太阳能热泵干燥概述
太阳能—热泵干燥技术
太阳能—热泵干燥技术作者：余超才来源：《数字化用户》2013年第17期【摘要】主要介绍了太阳能-热泵干燥技术的原理和特点应用，重点介绍其在木材干燥中的应用，提出今后该技术的研究方向。
【关键词】太阳能热泵木材干燥太阳能是新兴能源和可再生能源的发展研究，是最多最引人注目的，最广泛被利用的清洁能源，我们可以说，全球太阳能的发展利用是未来的主流。
主要是基于最初的小型设备，多型温室和小规模半集电极型。
据国外报道，已经建立了一个大型集热面积500平方米的太阳能干燥装置。
目前我国面临着资源和环境的双重压力，资源越来越少，环境越来越差。
经过近10年来的发展，太阳能干燥技术已经得到了很大的应用，采光200m2面积太阳能干燥装置已经蜂拥出现，即使是采光面积500平米、600平米的设备保有量也不在少数，也有许多设备出现。
从开始的干燥谷物，蔬菜，水果，木材，到后来发展到能干燥珍贵药材，花卉，茶叶等。
这里，笔者重点介绍太阳能-热泵干燥的原理和特点以及在木材干燥中的应用。
一、太阳能热泵基础（一）热泵的结构介绍热泵节流阀，蒸发器，压缩机和冷凝器是热泵的主要组成部分。
其实质是在热泵工作介质（例如：R22，R717，R134A，R124，R123等）在蒸发器中吸收的热量（QL）的低温热源压缩机中被压缩后，蒸发温度到达。
由热力学定律可知：1.QH =QL+WC热泵的制冷性能系数：2.cop=QH /WC =WC+QL/WC =1+QL/WC热泵制冷剂的状态是：蒸发器分低的温度和压力下，饱和空气从压缩机开始，在压缩机压缩成为高温高压气体进入冷凝器，在冷凝器中的热到饱和溶液，饱和溶液到一个低的通过节流阀后进入蒸发器的饱和液体和饱和气体混合物的温度和压力，从而开始下一个周期循环。
（二）太阳能热泵结构和原理太阳能热泵蒸发器与平板太阳能集热器，而工作流体上述原理完全相同。
太阳能热泵太阳能集热器和热泵蒸发器的组合，可分为直接和间接的可膨胀扩张。
太阳能与热泵节能干燥技术
ＧＭ产业与布场一．太阳能千燥太阳能是清洁、廉价的可再生能源，取之不尽用之不竭。
每年到达地球表面的太阳能辐射能约为目前全世界所消耗的各种能量的１万倍。
我国有较丰富的太阳能资源，约有２／３的国土年辐射时间超过２２００ｈ，年辐射总量超过５０００ＭＪ／ｍ２。
１．太阳能干燥室的类型太阳能干燥室一般可分为温室型和集热器型两大类，实际应用中还有两者结合的半温室型或整体式太阳能干燥室。
（１）温室型太阳能干燥室温室型太阳能干燥室如图１所示。
这是一种具有排湿口的温室。
这种干燥室的东、西、南墙及倾斜屋顶均采用玻璃或塑料薄膜等透光材料，太阳能透过玻璃进入干燥室后，辐射能转换为热能，其转换效率取决于木材表面及墙体材料的吸收特性。
一般将墙体（或吸热板）表面涂上黑色涂料以提高对太阳能的吸收率。
温室型干燥室一般为自然通风，如有条件也可以装风机实行强制通风，以加快木材的干燥速度。
图１所示为自然通风，但在干燥室顶部加了一段烟囱，以增强通风能力，且烟囱越高，通风能力越强。
温室型干燥室的优点是：造价低；建造容易；操作简单；干燥成本低。
它的缺点是：保温性能不好，昼夜温差大；干燥室容量少。
舒番专豸ｃ阳能与热泵节能燥技术玻璃北京林业大学张璧光图ｌ温室型太阳能干燥室外观材堆（２）集热器型太阳能干燥室这类干燥室是利用太阳能空气集热器把空气加热到预定温度后，通入干燥室进行干燥作业的。
从操作系统来看，此类型太阳能干燥室可以比较好地与常规能源干燥装置相结合，用太阳能全部或部分地代替常规能源。
且集热器布置灵活，干燥室容量较大。
但集热器型比温室型投资大，干燥成本高一些。
图２、３分别为集热器型干燥室原理图和实物照片。
集热器型干燥室都采取了强制通风，除集热器系统有风机外，干燥室内设有循环风机。
集热器放置的倾角（包括温室型南面的倾角）与所处的纬度有关，冬季最大日射量收集角之倾角为纬度加１０。
，夏季减１０。
如北京地区为北纬４０。
，可取集热器安装角为４５。
，以适当照顾冬季太阳能的收集。
太阳能干燥技术及其应用
技术装备随着世界的发展，人类对能源的需求越来越大，但是化石能源的储存非常有限，人们开始重视再生能源的开发与利用。
太阳能作为新能源中的一种，受到人们的关注。
一、太阳能干燥技术太阳能干燥，就是利用太阳能对各种物料进行干燥。
其干燥装置主要有以下几种类型：温室型干燥、集热器型干燥、集热器与温室结合型干燥、太阳能集热器与热泵系统联合供热等。
温室型太阳能干燥装置，就是直接利用太阳光加热介质（主要是空气）从而使相关的物料快速干燥。
它的通风形式主要有两种：一种是采用自然通风；另外一种就是采用相关风力设备进行强制通风。
它的优点就是结构简单造价低、建造可因地制宜、施工容易、操作简单、干燥成本低；缺点是室温升高慢、昼夜温差大、干燥慢、容量小、占地面积大。
适用于干燥速度和终含水率要求不高的物料以及允许接受阳光曝哂的物料[2]。
集热器型太阳能干燥装置，就是采用集热器加热相关介质进行干燥。
主要有空气型集热器和热水太阳能干燥技术及其应用李 珊 徐 众（云南师范大学太阳能研究所 云南 昆明 650092）摘 要：简要介绍太阳能干燥技术，总结太阳能干燥农产品、烟叶、药材和其他产品的特性和品质，对太阳能干燥技术的发展提出相应建议。
关键词：太阳能 集热器 干燥技术 应用作者简介：李珊，女，(1962年～)，助理实验师，云南师范大学太阳能研究所工作，从事与太阳能相关的技术 开发、研究、推广，管理。
E-mail：****************。
35农产品加工业技术装备36农产品加工业型集热器，前者受天气情况影响比较大，后者的温度控制比较均匀，但在实际应用当中主要采用的是空气型集热器干燥装置，因为在干燥过程当中使用的介质一般是空气。
优点是布置灵活，干燥室内的温升比温室型高，干燥室容量较大；缺点是集热器型比温室型投资大，干燥成本高一些；适用于干燥要求高且不能受阳光暴晒的物料[2]。
空气集热器主要有平板型太阳能集热器、真空管型太阳能集热器、聚光型太阳能集热器，它们都有各自的优点。
太阳能-热泵联合干燥技术的研究现状
- 36 -为尽可能经济地干燥木材，以节约能源和木材，世界L许多国家出现了开发利用太阳能的热潮[1] 太阳能是一种清洁 廉价的可再生能源，充分利用太阳能干燥物料可以大量节约常规能源 但太阳能属间歇性能源，能流密度低，受气候条件 (纬度 季节 天气及昼夜等) 影响大，是一种低品位能源，如果以太阳能作为木材干燥的单一热源，将会影响干燥的速度和生产力[2] 因此太阳能通常与蒸汽或烟气的热能配合使用，但产生蒸汽或烟气的过程将带来CO 2和SO 2对大气的污染 近几十年来在日本 美国 中国等国家研究的太阳能与热泵除湿机联合的干燥技术，是一种比较理想的组合干燥方法[3, 5]热泵干燥 (亦称除湿干燥) [5]是一种节能效果显著的干燥技术 20世纪70年代，在欧洲开始广泛应用[6] 其工作的原理是：工质 (低沸点液体) 在蒸发器中吸收来自干燥过程排放废气中的热量后，液体蒸发为气体 而废气中的大部分水蒸汽在蒸发器中被冷凝下来直接排掉 气态的工质经压缩机绝热压缩后进入冷凝器，在高压下冷凝液化放出潜热，加热来自蒸发器的已降温去湿的低温空气，再通过风机将加热后的气体送入干燥窑做干燥介质循环使用[7]收稿日期：2004-03-16作者简介：许彩霞(1976 - )，女，硕士研究生悲阻能一魄泵暇曾矛倔板＊幽研嚣观状许彩霞，张壁光，常建民，高建民，伊松林，张双保（北京林业大学，北京 100083）摘 要：系统介绍了太阳能一热泵(除湿)联合干燥技术的研究现状，并对该技术的研究和应用提出了凡点建议。
羌键词：太阳能；热泵；联合干燥中图分类号：TK173文献标识码：B 文章编号：1001-036X(2004)05-0036-04Current State of Studies on the Technology of CombinedDrying for Solar Energy and Heat PumpXU Cai-xia, ZHANG Bi-guang, CHANG Jian-min, GAO Jian-min,YI Song-lin, ZHANG Shuang-bao(Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)Abstract:A comprehensive review of the current state of studies and several advice on study and appliance on the technology of combined drying for solar energy-heat pump (dehumidification) are presented in this paper.Key words: solar energy; heat pump; combined drying- 37 -1太阳能一热泵联台干操机的研究概况1．1国外研究概况早在20世纪50年代，太阳能热利用的先驱者Jodan 和Therkeld 就指出了太阳能与热泵联合的优越性，即同时提高了太阳能集热器的效率和热泵系统的性能[8]20世纪70年代后期，前苏联格鲁吉亚共和国已在茶叶烘干L广泛推广太阳能热泵干燥系统，通过此项技术每年可节省重油10万吨以L，运行费用减少1500万卢布，并巳可充分利用1.3万亿度以L的季节性水电电能，取得了较好的经济效益[9] 而日本和美国学者则对利用太阳能热泵干燥系统干燥木材进行了深入地研究日本研究的太阳能一除湿干燥窑，在干燥过程中太阳能与除湿器联合供热 该装置的特点：干燥初期利用太阳能加热空气，以减少除湿器的开动时间，降低能耗费用 在夏季的白天，窑温可升高到60℃，冬季则可达到40℃ 而在夜间窑内的温度比外界温度高15～20℃ 研究表明该太阳能一除湿联合干燥窑耗能是常规干燥窑的1/2～1/3，而利用太阳能一除湿联合干燥窑将木材干燥到低含水率的成本相当低廉，符合全球对廉价能源的需求[3]美国弗吉尼亚大学S. K. 查切维教授的研究则表明对于温度需求水平为50～60℃的太阳能干燥系统，太阳能与热泵相结合时，虽然设备投资增加并要耗用一定量的电能，但由于太阳能一热泵系统的供热系数比较高 (c.o.p 值在2.4～4.2)，与单纯用电的系统相比是相当经济的，与单纯的太阳能系统相比虽嫌不足，但可保证全年使用，巳干燥过程状态参数稳定，资源还可被充分利用，因此系统的干燥效率高于太阳能干燥系统[9]美国学者 Chen 和Rosen 将太阳能干燥和除湿干燥组合起来，结果发现了一些太阳能和除湿机各自单独运行时所没有的优点，即：窑壳和湿材的预热过程加快，经济效益提高，干燥时间缩短，干燥工况对气候的依赖性减少 这种太阳能一除湿干燥机组在高达82.2℃的温度下工作 (除湿机内使用R114制冷剂)，还能进行蒸汽调湿处理以消除应力，故格外适用于干燥家具等级材[10]Chen 和Rosen 还进行了一种新的太阳能吸收制冷木材干燥方法的计算机模拟研究 (如图2所示) 实验结果表明该装置干燥鹅掌揪的速率与常规蒸汽压缩式除湿装置相同，而电费减少了85%[11] 在此基础L他们还对具有热贮存单元的太阳能一除湿木材干燥装置系统提出了计算机模拟模式，以便使木材能够较好的预热并建立干燥基准控制 这个模拟模式还可以用在太阳能一除湿干燥窑的设计和最佳化研究中 实验装置系统包括：干燥室 太阳能集热器1. 太阳能集热器2. 热存储器3. 干燥窑4. 冷凝器5. 冷却塔6. 吸收装置7. 冷存储器8. 蒸发器9. 风机10. 材堆11. 窑内风机12. 窑内循环气流图1 太阳能一吸收式除湿木材干操窑I. 太阳能供热系统 II. 干燥室 III. 热泵涂湿机 IV. 计算机监控系统1. 集热器2. 集热器风机3. 材堆4. 窑内风机5. 除湿风机6. 辅助电加热器7. 冷凝器8. 膨胀阀9. 除湿蒸发器10. 压缩机11. 热泵蒸发器12. 热泵风机13. 计算机14. 风阀图2 TRCW 联台干操系统原理- 38 -高温除湿机 用于贮能的砾石室 通过计算机模拟模式可进行如下控制；当窑的干球温度低于要求值时，首先由集热器供热，如供能不足就由贮能室供能；当窑的干球温度高于要求值巳集热器温度高于贮能单元时，则将热量贮存在贮能室中[12]另外，他们还研究利用一种经过改良的太阳能一除湿干燥窑干燥红栋木 该干燥窑装有热贮存器 热回收系统及一个太阳能集热器 实验表明利用此干燥窑干燥25mm 厚的红栋木，平均时间由27天减少到21天，同时还减少了不同季节干燥时间的差异，即差异时间由14天减少到4天，而巳经过改良的干燥窑干燥的木材质量非常好，干燥缺陷很少，木材降等损失每1m 3少于1美元 不仅如此，该干燥窑还降低了动力消耗，因而使干燥窑的效能增加了35%[13]1．2国内太阳能一热泵联台干操机的研究概况20世纪70年代以后，我国太阳能干燥器迅速发展，太阳能干燥的研究和应用水平有了较大提高 80年代初，随着我国木材加工行业的发展，逐渐从国外引进了热泵木材干燥技术[14] 随后研究人员开始研究太阳能一热泵联合干燥系统，并于1986年在广州市建成了一套木材烘干用的太阳能一热泵干燥系统1987年，福建省林业科学研究所开始进行太阳能一除湿机联合干燥装置的设计研究工作 该装置由太阳能集热系统 除湿机 干燥室和控制装置组成 实验结果表明在干燥过程中，太阳总辐射量变化就导致太阳能集热装置供热量的变化，节电率也就变化；通过分析实验数据得出该干燥装置节电率在15～47.8% 太阳能集热器安装面积越大，则集热装置供热量越多，节电率随之增加，但投资费用将会增大[15]北京林业大学于1990 1995年先后研制成功了TRCW 中温型和GRCT 高温型的太阳能一热泵除湿机联合干燥系统 GRCT 高温型太阳能一热泵除湿机联合干燥系统由高温双热源除湿机(RCG30G 高温热泵除湿机) 太阳能集热器 干燥室和微机监控装置四部分组成 其中RCG30G 高温双热源除湿干燥机是节能的关键设备，在太阳能不充足的地方可单独运行 而在太阳能较丰富的地方，太阳能集热器供热系统则是联合干燥中最重要的辅助供热设备，在干燥过程中可取得比较理想的干燥质量 节能效果和环境效益 在太阳能一热泵除湿机一微机监控 (TRCW) 联合干燥系统中 (如图2)，系统的工作过程由微机监控系统来实现自动控制 太阳能集热器为平板式空气型，热泵除湿干燥机按压缩式制冷循环工作，以热泵供热的方式供给木材干燥所需的热量，而以制冷除湿方式除去木材蒸发的水分[16, 17]1994年，昆明建筑木材厂采用太阳能一热泵木材干燥系统干燥木材，先将木材自然风干，然后进窑，加热温度从室温到30℃(用制冷机除湿) 该干燥系统的主要特点：①可充分利用环境热源和太阳能；②制冷剂过冷方式 二次风补充方式等干燥机热力系统的设计有改进，可进一步减少干燥机能耗并降低成本；③利用微机监控，使整个干燥系统在最佳工艺条件下运行，自动化程度高；④干燥室的保温 气密 防腐性能及空气动力特性良好，能满足干燥工艺的要求，木材干燥质量较好 该厂建成联合干燥系统后，每月可节约电费约1万元，一年左右即可收回太阳能集热器投资，经济效益可观[18]2建议(1) 太阳能干燥与热泵干燥都属于节能干燥技术，二者相结合的联合干燥技术既发挥了两种方法的优点，又克服了太阳能干燥受气候影响大的弱点 联合干燥技术不仅节能效果显著，而巳有利于保护生态环境，因此建议在太阳能丰富的地区，开发此种干燥技术(2) 利用太阳能一热泵联合干燥技术干燥木材的质量好，特别适于干燥珍贵材 难干材(3) 太阳能一热泵联合的干燥技术不仅可用于干燥木材，也可干燥种子 食品 药材及化工原料等[19]，应用范围较广(4) 为了解决好太阳能利用的间歇性和不可靠性，可在系统中设置适当的蓄热装置 (蓄热水槽 岩石床等) 或辅助热源 (燃气 电加热器等)，并合理确定部件之间的匹配关系以达到投资运行最佳效益- 39 -(5) 为了充分发挥太阳能一热泵联合干燥系统的节能优势，需要采用适当的系统控制方案，并不断提高控制水平，实现智能化控制[20]3结论目前，我国木材干燥工序耗能巨大，约占企业加工总能耗的40～70叽[21] 另一方面，我国木材干燥行业仍主要以煤或木废料为主要能源，在燃料燃烧过程中会释放出大量导致温室效应的CO 2和SO 2等 而太阳能一热泵联合木材干燥技术可以有效的提高一次能源的利用率，减少CO 2和其他污染物的排放，在节约常规能源和保护生态环境方面具有明显的社会效益 相信随着国内外学者的进一步研究开发，应用技术水平及人们认识的不断提高，太阳能一热泵联合干燥技术必将以其优越的性能 突出的节能 环保效果而拥有广阔的发展前景［参考文献］[1]李锦堂. 20世纪太阳能科技发展的回顾与展望[J]. 太阳能学报，1999，特刊.[2]张壁光，赵忠信，霍光青. 木材干燥的太阳能供热系统[J]. 林产工业，1998，25 (2): 29～32.[3]小林好纪【日】. 太阳. 奎利用卜尼除湿乾燥装置[J]. 木材工业，1988, 43(6): 15～20.[4]Chen P Y S, et al. 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太阳能及热泵干燥技术
太阳能及热泵干燥技术随着科技的发展，干燥技术越来越成为解决食品、化工、医药等行业的重要问题。
而太阳能及热泵干燥技术因其清洁、环保、高效的特点正在逐渐受到人们的关注。
本文将介绍太阳能及热泵干燥技术的相关知识。
太阳能干燥是指利用太阳能将潮湿的物品通过特定的设施，将水分从物品中去掉的过程。
在太阳光下，通过特定设施将太阳能转化为热能，然后使物品与热能接触，让其脱去水分。
太阳能干燥技术有很多优点，比如无排放、无消耗、操作简单、费用低等等。
但是在实际应用中，也存在一些缺点，比如干燥速度慢、天气影响较大等。
因此需结合实际需求和情况选择使用。
太阳能干燥又可分为通风式太阳能干燥和太阳能蒸发干燥。
通风式太阳能干燥是通过太阳能驱动风机，将热空气送到物品的表面进行干燥的过程。
而太阳能蒸发干燥是将物品置于浅盘内，使太阳能辐射直接影响物品，使水分蒸发从而达到干燥的效果。
热泵干燥是指利用热泵的原理将环境中的低温低湿空气吸入设备内，通过压缩后生成高温、高湿的空气，并将其与要干燥的物品接触，使物品表面的水分随着热空气传递而蒸发。
热泵干燥技术因其高效、节能、环保的特点而被广泛应用于许多领域，特别是在厨余、药材、牛皮、鱼类坚果等产品的干燥领域中，效果非常明显。
其主要优点包括：（1）干燥效率高：热泵干燥与蒸气和电阻加热相比，有更高的热效率和干燥速度。
（2）节省能源：由于热泵干燥是利用环境中的低温低湿空气对要干燥的物品进行加温，因此不需要额外消耗能源，具有良好的节能效果。
（3）干燥质量好：热泵干燥可以采用低温干燥技术进行产品干燥，保持产品质量。
（4）占地面积小：传统干燥设备占地大，而热泵干燥设备则具有紧凑型结构，可以节省空间。
（5）操作简单：热泵干燥设备操作简单，使用方便，且可以实现自动化操作，无需人工操作。
太阳能干燥与热泵干燥技术可以结合使用，以达到更好的干燥效果。
太阳能干燥可以利用阳光直接加热物品表面，并将物品保持在干燥的环境中。
而当蒸发过程达到一定水平时，可以使用热泵干燥技术来进一步升温，提高干燥效率，同时保持物品的质量。
太阳能干燥技术
气集热器把空气加热到预热温
度后，通入干燥室进行干燥作
业的。利用太阳能集热器加热
空气，一般来说有空气型集热
器和热水型集热器两种。前者
以空气为载热介质，直接吸收
太阳辐射能量；后者是使用太
阳能热水器加热水后，通过换
热器加热空气。前者的热效率
比较高，但工作温度易受太阳
能辐射变化影响，波动性大；
后者的热效率比较低，成本高，
太阳能干燥技术的应用概况
无论国内外，早期的太阳能干燥装置多数为温室 型、半温室型或规模较小的集热器型。大型太阳 能干燥装置基本上都是集热器型，而且都与常规 能源结合以保持干燥过程的连续性。
据相关资料报道，国外已建成一批采光面积超过 ５００ｍ２ 的大型太阳能干燥器，其中美国４座、 印度２座、阿根廷１座。这标志着太阳能干燥在 世界上已经进入生产应用阶段。由于全球的能源 和环境问题日益突出，太阳能干燥技术的应用近 １０年来有较大的发展。
太阳能干燥与采用常规能源的干燥装置相 比具有以下优势
① 节省燃料② 减少对环境的污染③ 运行费 用低
此外，太阳能干燥装置各部分工作温度属 中低温，操作简单、安全可靠。
我国太阳能干燥技术的应用前景
一些小型、简易的太阳能干燥室，在太阳日照条件好，而 预计今后我国在太阳能干燥技术的应用方面也会有一定的 发展，特别是经济又欠发达的偏远地区，有较好的应用前 景。
但可利用储热装置储存热量， 系统工作比较稳定。
１—空气集热器；２—风管；３—加热器； ４—主风管；５—风阀；６—风机
对集热器型太阳能干燥器的评价
从操作系统来看，此类型太阳能干燥装置 可以比较好的与常规能源干燥装置和储热 装置相结合，用太阳能全部或部分的代替 常规能源。而且集热器型的即热器布置灵 活，干燥室内的温升比温室型高，干燥室 容量较大。但集热器型比温室型投资大， 干燥成本高一些。
热泵干燥技术与应用
普通烘干生姜素保持率20%
3.2 干燥产品品质好
热泵干燥是一种温和的干燥方式，接近自然干燥。
36%
Van Blarcom和Mason的试验表明，即使在 50℃下，采用热泵干燥澳大利亚坚果也不 会出现所说的褐变现象，能较好地保持坚 果原有的色泽、风味及营养成分。
品质 热泵干燥 好 色泽 产品等级 颜色变化 好 高 不大 营养物质保留 较高
四、热泵干燥技术的应用
4.1木材的干燥
显著的节能效果 提高木材利用率
红山毛榉、硬山毛榉等商业价 值高、干燥难度大的“难干木 材”更适合于热泵干燥。
4.2谷物的干燥
从谷物中除去1%水 日本科学家测得数据为2063kJ; 俄罗斯科学家的数据为1624kJ, 常规气流干燥法平均值3000kJ
GiocoM三个年度的试验证明: 热泵干燥技术应用于谷物干燥平 均节能约30%。目前发达国家热 泵干燥技术已在谷物干燥加工生 产实际中得到广泛应用。
4.3种子的干燥
热泵干燥技术的低温干燥特性 比较适合于种子干燥！ 上海市能源研究所用热泵干燥 机进行了干燥试验研究,结果表明: （1）热泵干燥技术很适合各种子 干燥加工 （2）保持种子的品质,发芽率提 高5%。 (3)能耗经多次测试为1 700～2 500kJ/kgH2O,低于常规干燥的能 耗
4.4食品物料的干燥
5.2目前热泵干燥技术的研究与发展:
①通过其它干燥方式联合应用，提高干燥温度与速度
②多用途热泵系统开发与应用，使之具有干燥、空气调节、冷冻储藏等功能。
③改进热泵性能。通过应用高效换热器来提高热泵效率和脱水能力。
5.3经济效益核算
单位提供热量： 1、电加热常规干燥机860千卡/度× 95%= 817千卡/度 2、燃油常规干燥机10300千卡/Kg× 80%=8240千卡/Kg 3、燃煤常规干燥机 7000千卡/Kg× 25%=1750千卡/Kg 4、热泵干燥机 860千卡/度×300%=2580千卡/度
太阳能耦合热泵干燥技术
太阳能一 热泵联合干燥 系统也存 在一些缺 点： 首先， 和 自然
干燥相 比太阳能热泵； 联合干燥需要消耗 部分 电能； 其次 ， 太 阳 能热泵 联合干燥 对室外气象依赖 较大 ， 而且 ， 太 阳能热泵干燥
系统 的初期投资比较大。 １ ． 太阳能集热 器 ２ ． 集热器风机 ３ ． 主风机 ４ ． 干燥 室 ５ ． 干 燥物
１ 热 泵 干燥 系统
② 热泵冷凝器 与蒸 发器之间安装了可拆 除 热泵干燥 系统包含热泵系统和干燥 系统 ， 热泵系统是 由蒸 的集热与蓄热能力； 的隔板， 根据干燥 模式的不同需求控制蒸发器与冷凝器之间的 发器 、 压缩机 、 节流 阀、 冷凝器等部件组 成的封闭回路 。 热泵 系 ③ 集热器通 道与热泵 通道并行 连接， 可根据外 部 统 内的制冷工质， 在蒸发器中吸收来 自干燥 过程所排放废 气的 关 闭和连通 ； 环境的改变二改变 系统的运行模式 ； ④ 干燥室 内设排风机 与余 热 量后， 废 气中的大部分水蒸气在蒸发器侧被析 出直接排 掉， 温度较高而湿 度较大的空气通 过余热 回收通道 回 制冷工质由液体 蒸发为饱和蒸汽， 后经压缩机压缩 升温 升压后 热回收通 道， ， 。 进 入冷凝器 中， 在高压 的制冷工质冷凝放 热， 放出谔谔冷凝热 收
过程 的电能 消耗 。 太阳能一 热泵联 合干 燥系统 的优化设 计意义 处理 。 干 燥后的空气升温升湿后通 过余热回收风机 和通 道回收
深 远 …。
至蒸发器侧进行余热回收。 该设计 的联合 干燥系统具有 以下特 征： ① 根据当地地 区气候 特征设计太 阳能集 热器 ， 提高集热 器
热泵联 合 干燥 的优 点 量 加热来 自蒸发器 的低温干 空气 ， 低温干空气加热 到要求 的温 ３ 太 阳能一
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太 阳能是清 洁环保的可再生能源 。 我 国地域广 阔， 约有２ ／ ３ ３ 太阳能热泵和其它类型的热泵的耦合 的面积年辐射时 间超过了２ ２ ０ ０ ｈ ， 总辐射 量达到５ ｏ ０ ０ Ｍ Ｊ ／ ｍ ２ 。 太阳能热 泵和其它类型的热泵也有一些耦合应用， 不如太 干燥 广泛 地应用于各个领域 ， 据统计， 发达 国家约有 １ ０ ％ 的 阳能一 地热能耦合 热泵， 太阳能一 废热耦合 热泵， 太 阳能一 一 炉 燃料用于干 燥“ 。 由于传 统能源对 大气环境 的污染， ， 新型清洁 火 余热耦合 热泵等 。 太阳能一 炉火余热耦 合热泵蒸 发器 的吸热 能源 已经成 为各个 国家关注的重点， 太 阳能热泵干燥是在热泵 热源来 自两方面 ， 一个是太阳能平板集热器 ， 另外一个是炉火 。 干燥 的技术上用太阳能取代 电能， 是～种节能环保 的新型干燥 夏季 ， 农村使用的传统燃料较少， 而且太阳能强度较 好， 使用太
方式 。
阳能集热器作为蒸发器 的吸热源 ； 冬季 ， 农村使用 的传 统燃料 较多， 而太 阳能强度较弱， 可使用炉火作为蒸发器的热源。
１ 热泵 干燥 的结 构和 原理
热 泵干燥 由热泵 系统和干燥 系统两部分 组成 。 图ｌ 所示 为热泵干燥 原理图。 热 泵部分是 由蒸发器、 节流阀、 冷凝器 、 压 缩 机组成 。 干燥 系统是 由干燥 室、 风机 组成 。 制冷剂在 蒸发 器 中吸收热量气化后进 入压缩机， 经压缩 机压缩升温升压 ， 后进 入 冷凝 器冷凝放热 。 空气 流经蒸发器侧析 出水分除湿 后， 流 经
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绿 色科 技
太阳能热泵干燥概述
张文荣（ 陕西国 防工 业职业技术学院， 陕 西 西安 ７ １ ０ ３ ０ ２ ）
摘 要： 自 然干燥 受环境 的影响较 大 ， 太 阳能 热泵干 燥利 用可再生能源一 太 阳能 既环保 又节能 ， 在干燥 行业具 有 巨大的发展 潜力。
关键词 ： 太 阳能 ； 热 泵干燥 ； 耦 合
作者简介 ： 张文荣 （ １ ９ ７ ３ ～ ） ， 男， 汉族， 陕西西安人 ， 助教，
１ ９ ９ ５ 年毕业于西安 交通大学锅炉 专业 ， 本科 学历 ， 陕西 国防工 业职业技术学院在职教师 ， 现从事暖通空调教学研究工作。
２ １ ０ 日圜日圆
的Ｃ Ｏ Ｐ 值 高， 这是因为太 阳能热泵 受气候、 地域 、 温 度、 昼夜、 纬
［ ４ ］ 李锐， 张建国， 俞坚， 等． 太阳能热泵系统［ Ｊ ］ ． 实用技术， ２ ０ ０ ４ ， １ １ ６ （ ４ ） ： ３ ０ —
３ ２ ．
度等影 响较大 。 太 阳能是清洁可再 生能源， 太 阳能热泵 干燥是 ［ ５ ］ Ｇ ｅ ｏ ｒ ｇ ｉ ｖ ｅ ． Ａ ． Ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ 热泵干燥发展的一主要趋势 。 ｆ ｏ ｒ ａ ｈ ｅ ａ ｔ ｐ ｕ ｍ ｐ ［ Ｊ ］ ． Ｒ ｅ ｎ ｅ ｗ ａ ｂ ｌ ｅ Ｅ ｎ ｅ — ｒ ｇ ｙ ， ２ ０ ０ ８ ， （ ３ ３ ） ： ８ ３ ２ — ８ ３ ８ ．
冷凝器 吸收热量 升温 后进 入干燥室对物料进行干 燥。
１ ． 集热 器 ２ ． 集热器风机 ３ ． 主风机 ４ ． 干燥 室 ５ ． 干燥物料 ６ ． 排 风机 ７ ． 余热 回收风机 ８ ． 蒸发器 ９ ． 压缩机 １ ０ ． 节流阀 ｌ １ ． 冷凝
器 ｌ ２ ． 隔板
图１ 热泵干燥原理
２ ］ 罗运俊， 等． 太阳能利用技术 ［ Ｍ ］ ． 化学工业出版社， ２ ０ ０ ５ ：２ ９ — ３ １ ． 个太阳能集 热器。 太阳能热泵分为直接 膨胀式和非直接膨胀 ［
３ ］ 旷玉辉， 王如竹． 太阳能热泵［ Ｊ ］ ． 太阳能学报， ２ ０ １ ０ ， （ ２ ） ： ２ ０ — ２ ４ ． 式 ’ 。 文献 对太 阳能热泵 进行 实验研 究， 实验 结果 要比实际 ［
图２ 太阳能热泵干燥结构
干 燥装 置一般分为三种：（ １ ） 开式干燥 器。 开式干燥器从 ４ 结论 干燥 室干 燥物料后直接 排放到大气中， 这种系统的缺点是从干 太 阳能是 一种 低成本 、 无污 染的环保 能源 ， 太阳能热泵干 燥 室出来 空气含有 的余热 被排放 到大气中造 成了浪 费。（ ２ ） 闭 燥充分利用太 阳能 的能 量， 有利于节约电能， 在 当今 能源 和污 式干燥器 。 从干燥室干燥 物料后出来的空气不排放 到大气 中， 染 已成为世界 的两大问题 时， 太 阳能热泵干 燥具有广 阔的发展 而是循环 使用 。（ ３ ）半开半闭式干 燥器 。 从干 燥室 出来 的空气 前景。 部分被排放 到大气中， 一部 分留下来 循环 使用 。 这种系统 的
一
缺 点是容易受到外界环境 的影响。
［ 参考 文献］
［ １ ］ 史勇春， 柴 本银 ． 中国干燥 技术现状及发展趋势 ［ Ｊ ］ ． 干燥 技术与设备，
２ 太阳能 能热泵原理如 图２ 所示 ， 就是在 图１ 的蒸 发器 处加上 ２ ０ ０ ６ ， ４ （ ３ ） ： １ ２ ２ — １ ２ ４ ．