空气源热泵联合太阳能系统干燥核桃的研究

【摘要】：大理漾濞县的主要经济作物是大泡核桃,新鲜核桃采摘剥皮后其表面会快速氧化,放置几天后果仁会发生霉变。所以通常都需要对新鲜的核桃进行干燥,以便其储存、加工、出售。在当地采用的大多数干燥方式为自然晾晒和煤烤房烘烤,不仅干燥时间长干燥品质一般而且燃烧排放的废气污染环境。本文针对以上问题,采用理论与实验相结合的方法完成了以下几项内容:1.理论分析核桃干燥过程,为了解核桃干燥性质,改变了干燥介质的温度、湿度对核桃干燥过程影响的初步试验。结果表明,干燥介质的温度对核桃干燥过程及果壳、果仁色泽、品质影响较大。湿度对其干燥前期有一定影响,后期影响减弱,根据前期实验显示核桃需要在干燥前期大量排湿,否则对其果壳及果仁颜色影响很大。并选取三种薄层干燥模型采用origin软件对其干燥过程进行拟合,对比后发现page模型的拟合程度较好并得到干燥模型表达式。2.根据大理当地的气候特征,出于环保、节能的角度,采取太阳能空气集热器与热泵联合干燥系统,并对选定的干燥工况和工作模式下的空气源热泵与太阳能联合干燥系统进行设计计算,根据所需热负荷确定了空气集热器的有效面积以及热泵系统内冷凝器与蒸发器的面积、热泵压缩机功率等。3.采用三因素三水平正交法,综合对比干燥时间与干燥品质两个因素得到最佳干燥工艺方案。采用最佳干燥工艺方案进行两组实仓实验,并与日晒实验进行比对。分析实验结果,最佳干燥工艺方案用时短、干燥效果佳、终态含水率符合标准。4.对太阳能热泵联合干燥系统分别进行了性能测试。太阳能空气集热器温升保证率和集热器瞬时热效率较高,属于高效集热器;热泵系统供热系数大于2;联合干燥系统可以连续稳定向干燥箱提供符干燥要求的热干空气。5.从能耗、经济、社会效益的角度分析太阳能联合热泵系统干燥核桃是可行的。 【关键词】：新鲜核桃 联合干燥 含水率 最佳工艺方案
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S664.1;S214.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 核桃干燥现状11-14
• 1.3 太阳能-热泵联合干燥国内外研究现状14-17
• 1.3.1 太阳能-热泵联合干燥国外研究现状14-16
• 1.3.2 太阳能-热泵联合干燥国内研究现状16-17
• 1.4 论文主要研究内容17-18
• 1.5 论文创新18-19
• 第2章 核桃干燥原理与核桃干燥特性实验19-32
• 2.1 核桃的干燥19-22
• 2.1.1 干燥原理及过程19
• 2.1.2 干燥过程的蒸发19
• 2.1.3 干燥特性曲线19-20
• 2.1.4 干燥阶段20-21
• 2.1.5 核桃干燥的特性21-22
• 2.2 干燥特性试验22
• 2.2.1 实验的材料与设备22
• 2.3 实验测试指标22-23
• 2.3.1 水分22
• 2.3.2 干燥速率22-23
• 2.3.3 耗电量的测定23
• 2.3.4 水分比MR23
• 2.4 核桃干燥特性的初步实验23-26
• 2.4.1 温度对核桃干燥过程的影响23-25
• 2.4.2 湿度对核桃干燥过程的影响25-26
• 2.5 核桃薄层干燥的数学模型26-32
• 第3章 太阳能与热泵联合干燥系统设备的设计计算32-43
• 3.1 设计要求32-34
• 3.1.1 干燥过程中的耗热量33
• 3.1.2 核桃干燥过程中的排水量33-34
• 3.1.3 干燥过程中空气消耗量34
• 3.2 太阳能供热系统的确定34-37
• 3.2.1 太阳能集热器面积的确定34-35
• 3.2.2 太阳能供热系统的空气流量35
• 3.2.3 太阳能集热器选型35-37
• 3.3 热泵系统的确定37-41
• 3.3.1 热泵热负荷的确定38
• 3.3.1.1 干燥核桃所需消耗热量38
• 3.3.1.2 通过冷凝器的参数38
• 3.3.2 热泵循环的热计算38-40
• 3.3.2.1 制冷工质的流量39
• 3.3.2.2 压缩比与理论供热系数39-40
• 3.3.2.3 压缩机功率40
• 3.3.3 蒸发器面积的确定40-41
• 3.3.4 冷凝器面积的确定41
• 3.4 其他设备选型41-43
• 第4章 最佳工艺干燥方案及干燥实验43-53
• 4.1 实验目的43
• 4.2 实验方法与设备43
• 4.3 核桃干燥工艺的研究43-46
• 4.3.1 三水平三因素正交实验43-44
• 4.3.2 正交实验结果与分析44-46
• 4.4 最佳干燥工艺方案实仓实验46
• 4.5 实验结果与分析46-51
• 4.5.1 最佳工艺干燥曲线与日晒干燥进行比较46-48
• 4.5.2 增仓实验48-51
• 4.5.2.1 不同厚度干燥曲线对比48-49
• 4.5.2.2 不同层干燥曲线对比49-51
• 4.5.3 不同分层温度变化51
• 4.6 核桃干燥品质51-53
• 第5章 系统性能测试53-60
• 5.1 太阳能空气集热器性能测试53-57
• 5.1.2 测试结果与分析53-56
• 5.1.3 太阳能集热器的热效率分析56-57
• 5.2 热泵系统性能分析57-60
• 5.2.1 测试结果与分析57-60
• 第6章 经济效益分析60-64
• 6.1 能耗分析60-61
• 6.1.1 能源角度分析60
• 6.1.2 劳动力角度分析60-61
• 6.1.3 产品销售角度分析61
• 6.2 太阳能与热泵联合系统的初投资61-62
• 6.2.1 联合装置初投资61
• 6.2.2 运行维护费用61-62
• 6.2.3 出售获利62
• 6.2.4 成本回收期62
• 6.3 社会效益62-64
• 第7章 结论与展望64-66
• 7.1 结论64-65
• 7.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 附录69-72
• 攻读学位期间发表的学术论文和研究成果72-73
• 致谢73

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