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太阳能热泵联合干燥系统研究现状

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:115      更新时间:2019-05-16

                               王林军1,2,3,李亚宁1,2,3,张〓东2,3,张跃智1,2,3
                                     (1.兰州理工大学机电工程学院,甘肃 兰州〓730050)
                              (2.甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室,甘肃 兰州〓730050)
                                    (3.兰州理工大学西部能源与环境研究中心,甘肃 兰州〓730050)
摘要:首先以太阳能利用系统与热泵干燥系统不同的耦合方式对太阳能热泵联合干燥系统进行分类,归纳整理了联合干燥系统的性能分析指标,如热泵性能系数、除湿能耗比、空气集热器热效率、PV/T集热器发电效率等,之后总结了太阳能热泵联合干燥系统在国内外的应用及研究现状,从系统性能、耦合自动控制系统、CFD模拟等方面总结了不同研究方法对于联合干燥系统研究的影响。最后以此为基础,对太阳能热泵联合干燥系统所面临的问题进行了分析和探讨,提出了从扩展应用范围、降低能耗、提高干燥效率几个方面来研究太阳能热泵联合干燥系统未来的发展方向。〖JP〗
关键词:太阳能;热泵;干燥系统;应用及研究现状
中图分类号:TK173〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2019)04-0001-05

    近几年我国能源需求越来越大,煤、石油、天然气等化石能源日益紧缺,而且燃烧化石燃料还带来了酸雨、温室效应等环境问题。为了发展国民经济,国家必须解决能源问题。现阶段,世界上许多国家都在大力开发新能源,如风能、水能、潮汐能、地热能、核能和太阳能等。其中太阳能因其永不枯竭、清洁、廉价等优点而越来越受到重视。我国约有2/3的国土年辐射时间超过2 200h,太阳能资源非常丰富。全年照射到广大国土上的太阳能辐射量超过5 000MJ/m2,相当于全年消耗化石燃料及秸秆所提供能量的2 000多倍。
    干燥作业过程存在于国民经济的各个领域,在日常的生产生活中应用非常广泛。干燥的目的是为了降低物料含水量,以便于贮存、运输或进一步进行深加工。例如粮食、蔬菜经干燥后可长期贮存;纸张经干燥后易于使用和贮存;农产品进行干燥可以延长保质期,便于产品运输。
    对于发展中国家来说,能源是发展的必要条件。目前在我国的能源消耗中,有91%是化石能源,其中干燥耗能占据着很大的比例,而充分利用太阳能资源可以有效减少干燥作业过程对常规能源的消耗。太阳能热利用领域中的低温热利用所能实现的温度为40℃~55℃,恰好符合某些农副产品或食品要求的干燥温度;而对于干燥温度80℃~200℃的高温干燥物料,太阳能可以对其进行预干。热泵能够对干燥介质除湿并从中恢复潜热,因而能够在潮湿或低温的工作环境里正常工作。太阳能集热器能够有效地利用太阳能资源,能耗和污染更小。而将太阳能集热器与热泵干燥设备结合起来,能够最大程度地发挥两者的优点。

1〓太阳能热泵联合干燥系统分类
1.1〓直接膨胀式太阳能热泵联合干燥系统
直接膨胀式太阳能热泵将太阳能集热器作为热泵系统的蒸发器,使制冷工质在太阳能集热器中直接吸收太阳辐射。直接膨胀式太阳能热泵联合干燥系统工作原理如图1所示,由太阳能蒸发集热器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、干燥室等部件组成。

1.2〓串联式太阳能热泵联合干燥系统
串联式太阳能热泵联合干燥系统,是指先由太阳能集热器制取热水并存放于储热水箱中作为低温热源,工质和低温热水在热泵蒸发器中完成换热,吸收热量的工质变为气态,经过压缩机压缩变为高温高压气体后,在冷凝器中与空气发生热交换,被加热的空气通入干燥室用于干燥,温度降低的工质重新返回蒸发器吸热。示意图如图2所示。


作者简介:王林军(1963—),男,教授,主要研究方向为机械CAD、新能源利用技术等,wanglinjun@lut.cn.
通讯作者:李亚宁,shendu1992liyn@163.com.


文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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