熱泵流化床干燥機的研制與應(yīng)用研究

劉鵬程

摘要：社會發(fā)展推動技術(shù)的進步，食品行業(yè)中應(yīng)用的現(xiàn)代技術(shù)越來越多，再加上國家越來越重視糧食安全問題，加強了農(nóng)作物的種植、運輸以及存儲的管理。本著節(jié)約糧食的原則需要進行合理存儲糧食，以免在水分、溫度等因素的影響下發(fā)霉、發(fā)芽，縮短糧食的存儲時間，造成較大的浪費，影響農(nóng)戶以及企業(yè)的經(jīng)濟效益。再一個就是傳統(tǒng)的晾曬方法不能實現(xiàn)糧食最大化收益。因此本文就從干燥機入手，對現(xiàn)在干燥常用的熱泵流化床干燥機的研制與應(yīng)用進行研究，希望能夠推動糧食的收益。

關(guān)鍵詞：熱泵;流化床;干燥機;研制;應(yīng)用;研究

引言

干燥機在果蔬作物的干燥上發(fā)揮了重要作用，干燥介質(zhì)與物料的接觸面積大，換熱效果較好;設(shè)備的維護費用低、熱效率高;干燥過程易控制，應(yīng)用范圍廣泛等特點。干燥機在農(nóng)業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，提升了干燥速度以及質(zhì)量，有效提升了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，而且還有助于更好的存儲果蔬糧食，筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗以及搜集到的資料，對熱泵流化床干燥機的研制與應(yīng)用展開研究，為設(shè)計人員提供一些幫助，推動該類型干燥機的發(fā)展。

1熱泵結(jié)構(gòu)與流化床分析

1.1結(jié)構(gòu)與工作流程

熱泵是由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等4個主要部分構(gòu)成，其中包含著循環(huán)工質(zhì)?；镜牧鞒虨檎舭l(fā)器將低溫低壓的工質(zhì)飽和蒸氣蒸發(fā)出來，蒸汽進入壓縮機;然后壓縮機把低壓工質(zhì)蒸氣壓縮為高壓高溫過熱蒸氣，進入冷凝器;工質(zhì)在冷凝器中凝結(jié)，同時將內(nèi)部熱量傳給被加熱空氣，工質(zhì)自身變?yōu)楦邏褐袦仫柡鸵?工質(zhì)之后進入節(jié)流閥，通過節(jié)流閥后變?yōu)榈蛪旱蜏貪裾魵?，進入蒸發(fā)器;在蒸發(fā)器中吸收干燥裝置排風或環(huán)境大氣、地下水等低溫熱源處的熱量，工質(zhì)變?yōu)榈蛪旱蜏仫柡驼魵?，又進入壓縮機開始下一個循環(huán)。如此循環(huán)往復，實現(xiàn)熱量由低溫熱源向被加熱空氣的連續(xù)高效泵送。

1.2干燥裝置工作原理

在流化床中，中溫干燥空氣與待干食品物料進行熱濕交換，吸收物料中的水分，空氣出流化床后變?yōu)?0～40 ℃左右的低溫潮濕空氣，進入熱泵蒸發(fā)器;在熱泵蒸發(fā)器中，低溫潮濕空氣被冷卻至露點溫度以下，析出從物料中吸收的水分，變?yōu)? ℃的冷凍干燥空氣，進入熱泵冷凝器;在熱泵冷凝器中，冷凍干燥空氣又被加熱為40～80 ℃左右的中溫干燥空氣，通過循環(huán)風機后提高壓力后再進入流化床，開始下一個循環(huán)。如此循環(huán)運行，實現(xiàn)物料的連續(xù)干燥。

1.3熱泵流化床干燥機的特點

首先是干燥性能好，通過的多個環(huán)節(jié)蒸發(fā)能夠最大限度的將糧食中的水分以及氣體蒸發(fā)出來，而且是通過冷凍的方式干燥糧食，減少了對了糧食的損害，提升了的干燥質(zhì)量，使其更加便于存儲。其次是費用低，干燥的全過程中用到的添加物質(zhì)較少，而且干燥機可以循環(huán)往復的利用，并且一次可以干燥很多的糧食。最后就是環(huán)保性能高，機器運行各個環(huán)節(jié)中使用的熱量大部分都是流化床排風的余熱，減少了燃料的應(yīng)用，大大提升了經(jīng)濟效益。還有一個就是干燥機在干燥的過程中可以較好的保持農(nóng)作物產(chǎn)品的味道，尤其是茶葉、香料等的干燥，對味道有很高的要求，其真空干燥方法能夠減少香味的流失。

2熱泵干燥機類型介紹

2.1空氣源壓縮式熱泵干燥機

這類干燥機使用電能進行工作，但是其借助自身熱力循環(huán)產(chǎn)生大量的熱，在此過程中消耗的電能并不多。通過熱泵流動工質(zhì)在設(shè)備中氣液兩相的熱力循環(huán)過程收集空氣中的低溫熱量，加工后產(chǎn)生更高質(zhì)量的熱，從而干燥物質(zhì)。這種機器運行過程中使用的能源少、應(yīng)用范圍大，且費用低。

2.2太陽能輔助熱泵干燥器

該類干燥機是由太陽能干燥裝置和熱泵裝置組成。太陽能集熱器是主要部件，還有的設(shè)備中具備儲熱罐或集熱水箱等裝置。借助太陽能這種清潔能源進行加熱，具備良好的環(huán)境效益，而且降低了運行費用消耗，干燥量大，但是因為技術(shù)不成熟，應(yīng)用范圍并不大，還需進行深入的研究，提升設(shè)備的利用率。

2.3化學熱泵干燥機

工業(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的余熱，但是絕大部分余熱直接排放，造成資源浪費。技術(shù)人員也加強了余熱應(yīng)用的研究，以更好的實現(xiàn)二次利用。在干燥過程中要有效利用余熱，但熱量經(jīng)過多個環(huán)節(jié)的消耗后排放出的多為低溫熱源，需要轉(zhuǎn)換為高溫，這就需要用到熱泵系統(tǒng)最?；瘜W熱泵是蓄熱和低溫余熱利用的新型節(jié)能裝置，其不用消耗電能，卻能提升熱度，并且工作中也不會產(chǎn)生很大的污染，便于操作。

3干燥機發(fā)展現(xiàn)狀

3.1企業(yè)發(fā)展能力遲緩

近幾年干燥機市場發(fā)展態(tài)勢并不好，經(jīng)過筆者的調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分烘干機企業(yè)人員流失率高達40%。當前干燥機在農(nóng)產(chǎn)品干燥中有很多可以開發(fā)的市場，尤其是國家“優(yōu)質(zhì)糧食工程”等項目的提出。但是公開招標的形式，提升了供應(yīng)商的資質(zhì)和技術(shù)要求。中國干燥機事業(yè)的發(fā)展歷程短，缺少組織大型工程的經(jīng)驗，不能很好適應(yīng)項目的需求。因此還需要各企業(yè)更新自身的發(fā)展模式，提高干燥機的技術(shù)含量，以增強自身的競爭力。

3.2干燥機的質(zhì)量與銷量不匹配

受到種種因素的影響，大部分干燥機企業(yè)進行裁員，但是現(xiàn)代技術(shù)并不足以支撐企業(yè)進行全自動化生產(chǎn)。這就導致生產(chǎn)、質(zhì)檢、安裝和售后等過程質(zhì)量不達標，大大影響了干燥劑的性能。這就導致干燥機行業(yè)遲遲不能完成升級換代，使用的干燥劑仍是中低端設(shè)備，因此成本并不高。再加上干燥機行業(yè)尚無相關(guān)招投標規(guī)范和標準，導致企業(yè)持續(xù)壓低價格競爭，嚴重影響了行業(yè)的發(fā)展。

3.3資金問題影響發(fā)展

目前國內(nèi)“優(yōu)質(zhì)糧食工程”涉及的糧食產(chǎn)后服務(wù)中心項目在完成招標之后，需要企業(yè)自行墊資進行生產(chǎn)、運輸、安裝和調(diào)試，然后向地方糧食與物質(zhì)儲備局主管部門申請驗收，驗收通過后才能收到合同款的70%～90%，余款要到1年后才能結(jié)清。過程復雜，還需要墊付大量的資金，給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟壓力，這將會影響企業(yè)的資金運轉(zhuǎn)以及長期發(fā)展。企業(yè)也沒有更多的資金用于新設(shè)備以及新技術(shù)的研發(fā)，阻礙了設(shè)備的更新?lián)Q代進度。

3.4政策問題

日本、美國這些發(fā)達國家的糧食機械化干燥發(fā)展水平高，幾乎實現(xiàn)了全覆蓋。隨著發(fā)展我國也將迎來干燥設(shè)備發(fā)展的大機遇。盡管我國市場需求空間還很大，但是“井噴式”購買趨勢下降，客戶選購時更加的理性和挑剔。目前因為國家糧食與物質(zhì)儲備局“優(yōu)質(zhì)糧食工程”政策的不斷推動，給予農(nóng)戶以及企業(yè)一定的補貼，在一定程度上推動了干燥機的發(fā)展，但是補貼有限，并不會調(diào)動所有人的購買積極性。所以要想推動干燥機的發(fā)展，還需重視問題，提升自身的競爭力。

結(jié)束語：農(nóng)業(yè)作為我國的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，我國農(nóng)村中有大量的人員從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，而且隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的提升，集約化農(nóng)業(yè)成為發(fā)展的主要趨勢，盡可能獲取更多的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備也大量出現(xiàn)，極大地推動了農(nóng)業(yè)的進步與發(fā)展。例如干燥機，提高了農(nóng)產(chǎn)品的干燥速度，也提高了農(nóng)作物的轉(zhuǎn)化率。但是當前干燥機發(fā)展還存在很大的問題，仍需要繼續(xù)進行研究，提高機器的性能。本文對熱泵流化床干燥機 的研制與應(yīng)用研究還存在很大的問題，日后還會繼續(xù)進行研究、分析。

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