开式空气循环热泵干燥系统性能仿真分析

为解决能源使用效率低、HCFC/HFC等非环保制冷剂使用等问题,提出了不同于传统干燥技术的以空气为工质的空气循环热泵干燥(ACHPD)系统新技术。建立了数学仿真模型,通过所构建实验台的实验结果进行验证,干燥速率误差在±0.01%以内,系统功率误差在±7%以内。与传统的电加热器干燥(EHD)系统相比,当水质量蒸发率从0.75 kg/h增至3.45 kg/h时,ACHPD系统的节能率达到15%~27%。进气温度由10℃增至40℃和相对湿度由30%增至80%分别使单位除湿能效比(MER)降低约7%和21%。膨胀机效率由0.55增至0.8和压缩机效率由0.4增至0.9会使系统的能效分别降低17%和36%。

热泵干燥系统几种循环的对比分析与研究

基于对热泵干燥机理和干燥除湿过程的分析 ,对比研究了几种典型的热泵干燥系统 ,结果表明 :加装辅助冷却器的热泵干燥系统具有除湿快。

CO_2跨临界循环特性对热泵干燥系统的影响

对CO2跨临界循环的超临界放热特性和运行规律进行了分析,根据这些特性,对其应用于干燥热泵系统进行了探讨,并对蒸发温度、过热度及气体冷却器出口温度对系统除湿率的影响做出分析。研究表明CO2跨临界循环放热段存在大的温度滑移,气体冷却器出口温度低有利于系统运行,这些特点非常适合干燥系统,而且干燥系统除湿率也受到这些特性的影响,系统存在最优运行压力和最佳的蒸发温度与气体冷却器出口温度组合。

开式循环吸收式热泵系统变工况性能研究

开式循环吸收式热泵是用于燃气潜热及水回收的新技术。本文建立了开式循环吸收式热泵系统变工况分析模型。首先,在设计条件下,进行了系统设计及性能模拟;其次,在系统确定条件下,改变输入参数,进行了系统变工况性能的分析。结果显示,在选择参数变化范围内,系统性能变化不大,运行比较稳定,变工况性能较好。烟气温度、流量及冷却水温度、流量增加时,系统性能系数及水回收率变化相反,实际过程中可以作为互相调节的参数,简化了调节手段。输出热负荷相同条件下,烟气湿度增加时系统性能变化较小,系统变工况性能最稳定,最利于系统的稳定运行。

纸机干燥部开式供热系统中喷射式热泵的结构分析

借助PHOENICS软件平台 ,通过求解二维N S方程 ,模拟分析了喷射式热泵内部复杂的流动情况。从机理上解释了激波形成的条件 ,及其对喷射式热泵性能的影响。通过调整喷射式热泵结构 ,避免了吸收室内回流区的形成 ,从而将喷射系数提高 4 %。

热泵除湿干燥系统循环风旁通率的试验

结合试验,分析循环风的状态与热泵除湿干燥系统能耗的关系。结果表明:循环风的旁通率对热泵除湿干燥系统的除湿比能耗具有一定的影响;不同干燥介质状态下,存在一个最佳的旁通率,此时热泵除湿干燥系统的除湿比能耗最低。

CO_(2)跨临界高温热泵干燥系统优化设计

干燥工艺在工、农业生产中被广泛使用但耗能巨大,通过CO_(2)热泵干燥技术有望降低其能耗并减缓环境问题。文中在CO_(2)跨临界基本热泵干燥系统的基础上,提出CO_(2)跨临界复叠式热泵干燥系统和CO_(2)跨临界双级压缩并联加热热泵干燥系统。并且通过建立热力学模型将其最优性能系数C_(OPh)和单位能耗除湿率R_(SME)与R134a双循环热泵干燥系统进行了比较。研究发现,它们相较于CO_(2)基础系统性能均有提升,尤其是双级并联加热系统,其C_(OPh)与R_(SME)均超过R134a系统。进一步的分析显示,增加蒸发温度、降低气冷器出口温度对CO_(2)跨临界热泵干燥系统的性能提升起到了关键作用。此外,文中也探究了补气系数和干燥出风温度对CO_(2)跨临界热泵干燥系统的影响。研究结果表明:经过优化改进的CO_(2)跨临界热泵干燥在高效节能方面表现出色,展现了替代R134a热泵干燥系统的潜力,同时也为解决干燥工艺高能耗的问题提供了创新性和可行性的解决途径。

复叠式与二级压缩式热泵冷冻干燥系统循环特性比较

为了降低干燥过程的能耗,提高冷冻干燥过程的经济性,故以R600a/R290和R290为工质,分别构建了复叠式循环和二级压缩式循环的热泵冷冻干燥系统。对2种热泵干燥系统的构建方法和循环性能进行了分析和计算,并讨论了中间温度、加热温度和冷阱温度变化对系统循环特性的影响。计算结果表明,复叠式热泵循环和二级压缩式热泵循环均可用于冷冻干燥系统;在常规的冷冻干燥条件下,系统中采用复叠式热泵循环较适宜。

循环式稻谷热泵除湿干燥系统性能的实验研究

针对于循环式干燥塔的高温差、变负荷的特性,本文研发了一种新型循环式稻谷热泵干燥系统,并对其进行稻谷干燥的实验研究。实验结果表明:该系统可以在16~23℃的环温条件下,实现送风温度范围为63~70℃,且其制热性能系数达到了4.04~4.65,整个干燥过程的除湿能耗比为3.31 kg/(kW·h)。系统平均每降1%水分的稻谷烘干成本为2.42元/t(干稻谷),相对于燃油型和生物质型稻谷干燥系统,该系统的干燥成本分别降低了64.41%和42.38%。本文研究为热泵系统在循环式谷类塔式干燥系统应用提供了技术支持和理论依据。

开式循环热泵污水浓缩系统的模拟及优化分析

热泵系统应用于污水低温蒸发浓缩时,是一种节能高效、使系统又不易结垢的污水浓缩处理方式。为分析一种基于西安的气候条件,实际开式空气循环热泵系统的运行经济性。首先,考虑管路及元件损失,建立实际系统的热力学模型;然后,通过费用年值法建立系统经济性评价模型,评估平均单位成本;最后,对实际系统进行模拟计算,提出系统运行的新模式,得到最优运行条件,从系统运行参数方面指出了进行性能优化的方法。研究结果表明:经优化的实际系统月平均单位质量蒸发水耗电量为0.3508 kWh/kg;本系统支出费用比文献中闭式热泵干燥系统的费用低近三分之一,由此证明开式空气循环热泵干燥技术在污水浓缩、物料干燥领域具有巨大的能效优势。

基于Trnsys的太阳能热泵苜蓿干燥系统优化研究

为了提高太阳能辅助水源热泵苜蓿干燥系统的干燥效率和性能系数,从设计和运行两个方面进行模拟研究。利用Trnsys软件设计并搭建了系统仿真模型,输入室外天气参数,对储热水箱体积、水冷集热器流量和是否带有空气-空气热交换器进行模拟研究。结果显示:在储热水箱最佳体积为0.5 m^(3)、水冷集热器最佳流量为0.3 kg/s条件下,不带热交换器可以有效干燥40 kg新鲜苜蓿,带热交换器可以有效干燥50 kg苜蓿。

新型热泵干燥系统恒温干燥模式下的性能研究

热泵干燥技术因其特殊的干燥原理既节能环保,又能保证产品的综合品质。本文通过实验研究与理论分析,对新型的多功能封闭式热泵干燥技术在恒温干燥模式下的性能进行了研究。当干燥条件和干燥阶段在不同的情况下时,最佳干燥介质旁通率也应随之变化,以实现能耗效益最大化的单位能耗除湿量(SMER)。实际干燥过程中,干燥温度的增加,热量产生量会随之增加。但温度超过一定范围后,性能系数(COP)会下降。因此,为了获得最佳的干燥性能,应该在合适的温度范围内选择干燥温度,并根据干燥介质参数实时调节旁通率。

太阳能多热源热泵干燥系统多目标优化

为提高太阳能联合空气源热泵干燥系统的经济效益、环保效益以及太阳能利用率,提出了一种太阳能多热源热泵(solar assisted multi-heat source heat pump, SMSHP)干燥系统。采用模糊层次分析法,该研究选取集热器倾角、集热器面积、水箱容积、热泵功率、水泵流量、空气流量为变量,以SMSHP干燥系统的经济性、系统性能、节能性为优化目标,建立SMSHP干燥系统基于模糊层次分析法的多目标优化模型,得到SMSHP干燥系统的多目标优化函数,并通过正交试验法选出25组优化组合。另外,基于TRNSYS软件搭建了SMSHP干燥系统仿真模型,将25组优化组合参数下的系统进行仿真分析,得出最优参数组,并通过TRNSYS仿真模型验证了最优参数组的实用性和可靠性。研究结果表明,最优参数组为:集热器倾角为35°、集热器面积为40 m^(2)、水箱体积为1.5 m^(3)、热泵功率为10 kW、集热泵流量为2 700 kg/h、空气流量为3 500 m^(3)/h,此组参数下,SMSHP干燥系统成本降低了4.78%,系统性能提高了17.08%,节能性提高了9.41%,各项指标综合提升了6.27%。该研究从多影响因素出发,采用模糊层次分析法对太阳能多热源热泵干燥系统进行多目标优化分析,对提高系统的综合性能具有重要的指导意义。

旁通排气对热泵干燥系统性能的影响研究

热泵干燥设备是一种新型的消防水带干燥设备,为解决热泵干燥设备的能源浪费等问题,研发了一款采用空气源热泵技术并集成旁通排气系统的消防水带热泵干燥设备。为评估旁通与排气策略对消防水带干燥特性的影响,设计了一项针对消防水带热泵干燥装置的性能测试试验。试验结果表明,实施排气策略后,系统制热系数提高了2.8%,单位能耗除湿量提高了13.5%;实施旁通策略后,系统制热系数提高了8.5%,单位能耗除湿量提高了24.5%。研究结果表明,与传统的开闭一体式干燥模式相比,采用旁通排气联合操作模式在节能方面效果更显著。

闭式热泵干燥系统制冷剂应用性能分析

对两种不同的闭式热泵干燥系统分别在以R22、R134a、R245fa、R1224yd(Z)、R1234ze(E)为制冷剂进行系统性能分析,通过EES软件分析冷凝温度、蒸发温度、旁通率、干燥室空气入口温度、干燥室空气入口相对湿度对两种系统除湿能耗量(SMER)、性能系数(COP值)的影响变化规律得到两种系统均在采用工质R245fa时,其性能最好;系统采用带补气能提升系统性能。

热泵冷冻干燥系统的循环性能优化

为降低冷冻干燥过程的能耗,提高冷冻干燥装置的经济性,构建了以 NH3为工质的二级压缩和复叠式热泵冷冻干燥系统。通过对热泵系统的循环特性计算,研究了冷冻干燥操作条件变化对循环特性的影响,并对中间温度进行了优化。计算结果表明:复叠式热泵循环和二级压缩热泵循环均可用于冷冻干燥系统;在常规的冷冻干燥条件下,选用复叠热泵循环较优;在满足冷冻干燥操作条件的前提下,可适当降低加热温度、提高冷阱温度来提高系统的循环性能;系统中间温度的变化对系统的供热系数影响较小,由等压比法确定的中间温度更为合理。

开式吸收式热泵型真空干燥系统建模及性能分析

针对传统谷物干燥能耗高,粉尘、废热污染严重,干燥品质较差的问题,提出了一种连续型谷物真空干燥系统,该系统采用开式吸收式热泵回收利用谷物在干燥过程中产生的水蒸气及其汽化潜热,兼具低温真空干燥与热泵节能的双重优势。以连续型真空干燥滚筒实验为依据,设计了基于开式吸收式热泵的连续型真空干燥系统;建立了该系统的物质、能量守恒数学模型;并依托Aspen Plus软件对整个系统流程进行建模,分析了干燥压力、溶液热交换器效率、加热温度和稀溶液浓度对系统性能系数(coefficient of performance,COP)及干燥能耗的影响。结果表明:设计工况下系统COP为1.7285,干燥能耗为3346.92 kJ/(kg·H2O),降低当前传统谷物干燥机能耗的37%;该系统在理论上具有可行性且节能效果显著。提高溶液热交换器效率、降低加热温度以及降低稀溶液浓度均能提高系统COP,降低干燥能耗。

热泵技术在粮食干燥中的应用研究

干燥是粮食储藏的重要环节之一,不同的干燥方式对粮食的品质以及能源的消耗和环境影响不同。根据干燥方式的发展以及应用前景,分析了几种传统的干燥技术和装置的国内外发展状况,并对各干燥方式进行比对,阐述了热泵干燥技术发展历程以及国、内外干燥工艺和干燥机理的研究进展,各干燥方法的优缺点,并结合我国基本国情与智能农业发展目标,对我国热泵技术在粮食干燥问题上发展趋势进行论述,为热泵干燥技术的深入研究提供参考。

空气源热泵辅助供热太阳能干燥系统性能研究

针对单一的太阳能干燥易受天气影响的缺陷,设计并构建了一种空气源热泵辅助供热的太阳能干燥系统,测试分析了系统的热力性能及干燥能效比。实验测试结果表明:在日总太阳辐射为15.3～21.6MJ/m2的条件下,太阳能热风干燥子系统的日平均集热效率为0.343～0.534,空气源热泵热风干燥子系统的性能系数为2.52～3.61。与常规的干燥系统相比,空气源热泵辅助供热太阳能干燥系统具有较大的节能潜力。

全封闭热泵干燥装置监控系统的设计与试验

为了改善干燥试验过程中的监控方式,提高了试验的精确性和效率,减轻了试验人员的工作负荷,并支持后期数据分析,该课题将热泵干燥技术、自动检测控制技术、SCADA技术融合,开发出一套由热泵干燥装置、数据采集与监控系统组成的热泵干燥监控系统。系统由一套全封闭的热泵干燥装置执行干燥过程;数据采集系统采集干燥现场数据,OPC服务器通过通信协议获取数据;监控系统主要具备PLC自动控制和PC机监控功能。试验结果表明,该系统能够实现温湿度精确控制,并具备数据的实时显示、归档、信息报警等功能,将作为后续研究的试验平台。