。如图1，高温干热空气进入干

4、燥室，带走被干燥物体的水分，变为湿热空气出来；然后进入蒸发器进行冷却除湿，首先冷却至露点，再进一步冷却使水分从空气中凝结出来，然后进入冷凝器处吸收热量后，变为高温干热空气，再进入干燥室内提高温度及吸收被干燥物体的水分，完成循环。而制冷剂在蒸发器中吸收来自干燥过程排放废气中的热量，由液体蒸发为蒸汽，经压缩机压缩后送到冷凝器中，在高压下制冷剂冷凝液化，放出高温的冷凝热去加热来自蒸发器的降温去湿的低温干空气，把它加热到要求的温度后进入干燥室内作为干燥介质循环使用，液化后的制冷剂经膨胀阀再次回到蒸发器1内。三、评价干燥机工作效率的主要指标 在干燥技术中评价其效率的指标2-3有：SPC(除湿能耗比kJ/

5、kg)、COP(热泵系统的性能系数)、MER(单位时间除湿量kg/h)、SMER(单位能耗除湿量kg/kWh) SPC 是评价一个干燥机性能的传统指标，是耗功量与除湿量之比，COP 只反映了热泵系统的性能而没有考虑整个干燥系统，MER 考虑的是干燥系统干燥产品的输出量，SMER 能够较好的反应能量利用效率。一般主要使用它作为干燥机工作效率的主要指标。单位能耗水分排除量：SMER=水分蒸发量/干燥机消耗的能量 （kg/kWh）四、 使用场所 高温热泵烘干机组适用于宾馆酒店的床上用品的烘干，海产品、蔬菜脱水、AD黑银耳、瓜子、花生、果蔬、肉制品、肠衣、烟叶、皮革、香菇、枸杞、干果、蚊香、贡香、布料

6、、衣物、粮食谷物、挂面、腐竹、肥料、药品、中药材、纸品、木材16-18,22、种子、污泥、石膏、五金产品、冶金产品、矿山副产品、化工产品、烟气脱硫石膏、粘土、牧草、烤烟、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。在工业热水方面，还可满足电镀厂电镀液的恒温、屠宰场高温热水的加热和保温、星级酒店高温热水的供应和工业企业高温热水的需求。五、技术前景物料烘干过程是一个巨大的耗能过程，据统计，在大多数发达国家里用于烘干所消耗的能量占全国总能耗的7%-15%，而热效率仅为25%-50%，并且大部分烘干过程特别是对热敏性物料（例如食品和生物物料）都会对其色泽、营养、风味和组织产生影响。热泵烘干技术24-28具有能源消耗少，

7、环境污染小、烘干品质高、适用范围广等优点，其优异的节能效果已被国内外的各种试验研究所证明。六、热泵干燥机的特性 1、 热泵干燥机的优点（1） 节能。热泵干燥机的最大优势就在于其节能效率高，传统的开式电加热干燥法将干燥室出来的湿度大以及温度相对高的空气直接排入大气，浪费了其中大量的显热和潜热, 且开式循环的性能随环境空气状况的变化而变化。而热泵干燥系统将从干燥室出来的含有相当焓值的热能的湿热空气，通过蒸发器回收部分热量，再进入热泵系统循环。（2） 干燥的质量比较好。因为热泵干燥机一般都会安装在线传感器和较精确的控制装置，然后通过控制热泵干燥机的蒸发器和冷凝器的温度来实现实时控制。（3） 与其他干

8、燥装置相比，更加节约干燥时间。低温干燥技术一般需时较长，传统的干燥器在干燥后期由于干燥介质的湿度与干燥物料的湿度相差不大，从而导致效率降低。而热泵干燥机组可以利用蒸发器的除湿作用使效率提高。（4） 与其他传统的干燥技术相比，利用热泵干燥技术将减少CO2 的排放，降低环境污染。 2、热泵干燥机的缺点（1） 初投资比较大。（2） 维护要求比较高。热泵干燥机组的压缩机、热交换器等都需要定期检查和维护，使机组在良好状态下运行。（3） 制冷剂泄漏。因为装置设有加压系统，可能会引起管道开裂等，从而导致制冷剂泄漏。七、国内外热泵干燥机的一些技术改进与改革 1、采用联合热泵干燥机：在热泵干燥系统中采用高频电磁

9、波或红外线加热源作为辅助的加热，将提高干燥速度，同时减少热泵系统本身的热负载量。 2、在蒸发器前布置外部换热器：将外部换热器布置在蒸发器入口前，能将干燥后的潮湿空气中的显热和部分潜热排入环境，降低了蒸发器负荷，提高了除湿效率，但受环境影响较大。 3、安装回热器：安装回热器4的热泵可以利用从蒸发器出来的冷空气来预冷蒸发器前的高温高湿空气，既可以降低蒸发器负荷，又提高了除湿效率，同时不受环境影响，还可回收部分热量到冷凝器发挥作用。 4、加装辅助冷却器：在蒸发器前布置辅助冷却器4，可以减小蒸发器的热负荷，减小传热温差，降低了系统的能量损失。 5、利用相变材料贮热的热泵干燥机：一般地，当热泵干燥机的干

10、燥温度达到干燥所需的温度后，常采用尾气排放或者调节辅助冷凝器的流量来控制干燥温度的稳定。因此使得机组排放掉部分热量，使总能耗增加。我们可以采用相变材料的贮能特性，回收这部分能量，提高热泵干燥机组的节能效果5。并且在需要热量时将贮存的能量释放给干燥空气。经过实验证明，相变材料在热泵干燥机组中的应用大有节能潜力。 6、采用高温工质的热泵干燥机：在热泵干燥机组中使用高温工质6，达到提高除湿机的出口风温的目的。目前有清华大学研制的高温环保工质HTR01，配合R22 压缩机组成热泵循环的高温除湿干燥机15。 7、在热泵干燥机组中采用流化床：目前应用的热泵干燥装置大多使用箱式结构的，干燥室内的传热传质效率

11、低，干燥不均匀、干燥时间长，干燥产品质量受到影响。而在干燥系统中采用热泵流化床7将进一步的发挥热泵低温干燥的优势，并且由于颗粒悬浮于干燥介质中，使得干燥介质与固体接触面积较大，加上物料剧烈搅动，大大的减少了气膜阻力，使得传热传质效率高。 8、采用辅助蒸发器：辅助蒸发器8主要用于快速泵热升温，将干燥室温度快速升高到干燥所需的温度。经试验研究得出：具有辅助蒸发器的热泵干燥机组，不但能够完全实现传统电辅助热泵千系统的升温效果，而且节能高效，且在干燥初期，热泵干燥机组利用辅助蒸发器泵热升温可以明显提高物品的除湿速度。 9、采用辅助冷凝器：采用辅助冷凝器9主要是将冷凝器分为两部分，其中一个作为辅助冷凝器

12、向外界环境放热。这种结构的冷凝器将可以使干燥温度控制灵活方便，通过调节辅助冷凝器的流量来维持干燥温度稳定。由于辅助冷凝器的换热系数较高，只需一般性的换热器。当用辅助冷凝器加热外界空气对物料进行预干，可回收这部分温度较高的冷凝热，节约能源，提高系统效率。 10、使用惰性气体作为干燥工质的热泵干燥机10-11,19-21:主要是利用惰性气体代替一般使用的空气作为干燥介质，比如使用CO2、N2 等。 11、使用穿流式热泵气调干燥机12：该设备主要是改变干燥过程中传统的靠不断吸入新鲜空气来排出高温废气的形式，以定量的气体为载热体和载湿体，在系统内完成传热、传质、脱水和去湿的过程。且配置气调机构，降低定

13、量气体中氧气含量，以物理方法抑制果蔬、食用菌干制过程氧化和酶促褐变。 12、太阳能- 热泵干燥系统13：干燥系统的供热与湿空气的排湿由太阳能加热系统和热泵除湿机二者配合起来完成。二者既可单独使用，也可联合使用。如果天气晴好，气温高，则可单独使用太阳能加热系统；天气不好或夜间，即可由干燥机来承担干燥的供热与除湿任务。 13、贫氧热泵干燥机14：它由热泵源与干燥室组成，其特征是热泵源一端通过管道与干燥室相连，另一端通过管道与循环风机的一端相连，循环风机的另一端通过管道与贫氧发生器的一端相连，贫氧发生器的另一端通过管道与干燥室相连，它是在不改变原有传统热泵系统的前提下，在空气循环回路中置入一个燃烧环

14、节，故可利用燃烧消耗空气中的氧，使氧变成二氧化碳，并可提供热能补充，故结构简单，操作方便。八、结论 热泵干燥机以其节能的特性而被社会广泛应用。我们不断地研究和发展热泵干燥机就是不断地提高其热效率、提高其稳定性、提高其智能化、提高其环保性能，朝着节能减排、产品更经济的方向发展。 参考文献：1 冯英, 陈杨华, 热泵干燥机的现状与应用展望J. 能源研究与管理, 2010, 27（2）:53- 552 战剑锋, 李鹏, 陶毓博. 木材太阳能干燥技术的实践与应用J. 林业机械与木工设备, 2004,32 (8):32.3 高广春, 王剑锋, 冯仰浦. 热泵干燥机组性能研究进展J. 食品科学, 1999

15、, 20(5):59- 62.4 李阳春, 王剑锋, 陈光明等. 热泵干燥机系统几种循环的对比分析与研究J. 农业机械学报, 2003, 34(6):84- 86.5 高广春, 王剑锋. 相变贮热在热泵干燥机组中的应用研究J. 太阳能学报, 2001, 22(3):262- 265.6 陈军, 史琳, 张金龙等. 高温除湿干燥机的实验研究J. 工程热物理学报, 2006, 27(3):376- 378.7 杨先亮, 宋蕾娜, 光亚. 热泵干燥系统的热力学分析J农机化研究,2009,31(4) : 200- 2038 张秀君, 高广春. 食品热泵干燥机组干燥初期泵热升温的实验研究J. 食品工业科技, 2005, 26(10):142- 145.9 马一太, 张嘉