太阳能辅助热泵就仓干燥研究与应用

【摘要】： 就仓干燥是粮库普遍采用的一种粮食干燥方式,常规的自然通风就仓干燥存在干燥时间长,电耗高,干燥不均匀以及受天气影响大等缺点。从降低干燥能耗,提高干燥效果的角度,需要发展新的就仓干燥工艺。本文对一种新型就仓干燥工艺展开研究。该工艺将太阳能空气集热器、热泵和翻粮机结合使用,以期实现干燥过程节能、短时、高效。本文针对太阳能辅助热泵就仓干燥工艺设计中的相关技术展开理论研究,同时对系统的实际应用效果展开实验测试与分析。 从设计干燥通风参数的角度,研究粮食干燥过程热质传递的计算方法。总结三种深床干燥模型并计算分析各种模型的适应性。基于模型计算进行干燥规律分析。同时提出一种利用CFD软件进行粮食干燥计算的方法。根据昆明地区的逐时气象参数进行的模拟计算表明,环境空气加热升温8℃后入仓干燥,可以实现降低2%的水分耗时小于10天。 从设计通风系统的角度,对仓外的通风系统和仓内的空气分配系统进行设计与分析。在昆明直属库制作安装96m2太阳能空气集热器和额定功率为22kW的空气源热泵。结合粮仓的实际确定仓外设备并联连接方案和仓内地上笼空气分配方案。通过各部分的阻力计算确定系统的送风机参数。 从评估加热设备性能和干燥工艺效果的角度,对太阳能和热泵设备进行性能测试,开展实仓干燥实验。加热设备的性能测试表明,在实验工况下,太阳能空气集热器的平均热效率达到63%,最高加热量达到62.8kW;热泵平均COP达到5.7,平均加热量达到78kW。实仓测试表明,太阳能辅助热泵就仓干燥工艺能耗水平低,吨粮降低1%水分耗电量为1.24kWh/(1%·t);降水速度快,水分由12.9%降低到12.5%耗时42h;干燥均匀性好,测点最大水分差由4.7%降低到2.8%;同时能够保持干燥粮食品质。 【关键词】：太阳能空气集热器 热泵 翻粮机 就仓干燥 干燥模型
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU834.1;TU18
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 符号说明10-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 粮食干燥的意义12
• 1.2 粮食干燥的现状12-13
• 1.3 就仓干燥技术的发展与应用13-18
• 1.3.1 就仓干燥技术的发展14
• 1.3.2 就仓干燥技术的现状14-16
• 1.3.3 就仓干燥技术适用条件16-18
• 1.4 本文的研究内容18-19
• 第二章 太阳能辅助热泵就仓干燥工艺构成19-24
• 2.1 工艺流程19-20
• 2.2 工作模式20-22
• 2.3 系统设计方法22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 干燥过程热质传递计算与分析24-52
• 3.1 谷粒的干燥特性24-31
• 3.1.1 平衡水分方程24-27
• 3.1.2 薄层干燥方程27-31
• 3.2 深床干燥模型31-42
• 3.2.1 对数模型31-32
• 3.2.2 平衡模型32-34
• 3.2.3 非平衡模型34-37
• 3.2.4 附加方程与关系式37-38
• 3.2.5 深床干燥模型的比较38-42
• 3.3 基于模型计算的干燥规律分析42-44
• 3.3.1 气流温度对干燥过程的影响42
• 3.3.2 气流湿度对干燥过程的影响42-43
• 3.3.3 气流速度对干燥过程的影响43-44
• 3.3.4 干燥区现象及干燥不均匀性44
• 3.4 CFD软件用于干燥计算的可行性44-49
• 3.4.1 控制方程45-47
• 3.4.2 求解方法47
• 3.4.3 结果分析47-49
• 3.5 实际通风参数计算49-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 设备与通风系统52-64
• 4.1 太阳能辅助热泵就仓干燥设备52-55
• 4.1.1 太阳能空气集热器52-53
• 4.1.2 热泵53-54
• 4.1.3 翻粮机54-55
• 4.2 仓外通风系统方案55-58
• 4.2.1 送风系统55-57
• 4.2.2 回风系统57-58
• 4.3 仓内地笼布置方案58-59
• 4.3.1 地笼方案选取58
• 4.3.2 选定地笼参数58-59
• 4.4 系统阻力计算59-63
• 4.4.1 冷凝器通风阻力60
• 4.4.2 集热器通风阻力60-61
• 4.4.3 管道通风阻力61-62
• 4.4.4 粮堆通风阻力62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 系统运行实验64-83
• 5.1 加热设备性能实验64-72
• 5.1.1 实验方法与仪器64-65
• 5.1.2 太阳能空气集热器性能分析65-67
• 5.1.3 热泵性能分析67-70
• 5.1.4 风机及管道对系统加热量的影响70-71
• 5.1.5 联合系统性能分析71-72
• 5.2 实仓干燥实验72-81
• 5.2.1 实验仓房及粮食72
• 5.2.2 实验方法与仪器72-75
• 5.2.3 结果分析75-81
• 5.3 本章小结81-83
• 第六章 总结83-86
• 6.1 研究结论83-84
• 6.2 工作展望84-86
• 参考文献86-89
• 附录189-93
• 致谢93-94
• 攻读学位期间发表的学术论文94-96

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