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杨木单板太阳能协同干燥技术研究

丁宇  
【摘要】:单板是胶合板的基本组成单元,在胶合板生产过程中,单板干燥环节能耗较高。将太阳能干燥及其协同储热或者除湿干燥应用于单板干燥过程当中,对于提高单板干燥效率、干燥质量及推动单板节能干燥技术的实践应用,同时降低胶合板生产过程中的能耗具有现实意义。本研究在小型顶风式太阳能干燥室中,通过计算流体力学软件对干燥室内的风场进行模拟,并结合实际情况进行验证。探究出干燥室内最优化的风速条件,并在该条件下利用太阳能协同储热装置或者除湿机对不同厚度的杨木单板进行干燥。对比评定不同干燥工况下单板干燥速率、干燥质量、干燥能耗,探究出了一种较为优化的干燥工艺,主要研究结果如下:⑴太阳能室光电性能试验结果表明,太阳能发电系统光伏日均发电量分9.21k W·h,系统日均耗电量为8.14k W·h,可以满足干燥室风机的能耗需求。太阳能光热性能试验结果表明,相对于大气干燥,纯太阳能干燥、储热协同太阳能干燥、除湿协同太阳能时都能显著提高干燥室内的温度,平均温度分别提高20℃、21℃、25℃。⑵计算流体力学软件对单板太阳能干燥室内风速场进行模拟优化结果表明,当通风机间的风速(顶部风速)风速为5m/s,材堆与侧墙的距离为0.4m时,干燥室内的干燥介质流场分布最为合理。此时流经材堆的风速平均值为2.53m/s。模拟精确度较高,误差值在6%以下。⑶大气、纯太阳能、储热协同太阳能、除湿协同太阳能干燥工况下单板干燥速率结果表明,相对于大气干燥,纯太阳能、储热协同太阳能、除湿协同太阳能对单板进行干燥可以显著的提高单板干燥的速度,干燥时间分别缩短25.5h、26.5h、29.0h,干燥速率平均每小时提高5.87%/h、6.72%/h、9.91%/h。当单板厚度增加时,单板含水率平均每小时含水率下降的速率由低到高为:大气干燥纯太阳能储热协同太阳能除湿协同太阳能。⑷大气干燥、纯太阳能、储热协同太阳能、除湿协同太阳能工况下,厚度为2.0mm、3.0mm、4.0mm的单板干燥质量结果表明,单板厚度增加,单板干燥终含水率增加,部分缺陷减少。太阳能干燥室内引入储热系统及除湿系统可以减少单板太阳能干燥过程中缺陷的产生,太阳能协同除湿干燥时,干燥缺陷最少,质量最优。⑸纯太阳能、储热协同太阳能、除湿协同太阳能干燥过程中能耗理论计算与分析结果表明,在太阳能干燥的基础上引入储热系统及除湿系统,可以提高能量利用效率。相较于纯太阳能干燥及储热协同太阳能干燥,除湿协同太阳能干燥太阳能利用效率更高。


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