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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：雷**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：湖北 上傳時(shí)間：2022-06-04 格式：DOCX 頁(yè)數(shù)：10 大小：208.71KB 積分：30 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、基于太陽(yáng)能吸收式空氣回?zé)衢]式熱泵干燥系統(tǒng)摘 要: 熱泵用于干燥 ,具有節(jié)能和減少污染雙重效益。 國(guó)內(nèi)從 80年代初開(kāi)始引進(jìn)并進(jìn)行研究開(kāi)發(fā) ,在干燥等領(lǐng)域獲得了推廣應(yīng)用 ,采用空氣回?zé)衢]式系統(tǒng)，除濕能耗比在一定工況有效降低，在熱泵方面，為了有效解決傳統(tǒng)壓縮機(jī)的高耗電和噪聲問(wèn)題，采取了一種新型的家用太陽(yáng)能氣泡泵吸收式熱泵裝置。該裝置采用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組，并以氣泡泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械泵。關(guān)鍵詞 太陽(yáng)能 熱泵 空氣回?zé)崆把?系統(tǒng)由兩個(gè)部分組成，干燥系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)采用太陽(yáng)能集熱器和氣泡泵( 由發(fā)生器、熱虹吸管和分離器組成) 驅(qū)動(dòng)的單效溴化鋰吸收式的組合系統(tǒng)，在標(biāo)準(zhǔn)制熱工況下，室外側(cè)進(jìn)

2、風(fēng)干 / 濕球溫度為 7 /6 時(shí)，制熱量達(dá) 18 0kW，在該設(shè)計(jì)條件下，我們對(duì)吸收式制冷機(jī)的主要部件和太陽(yáng)能集熱器以及蓄熱裝置進(jìn)行了熱力設(shè)計(jì)計(jì)算1.1裝置的結(jié)構(gòu)和原理圖 圖1 太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.2工作流程 當(dāng)陽(yáng)光充足的時(shí)候，關(guān)閉電加熱器，太陽(yáng)能集熱器加熱的水先進(jìn)入蓄熱器，再流到發(fā)生器，驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵當(dāng)陽(yáng)光不足的時(shí)候則打開(kāi)電加熱器進(jìn)行熱補(bǔ)償，熱泵驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，含濕量小的空氣進(jìn)入干燥箱與干燥物體接觸進(jìn)行等焓吸濕，干燥物料，干燥后的氣體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器降溫除濕，這時(shí)氣體通過(guò)裝在蒸發(fā)器前面的熱管的蒸發(fā)段和在熱管的冷凝段進(jìn)行空氣回?zé)崂茫?該裝置可以彌補(bǔ)單純利用太陽(yáng)能的不足性，可以適當(dāng)進(jìn)行熱補(bǔ)償，根據(jù)

3、需要還可以改成干冷箱使用，可以干燥更多種類的東西，提高經(jīng)濟(jì)型 在干燥箱的進(jìn)出口增加風(fēng)速測(cè)試儀和溫濕度測(cè)試儀，對(duì)干燥箱的風(fēng)速和溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，掌握物品的干燥程度，可以對(duì)機(jī)組進(jìn)行微調(diào)2 太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 我們采用太陽(yáng)能無(wú)泵溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)。該太陽(yáng)能無(wú)泵溴化鋰吸收式熱泵一方面利用太陽(yáng)能與電加熱共同作為驅(qū)動(dòng)能源，節(jié)約了對(duì)大量電能的消耗; 另一方面該統(tǒng)沒(méi)有壓縮機(jī)等運(yùn)動(dòng)部件，可以減少噪聲; 此外，由于使用 LiBr-H2 O 作為制冷工質(zhì)對(duì)，對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有影響， 采用太陽(yáng)能集熱器和氣泡泵( 由發(fā)生器、熱虹吸管和分離器組成) 驅(qū)動(dòng)的單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的組合系統(tǒng)。設(shè)計(jì)條件：在標(biāo)準(zhǔn)制熱工況，制熱

4、量為18.0KW 2.1 熱泵的針對(duì)性分析和熱力計(jì)算和設(shè)備選型系統(tǒng)主要針對(duì)對(duì)牛肉的干燥進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)物料計(jì)算進(jìn)行對(duì)各部件的確定（1）物料計(jì)算（1） 已知條件干燥5t 牛肉，含濕量75%，干燥時(shí)間10h則干料量Gc=5000×（1-75%）=1250Kg水分量Gw=5000-1250=3750Kg理想狀態(tài)下，可除去水分3750Kg1. 熱力計(jì)算水分氣化所帶走的熱量Q=3750kg×2260kj/kg=8475000kj所以每小時(shí)帶走的熱量為8475000/10=847500kj/h=235.42kw制冷量 Q0=235.42kW冷卻水進(jìn)口溫度 32蒸發(fā)溫度 6（2） 設(shè)計(jì)參數(shù)

5、的選定吸收器出口冷卻水溫度tw1和冷凝器出口冷卻水溫度tw2 為了節(jié)省冷卻水的消耗量，采用串聯(lián)方式。假定冷卻水總的溫升tw=10，取tw1=5.4，tw2=4.6，則tw1=tw+tw1=37.4tw2=tw1+tw2=42冷凝溫度tk及冷凝壓力pk取t=3，則Tk=tw2+t=45Pk=9.6KPa蒸發(fā)壓力P0=0.934KPa吸收器內(nèi)稀溶液的最低溫度t2 取t=4.6，則t2=tw1+t=42吸收器壓力pa 假定p0=0.013KPa，則Pa=p0-p0=0.921KPa稀溶液濃度wa 由pa和t2查h-w圖wa=0.575稀溶液濃度wr 取wr-wa=0.044，則wr=wa+0.044

6、=0.619發(fā)生器內(nèi)濃溶液的最高溫度t4 由pk和wr查h-w圖的t4=94濃溶液出熱交換器時(shí)的溫度t8 取冷熱端溫差t=15，則t8=t2+t=57稀溶液出熱交換器時(shí)的比焓 由t8和wr查h-w圖的h8=307.38kJ/kg稀溶液出熱交換器時(shí)的溫度t7 由制冷設(shè)備與原理（第4版）（下面都是查此書(shū)的公式和圖表）中的式（7-8）和式（7-19）求得a=0.619/(0.619-0.575)=14.01h7=361.47kJ/kg再根據(jù)h7和wa查h-w圖得t7=81.5根據(jù)以上數(shù)據(jù)，確定各點(diǎn)的參數(shù)，其數(shù)值列于表下中，考慮到壓力的數(shù)量級(jí)，表中壓力單位為kPa。名稱點(diǎn)號(hào)溫度/質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）壓力/k

7、Pa比焓/（kj/kg）蒸發(fā)器進(jìn)口冷劑水1600.9325.21蒸發(fā)器出口處冷劑蒸氣1600.932512.6吸收器出口處稀溶液24257.50.93280.19冷凝器出口處冷劑水34208.20175.31冷凝器進(jìn)口處水蒸氣39108.202661.7發(fā)生器出口處濃溶液49661.98.20380.56發(fā)生器進(jìn)口處飽和稀溶液581.557.58.20361.47吸收器進(jìn)口處飽和濃溶液65761.91.47307.38熱交換器出口處稀溶液a781.557.5361.47熱交換器出口處濃溶液b85761.9307.38（3） 設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算冷劑水流量qmd 由式（7-22）和式（7-23）得q0

8、=（2512.6-175.31）=2340.29kJ/kgqmd=0.1kg/s發(fā)生器熱負(fù)荷Qg 由式（7-24）得Qg=345.05kW冷凝器熱負(fù)荷Qk 由式（7-25）得Qk=252.29kW吸收器熱負(fù)荷Qa 由式（7-26）得Qa=318.22kW溶液熱交換器Qex 由式（7-27）得Qex=89.36kW（4） 裝置的熱平衡、性能系數(shù)及熱力完善度熱平衡吸收熱量 Q1=Qg+Q0=345.05+235.42=580.47kW放出熱量 Q2=Qk+Qa=252.29+318.22=570.51kWQ1和Q2十分接近，表明上式的計(jì)算是正確的。性能系數(shù) 由式（7-29）得COP=235.42/

9、345.05=0.682熱力完善度 冷卻水的平均溫度twm和冷媒水的平均溫度txm分別為twm=（tw+tw2）/2=37txm=6由式（7-30）得COPC=1.84由式（7-31）得=0.37（5） 加熱水消耗量和各類泵的流量計(jì)算加熱水的消耗量qmv 由式（7-32）得qmv=336.33kg/h冷卻水泵流量qvb 由式（7-36）和式（7-37）得qvb1=50.73m³/hqvb2=47.21m³/h兩者基本相同，表明開(kāi)始假定的冷卻水總溫升的分配式合適的，并取qvb=50.73m³/h.3.換熱面積計(jì)算發(fā)生器的傳熱面積Fg 由式（7-41），并取Kg=15

10、00W/(*K），得Fg=25.35冷凝器的傳熱面積Fk 由式（7-42），并取Kk=40W/(*K），得Fk=1368.17吸收器的傳熱面積Fa 由式（7-43），并取Ka=32W/(*K），得Fa=1808.06蒸發(fā)器的傳熱面積F0 由式（7-44），并取K0=2300W/(*K），得F0=48.74溶液熱交換器的傳熱面積Fex 由式（7-45）并取Kex=465W/(*K），得Fex=12.96設(shè)備名稱傳熱量（kw）傳熱系數(shù)w/.k傳熱面積發(fā)生器345.05150025.35冷凝器252.29401368.17吸收器318.22321808.06蒸發(fā)器235.42230048.74溶液熱

11、交換器89.3646512.964. 太陽(yáng)能集熱器 1 、Ac=Qw*Cw*（Tend-Ti)*f/Ji*cd*(1-L)式中： Ac 直接系統(tǒng)集熱器總面積，； Qw日均用水量，取1000； Cw水的定壓比熱容，KJ/· ，取4.187KJ/·； Tend 儲(chǔ)水箱內(nèi)水的終止溫度（用水溫度） ，取100； Ti 水的初始溫度，取32； Ji當(dāng)?shù)丶療崞鞑晒饷嫔系哪耆站椪樟縆J/，湛江取14500KJ/； f 太陽(yáng)能保證率，30%-80%，取50%； cd 集熱器的年平均集熱效率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值宜為0.250.50，具體根據(jù)產(chǎn) 品的實(shí)際測(cè)試結(jié)果而定，取0.50； L 貯水箱和管路的

12、熱損失率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為0.200.30，取0.25； 經(jīng)計(jì)算得：Ac=26.18。5. 蓄熱器設(shè)計(jì)V= *Ac式中：V儲(chǔ)熱器有效容積,L;Ac 集熱器的集熱面積，; 系數(shù)，范圍為 50 70，偏重于集熱效益的可以取上限，偏重水溫高而直接使用的可取下限分戶式可向上限取值，集中式可向下限取值或突破下限根據(jù)計(jì)算取值。取=60 經(jīng)計(jì)算得：V=60*Ac=1.57m³6. 換熱器設(shè)計(jì)蒸發(fā)器、發(fā)生器均采用 15 × 1 的紫銅管無(wú)肋片，有效管長(zhǎng) L1 = 0 4m; 吸收器、冷凝器均采用15 × 1 的紫銅管，外面加裝肋片，有效管長(zhǎng) L2 = 0 6m，取肋化系數(shù)為

13、20，則每根管子的管外單位長(zhǎng)度的傳熱面積 fc = fi = 20 × 3 14 × 0 015 =0 942 m; 溶液熱交換器采用 12 × 1，有效管長(zhǎng)為 lo = 0 4m 的紫銅管，無(wú)肋片; 其中冷凝器和吸收器采用風(fēng)冷，其風(fēng)速選定為 2 3m /s，進(jìn)風(fēng)溫度為32 出口溫度為 35 45 。設(shè)備名稱傳熱量（kw）傳熱系數(shù)w/.k傳熱管徑（mm）傳熱面積管子數(shù)（根）發(fā)生器345.05162315×123.431240冷凝器252.294015×11368.172420吸收器318.22116315×149.7288蒸發(fā)器235

14、.42279115×140.172132溶液熱交換器89.3646512×112.968607.氣泡泵分析3 2 1已知參數(shù)在氣泡泵熱虹吸管內(nèi)的蒸汽的參數(shù):蒸汽為96 C0，壓力為 9 59kPa 的過(guò)熱蒸汽，蒸汽的質(zhì)量流速qmd=0.093kg/s,體積流量為 Vg= 0 93 m3 /s，密度 = 0 05698kg /m3 ，動(dòng)力粘度 = 0 00001198Pa·s在氣泡泵熱虹吸管內(nèi)的濃溶液的參數(shù):質(zhì)量流量: qmf = qmd ( a 1) = 0 076kg /s，體積流量 Vf= 5.923 × 10 4 m3 /kg，濃度為 r = 62

15、 4% ，密度f(wàn) = 1730kg /m3氣泡泵的參數(shù)計(jì)算氣泡泵的直徑的計(jì)算:假設(shè)熱虹吸管內(nèi)的兩相流滿足彈狀流。在氣、液兩相體積流量 Vg 、Vf 確定的條件下，氣泡泵中獲得彈狀流的上限內(nèi)徑:d max= ( 2.4778Vg 1.3938Vf ) 0.4= 1.3m氣泡泵中彈狀流的下限內(nèi)徑:dmin=0.4 =0.0024于是，氣泡泵內(nèi)徑選擇范圍即為: dmin d dmax ，但為保證啟動(dòng)容易和工作的穩(wěn)定，一般推薦管徑接近其中的下限值，在此處可以取d=0.05m對(duì)假設(shè)彈狀流的驗(yàn)證：對(duì)于垂直管內(nèi)，彈狀流上升流截面含氣率：=1.27Vg1.528Vg+Vf+0.25g0.5d2.5=0.830

16、90.3無(wú)因次容積流速：fg*=VgAsg0.5gdf-g-0.5=0.58670.9液相雷諾數(shù)：Re=Vg+VfAsdff=3306190>8000可知滿足彈狀流的假設(shè)3.1干燥系統(tǒng)1空氣回?zé)崞骺諝饣責(zé)崞鞑捎弥亓峁軗Q熱器 ,由熱泵蒸發(fā)器出來(lái)的冷空氣經(jīng)過(guò)熱管換熱器的冷凝段升溫 ,使熱管管內(nèi)工作介質(zhì)冷凝 ,在重力的作用下流至熱管換熱器的蒸發(fā)段 ,使進(jìn)入蒸發(fā)器前的濕空氣降溫，管內(nèi)工作介質(zhì)升溫 ,這個(gè)過(guò)程反復(fù)運(yùn)作實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣回?zé)岬睦茫瑹峁軗Q熱器的冷凝段與蒸發(fā)段均采用套片式翅片管式結(jié)構(gòu) ,冷凝段與蒸發(fā)段各有 4排 ,分別組成 4個(gè)獨(dú)立的回路 ,見(jiàn)圖 ,以提高熱管換熱器的換熱能力 ,管內(nèi)充注適量

17、的丙酮。4.優(yōu)化性分析(1) 干燥系統(tǒng)閉式回?zé)岣稍锵到y(tǒng)和回?zé)岣稍锵到y(tǒng)在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下的優(yōu)化性分析<1>熱泵干燥循環(huán)系統(tǒng)圖 圖 1 閉式熱泵干燥系統(tǒng)示意圖及干燥過(guò)程 圖 2 空氣回?zé)衢]式熱泵干燥系統(tǒng)及干燥過(guò)程1 2 3 4 1,轉(zhuǎn)變?yōu)?1 2 3 4 5 5 1 ,增加了熱泵干燥的除濕能力。<2>焓降和除濕量分析1：被干燥物料析水量不變的情況下的焓降分析無(wú)空氣回?zé)岬拈]式熱泵干燥系統(tǒng)空氣循環(huán)過(guò)程泵蒸發(fā)器后的焓降H= m ( h2 - h4 )空氣回?zé)岬拈]式熱泵干燥系統(tǒng)空氣循環(huán)過(guò)程泵蒸發(fā)器后的焓降H = m ( h2 - h4 )注：m 為干空氣流量 ( kg )，h2、

18、h4 分別為進(jìn)出蒸發(fā)器空氣的比焓 ( k J/kg )由于h2> h2，所以H < H，則表明干燥同等質(zhì)量的水，采用空氣回?zé)嵫h(huán)，制冷劑逆向循環(huán)所消耗的補(bǔ)償功量減小 ,除濕能耗比 SPC 下降 ( SPC= 耗功量 /脫水量 )，節(jié)能效果更為明顯。2：蒸發(fā)器的冷負(fù)荷不變情況下的除濕量分析無(wú)空氣回?zé)岬拈]式熱泵干燥系統(tǒng)空氣循環(huán)過(guò)程泵蒸發(fā)器后的除濕量G= m ( d3 - d4 ) /1000有空氣回?zé)岬拈]式熱泵干燥系統(tǒng)空氣循環(huán)過(guò)程泵蒸發(fā)器后的除濕量G = m ( d3 - d5 ) /1000由于兩種空氣系統(tǒng)蒸發(fā)器的焓降H不變，采用回?zé)嵫h(huán)后使蒸發(fā)器入口空氣焓 h2< h2所以h5<h4所以采用空氣回?zé)嵫h(huán)比不回?zé)岫嗳コ乃至繛镚= G - G= m ( d4 - d5 ) /1000所以在同種條件下，采用空氣閉式回?zé)嵯到y(tǒng)比閉式不回?zé)嵯到y(tǒng)更節(jié)能，