太阳能水源热泵组合干燥系统和工艺优化

【摘要】：木材干燥是木制品生产的重要环节也是能耗大户,节能和环保是今后木材干燥研究的主要方向,太阳能热泵组合干燥能够兼顾节能环保与干燥速度,但是组合干燥方式的简单组合并不能发挥出组合干燥的优势,本文开展了太阳能水源热泵组合干燥优化匹配的干燥研究,能够进一步提高节能率。本文介绍了太阳能水源热泵组合干燥系统,对系统的主要部分进行了测试,优化了集热器的控制逻辑,对干燥窑内介质流动进行了模拟,优化了干燥窑内部结构设计。测试结果表明,太阳能集热器供热系数8.49,集热效率41.8%,空气源热泵出风温度55℃,供热系数2.8,水源热泵出风温度为67℃,供热系数3.8.分别在太阳能模式下和水源热泵模式下进行了干燥实验,测试干燥系统的能耗。为进一步降低能耗,设计实验研究不同干燥阶段旁通率和风速对节能率的影响,获得落叶松干燥优化工艺,即在含水率在60%-40%阶段,旁通率为0.3,风机速度2.5m/s,在含水率为40%-30%阶段,旁通率为1,风速为2.5m/s,在含水率为30%-25%阶段,旁通率为1.81,风速为2.5m/s。在含水率为25%-20%阶段,旁通率为2.56,风速为2.5m/s,含水率在20%-15%阶段,不除湿,风速为1.5m/s,含水率在15%以下,不除湿,风速为lm/s。实验结果表明,应用统一干燥基准,在工艺优化后的组合干燥比未经优化的干燥工艺节能14.6%,相比传统干燥节能47.5%,干燥周期仅延长8.89%。 【关键词】：太阳能 水源热泵 组合干燥 工艺优化 落叶松
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S782.31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-21
• 1.1 我国能源环境现状9-10
• 1.2 木材干燥能耗状况10-11
• 1.3 太阳能研究现状11-13
• 1.3.1 国外太阳能木材干燥研究进展11-12
• 1.3.2 我国太阳能干燥研究进展12-13
• 1.4 除湿干燥研究现状13-15
• 1.4.1 除湿机的原理13-14
• 1.4.2 除湿干燥国内研究现状14-15
• 1.4.3 除湿机进一步发展的制约因素15
• 1.5 太阳能干燥工艺及联合干燥技术15-18
• 1.5.1 太阳能预干技术15-16
• 1.5.2 太阳能联合木材干燥技术16-18
• 1.6 小结与研究意义18-19
• 1.7 研究内容19-21
• 2 太阳能水源热泵组合干燥系统21-29
• 2.1 太阳能热泵联合干燥系统平台22-23
• 2.2 组合干燥系统的工况模式23-24
• 2.3 干燥窑结构24
• 2.4 干燥窑的热力计算24-29
• 2.4.1 干燥周期内材积水分蒸发量24-25
• 2.4.2 木材干燥阶段的热量消耗25-27
• 2.4.3 不同阶段干燥窑能耗对比27-28
• 2.4.4 循环水量的计算28-29
• 3 干燥系统测试及优化29-45
• 3.1 太阳能集热器性能测试29-33
• 3.1.1 实验仪器29-31
• 3.1.2 实验方法31
• 3.1.3 实验结果分析31-33
• 3.2 太阳能集热器工控模式33-34
• 3.3 热泵性能测试34-37
• 3.3.1 实验设备34-35
• 3.3.2 实验方法35
• 3.3.3 实验结果及分析35-37
• 3.4 干燥窑内部流场优化37-44
• 3.4.1 实验方法37-41
• 3.4.2 实验结果及分析41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 木材干燥工艺实验45-53
• 4.1 太阳能木材干燥实验45-48
• 4.1.1 实验材料45
• 4.1.2 实验方法和数据测试45
• 4.1.3 干燥基准45-46
• 4.1.4 实验结果与分析46-48
• 4.2 水源热泵干燥工艺实验48-52
• 4.2.1 实验材料48
• 4.2.2 实验方法和数据测试48-49
• 4.2.3 干燥基准49
• 4.2.4 实验结果与分析49-52
• 4.3 本章小结52-53
• 5 组合干燥优化匹配53-63
• 5.1 热泵旁通率对于除湿节能效果的影响53-56
• 5.1.1 实验材料53
• 5.1.2 数据测量53-54
• 5.1.3 实验方法54
• 5.1.4 实验结果与分析54-56
• 5.2 循环风速的优化56-59
• 5.2.1 实验材料56
• 5.2.2 数据测试56
• 5.2.3 实验方法56-57
• 5.2.4 实验结果及分析57-59
• 5.3 落叶松组合干燥优化匹配实验59-62
• 5.3.1 实验材料59
• 5.3.2 数据测试59
• 5.3.3 实验方法59-60
• 5.3.4 实验结果和分析60-61
• 5.3.5 干燥质量检测61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 6 结论与建议63-65
• 6.1 结论63
• 6.2 创新点63-64
• 6.3 建议64-65
• 参考文献65-69
• 个人简介69-71
• 导师简介71-73
• 获得成果目录清单73-75
• 致谢75

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