1立方米热泵干燥箱设计-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： 1立方米热泵干燥箱设计 指导教师： 年 月 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文献应

2、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 干燥是一项高能耗的工艺过程，占发达国家总能源消耗的925。因此，为了降低产品单位水分的能耗，有必要采取不同的方法来提高干燥设备的能效。热风干燥、真空干燥、冷冻干燥、微波干燥等技术已被用于农业、化工、木材、纺织、造纸和制

3、药等多种行业。任何干燥过程的目标都是通过优化设计和操作条件，以最低的成本和最大的处理量，获得达到质量要求的干燥产品。传统的干燥技术由于排放的热湿空气含有大量的显热和潜热以及物料杂质，因此能量利用效率较低，仅有35左右，而且易于污染环境。因此，降低干燥能耗对于减缓能源紧张局面具有重要的现实意义。 热泵干燥技术是20世纪70年代末80年代初发展起来的一项高新技术，因其独特的干燥原理、高效节能、热效率高、除湿快、环境友好并能较好地保持物料的品质而受到重视。二、热泵干燥技术的基本原理 热泵从低温热源吸取热量，使低品位热能转化为高品位热能，可以从自然环境或余热资源吸热从而获得比输入能更多的输出热能。热泵

4、干燥系统由两个子系统组成：制冷剂回路和干燥介质回路。制冷剂回路由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀组成。干燥介质回路主要有干燥室与风机。 热泵干燥系统原理如图所示。整个装置主要由热泵、远红外和干燥等系统组成。热泵是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器等组成的循环系统。热泵系统工作时，热泵压缩机做功并利用蒸发器回收低品味热能，在冷凝器中则使之升高为高品位热能。热泵工质在蒸发器内吸收干燥室排出的热空气中的部分余热蒸发变成蒸气，经压缩机压缩后，进入冷凝器中冷凝，并将热量传给空气。由冷凝器出来的热空气再进入干燥室，对湿物料进行干燥。出干燥室的湿空气经蒸发器将部分显热和潜热传给工质，达到回收余热的目的；同时，湿

5、空气的湿度降至露点析出冷凝水，除去湿空气中的水分。图1、热泵干燥系统原理图1冷凝器； 2压缩机； 3干燥室； 4循环风机； 5排水口； 6蒸发器； 7节流阀Fig.1 Schematic diagram of heat pump drying system1.Condenser;2.Compressor;3.Drying room;4.Circulating fan;5.Outlet;6.Evaporator;7.Throttle valve三热泵干燥技术的特点 同传统干燥相比， 热泵干燥具有以下优缺点： （1） 节约能源。热泵干燥装置充分利用湿空气通过蒸发器时释放的热量来进行干燥。 （2）

6、提高产品质量。将传感及控制技术结合起来应用于热泵干燥， 通过准确调节蒸发器温度、冷凝器温度和气流速度， 来调节干燥介质的温度、湿度及物料的干燥速度， 可对干燥质量进行实时控制。 （3） 环境友好。对于全封闭热泵干燥装置， 干燥过程中不向外排放空气， 也无需补充新鲜空气， 可以避免废气对大气的污染， 也可避免由于换气导致的物料污染。特别适用于食品、药材等物料的干燥。 （4） 干燥范围广。热泵干燥装置的干燥介质温度范围一般为20100， 相对湿度范围一般为1580）， 适合对多种类型物料的干燥。 （5） 热泵干燥装置与其他干燥设备（如真空干燥）相比， 具有能量利用率高， 运行费用低的优点。由此可见

7、， 热泵应用于干燥， 具有节能、提高产品质量和减少污染等优点， 但也有许多缺点。 （6） 干燥过程强化。虽然热泵干燥的干燥温度一般较低， 有利于保持产品质量，。 （7） 干燥规模小， 设备维护要求较高， 投资大。四 热泵干燥的研究现状1 国外研究进展11 热泵干燥装置性能研究 Salvador采用计算机模拟， 对闭式热泵干燥装置和闭式传统电加热型干燥器进行比较， 结果表明： 除了在一些低除湿工况下， 大多数情况下热泵干燥装置比闭式电加热干燥器耗能少； 闭式电加热干燥器受环境影响较大， 并且当运行温度同环境温度相差不多时效率很低。 Hodget将热泵辅助批量干燥装置与传统对流干燥器作比较，结果表

8、明：热泵干燥装置SMER值为1.04.0 kg/kWh，而传统对流干燥器的SMER值为0.20.6 kg/kWh。 Phani K Adapa等人对人参，草药等产品进行干燥，为保持产品的品质需要保持在3035之间，采用了在循环式热泵干燥装置，SMER范围在0.060.61 kg/kWh，与传统的干燥装置比较，节能22，干燥时间减少了65。12 热泵干燥装置结构优化研究 热泵干燥装置的性能受系统运行时的空气参数、旁通率及系统结构型式的影响。 Jolly， Jia等人认为：空气质量流量是一个影响热泵干燥装置性能的主要因素。热交换的能量，冷凝器和蒸发器的压力和温度都受到空气质量流量的影响，最终影响热

9、泵干燥装置的性能。因此通过改变空气质量流量，可以改变SMER值，同时对热泵干燥产品的质量及产量也产生影响。 Xi等人通过对热泵干燥装置模拟得出：依赖蒸发器空气旁通，SMER值只能提高20左右，且SMER的最大值对旁通率并不敏感；蒸发器进出口温差不大，加装回热器后效果也不明显；对于简单热泵除湿设备和开式热泵干燥装置，在冷凝器进口处旁通效果好。 Shane等人认为：热泵干燥装置运行时存在最佳风速，应维持进入蒸发器的空气高的相对湿度，空气旁通率对SMER值影响小。对于他们的研究系统，依赖改变旁通率对SMER 最大值的提高仅有9。 Spraserisan 和P，saen saby 认为： 对于半封闭热

10、泵干燥装置， 环境温度、环境湿度、再循环率充分影响系统的性能，而旁通率的影响可以忽略。 Marshall M G认为：在降速干燥阶段，通过采用声频能加速干燥过程，提高传质的速率，提高的能量利用率。并将试验数据和模拟结果的进行了比较，认为基本一致。 Hawlader MNA等人采用太阳能辅助热泵干燥装置，对绿豆进行试验，认为当压缩机转速在1800 r/min，cop可达到了7。蒸发器集热板和空气集热板效率分别为0.86和0.7。在压缩机转速在1200 r/min，干燥产品量20 kg， SMER 为0.65。试验结果表明： 影响系统效率3 个重要因素是太阳能辐射量， 压缩机转速以及干燥产品的产量

11、。 Zuhal Oktay 对湿毛绒采用开启式热泵干燥装置，在试验中， 质量流速在0.781.50 kg/s 范围变化，同时再循环率和旁通率介于2080之间， 整个系统的cop，SMER分别介于23.5及1.52.8kg/kWh。13 热泵干燥装置工质研究 Schmidt E L 等人比较了两个分别采用CO2和R134a 为工质的热泵干燥装置。结果表明： 采用CO2的系统， 其cop、SMER 和火用损失等情况比采用R134a系统的好。由于CO2的环境特性和良好的热力学行为而被视为具有较好应用前景的热泵干燥装置工质。 Sivakumar 等人在热泵干燥装置中， 采用混合工质（R134a 和R3

12、2） 与采用R134a 工质相比较。结果表明：使用混合工质的热泵干燥装置比开式热泵干燥装置节能69， 干燥时间比开式循环干燥系统减少13； 比使用R134a 的系统节能8， 干燥时间减少33。14 热泵干燥装置模拟仿真研究 近年来，通过计算机模拟来研究热泵干燥装置引起了人们广泛的注意。 Joly 等人对热泵辅助连续干燥装置建立了一个详细的数学模型。分别对热泵系统和干燥室建立详细的传热、传质数学模型，通过质量、能量守恒定律将两个模型联系起来。 Siva Achariyaviriya 等人通过对水果干燥过程的模拟，研究了环境因素、旁通率和干燥介质温度对热泵干燥装置性能的影响。Prasersan S

13、等人对4个热泵干燥装置（3个开式、1个闭式）做了详细研究，并在模拟中采用有限差分法分析工质状态和传热、传质过程。2 国内研究进展 我国从20 世纪80 年代起对热泵干燥进行了研究，并在干燥领域得到了应用。金苏敏等人通过分析和试验证明， 采用空气回热的热泵干燥装置干燥木材时，除湿量可提高24以上， 且空气的相对湿度越小除湿量提高越多。 马一太、张嘉辉、牛莹等人用当量温度法对热泵干燥的最佳工况进行了详细地分析计算， 提出了热泵干燥装置最佳蒸发温度概念， 并比较了不同热泵工质的干燥效果， 研究了回热循环的节能原理； 同时建立了模拟干燥系统运行时的数学模型， 用序贯模块法编制了相应的计算程序。通过模拟

14、结果与试验结果的比较， 验证了模拟程序的可靠性。并对除湿过程有旁通的干燥装置进行模拟， 对影响结果的各参数进行了理论研究。 杜垲， 徐锡武对加装空气回热器的空气闭式热泵干燥装置和空气闭式热泵干燥装置做了对比试验。结果表明： 前者比后者除湿能耗比在某些工况下提高达20。 王剑峰、高广春、欧阳应秀等人探讨了将相变材料应用于热泵干燥的潜力， 并进行了试验研究。利用相变材料相变热效应， 回收这部分能量， 并在装置需要热量时将贮存的能量释放给干燥空气， 试验结果证明： 相变材料在热泵干燥装置中的应用具有明显的节能潜力； 同时评价了热泵干燥装置的性能指标和影响热泵干燥装置性能的主要因素， 及其热泵干燥装置

15、加装辅助冷却器的试验研究。 北京林业大学一直致力于木材热泵干燥的研究， 积累了大量的试验数据和实践经验， 而且在实际运行中节能效果和干燥效果均较为理想。通过以上论述表明， 热泵干燥具有能耗少， 环境污染小， 干燥品质高， 适用范围广的优点， 因此热泵干燥装置对热敏性等物料是一种理想的干燥机械。五结束语 随着科学技术与经济的发展，人们的环保意识和节能意识日益增强。在过去的年，热泵干燥已发展变成为一种成熟的技术，以其优良的除湿效果和节能效益已在农副产品的干燥加工中得到实验研究和实践应用的验证，并且对产品的质量能够保持和有所提高。 然而，热泵干燥技术尚未如人们期待的那样，广泛应用于生产过程。初始成本以及运营成本需要进一步减少。干燥