水循环式热泵干燥装置的设计分析

水循环式热泵干燥装置是指热泵和干燥部分通过水循环耦合而成的热泵干燥装置,是一种较适宜于中小型热泵干燥装置的结构型式。以典型的物料干燥工艺为基础,对水循环式热泵干燥装置的冷却器、加热器、冷水循环部分、热水循环部分、热泵部件及工质的设计进行了分析和讨论,为水循环式热泵干燥装置的应用提供了较好的基础。     

热泵干燥装置

本文综合介绍热泵干燥装置的工作原理、特点及其典型的流程，并对热泵干燥装置进行分类；最后介绍几种热泵干燥装置的应用情况。     

热泵干燥装置的应用和发展分析

在简要介绍热泵干燥装置基本结构和工作原理的基础上，对热泵干燥装置的特点、市场拓展、应用与推广中的主要问题和解决思路、技术发展等进行了较全面的分析，为科学地把握和应用热泵干燥技术提供了较好的参考。     

食品热泵干燥实验装置的研制

主要介绍用于实验的食品热泵干燥装置,并给出了初步测试结果。     

氢气作为热泵干燥装置干燥介质的分析

分析了氢气作为热泵干燥装置干燥介质时,干燥介质与物料的对流换热系数、对流传质系数、干燥介质的流动阻力、单位体积干燥介质与水蒸气的饱和混合物中的水蒸气量、单位体积干燥介质在绝热干燥过程中的最大水蒸气吸收量等特性,并与空气作为干燥介质时进行了对比,为氢气型热泵干燥装置的开发提供了较好的参考.     

低温热泵干燥装置的技术方案分析

低温热泵干燥装置在化学品、食品、药品、农副产品的干燥中具有广泛需要。给出了基本型、真空型和吸附剂型三类低温热泵干燥装置,对其结构、工作原理和特性进行了简要分析。分析表明,在初投资方面,基本型最低,真空型最高;在能源效率方面,真空型最高,基本型最低;吸附剂型在初投资和能源效率方面均居中。上述工作可为低温热泵干燥装置的设计提供较好的参考。     

一种多功能热泵干燥装置及其特性分析

给出了一种兼具干燥、浓缩、冷却、速冻、解冻、为其他工艺环节供冷及供热等功能的多功能热泵干燥装置,简要介绍了其各项功能的实现方式,并以干燥功能为例,就其干燥温度、干燥速度、能耗、综合经济性等与电加热式干燥装置进行了对比分析.     

内加热式热泵干燥装置的结构与性能分析

内加热式热泵干燥装置可提高干燥器出口空气的温度和相对湿度,增加空气从物料中吸纳水蒸气的能力。介绍了内加热式热泵干燥装置的结构和工作原理,建立了其SMER计算方程,并对干燥器进口空气温度、干燥器出口空气温度和相对湿度、除湿器出口空气温度对SMER的影响进行了计算和分析。     

热泵干燥装置中干燥介质的物性及其应用分析

在热泵干燥装置中,干燥介质对干燥过程的传热传质速率、物料干燥质量和装置的能源效率均具有重要影响。给出了空气、氮气、二氧化碳、氩气、氢气、氦气六种干燥介质的热物性数据及其计算方程,并分析了其适宜的应用场合,为热泵干燥装置中选择适宜的干燥介质提供了较好的参考。     

热泵干燥装置的调控分析

热泵干燥具有节能、低温干燥及环境友好等特点，控制热泵干燥装置运行在较佳的状态，是保证热泵干燥装置效率和可靠性的基础。以带循环空气旁通的封闭式热泵,干燥装置为例，对热泵干燥装置的调控方法进行了分析，给出了装置的被控参数和一组较佳的控制参数，并建立了各控制参数的计算公式。     

Performance of heat pump drying system integrated into a blood dryer

ABSTRACT

In general, most heat losses in industrial dryers arise due to the discharge of humid air. Using heat pump drying systems, heat from the exhaust humid air can be recovered, thus improving the energy efficiency substantially. In this study, the performance of heat pump integration in a blood dryer was examined. Computer simulation models of the original high-temperature (180°C) dryer and the proposed system with heat pump integration and auxiliary heating were developed. Different heat pump systems and working fluids were investigated to determine the best performing heat pump system. In this case, it was found that an R245fa heat pump system with a subcooler is the best solution. When using an absorption heat pump, the results showed that a type I absorption heat pump with H₂O–LiBr as working fluid pair performs the best. In addition, the economic benefit as well as the optimum operating conditions of the dryer with integrated heat pump were also determined.     

热泵干燥过程中低温热泵补热的应用分析

针对木材干燥中的不利工况,提高干燥系统的可靠性,根据两级压缩制冷循环原理,提出了低温热泵和干燥热泵的耦合应用方案。使用能量的（火用）损失模型,分别对干燥系统进行热量、干燥介质的质扩散和除湿过程的（火用）损失进行分析。在低温热泵20、22、24、26、28、30℃以及关闭低温热泵的供热情况下分别测试计算了干燥热泵压缩机的排气温度与能耗、热泵性能系数（COP）以及热力完善度,同时测得木材含水率下降1%,系统的干燥用时和能耗。结果表明：相比于关闭低温热泵,开启低温热泵后干燥热泵的排气温度最多减少了16℃,COP皆有所提高。由于主机室温度升高后,系统循环的不可逆程度增加,热力完善度随着供热温度增加逐渐降低。开启低温热泵后干燥热泵的供热量和用时比关闭低温热泵最大分别增加44%,减少46%。     

不同外绕盘管结构热泵热水器蓄能与用能性能分析

家用空气源热泵热水器能够高效制取生活热水,优化其冷凝盘管外绕结构设计,可以进一步提高系统运行性能。本文提出了外绕变间距盘管结构形式,通过建立MATLAB热泵模型与水箱CFD模型,联立形成耦合模拟模型,经实验验证耦合模型的准确性后,模拟研究了外绕等/变间距盘管结构对热泵热水器蓄能与用能性能的影响。结果显示,与外绕等间距盘管结构相比,变间距盘管结构蓄能过程中的平均传热系数、性能系数（COP）分别提高了21.91%、10.75%,热水温度分布更加均匀,用能过程中的平均传热系数和COP比等间距盘管稍高,热水输出率、释能效率分别提高了7.69%、8.53%,水箱输出的热水温度品质得到改善。本文为对冷凝盘管外绕形式的优化设计提供了方向和指导。     

二氧化碳家用热泵热水器试验研究

CO2因为环保及独特的热力学优势,一直是制冷空调领域的研究热点,然而由于其工作压力较高,用于家用热泵热水器的全封闭式CO2压缩机开发较困难。为了验证CO2在热泵热水器上应用的优势以及研究其系统的运行规律,以国产全封闭式CO2压缩机为基础,设计并搭建了空气源CO2热泵热水器测试系统,在进水温度15—50℃,出水温度65—90℃范围内,测试了不同进、出水温度、不同蒸发温度以及不同排气压力条件下,热泵系统的制热量、COP以及排气温度等关键特征,发现CO2能够稳定提供90℃以上热水,在高温制热上优势明显。同时,即使在蒸发温度为-20℃,系统仍然能够平稳运行,表现出较好的低温运行优势。     

太阳能-空气复合热源热泵热水系统

针对光伏发电效率较低和空气源热泵在寒冷地区应用中存在的问题,研发了一种新型复合蒸发器,将平板微热管阵列太阳能光伏光热（PV/T）集热器与空气源热泵相结合,组成新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统。并对该热水系统在不同运行工况下的水箱水温、吸排气压力、压缩机功率和性能等进行了实验研究。实验结果表明,在环境温度分别为5、10和15℃的条件下,热泵加热73 L水,水温从15℃加热到50℃时,双热源运行工况的加热时间比单空气热源运行工况依次缩短了5.14%、10.29%和11.38%, COP依次提高了5.99%、9.28%和11.96%。     

辅助冷凝器冷却水量对闭式热泵干燥系统性能的影响

针对目前工业生产中金属件清洗干燥工艺中常用干燥方式存在能耗高且环境不友好的现状,提出并建立了一种采用直接串联式辅助冷凝器的闭式热泵干燥系统。基于所搭建的性能测试台,实验研究了流经辅助冷凝器的冷却水量这一关键参数对系统运行工况参数、制热/制冷量、系统功耗、性能系数（COP）以及单位时间除湿量（MER）和单位能耗除湿量（SMER）等性能参数的影响。结果表明：冷却水量为30.6kg/h时,冷凝器出风温度达72.8℃;随着冷却水量的增大,系统制热/制冷量、功耗、冷凝器出风温度及MER均呈现下降趋势,COP维持在5.6左右;MER最高可达3.80kg/h,SMER最高可达1.44kg/(kW·h),MER和SMER的变化趋势相反,故生产实际中需要综合考虑冷却水量对两者的影响;另外,在实验研究工况下最大冷却水出水温度达65.2℃,可为工业生产提供可应用的热水,使能源得到充分地回收利用。研究结果可为闭式热泵干燥系统在金属件清洗干燥工艺中的应用及其节能降耗提供新的思路和参考。     

基于蒸汽压缩技术的热泵蒸汽系统热力性能分析

热泵蒸汽技术相比电锅炉及燃煤、燃气锅炉制取蒸汽,具有更高的一次能源利用效率,并且不产生CO₂和NO_x,符合我国节能环保发展战略。本文提出一种基于蒸汽压缩技术的热泵蒸汽系统,采用两级冷凝直接制取低压蒸汽,再通过蒸汽压缩升压至0.7MPa。并基于EES软件建立数值模型,分析冷凝温度T_cond、蒸发温度T_evap、经济器温度T_econ、喷气率β_g对冷媒压缩机功耗W_refri、蒸汽压缩机功耗W_vapor和系统能效系数COP的影响。结果如下：基于蒸汽压缩的热泵蒸汽系统,制取165℃的饱和蒸汽,在T_evap为50℃、T_cond为93℃时,系统COP为2.996,制取1t蒸汽消耗功率仅为247kW·h;系统COP随T_evap的升高逐渐增大,但是T_evap的升高需要更高的热源温度;蒸发温度不变时,系统存在最佳的T_cond、中间冷却温度T_econ和喷气率β_g,当蒸发温度T_evap为50℃,最佳冷凝温度T_cond为93℃时,最佳经济器温度T_econ为65℃,最佳喷气率β_g为0.13。     

A novel hybrid adsorption heat pump water heater

A hybrid adsorption heat pump water heater has been studied for domestic use. It is a water heater with dual heat sources, and it combines the performances of adsorption heat pumps and conventional gas boilers. Moreover, functional adsorbent material‐zeolite (FAM‐Z02, Mitsubishi Chemicals) and water are a new adsorption pair for adsorption heat pumps. This article describes the operation, design, and performance analysis of one such water‐heating device. The experimental results showed that the hybrid water heater in the whole year has a stable COP even at low ambient temperature. The hybrid water heater can thus achieve high energy efficiency.     

基于乙醇压缩的超重力热泵精馏热集成系统性能分析

将超重力精馏塔、单螺杆压缩机与新型热泵工艺技术创新性地相结合,提出超重力热泵精馏的概念。设计并搭建一套处理量为300 kg·h^-1的超重力热泵精馏热集成系统。以乙醇-水溶液为研究对象,使用单螺杆压缩机直接压缩乙醇蒸气。通过对超重力精馏塔不同转动频率的全回流实验和工业条件下系统的不同进料位置、不同回流比实验的研究,综合分析系统各影响参数的变化情况、节能特性和经济效益。结果表明,f_HG在40 Hz下运转时系统性能最佳;进料位置下移或增加回流比,都可提高y_D;如果仅从y_D值大小考虑,F_L03位置最佳;相比于低浓度乙醇-水溶液,处理高浓度优势更大;系统节能及经济效益显著,可为超重力热泵精馏在乙醇精馏的工艺流程选择、设计和应用方面提供理论指导。