跨臨界CO2熱泵干燥實驗研究.pdf

1、熱泵是通過壓縮和節(jié)流使工質(zhì)在氣相和液相之間相互轉(zhuǎn)變，利用工質(zhì)相變過程中的放熱和吸熱現(xiàn)象，分別在冷凝器和蒸發(fā)器中與外界換熱，吸收低溫介質(zhì)中的熱量，提高其溫度以獲得可以利用的高溫?zé)嵩?。熱泵干燥利用熱泵這一特點，吸收從干燥室出來的干燥介質(zhì)的顯熱和水蒸氣潛熱，獲得高溫?zé)嵩矗⑹沟酶稍锝橘|(zhì)冷卻析出水分。熱泵干燥具有能量利用率高、運行費用低，且干燥不受外界影響、干燥易于控制、環(huán)保無污染等特點。CO2作為一種綠色環(huán)保、安全穩(wěn)定且熱物理性質(zhì)良好的自然工

2、質(zhì)，相比傳統(tǒng)工質(zhì)具有無可比擬的優(yōu)勢。
　　根據(jù)跨臨界CO2熱泵的特性，研究了CO2熱泵干燥系統(tǒng)操作參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:CO2熱泵干燥系統(tǒng)的性能主要受蒸發(fā)溫度、氣冷器出口溫度和壓縮機排氣壓力的影響。蒸發(fā)溫度升高和氣冷器出口溫度降低都可以提高系統(tǒng)的性能，而排氣壓力的影響則與蒸發(fā)溫度和氣冷器出口溫度相關(guān)。在確定的蒸發(fā)溫度和氣冷器出口溫度下，壓縮機的排氣壓力存在一最優(yōu)值，使得系統(tǒng)的性能達到最大。不同的蒸發(fā)溫度和氣冷器出口溫

3、度下，壓縮機最優(yōu)排氣壓力不同。
　　CO2在超臨界狀態(tài)下具有粘度小、密度大、表面張力小等特點，傳熱性能良好。在超臨界狀態(tài)下，CO2存在一假臨界溫度，在該溫度下，CO2比熱達到一最大值。在假臨界點CO2的傳熱性能增強。CO2在管內(nèi)的蒸發(fā)傳熱過程中主要的流動方式是環(huán)狀流，蒸發(fā)過程中會發(fā)生干涸，干涸的發(fā)生會使傳熱系數(shù)大幅下降。本文研究了CO2的物性和傳熱過程的特點，根據(jù)研究結(jié)果設(shè)計建立了一套跨臨界CO2熱泵干燥裝置。實驗裝置采用3HP都

4、凌CO2專用壓縮機，系統(tǒng)在設(shè)計工況下制熱量為7.02kW。實驗裝置中設(shè)置了溫度測點和壓力測點，用來測試不同點的參數(shù)，便于實驗研究。
　　應(yīng)用該CO2熱泵干燥實驗裝置，進行不同條件下物料的干燥實驗。實驗以胡蘿卜和臘腸為原料，研究了不同熱泵干燥條件對胡蘿卜和臘腸干燥過程的影響。結(jié)果顯示:升高干燥溫度和增加干燥風(fēng)速都可以增加胡蘿卜和臘腸的干燥速率。胡蘿卜干燥中溫度對干燥速率的影響比風(fēng)速更為顯著。臘腸干燥開始階段風(fēng)速對臘腸干燥速率影響比較