热泵微波联合干燥及其在农副产品干燥中的应用.PDF

　农机与食品机械 1998 年第 5 期 总第 257 期 ☆试验与设计 　　热泵微波联合干燥及其在农副产品干燥中的应用 马国远 　郁永章 　西安交通大学 　　摘要 : 本文对热泵微波干燥的实用性及其性能进行了 和微波能一起加热干燥物料 , 并吸收物料湿分 , 从而构成 模拟分析和试验研究 , 试验及计算结果吻合较好。分析了 空气旁通率、压缩机转速及空气质量流量等主要设计及运 行参数对干燥性能的影响 , 与蒸汽加热干燥比较的结果表 明: 通过精心设计 , 可使热泵微波干燥系统的能耗与蒸汽 加热干燥相当。 叙词 : 热泵干燥 　微波干燥 　性能 　　干燥是耗能较大的工业过程之一 , 在发达国家 , 大约 10 %的燃料用于干燥。传统的干燥是将热干空气送入干燥 室 , 吸收被干燥物料的湿分后直接排入大气 , 由于排放的 热湿空气含有大量的显热及潜热 , 因此传统干燥设备的能 量利用效率一般都很低 , 最高只有 35 %左右。热泵能够有 图 1 　热泵微波联合干燥试验装置的系统流程图 效地回收热湿空气中的能量 , 热泵的应用可使传统干燥设 备的能量效率大大提高。 了空气循环。在制冷剂循环中 , 制冷剂在蒸发器中吸收干 依靠对流和导热的传统干燥技术有以下缺点 , 蒸发湿 燥室排出的热湿空气的热量后汽化 , 汽化后的制冷剂被压 分所需要的热量必须从物料表面逐步传递到其内部 , 这样 缩机吸入 , 压缩机将其温度及压力升高后送入冷凝器 , 在 在干燥后期阶段 , 物料的外层变得干燥 , 内部湿分向外传 冷凝器中制冷剂放热给空气并凝结为液体 , 高温高压液体 递的阻力增大 , 这种现象导致湿分蒸发量的大幅度降低 , 最后通过膨胀阀产生低温低压的气液混合物再次进入蒸发 干燥周期加长。微波的加热及干燥机理与传统干燥明显不 器 , 从而构成制冷循环。 同 , 微波能穿透电介质物料并有选择性的在内部发热 , 这 本研究是想探讨将热泵微波联合干燥系统用于干燥中 种内部发热建立了物料内部的蒸汽压梯度 , 湿分强制输送 药材和农副产品的可行性 , 所以试验干燥系统设计的最高 到物料表面。这种湿分输送效应增加了干燥的速度 , 并使 空气温度为 70 ℃。本系统选用 R142b 作为热泵工质 ; 压 产品质量提高。由于这种独具的优点 , 微波干燥近年来已 缩机选用 QR 系列全封闭往复活塞压缩机 , 用变频器调节 经用到木材、造纸、纺织、食品及陶瓷等行业。但是与传 压缩机的转速 ; 选用 TQ5 型热电膨胀阀 , 它可以将蒸发 统干燥相比 , 微波干燥投资高、能量效率低。把微波干燥 器过热度控制在 ±0 5 ℃以内; 发射微波的磁控管选用 与高效节能的热泵技术一起使用 , 其经济性会得到提高。 2M137 型磁控管 , 它在 2 45 GHz 时的最大输出功率和转 本文旨在探讨热泵微波联合干燥系统的性能及实用性。 换效率分别为 12 kW 及 70 % 。 1 　热泵微波联合干燥试验装置 为了进行系统的热力学分析 , 就要测量大量的系统参 数 , 对于空气回路 , 包括以下总空气质量流量旁通空气质 试验干燥装置由蒸汽压缩式热泵除湿系统和连续带式 量流量及空气的干、湿球温度。对于制冷剂回路 , 包括制 微波干燥室组成 , 由风管连接成一个整体, 其系统流程图 冷剂的质量流量、温度及压力。 见图 1 。磁控管产生的微波能通过微波导管射入干燥室 , 为了确定热泵微波干燥器的总性能 , 磁控管的输入、 加热被干燥的物料 ,