节能型烘干机及其节能装置监测系统的研究

【摘要】：茶叶的烘干是制茶中重要的步骤同时也是耗能最大的过程。现今的茶叶烘干机将烘干茶叶过程中产生的热湿气直接排放在空气中，能量利用率不高，不仅浪费了大量的能量而且对环境造成了污染，这严重制约了茶叶产业的发展。为了改善这种情况，迫切地需要设计一种节能型茶叶烘干机来推动茶叶产业的发展。换热器是广泛应用于工业生产过程中的节能装置，它可以回收工业生产设备产生的余热，提高设备的能量利用率，因此可以将其应用在茶叶烘干机上进行节能。目前的换热器设备常常发生泄漏、结垢，所以需要对换热器的运行状况进行实时监测来保证其正常工作。现有的监测系统存在着成本高、安装繁琐、编程复杂、难以实现和外设进行信息交换等缺点，已经越来越难以满足生产上的需要，因此有必要对监测系统进行研究。 本文以6CHZ-7型箱体式茶叶烘干机为对象，主要做了以下工作： （1）设计了一种管壳式换热器，创新地将管壳式换热器和目前使用范围最广的箱体式茶叶烘干机结合起来，使茶叶烘干机达到节能的效果。该节能型茶叶烘干机在烘干过程中产生的热湿气经过换热器的余热回收之后再进行排放，提高了能量利用率，同时减小了对环境的污染。 （2）针对现有的换热器监测系统存在的缺点，设计了基于LabVIEW的在线监测系统。通过对换热器冷热流体进出口温度的监测来确定换热器的效率；通过对所研究管道的流量和压差的监测来检查换热器有无内漏、结垢，确定换热器热阻的大小进而判断换热器需不需要清洗，保证了换热器的正常运行。 将设计的节能型烘干机和普通烘干机进行了现场对比试验，试验结果表明节能型烘干机相比于普通烘干机的耗电量减少了37%，换热器的换热效率达到了65%。基于LabVIEW的换热器监测系统运行状况良好，达到了预期目标。 【关键词】：茶叶烘干机 节能 管壳式换热器 LabVIEW 监测系统
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 茶叶烘干机的发展现状10-12
• 1.3 换热器的重要性12-13
• 1.4 典型换热器的介绍13-19
• 1.4.1 管壳式换热器13-16
• 1.4.2 板式换热器16-17
• 1.4.3 热管式换热器17
• 1.4.4 螺旋板式换热器17-18
• 1.4.5 翅式换热器18-19
• 1.5 在线监测系统的发展现状19-21
• 1.6 研究内容21-23
• 第2章 节能型茶叶烘干机的设计23-33
• 2.1 箱体式茶叶烘干机的原理23-24
• 2.2 箱体式烘干机的换热器的设计24-29
• 2.2.1 管壳式换热器的选型26
• 2.2.2 换热方式的选择26
• 2.2.3 冷热流体在管壳程中的分配26-27
• 2.2.4 换热器材料的选择27
• 2.2.5 换热管在管板上的固定方式27
• 2.2.6 换热管在管板上的排列方式27-28
• 2.2.7 换热管直径和数目的选择28
• 2.2.8 换热管的中心距28
• 2.2.9 管板与壳体的连接方式和厚度28-29
• 2.2.10 进出口连接管的直径29
• 2.3 节能型茶叶烘干机的节能原理29-30
• 2.4 换热效率和热阻的计算30-32
• 2.4.1 换热效率的计算30-31
• 2.4.2 换热器热阻的计算31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 换热器监测系统的硬件设计33-45
• 3.1 引言33-34
• 3.2 监测系统的硬件总体方案设计34-35
• 3.3 传感器模块设计35-40
• 3.3.1 温度传感器35-36
• 3.3.2 压差传感器和流量传感器36-40
• 3.4 信号调理电路模块40-42
• 3.5 电源模块42-43
• 3.6 数据采集模块43-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第4章 换热器监测系统的软件设计45-61
• 4.1 虚拟仪器 LabVIEW 简介45-46
• 4.2 软件的总体设计和功能划分46-48
• 4.3 数据采集模块48-49
• 4.4 数据处理模块49-56
• 4.4.1 数据滤波49-54
• 4.4.2 数据误差的处理54-55
• 4.4.3 超限报警55-56
• 4.5 数据库创建、数据存储和数据查询模块56-59
• 4.5.1 LabVIEW 的 LabSQL 数据库工具包57
• 4.5.2 SQL 语言57-58
• 4.5.3 实验系统的数据库的设计58-59
• 4.6 波形存储和回放59-60
• 4.7 本章小结60-61
• 第5章 实验结果与分析61-67
• 5.1 节能型烘干机和普通烘干机的对比实验61-62
• 5.2 基于 LabVIEW 的换热器监测系统实验62-66
• 5.2.1 监测系统参数的设置62-63
• 5.2.2 检查数据显示功能63-64
• 5.2.3 检查数据的存储和查询功能64-65
• 5.2.4 检查波形的回放和存储功能65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 全文总结和展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 附录 A75-77
• 附录 B77-79
• 附录 C79-81
• 攻读硕士期间发表的论文81

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