熱泵干燥技術(shù)的應(yīng)用

一、熱泵烘干的工作原理

熱泵是根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理，采用少量的電能驅(qū)動(dòng)熱泵，通過熱泵裝置中的構(gòu)成部分—蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥或節(jié)流閥，促使工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)( 吸收外界空氣中熱量，或回收干燥過程中排氣余熱) —壓縮—冷凝—節(jié)流—蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，使空氣環(huán)境中的能量搬運(yùn)至烘箱( 房) 內(nèi)，烘箱內(nèi)熱空氣經(jīng)過反復(fù)循環(huán)升溫，吸收物料中水分，自身降溫加濕，經(jīng)熱風(fēng)排濕或冷凝除水過程把物料中水分排除帶走，終實(shí)現(xiàn)物料連續(xù)干燥。

熱泵烘干過程中，若消耗了一份的能量( 電能) ，它同時(shí)從環(huán)境空氣中吸收轉(zhuǎn)移三份的能量( 熱量) 到干燥介質(zhì)中，相對(duì)于電熱烘干機(jī)而言，就節(jié)約了三分之二的電能，熱泵憑其高 效節(jié)能的大特點(diǎn)成了備受關(guān)注的新型綠色能源產(chǎn)業(yè)。

二、熱泵烘干設(shè)備的應(yīng)用

中國(guó)農(nóng)作物種類豐富，特色產(chǎn)品如荔枝、龍眼、香蕉、木瓜、薯類、煙葉、茶葉、中藥材等產(chǎn)量大，常常需要再加工，現(xiàn)有加工企業(yè)多是中小規(guī)模的廠家，目前多是采用蒸氣或電熱風(fēng)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品干燥，熱泵烘干技術(shù)只是開始在中小農(nóng)產(chǎn)品加工廠家嘗試使用。

物料烘干是一個(gè)巨大耗能過程，大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó) 家用于烘干的能耗占全國(guó)能耗的 7%—15%，熱效率僅為 25%—60%，空氣能熱泵烘干作為能將降低能源消耗和提高烘干產(chǎn)品質(zhì)量?jī)烧咄?美統(tǒng)一起來的技術(shù)將給烘干(干燥) 行業(yè)帶來重大的技術(shù)革命。大部分烘干脫水的農(nóng)產(chǎn)品要求是既不能炭化和糖化，更不能使物料內(nèi)部的各種有益元素流失，通常烘干溫度 55℃就是一個(gè)臨界點(diǎn)，而熱泵烘干設(shè)備能有效的控制這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

農(nóng)作物種類豐富，產(chǎn)量大，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，每年因?yàn)椴荒芗皶r(shí)加工而損失的農(nóng)產(chǎn)品的量很大。熱泵烘干設(shè)備的成功運(yùn)用將對(duì)的蔬果、農(nóng)產(chǎn)品加工提供更好的選擇。熱泵干燥設(shè)備的適用范圍非常廣，不僅適用于常規(guī)的農(nóng)產(chǎn)品加工，還可用于海產(chǎn)品、蔬菜脫水、肉制品、糧食谷物、布料、衣物、藥品、中藥材、紙品、木材甚至肥料、污泥、石膏、五金產(chǎn)品、冶金產(chǎn)品、礦山副產(chǎn)品、化工產(chǎn)品、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)巨大。目前，熱泵干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)是在控制成本的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物料優(yōu)操作條件下改進(jìn)干燥器，著力改進(jìn)對(duì)原料的適應(yīng)性以實(shí)現(xiàn)大型化和高經(jīng)濟(jì)性。

三、傳統(tǒng)干燥方法存在的具體問題

蒸氣烘干或電熱風(fēng)干燥等傳統(tǒng)烘干生產(chǎn)工藝存在以下幾方面的主要問題:

1、加熱溫度過高 傳統(tǒng)工藝干燥技術(shù)，加熱溫度不易控制，加熱溫度不易均勻，往往使干燥溫度較高。

2、干燥時(shí)間過長(zhǎng)，產(chǎn)品的品質(zhì)不高 傳統(tǒng)的加熱干燥是依靠熱力通過傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射等途徑對(duì)物料加熱，這種由表及里的干燥過程延長(zhǎng)了農(nóng)產(chǎn)品的干燥時(shí)間，容易導(dǎo)致食品營(yíng)養(yǎng)成分損失，并破壞了食品原有的自然口感，使產(chǎn)品的等級(jí)不高。

3、能耗大 由于廢氣損失熱量所占比例較高，加上干物料帶走熱量等，傳統(tǒng)干燥過程熱效率不高，僅為 30%—60%。

4、工作環(huán)境不友好 傳統(tǒng)干燥工藝，往往勞動(dòng)強(qiáng)度較大，工作環(huán)境不夠友好，會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣( 尤其是有燃煤、燃油過程) ，不環(huán)保。

四、空氣能熱泵技術(shù)有以下主要優(yōu)點(diǎn):

1、節(jié)約能源

運(yùn)行費(fèi)用低 節(jié)約能源是高溫?zé)岜贸鯌?yīng)用的出發(fā)點(diǎn)，也是主要的優(yōu)點(diǎn)。與原來的燃煤蒸氣烘干相比，可節(jié)省 60%—70%的能耗成本，且節(jié)約人工成本，運(yùn)用費(fèi)用低。

2、安全環(huán)保

熱泵烘干機(jī)組采用了電氣分離技術(shù)，具有很高的安全性，生產(chǎn)過程的零污染排放使環(huán)境更綠色環(huán)保。

3、干燥物品質(zhì)好

熱泵烘干的溫和干燥方式，接近自然干燥，其表面水分的蒸發(fā)速度與內(nèi)部水分向表面遷移速度比較接近。整個(gè)干燥系統(tǒng)處于密閉狀態(tài)，減少受熱變性及變色，風(fēng)味物質(zhì)損失少，比傳統(tǒng)干燥設(shè)備更有效地保護(hù)干燥物的色、香、味、個(gè)體形態(tài)和有效成分，所以成品品質(zhì)好，等級(jí)高。

4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠

該干燥系統(tǒng)的冷卻設(shè)備和干燥設(shè)備是獨(dú)立模塊設(shè)計(jì)，兩部分用連接管連接，進(jìn)入連接管的空氣以制冷系統(tǒng)調(diào)節(jié)( 溫度、流速和絕 對(duì)濕度) 后進(jìn)入干燥室，這能保證各模塊元件靈活拆裝，且干燥室的大小和配置也更簡(jiǎn)單、靈活，設(shè)備成本容易控制。

5、干燥房設(shè)計(jì)更合理

使成品率接近 100 % 熱泵干燥技術(shù)的烘干質(zhì)量由熱泵烘干設(shè)備的技術(shù)工藝所決定，但烘干房的設(shè)計(jì)也會(huì)相應(yīng)影響著烘干設(shè)備的效率和烘干品質(zhì)，該系統(tǒng)設(shè)備的干燥房設(shè)計(jì)合理，使整個(gè)干燥房的溫度均勻穩(wěn)定，均勻平衡脫水技術(shù)使成品率很高。

6、自動(dòng)控制溫度濕度

該設(shè)備使用時(shí)穩(wěn)定性較高，根據(jù)被加工的農(nóng)產(chǎn)品的類別事先 進(jìn)行溫度和濕度的調(diào)控，應(yīng)根據(jù)物料脫水情況及環(huán)境狀況實(shí)時(shí)調(diào)控工藝參數(shù)，所以自動(dòng)化控制尤其重要，設(shè)備安裝有操作使用方便的可編程控制器、觸摸屏人機(jī)界面控制系統(tǒng)，能做到熱泵干燥過程中，根據(jù)不同物料自動(dòng)的將循環(huán)空氣的溫度、濕度及循環(huán)流量精 確、有效的控制。但對(duì)不同類型的物料干燥需要進(jìn)行量身定制，很難做到混用，使設(shè)備不能標(biāo)準(zhǔn)化，使用范圍受到限制。

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