新型太阳能热泵干燥系统的设计与理论研究.pdfVIP

第31卷第5期 太阳能学报 V01．31，No．5 2010年5月 A(XAENERGLAESOI‘ARISSINIcA May，2010 新型太阳能热泵干燥系统的设计与理论研究 孟翔宇1，杨福胜1，邓建强1，王玉琪2，张早校1 (1．西安交通大学能源与动力工程学院，西安710049；2．西北大学化学工程学院，西安710069) 摘要：结合金属氢化物热泵的特点，提出了一种耦合氢能的太阳能热泵干燥系统。具体介绍了其系统工作原理 及流程，建立了系统各设备的能量转换及炯分析模型；以干燥种子的算例分析了不同参数对系统性能的影响。结 果表明，系统具有较高的除湿率(㈣)值，且其主要与太阳能辐射量大小有关；系统优化应以太阳能辐射量为基 础，以提高金属氢化物热泵的炯效率为目标，而系统与太阳能蓄热技术的耦合运用是发展的另一个方向。 关键词：金属氢化物；太阳能；热泵干燥 中图分类号：TQ051．8文献标识码：A I空气干燥系统；II金属氢化物热泵系统；111太阳能 O 引 言 热水系统。其工作流程分别叙述如下： 干燥是工农业生产中广泛使用且耗能巨大的加 I空气干燥系统：如图2所示，干燥室内的湿空 工环节，世界范围内对干燥过程的节能技术开展了 气(状态1’)由轴流风机送入净化室，经净化后流经 大量研究。热泵干燥系统作为一种新型节能技 空气冷却器析出冷凝水(状态1”．2”一2”)，而后经过空 术…，由于其较常规气流干燥在能源消耗和干燥成 气加热器(状态2”一37)进入干燥室，完成干燥过程。 本方面具有明显优势，逐渐成为研究的热点。传统 Ⅱ金属氢化物热泵系统：图1中的热交换器B 的热泵干燥技术采用蒸气压缩式热泵系统，虽然具 和D中充填储氢合金MH。，A和C中充填储氢合金 有节能、高效等优势，但由于其工质一般采用氟里昂 产品，对环境具有破坏作用，且整个系统采用高品位 交替与低温热源巩和中温热源巩接通，使H2在 的电能为驱动能源，行业内因此不断研究谋求更环 配对MH间移动并进行热泵循环。D被驱动热源％ 保和节能的热泵干燥方案。化学热泵只使用热能进 加热后放出的氢流向C，吸氢后产生温度为靠的热 行操作，具有无运动部件、不释放任何污染性气体等 量被排放到中温热源h中；A使瓦．冷却，放出氢流 优点，使之成为热泵干燥技术发展的新方向[2]。其 向B，吸氢后产生温度为％的热量也排到中温热源 中金属氢化物热泵口1以氢为工质，不但能够带动氢 ％中。热源交替切换，就可交替从A和c中连续获 能作为新型清洁能源的研究与应用，而且该热泵的 得冷量输出。MHHP(金属氢化物热泵)工作循环过 应用具有结构简单、操作方便、无需耗电、无毒害、应 程的Van’tHoff变化曲线如图3所示。 用范围广等优点。本文结合金属氢化物热泵的优 当装有MH，的反应器D吸收来自高温热源靠 势，利用太阳能作为驱动热源，提出了一种新型太阳 的热量p。后(对应于Vant’tHoff曲线上的状态点 能热泵干燥系统，在此基础上建立了系统能量分析 1)，氢气从MH。中解吸出来，在压差作用下流向MH2 的数学