太阳能-热泵联合干燥技术的研究现状

  • 2015-09-19 14:17:00
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太阳峪-热联干技术的研究现状许彩霞,张璧光,常建民,高建民,伊私、林,张双保(北京林业大学,北京100083)出了几点建议。
为尽可能经济地干燥木材,以节约能源和木材,世界上许多国家出现了开发利用太阳能的热潮。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。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C2和S2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。
热泵干燥(亦称除湿干燥)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。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。
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,经济效益提篼,干燥时间缩短,干燥工况对气候的依赖性减少。这种太阳能-除湿干燥机组在篼达82.2X: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。随后研究人员开始研究太阳能-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-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-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。
1994年,昆明建筑木材厂采用太阳能-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3(TC(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,应用范围较广。
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佳效益。
为了充分发挥太阳能-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,并不断提篼控制水平,实现智能化控制。
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40~70t\"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C2和SCh等。而太阳能-热泵联合木材干燥技术可以有效的提篼一次能源的利用率,减少CCh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-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。
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