太陽能耦合熱泵干燥技術(shù)

王芳

摘 要：太陽能耦合熱泵干燥的聯(lián)合干燥系統(tǒng)，可以極大地降低干燥過程的電能消耗，采用太陽能熱泵干燥更加節(jié)能和環(huán)保。

關(guān)鍵詞：太陽能；熱泵干燥

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大約有10%～20%的燃料應(yīng)用于干燥技術(shù)，干燥工藝是較大的耗能產(chǎn)業(yè)。

隨著世界能源的不斷減少和環(huán)境的日趨惡化，熱泵干燥因其具有節(jié)能環(huán)保、耗電量較少、污染環(huán)境少，而廣泛應(yīng)用于干燥行業(yè)。太陽能無污染的特點(diǎn)與熱泵系統(tǒng)的耦合，普通的熱泵系統(tǒng)加上太陽能輔助加熱技術(shù)的聯(lián)合干燥方式，能夠降低干燥過程的電能消耗。太陽能-熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)意義深遠(yuǎn)[1]。

1 熱泵干燥系統(tǒng)

熱泵干燥系統(tǒng)包含熱泵系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)是由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、節(jié)流閥、冷凝器等部件組成的封閉回路。熱泵系統(tǒng)內(nèi)的制冷工質(zhì)，在蒸發(fā)器中吸收來自干燥過程所排放廢氣的熱量后，廢氣中的大部分水蒸氣在蒸發(fā)器側(cè)被析出直接排掉，制冷工質(zhì)由液體蒸發(fā)為飽和蒸汽，后經(jīng)壓縮機(jī)壓縮升溫升壓后進(jìn)入冷凝器中，在高壓的制冷工質(zhì)冷凝放熱，放出諤諤冷凝熱量加熱來自蒸發(fā)器的低溫干空氣，低溫干空氣加熱到要求的溫度后進(jìn)入到干燥室內(nèi)，用以干燥物料并循環(huán)使用；降溫降壓并液化后的制冷工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥再次回到蒸發(fā)器內(nèi)，如此封閉循環(huán)從而達(dá)到除濕干燥的目的[2]。

2 太陽能-熱泵干燥干燥系統(tǒng)

如圖1所示，太陽能-熱泵聯(lián)合干燥裝置系統(tǒng)主要由三大部分組成：熱泵加熱、太陽能和除濕部分Ⅰ、風(fēng)機(jī)和風(fēng)道部分Ⅱ，干燥部分Ⅲ。

太陽能-熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)的工作流程如下：室外空氣經(jīng)太陽能、熱泵聯(lián)合加熱與除濕后，被處理后的熱、干空氣經(jīng)集熱器風(fēng)機(jī)與風(fēng)道部分Ⅱ送入干燥作業(yè)部分Ⅲ，對(duì)物料進(jìn)行干燥處理。干燥后的空氣升溫升濕后通過余熱回收風(fēng)機(jī)和通道回收至蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)行余熱回收。該設(shè)計(jì)的聯(lián)合干燥系統(tǒng)具有以下特征：①根據(jù)當(dāng)?shù)氐貐^(qū)氣候特征設(shè)計(jì)太陽能集熱器，提高集熱器的集熱與蓄熱能力；②熱泵冷凝器與蒸發(fā)器之間安裝了可拆除的隔板，根據(jù)干燥模式的不同需求控制蒸發(fā)器與冷凝器之間的關(guān)閉和連通；③集熱器通道與熱泵通道并行連接，可根據(jù)外部環(huán)境的改變二改變系統(tǒng)的運(yùn)行模式；④干燥室內(nèi)設(shè)排風(fēng)機(jī)與余熱回收通道，溫度較高而濕度較大的空氣通過余熱回收通道回收[3，4]。

3 太陽能-熱泵聯(lián)合干燥的優(yōu)點(diǎn)

太陽能-熱泵聯(lián)合干燥主要用于谷物、果蔬、木材、藥材等產(chǎn)品的干燥。太陽能熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)很多，主要具有以下幾個(gè)方面：①太陽能熱泵聯(lián)合干燥可以提高干燥的質(zhì)量，因?yàn)闊岜酶稍锟梢钥刂飘a(chǎn)品的含水率，從而可以避免自然干燥中蟲子、雨水，灰塵等的危害和污染；②太陽能熱泵聯(lián)合干燥可以縮短干燥的時(shí)間和節(jié)省場(chǎng)地，如果采用自然干燥需要把產(chǎn)品鋪開，這樣會(huì)占用很大的空間還需要干燥較長(zhǎng)的時(shí)間，而采用太陽能熱泵聯(lián)合干燥只需要把產(chǎn)品放入干燥室，這樣就節(jié)省了大量的場(chǎng)地；③太陽能熱泵聯(lián)合干燥可以減少果蔬或谷物的腐爛，由于果蔬或谷物含水量較高，如不及時(shí)干燥就會(huì)腐爛，而采用自然干燥受天氣影響較大，干燥時(shí)間長(zhǎng)農(nóng)產(chǎn)品的腐爛幾率也會(huì)增大；④有很多農(nóng)產(chǎn)品干燥需要燃燒常規(guī)燃料，如果采用太陽能熱泵聯(lián)合干燥可以更加節(jié)省燃料，更加節(jié)能和環(huán)保[5，6]。

太陽能-熱泵聯(lián)合干燥系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)：首先，和自然干燥相比太陽能熱泵；聯(lián)合干燥需要消耗部分電能；其次，太陽能熱泵聯(lián)合干燥對(duì)室外氣象依賴較大，而且，太陽能熱泵干燥系統(tǒng)的初期投資比較大。

[參考文獻(xiàn)]

[1]曠玉暉，王如竹.太陽能熱泵[J].太陽能，2002（2）：20-24.

[2]陳東，謝繼紅.熱泵干燥裝置[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[3]張碧光，趙忠信，霍光青.木材干燥的太陽能供熱系統(tǒng)[J].林產(chǎn)工業(yè)，1998，25（2）：29-32.

[4]李洪斌，李志明，張躍，等.農(nóng)副產(chǎn)品太陽能干燥技術(shù)的研究與發(fā)展[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào).2004，21（1）：37-40.

[5]代建國(guó)，汪喜波，代彥軍，等.太陽能輔助熱泵就倉干燥系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].太陽能學(xué)報(bào).2010，31（5）：575-580.

[6]張碧光.太陽能-熱泵聯(lián)合干燥木材的實(shí)驗(yàn)研究[J].太陽能學(xué)報(bào)，2007，28（8）：870-873-32.