熱泵干燥機(jī)技術(shù)前景

物料烘干過(guò)程是一個(gè)巨大的耗能過(guò)程，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家里用于烘干所消耗的能量占全國(guó)總能耗的7%-15%，而熱效率僅為25%-50%，并且大部分烘干過(guò)程特別是對(duì)熱敏性物料(例如食品和生物物料)都會(huì)對(duì)其色澤、營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味和組織產(chǎn)生影響。熱泵烘干技術(shù)具有能源消耗少，環(huán)境污染小、烘干品質(zhì)高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)異的節(jié)能效果已被國(guó)內(nèi)外的各種試驗(yàn)研究所證明。

1、可實(shí)現(xiàn)低溫空氣封閉循環(huán)干燥，物料干燥質(zhì)量好。通過(guò)控制裝置的工況，使干燥室的熱干空氣的溫度在20~80℃之間，可滿足大多數(shù)熱敏物料的高質(zhì)量干燥要求;干燥介質(zhì)的封閉循環(huán)，可避免與外界氣體交換所可能對(duì)物料帶來(lái)的雜質(zhì)污染，這對(duì)食品、藥品或生物制品尤其重要。此外，當(dāng)物料對(duì)空氣中的氧氣敏感(易氧化或燃燒爆炸)時(shí)，還可采用惰性介質(zhì)代替空氣作為干燥介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)氧干燥。

2、高效節(jié)能。熱泵烘干機(jī)中加熱空氣的熱量主要來(lái)自回收干燥室排出的溫濕空氣中所含的顯熱和潛熱，需要輸入的能量只有熱泵壓縮機(jī)的耗功，而熱泵又有消耗少量功即可制取大量熱量的優(yōu)勢(shì)，因此熱泵干燥裝置SMER(消耗單位能量所除去濕物料中的水分量)通常為1.0~4.0kg/kWh，而傳統(tǒng)對(duì)流干燥器的SMER值約為0.2~0.6kg/kWh。

3、溫度、濕度調(diào)控方便。當(dāng)物料對(duì)進(jìn)干燥室空氣的溫度、濕度均有較高要求時(shí)(如木材等)，可通過(guò)調(diào)整蒸發(fā)器、冷凝器中工質(zhì)的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度，滿足物料對(duì)質(zhì)構(gòu)、外觀等方面的要求。

4、可回收物料中的有用易揮發(fā)成分。某些物料含有用易揮發(fā)性成分(如香味及其它易揮發(fā)成分)，利用熱泵干燥時(shí)，在干燥室內(nèi)，易揮發(fā)性成分和水分一同氣化進(jìn)入空氣，含易揮發(fā)性成分的空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器被冷卻時(shí)，其中的易揮發(fā)性成分也被液化，隨凝結(jié)水一同排出，收集含易揮發(fā)性成分的凝結(jié)水，并用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒂杏靡讚]發(fā)性成分分離出即可。

5、環(huán)境友好。熱泵干燥裝置中干燥介質(zhì)在其中封閉循環(huán)，沒(méi)有物料粉塵、揮發(fā)性物質(zhì)及異味隨干燥廢氣向環(huán)境排放而帶來(lái)的污染;干燥室排氣中的余熱直接被熱泵回收來(lái)加熱冷干空氣，沒(méi)有機(jī)組對(duì)環(huán)境的熱污染。

6、可實(shí)現(xiàn)多功能。熱泵干燥裝置中的熱泵同時(shí)也具有制冷功能，可在干燥任務(wù)較少的季節(jié)，利用制冷功能實(shí)現(xiàn)多種物料的低溫加工(如速凍、冷藏)或保鮮，也可拓展熱泵的制熱功能在寒冷季節(jié)為種植(如溫室)或養(yǎng)殖場(chǎng)所供熱。

7、熱泵烘干機(jī)的適用物料廣泛。適宜采用干燥的物料主要為干燥過(guò)程耐受溫度在20~80℃之間的一大類物料，或雖然物料可耐受溫度較高、但利用熱泵干燥較節(jié)能或安全的物料。已研究和應(yīng)用較多的物料如木材(如橡木)、谷物、種子、食用菌(如蘑菇、木耳)、藥材(如人參等)、海產(chǎn)品(如鮮蠔、扇貝等)、生物活性制品(如細(xì)胞、酶)、茶葉、紙張等。

8、與其它低溫(進(jìn)干燥室空氣溫度<40℃)干燥裝置(如微波干燥、真空干燥、冷凍干燥)相比，由于設(shè)備初投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，熱泵烘干機(jī)裝置具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。熱泵干燥裝置的設(shè)備成本主要是熱泵部分和干燥室部分，其中干燥室部分與普通對(duì)流干燥室要求相同，無(wú)特別的氣密性和承壓性要求。

9、與普通干燥裝置(進(jìn)干燥室空氣溫度>40℃)相比，由于熱泵烘干機(jī)初投資一般高于空氣電加熱裝置、燃?xì)饣蛉济簾犸L(fēng)爐，因此干燥裝置的初投資一般高于普通干燥裝置，熱泵烘干機(jī)干燥裝置的能源效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，其綜合經(jīng)濟(jì)性仍有一定優(yōu)勢(shì)。

高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組，主要有翅片式蒸發(fā)器(外機(jī))、壓縮機(jī)、翅片冷凝器(內(nèi)機(jī))和膨脹閥四部分組成，通過(guò)讓工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)(吸取室外環(huán)境中的熱量)→壓縮→冷凝(在室內(nèi)烘干房中放出熱量)→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過(guò)程，從而將外部低溫環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到烘干房中，冷媒在壓縮機(jī)的作用下在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。它在壓縮機(jī)內(nèi)完成氣態(tài)的升壓升溫過(guò)程(溫度高達(dá)100℃)，它進(jìn)入內(nèi)機(jī)釋放出高溫?zé)崃考訜岷娓煞績(jī)?nèi)空氣，同時(shí)自己被冷卻并轉(zhuǎn)化為流液態(tài)，當(dāng)它運(yùn)行到外機(jī)后，液態(tài)迅速吸熱蒸發(fā)再次轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，同時(shí)溫度可下降至-20℃~-30℃，這時(shí)吸熱器周邊的空氣就會(huì)源源不斷地將熱量傳遞給冷媒。 高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組在工作時(shí)，與普通的空調(diào)以及熱泵機(jī)組一樣，在蒸發(fā)器中吸收低溫環(huán)境介質(zhì)中的能量QA:它本身消耗一部分能量，即壓縮機(jī)耗電QB:通過(guò)工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中時(shí)行放熱QC，QC=QA+QB，因此高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組的效率為(QB+QC)/QB，而其他加熱設(shè)備的加熱效率都小于1,因此高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組加熱效率遠(yuǎn)大于其他加熱設(shè)備的效率，可以看出，采用高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組作為烘干裝置可以節(jié)省能源,同時(shí)還降低CO2等污染物的排放量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

其工作原理與制冷機(jī)相同，都是按照逆卡諾循環(huán)工作的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。