太阳能热耦合热泵干燥系统运行优化研究

【摘要】：干燥行业是耗能较大的产业，在发达国家，大约10%～20%的燃料应用于干燥工艺。随着世界能源的不断短缺和环境的日益恶化，热泵干燥技术因为具有高效节能、成本较低、不污染环境，因而广泛利用于干燥领域。此外太阳能易获取，无污染的特点能与热泵系统很好的耦合，热泵系统加上太阳能加热技术作为辅助的联合干燥系统，可以极大地降低干燥过程的电能消耗。因此，对太阳能热耦合热泵干燥系统的运行进行优化设计具有深远意义。 本论文运用CFD软件对热泵干燥室形状以及导风板的布置进行设计，同时对不同结构干燥室内空气温度场和速度场进行数值模拟并比较分析。结果表明，当导风板向左展开并与水平面成10°夹角时，干燥室内的温度场和速度场的分布最合理，同时物料受热也最均匀。 本论文通过对干燥过程中传热传质模型的研究作为基础，以大型的香菇干燥生产系统为原型，研制一套集热面积为16.8m2太阳能集热器和额定功率为4.5kW空气源热泵的联合干燥系统，并对太阳能和热泵设备进行性能测试，同时采用独立干燥、联合干燥、间歇干燥等五种不同的干燥模式进行香菇干燥实验，对各种干燥工艺下香菇产品的色泽、香味和总体干燥时间、系统干燥能耗等因素进行分析评价，并得出香菇的最佳干燥工艺。 实验表明，在各种实验工况下，太阳能空气集热器平均热效率接近56%，热泵系统的平均COP能达到5.0。太阳能集热器单独干燥工艺比传统的电加热干燥工艺节能84%以上，干燥时间缩短约22%；间歇干燥比传统电加热干燥节能66%以上，干燥时间缩短约37%，同时还能够保产品香菇的干燥品质。 【关键词】：太阳能空气集热器 热泵 干燥 节能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK173
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 选题的目的和意义9-13
• 1.1.1 太阳能干燥装置的特点9-10
• 1.1.2 热泵干燥技术的发展10-13
• 1.1.3 太阳能热泵联合干燥的可行性13
• 1.2 干燥传热传质过程的理论研究13-15
• 1.3 本文的研究内容15-16
• 第二章 干燥过程热质传递理论研究16-27
• 2.1 热量传递和温度场的相关概念16-19
• 2.2 干燥基本理论19-20
• 2.2.1 湿物料含水率19-20
• 2.2.2 物料中水分的分类20
• 2.3 影响干燥速率的因素与干燥曲线20-23
• 2.4 物料传热传质模型的建立23-26
• 2.4.1 平衡水分方程23-24
• 2.4.2 薄层干燥方程24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 干燥系统结构与传热有限元分析27-43
• 3.1 太阳能集热器27-33
• 3.2 集热器实验数据及分析33-35
• 3.3 干燥室的建模35-37
• 3.4 导风板布置与模拟分析37-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 太阳能热耦合热泵联合干燥工艺43-49
• 4.1 工艺流程43-44
• 4.2 太阳能热泵联合干燥模式44-47
• 4.3 干燥实验设计方案47
• 4.4 本章小结47-49
• 第五章 太阳能热耦合热泵联合干燥实验及优化分析49-72
• 5.1 香菇干燥工艺49-53
• 5.1.1 干燥物料工艺参数的确定49-51
• 5.1.2 干燥介质工艺参数的确定51-52
• 5.1.3 干燥所需热量计算52-53
• 5.2 实验设备与测量仪器53-56
• 5.3 不同干燥模式实验结果及分析56-65
• 5.3.1 太阳能集热器单独通风加热干燥实验57-60
• 5.3.2 热泵系统单独通风加热干燥实验60-62
• 5.3.3 热泵除湿加热干燥实验62-64
• 5.3.4 太阳能集热器与热泵系统联合通风加热干燥实验64-65
• 5.4 太阳能辅助热泵间歇干燥实验65-68
• 5.5 本章小结68-72
• 结论与展望72-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80-81
• 附录81

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

谷物干燥热泵性能的实验研究及理论分析    马晓梅,杨晶,王立,童莉葛,边琳

菜豆种子薄层干燥物料内部水分扩散系数的确定    杨俊红,焦士龙,郭锦棠,江菊元,褚治德

考虑收缩的香菇干燥过程模拟研究    李蔚，陈民，涂颉

太阳能与热泵联合干燥木材特性的实验研究    许彩霞;张璧光;伊松林;高建民;王天龙;

稻谷通风干燥装备研制和应用    侯艳芳;于占海;

木材除湿干燥过程中循环风旁通率调控理论分析    胡传坤;高建民;张璧光;

多孔介质对流干燥机理及其模型    张浙,杨世铭

典型热泵干燥装置的参数优化研究    李满峰;李素萍;宋达;王洪宇;刘晓华;

V型太阳能空气集热器热过程的数值模拟    袁旭东,田玫,黄素逸,王崇琦

太阳能最大功率跟踪装置的设计    车本佳;冯毅;

世界能源问题与中国能源安全研究    陆胜利

半导体制冷系统强化传热的研究    黄焕文

玉米热风干燥模拟实验系统的研究    池桂良

太阳能辅助热泵就仓干燥研究与应用    李海峰

太阳能干燥含水结晶硫酸铜技术的研究    冯晓萍

陶粒湿屋面隔热效果的测试研究    杨红霞;戴天兴;刘加平;李盛斌;

地板辐射采暖双向散热系统夏季供冷分析    赫海灵;

陶粒湿屋面传热过程的有限元解法    杨红霞;戴天兴;崔保龙;吴小强;

西安实施太阳能建筑一体化规模化供热适宜性研究    刘寅;李安桂;周光辉;

沥青和水泥混凝土导热特性研究    张仁义;顾强康;林超群;何培;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

30 kW太阳能并网发电系统的应用与运行    沈晨;陈晓明;

平面采光面无阴影影响最佳角度的计算    林媛;

24V/5A太阳能控制器设计    包文俊;黄长杰;

苹果片热泵干燥工艺试验研究    张海红;刘贵珊;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

二次回风空调系统的分析    王翠华;寇丽萍;战洪仁;张先珍;王立鹏;孙国永;

毛细管平面辐射空调传热特性的研究    刘学来;李永安;

直流变频分体式空调简易设计    张其明;高亚南;张风琴;郑枫;

蒸发冷却与机械制冷复合高温冷水机组分析    白延斌;黄翔;孙铁柱;文力;

水蒸汽再压缩热泵系统的性能分析    赵博;马国远;许树学;

海林太阳能辅助地源热泵供热的可行性分析    徐宝江;陈义波;陈九法;李海清;

旋转磁场下纳米磁流体强化氨水鼓泡吸收的实验研究    李增扬;武卫东;刘四美;陈盛祥;丁澎;

真空冷却中上海青下表皮对其传热传质的影响    宋晓燕;刘宝林;

商用车发动机增压器隔热罩形貌优化分析    耿广锐;郎宝永;

甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究    高晓阳

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

我国江南体育在线直播观看 产业投资风险及决策研究    朱震宇

选择性非催化还原与先进再燃技术的实验及机理研究    吕洪坤

生物多孔材料非稳态收缩及其对传热传质影响研究    刘显茜

高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究    李国富

颗粒状切割块茎类蔬菜微波喷动均匀干燥特性及模型研究    颜伟强

冻干—真空微波串联联合干燥苹果的保质和节能工艺及模型研究    黄略略

太阳能地下混凝土存取热试验研究与数值模拟    赵研

小浪底库区采空区稳定性研究    赵忠明

二维超声无磨料抛光工艺参数优选试验研究    蒋建军

方钢管混凝土火灾条件下温度场和温度应力研究    赵永梅

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

热电厂能量利用与节能技术改造研究    李华

数控机床床身系统动态特性分析    李友

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

带嵌件注塑模具冷却过程的边界元分析    张明飞

基于HLA船舶仿真系统设计和时间管理技术研究    董广宇

多功能燃烧弹的研究    田文凯

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

我国木材热泵除湿干燥研究进展    胡传坤;高建民;

旁通率对高温除湿干燥节能效果影响的研究    刘鑫钰;高建民;刘冬;王天龙;

能源安全体系建构的理论与实践    吴磊;

半导体制冷技术及其应用    谈欣柏，章毛连

运用热相似理论确定对流换热系数α    牛永生,张长松,路有昌,戴海潮,彭聪虎

锥状电臂半导体制冷器工作参数的理论分析    宣向春,王维扬

水稻颗粒内部的应力分析    李业波;曹崇文;

玉米颗粒内部的二维传热传质过程    贾灿纯;曹崇文;

水稻干燥模型与干燥机性能预测    曹崇文;刘玉峰;

玉米低温干燥的数学模拟    戴天红,曹崇文,陈存社,钱壬章

    岳连国

木材干燥神经网络建模与智能控制研究    张冬妍

多孔介质对流干燥传热传质机理的研究及其数值模拟    陶斌斌

太阳能与热泵联合干燥木材匹配优化的研究    许彩霞

太阳能半导体制冷/制热系统的实验研究    金刚善

重力回路热管式太阳集热器的理论研究    文玉良

低温差下半导体温差发电器设计与性能研究    屈健

半导体温度控制仪的研制    吴扬

木材热泵除湿干燥实验台设计及湿空气旁通率调控    胡传坤

风冷散热半导体制冷系统性能分析及实验研究    杨建敏

利用太阳能和高温热泵的城市污泥热干化系统技术研究    王明根;方跃飞;袁福平;张璧光;

太阳能干燥系列讲座(7) 木材太阳能干燥    张璧光;

太阳能与热泵节能干燥技术    张璧光;

太阳能干燥知识讲座    梁溥森

太阳能干燥的规模化应用    李佳佳;李立印;

太阳能干燥系列讲座(5) 太阳能供热系统及热计算    张璧光;

我国第一条铜铝复合太阳能集热器生产线投产    王平平;

加州太阳能电站前景光明    成容;

热管式真空管太阳能开水器    许新中;葛洪川;范立新;王强;

太阳能集热器系统的仿真研究    叶宏,葛新石,魏蔚

中国北方太阳能集热器发展探讨    边志敏;杨桂元;

太阳能、蓄热与地源热泵组合系统供热空调设计与应用    李新国;赵军;吕强;王健;

太阳能热水系统与建筑一体化技术的应用 解读福建省地方标准《居住建筑与太阳能热水系统一体化设计、安装及验收规程》    黄夏东;

太阳能热水系统与建筑一体化技术的应用 解读福建省地方标准《居住建筑与太阳能热水系统一体化设计、安装及验收规程》    黄夏东;

太阳能热利用技术在建筑中的应用与研究    孔祥强;李瑛;杨前明;

浅议民用建筑太阳能热水系统应用技术    曹杨;

浅议民用建筑太阳能热水系统应用技术    曹杨;

一种太阳能集热器定时追踪太阳系统    曹艳明;伍保强;

一种太阳能辅助多功能热泵系统    张光玉;

节能供热系统的集中控制    温荃;李玉嘉;

我区建成首个太阳能集热器检测平台    记者 马疆虎

北京将在建筑中应用三十万平方米太阳能集热器    张定友

小城里的太阳梦    薛秀春　刘月月

“低碳的,当然受欢迎”    记者 梁梦勋　通讯员 王福龙 祁振生

农产品加工，国外流行太阳能干燥    崔璐 王香英 窦志浩

真空平板玻璃太阳能干燥房落户扬州    彭晓旭

扬州大学研制成功新型太阳能干燥房    彭晓旭

低碳呼唤“平板”回归    本报记者 刘月月

企业齐唤政策东风    本报记者 徐若滨

复合太阳能技术成建筑节能重要途径    沈阳建筑大学市政与环境工程学院 耿耿　李慧星 肖玮 李贝妮

采用腔体吸收器的线聚焦太阳能集热器的理论及实验研究    翟辉

热泵干燥热力学分析及典型物料干燥性能研究    张绪坤

地源热泵与太阳能集热器联合供暖系统研究及仿真分析    吴晓寒

复合式热泵供热系统的耦合特性研究    刘逸

两级压缩高温热泵干燥木材的研究    张振涛

基于人工神经网络的苜蓿固定深层太阳能干燥过程仿真    钱珊珠

典型冶金物料的微波及组合干燥应用研究    李雨

槽式太阳能直接蒸汽热发电系统性能分析与实验研究    杨宾

严寒地区太阳能-土壤耦合热泵季节性土壤蓄热特性研究    张文雍

严寒地区太阳能—土壤耦合热泵季节性土壤蓄热特性研究    张文雍

太阳能热耦合热泵干燥系统运行优化研究    车本佳

太阳能辅助热泵干燥监测系统设计与性能试验    王施平

太阳能—热泵联合干燥装置研制及罗非鱼干燥实验研究    郭胜兰

用于干燥列车空调机组的热泵装置研制    勾姝云

热泵干燥机数据采集系统的设计和试验研究    马琳

CPC太阳能集热器的性能研究及凝结水辅助加热系统的分析    郝俊勇

蛇形管平板式太阳能集热器试验研究    李俊贤

热泵干燥装置的工质和（火用）分析研究    李满峰

新型CPC真空管式太阳能集热器的模拟研究    高宏宇

平板太阳能集热器抗冻方法研究    李芷昕