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热泵烘干前景如何?

楼主:地源热泵服务联盟 时间:2020-04-07 22:21:42

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热泵烘干设备是目前的一项新兴技术,也是很多企业都会安装的一种干燥设备。尤其是在一些食品药品加工行业中,通常有很多产品都需要进行烘干处理,而过去我们所使用的烘干设备必须通过加热源,所以在干燥过程中难免会排出一些粉尘和异味,这些都不利于产品的烘干等。而热泵烘干设备则不需要任何的加热媒介,只要通过热能转换,以及水蒸气的排出等,对各种产品进行烘干,更加方便我们的利用。那么热泵烘干设备的工作原理及特点有哪些呢?

 

热泵烘干设备的工作原理

 

  热泵烘干设备在工作过程中,主要是通过压缩机加压,将高温气体转换,然后在将烘干过程中所产生的水蒸气等冷凝处理排除到室外。无论是食品还是其他领域的使用中,烘干过程中出现水蒸气蒸发是常见的,而蒸发出的水分如果不及时的排除到室外,就无法达到彻底烘干产品的目的。而且还会增加烘干所使用的时间,造成资源的浪费和损耗等。而热泵烘干设备在设计原理上,可以通过热风直接将水蒸气政法,然后在通过排湿系统将这些水蒸气快速的排出,从而达到烘干产品的目的。其次热泵烘干设备中还增加了冷媒节流阀,这个节流阀能够将排出的水蒸气吸收到压缩机中,进行循环利用,这样不仅可以保持烘干房内的温度,而且还能够起到回收再利用的目的。


热泵烘干必须知道的几个参数


在物料烘干方面我们需要了解物料的初始含水率、脱水率、烘干后含水率以及脱水量等参数,才能够科学合理地进行烘干系统设计和进行设备选型。


    物料干燥的过程简单而言就是通过提高空气的温度或增加空气的干燥程度,使得高温、干燥的空气流经物体表面,从而达到降低物料自身水分含量的目的。


    因此,物料本身的湿度和水分含量对于干燥有着重要的影响,在热泵烘干的过程中,需要根据物料的初始含水率、脱水率、脱水量、干燥度等数据来进行烘干系统的设计和确定主机的选型,科学选型设计后才能够更好、更快、更高效地达到物料烘干的目的,烘干成品的品质才会得到保障。


各参数之间存在换算关系


    初始含水率即物料干燥前的含水率,可分为重量含水率和体积含水率,而重量含水率又分为绝对含水率和相对含水率,水分重量与该材料完全干燥重量之比率称为“绝对含水率”;与该材料湿重之比率称为“相对含水率”。


    一般而言,物料的含水率指的就是重量含水率,含水率用重量作为计算基准,算出的数值即为物料的初始含水率(W,%),计算公式:W=(Gs-Ggo)Ggo×100% ,W1=(Gs-Ggo)Gs×100%,其中:W——绝对含水率;W1——相对含水率;Gs——物料本身重量;Ggo——物料干燥后重量。初始含水量指的是物料干燥前本身的含水量,通常而言就是相应重量下物料水分的含量,以木材为例,假如初始含水率为60%,那么一千克木材的含水重量则为0.6千克。不同的物料其初始含水量存在很大差异。脱水率即烘干过程中物料的脱水比例,由(干燥前重量-干燥后重量)/干燥前重量再乘以100%得出。


    假设干燥前重量为1000千克,干燥后重量为600千克,那么该物料的脱水率则为40%。烘干后含水率可以理解为干燥度,也就是物料干燥完成后的含水率。脱水量指的是一批物料干燥完成后去除的水分总量,它是热泵烘干机组选型需要参考的关键数据。


    初始含水率、脱水率、脱水量、干燥度等参数之间存在着一定的换算关系,已知某些参数则可以通过计算得出需要的其他参数,例如需要烘干的Y产品为1000kg,初始含水率为90%,烘干后含水率为15%,那么可以计算得出脱水量和脱水率:


脱水量=1000-1000×(1-90%)÷(1-15%)=1000-117.6=882.4kg


脱水率=脱水量÷初始含水量=882.4÷(1000×90%)=98%


    需要注意的是初始含水率跟脱水率是不一样的,除非要求干燥后的含水率为0,实际上,所有物料干燥后都还有一定的含水率,以农产品为例,通常都有10%左右的含水率,有的更高。


脱水量是主机选型的重要依据


    物料干燥的过程简单而言就是从物料中除去湿分的操作(湿分:水分或其他溶剂),延长货架期,便于储运及其他工艺需要。那么,除去水分的多少直接影响到了整个烘干系统的设计和机组选型。


    首先,在系统热负荷的计算过程中,湿物料需要排出多少水分,而蒸发这些水分则需要多少的热量,这些热量是系统总热负荷的主要组成部分;其次,在烘干过程中,由于水分的蒸发,烘房内空气湿度越来越大,那么则需要补进新风,并对湿空气进行强排,这个过程需要消耗一定的热量,其热量的计算也需要根据脱水量来计算。


    需要注意的是,不同的排湿温度,空气中的含湿量是不一样的,由于物料脱水量是不变的,因此其排湿时长也会受到影响,这个阶段消耗的热量也自然不一样。



热泵烘干技术与传统烘干技术哪一种更有优势呢?


目前,农业、食品、化工、制陶业、医药、矿产加工、制浆造纸、木材加工等行业,所有生产过程几乎都要用到干燥,干燥物料的质量取决于是否很好地控制恒定的温度。而热泵烘干技术是一种温和的、接近自然的干燥方式,更适合大部分农产品、药材等热敏性物料的干燥。


热泵烘干机的原理


热泵烘干机的原理是利用逆卡诺原理,气体被压缩机加压,成为高温高压气体(温度高达100℃),进入室内侧的换热器(冷凝器),冷媒冷凝液化释放出高温热量加热烘干房内空气。烘干房内的物料通过热风的形式使物料中的水分汽化蒸发,蒸发出来的水蒸汽由排湿系统排走而达到烘干物料的目的。热泵烘干机只需消耗压缩机工作时使用的少量电能,就可从空气中获取更多能量,能效比高达400%,比其他烘干方式更节能。


技能PK范围


一、传统烘干技术


如目前大部分的脱水蔬菜生产仍采用传统的干燥方法--烘房回龙火道加热干燥方法,它存在着几方面的问题:


1、烘干温度过高。传统的烘干技术,烘干温度不易控制,一般烘干温度都在75-90℃左右,而脱水蔬菜干燥工艺要求干燥温度不得超过65℃。


2、烘干时间过长。传统的烘干技术,每加工1吨蔬菜至少需要24h以上,有时候因烘干效果不好要返工,则所需时间更长。


3、能耗量大。传统的烘干技术,热效率均较低,约为30%-60%,在烘干过程中,干燥蒸发水分的热量约占36%左右,废气损失约占58%左右,干物料带走热量及干燥器热损失为6%,热效率仅为40%。


二、热泵烘干技术


1、烘干温度低。热泵烘干技术生产工艺比传统烘干技术低38-52℃左右,即热泵烘干技术的加热温度在37℃左右。


2、烘干时间短。热泵烘干脱水蔬菜生产工艺,需要的时间不超过在8h左右,一般从预热到出产品4h即可完成。


3、烘干品质好。热泵烘干工艺生产的蔬菜,产品色泽较好,内在品质稳定。


4、能耗量低。由于热泵烘干工艺利用空气循环,加热温度低,干燥时间短,容量大。所以热泵烘干工艺耗能较少,是一种很好的节能产品。


三、经济技术指标对比


热泵烘干技术的各项经济技术指标均大幅高于传统烘干技术,主要体现在节能、品质、效率等方面。


例如能耗方面:


(1)热泵烘干:据测试,加热器加工1t鲜菜耗标准煤20kg,热泵2.75kW,循环风扇耗电0.2kW,按工作4h计算,其能耗11.8kW,标准煤折算系数407g/(kWh),标准煤4.803kg,总耗能量为20kg+4.803kg=24.803kg(标准煤);


(2)传统烘干:共耗用标准煤240kg,循环风扇耗电2.4kW,折算标准煤系数407g/(kWh),共折合标准煤0.977kg,总耗能量为240+0.977=240.977kg(标准煤)。两种方法的节能效率比为:(1-24.803/240.977)×100%=90%。


    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、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-20~100℃,相对湿度范围一般为15%~80%),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,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,但干燥温度低时干燥速率下降,导致干燥周期较长。


    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。



  热泵烘干前景无限


    能量消耗在干燥中是一个十分重要的问题,若能提高干燥过程的能量利用率,每年可节约大量的能源。因此干燥过程的节能问题被人们所重视,目前,热泵干燥主要是回收干燥废气中的潜热,用于干燥过程。热泵干燥技术就是基于这样背景下发展起来的一种新型节能干燥技术。它利用热泵除去从干燥室出来的湿空气的水分,获得大量潜热后,对除湿后的空气重新加热。


    干燥装置由热泵和干燥两大系统组成。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。热泵压缩机做功并利用蒸发器回收低品位热能,在冷凝器中加以利用。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,使之气化吸热,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同时,湿空气的温度降至露点析出冷凝水,达到除湿的目的。

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