空氣源熱泵干燥技術的研究現狀與發展展望

戚玉欣　陶志國

（皇明太陽能股份有限公司山東德州253300）

空氣源熱泵干燥技術的研究現狀與發展展望

戚玉欣1陶志國2

（皇明太陽能股份有限公司山東德州253300）

物料的干燥過程就是把物料里面的水分和其他比較容易揮發的成分除去的一個過程，從作用機理上看這中間包含著物理相變的生化過程和熱質耦合。因為干燥中要提供物料中相關成分的顯熱和潛熱，由此可見物料干燥還是一個能量密集的過程。在工業生產中物料干燥占全部能耗的12%以上。當今社會能源日益緊缺，如何有效利用干燥中的熱能，已成了物料干燥領域研究的主要課題。基于此，空氣源熱泵干燥技術應運而生，其在干燥中具有干燥范圍廣泛、節省能源消耗等優點，基于此，本文重點研究了此項技術的應用和發展前景。

空氣源熱泵；干燥技術；研究現狀；發展趨勢

空氣源熱泵干燥技術經實踐發現具有能耗比較小、操作環境容易控制以及產品質量比較高等優點，對緩解能源緊缺的現狀和提高環境質量等都具有一定的現實意義，是現階段比較高效和具有發展前景的干燥技術。

1　空氣源熱泵干燥技術的工作原理

空氣源熱泵干燥系統整體結構比較復雜，主要是依據逆卡諾循環原理，工作中消耗較少的電能驅動熱泵，借助流動工質在系統中的蒸發器、冷凝器等部件中的氣液兩相的熱力循環過程實現物料干燥。通俗的講，剛開始的低溫空氣先進入熱泵系統，然后在這個系統中吸收冷凝器中的熱量以此轉變成高溫低濕的空氣，接著進到干燥室，在這中間被加熱干燥脫去水分，那些吸收了水分的空氣接著繼續由熱泵系統中的蒸發器進行降溫和除濕操作，與此同時熱泵還會回收那些脫濕水蒸氣的潛熱，接下來低溫低濕的空氣通過熱泵的冷凝器進行加熱，這樣就能降低空氣濕度，如此反復循環進而實現物料的持續干燥。

2　空氣源熱泵干燥技術的研究現狀

2.1空氣源熱泵干燥技術在糧食干燥中的應用

2006年我國糧食局在成都糧食儲備庫建立了熱泵干燥示范基地，儲存的糧食主要是以稻谷為主，存儲量大概為1200t。接著相關研究人員先后利用循環混流式的谷物干燥機進行了大量的實驗研究。研究人員還開發了熱泵流化床，以小麥為研究對象，進行了干燥試驗分析研究。試驗數據顯示在空氣干燥溫度為08℃時，200kg的小麥可以在30min內濕度從23%干燥到13%，由此可見其干燥效率比較高。

2.2空氣源熱泵干燥技術在煙草干燥中的應用

某環保節能公司生產的高溫熱泵煙草專用全自動烘干系統，現階段已經在很多的煙草以及食用菌等等烘烤領域獲得大規模的生產和應用。此種熱泵供熱系統適合烤煙規模種植的供熱，冷凝排濕的密集烤房及其自控設備，其熱效比最高達到5左右，烘烤性能整體也比較穩定，還可以較為準確地實現各種烘烤工藝要求的技術指標，保證煙葉內在和外觀品質要求，數據顯示烤干1kg干煙葉耗電量僅有1W。而且，烘烤的整個過程中，污染達到零排放，相信該項技術具有廣闊的應用前景。

2.3空氣源熱泵干燥技術在衣物烘干中的應用

這方面的應用原理即用熱泵壓縮機做功對濕空氣除濕，大濕度空氣被轉化為冷干空氣。干空氣進入主機加熱模塊，然后冷干空氣被加熱模塊加熱升溫，轉化為高溫度、低濕度的熱風送入衣物烘房。循環反復，從而使烘房濕度降低但溫度升高接著進行衣物烘干。在烘干除濕中，回風管把烘房內的濕空氣接入主機再進行回收利用，以此提高主機性能和烘干速度。

2.4空氣源熱泵干燥技術的其他拓展應用

2.4.1無線電頻技術

無線電頻物料干燥技術還可以稱為介電干燥技術。這項技術的原理就是在高頻電磁場的作用下，被干燥的物料可以吸收電磁場中的能量，然后轉化成熱能來進行水分蒸發。相對于普通干燥技術，無線電頻干燥技術對物料表面的溫度要求不是很高，能在溫度比較低的情況下無破壞的進行干燥，且干燥速度比較快，能提高干燥質量。

2.4.2紅外發射技術

紅外發射技術的干燥原理是：物料分子在受到紅外線的輻照以后，所吸收的能量轉換成熱振動，與此同時產生逆向溫度梯度。所以，紅外發射干燥技術能提供高效的能量進行加速干燥，能有效縮短干燥時間。紅外發射干燥技術能將熱量直接傳到物料表面，不要對周圍空氣進行加熱，且熱傳速率快，再加上響應的時間比較短，所以整個干燥過程比較容易控制。

3　空氣源熱泵干燥技術的發展展望

3.1多級干燥技術

空氣源熱泵干燥技術整體在低溫干燥環境中有較強的優勢，所以可以把它和遠紅外、微波或者太陽能等等方式中的一種或者多種干燥方式進行聯合使用。可以在干燥初期使用熱泵，發揮熱泵的低溫干燥優勢特點，然后在中后期使用其他方式，以此縮短干燥時間，進而達到高效節能的效果。

3.2復合干燥介質的應用

復合干燥介質主要是針對干燥室而言的，可在其中適當增加一些CO2或者N2，降低O2濃度，這樣就能抑制酶的活性，進而提高產品質量。此外，研究發現將干燥介質中的O2、N2、CO2按合適配比加到干燥室后，作干燥介質進行循環利用，能達到很好的干燥節能成效。

3.3相變材料的應用

根據不同物料固有的特性，在干燥階段放置合適的相變材料，不僅能保持干燥除濕效率還能減少能源消耗。

4　結語

總之，經過優化和完善的空氣源熱泵干燥技術，不僅能降低物料的干燥成本，在一定程度上還能提高干燥質量。此外，在能源日益緊缺的情況下，國家相關部門應努力做好空氣源熱泵干燥技術的推廣和宣傳，讓人們充分認識到此項技術的應有價值，以此推動空氣源熱泵技術的更快發展。

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