解讀熱泵烘干系統(tǒng)，助力農(nóng)產(chǎn)品除濕

英華特技術發(fā)表于：2024-07-08 16:03:22 來自：暖通家

　　近幾年來，干燥技術在農(nóng)產(chǎn)品的加工過程中應用廣泛，目前我國是全球果蔬等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量最高的國家。

　　干燥也是眾多農(nóng)產(chǎn)品必要的處理加工環(huán)節(jié)，其目的是為了在保證農(nóng)產(chǎn)品品質特性的基礎上除去農(nóng)產(chǎn)品中多余的水分，干制處理后的農(nóng)產(chǎn)品便于加工、貯藏、運輸和使用。

　　熱泵干燥系統(tǒng)按干燥氣體的循環(huán)情況可分為閉式、開式和半開式三種形式。其中閉式熱泵干燥系統(tǒng)在干燥過程中不與外界空氣進行交換，在提升干燥品質和節(jié)能方面有顯著的優(yōu)勢[1]。

　　熱泵干燥技術近年來發(fā)展迅速，其在農(nóng)產(chǎn)品加工、煙草藥材茶葉烘干、陶瓷烘焙等領域已經(jīng)廣泛應用。

　　針對閉式系統(tǒng)應用，機組的加熱能力和除濕能力是用戶尤為重視的，機組升溫能力取決于兩器配比，大多數(shù)廠家都會在能力和性價比上權衡兩器的合適配比；而關于除濕能力，則可優(yōu)化的因素更多，以下就由小編淺顯地做些介紹。

　　機組蒸發(fā)器除濕能力設計工況往往只對應干燥過程中的某一階段濕空氣參數(shù)，該工況下取得最優(yōu)除濕狀態(tài)，其他工況下除濕能力并非最優(yōu)，有時甚至不能除去空氣中的水分。

　　譬如高溫低濕工況，蒸發(fā)溫度可能超過露點溫度。這時除了節(jié)流閥的調(diào)節(jié)外，還可通過將回風溫度預冷或者改變通過除濕蒸發(fā)器的風量來調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度，以保證除濕能力。

　　回風溫度預冷一般采用交叉逆流板式熱交換器進行預冷，其風道流路如圖所示；

　　在烘干除濕系統(tǒng)中，關于進蒸發(fā)器前的空氣預冷原則是將溫度降到露點溫度為最低；而關于評價該換熱芯體優(yōu)劣的主要指標則是該芯體的換熱效率，計算公式如下：

　　目前，其質量較好的換熱芯體效率能做到60%以上。

　　改變通過蒸發(fā)器風量一般有采用變頻風機或者風道旁通方案，而閉式除濕系統(tǒng)一般是冷凝器和蒸發(fā)器在同一風道，采用變頻風機改小風量時會導致冷凝器風量偏小，故更多的是采用風道旁通方案。而旁通的風量用旁通率來衡量，即未流經(jīng)蒸發(fā)器的風量與流經(jīng)蒸發(fā)器的風量的比值。旁通率增大，通過蒸發(fā)器的風量減少，則相應蒸發(fā)溫度可以低于露點溫度，需冷卻的空氣量也隨之減少，在制冷量變化不大的情況下，除濕能力增加。

　　其中，國內(nèi)關于熱泵干燥除濕效率方面的研究。張振濤在研究中給出了兩級壓縮高溫熱泵空氣旁通率理論的計算方法和露點溫差理論，并指出干燥熱泵的制冷量、壓縮機功率等參數(shù)以及中間換熱器的換熱量都與系統(tǒng)的空氣旁通率成線性關系[2]。

　　張緒坤等經(jīng)試驗研究發(fā)現(xiàn)：開式熱泵干燥機組和半開式機組，蒸發(fā)器除濕效率一般，隨著經(jīng)過蒸發(fā)器的高溫高濕廢氣越多，蒸發(fā)器表面經(jīng)冷卻析出水的速率逐漸提高；并指出，閉式烘干機組烘干過程中，空氣旁通率對除濕能耗比影響大，當空氣旁通率為0.4和0.6時，除濕能耗比最低[3]。

　　從除濕量與制冷量、風量及溫差的驗公式[4]看，除濕量跟制冷量成正比、與風量和進出風溫差成反比，系統(tǒng)的制冷量和功率又同時跟蒸發(fā)風量和進出風溫度正相關，因此并不是旁通率越大越好，每個階段的濕空氣參數(shù)都對應著一個最佳的空氣旁通率；同時，最佳的旁通率提升了除濕量，系統(tǒng)的性能也會有一定量的提升。