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太阳能辅助热泵就仓干燥研究与应用

李海峰  
【摘要】: 就仓干燥是粮库普遍采用的一种粮食干燥方式,常规的自然通风就仓干燥存在干燥时间长,电耗高,干燥不均匀以及受天气影响大等缺点。从降低干燥能耗,提高干燥效果的角度,需要发展新的就仓干燥工艺。本文对一种新型就仓干燥工艺展开研究。该工艺将太阳能空气集热器、热泵和翻粮机结合使用,以期实现干燥过程节能、短时、高效。本文针对太阳能辅助热泵就仓干燥工艺设计中的相关技术展开理论研究,同时对系统的实际应用效果展开实验测试与分析。 从设计干燥通风参数的角度,研究粮食干燥过程热质传递的计算方法。总结三种深床干燥模型并计算分析各种模型的适应性。基于模型计算进行干燥规律分析。同时提出一种利用CFD软件进行粮食干燥计算的方法。根据昆明地区的逐时气象参数进行的模拟计算表明,环境空气加热升温8℃后入仓干燥,可以实现降低2%的水分耗时小于10天。 从设计通风系统的角度,对仓外的通风系统和仓内的空气分配系统进行设计与分析。在昆明直属库制作安装96m2太阳能空气集热器和额定功率为22kW的空气源热泵。结合粮仓的实际确定仓外设备并联连接方案和仓内地上笼空气分配方案。通过各部分的阻力计算确定系统的送风机参数。 从评估加热设备性能和干燥工艺效果的角度,对太阳能和热泵设备进行性能测试,开展实仓干燥实验。加热设备的性能测试表明,在实验工况下,太阳能空气集热器的平均热效率达到63%,最高加热量达到62.8kW;热泵平均COP达到5.7,平均加热量达到78kW。实仓测试表明,太阳能辅助热泵就仓干燥工艺能耗水平低,吨粮降低1%水分耗电量为1.24kWh/(1%·t);降水速度快,水分由12.9%降低到12.5%耗时42h;干燥均匀性好,测点最大水分差由4.7%降低到2.8%;同时能够保持干燥粮食品质。


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