1立方米热泵干燥箱设计含开题及15张CAD图纸
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1立方米热泵干燥箱设计含开题及15张CAD图纸,立方米,干燥箱,设计,开题,15,CAD,图纸
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1立方米热泵干燥箱设计XX设 计(XX)开 题 报 告1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述:文 献 综 述一、课题背景 干燥是一项高能耗的工艺过程,占发达国家总能源消耗的925。因此,为了降低产品单位水分的能耗,有必要采取不同的方法来提高干燥设备的能效。热风干燥、真空干燥、冷冻干燥、微波干燥等技术已被用于农业、化工、木材、纺织、造纸和制药等多种行业。任何干燥过程的目标都是通过优化设计和操作条件,以最低的成本和最大的处理量,获得达到质量要求的干燥产品。传统的干燥技术由于排放的热湿空气含有大量的显热和潜热以及物料杂质,因此能量利用效率较低,仅有35左右,而且易于污染环境。因此,降低干燥能耗对于减缓能源紧张局面具有重要的现实意义。 热泵干燥技术是20世纪70年代末80年代初发展起来的一项高新技术,因其独特的干燥原理、高效节能、热效率高、除湿快、环境友好并能较好地保持物料的品质而受到重视。二、热泵干燥技术的基本原理 热泵从低温热源吸取热量,使低品位热能转化为高品位热能,可以从自然环境或余热资源吸热从而获得比输入能更多的输出热能。热泵干燥系统由两个子系统组成:制冷剂回路和干燥介质回路。制冷剂回路由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀组成。干燥介质回路主要有干燥室与风机。 热泵干燥系统原理如图所示。整个装置主要由热泵、远红外和干燥等系统组成。热泵是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器等组成的循环系统。热泵系统工作时,热泵压缩机做功并利用蒸发器回收低品味热能,在冷凝器中则使之升高为高品位热能。热泵工质在蒸发器内吸收干燥室排出的热空气中的部分余热蒸发变成蒸气,经压缩机压缩后,进入冷凝器中冷凝,并将热量传给空气。由冷凝器出来的热空气再进入干燥室,对湿物料进行干燥。出干燥室的湿空气经蒸发器将部分显热和潜热传给工质,达到回收余热的目的;同时,湿空气的湿度降至露点析出冷凝水,除去湿空气中的水分。图1、热泵干燥系统原理图1冷凝器; 2压缩机; 3干燥室; 4循环风机; 5排水口; 6蒸发器; 7节流阀Fig.1 Schematic diagram of heat pump drying system1.Condenser;2.Compressor;3.Drying room;4.Circulating fan;5.Outlet;6.Evaporator;7.Throttle valve三热泵干燥技术的特点 同传统干燥相比, 热泵干燥具有以下优缺点: (1) 节约能源。热泵干燥装置充分利用湿空气通过蒸发器时释放的热量来进行干燥。 (2) 提高产品质量。将传感及控制技术结合起来应用于热泵干燥, 通过准确调节蒸发器温度、冷凝器温度和气流速度, 来调节干燥介质的温度、湿度及物料的干燥速度, 可对干燥质量进行实时控制。 (3) 环境友好。对于全封闭热泵干燥装置, 干燥过程中不向外排放空气, 也无需补充新鲜空气, 可以避免废气对大气的污染, 也可避免由于换气导致的物料污染。特别适用于食品、药材等物料的干燥。 (4) 干燥范围广。热泵干燥装置的干燥介质温度范围一般为20100, 相对湿度范围一般为1580), 适合对多种类型物料的干燥。 (5) 热泵干燥装置与其他干燥设备(如真空干燥)相比, 具有能量利用率高, 运行费用低的优点。由此可见, 热泵应用于干燥, 具有节能、提高产品质量和减少污染等优点, 但也有许多缺点。 (6) 干燥过程强化。虽然热泵干燥的干燥温度一般较低, 有利于保持产品质量,。 (7) 干燥规模小, 设备维护要求较高, 投资大。四 热泵干燥的研究现状1 国外研究进展11 热泵干燥装置性能研究 Salvador采用计算机模拟, 对闭式热泵干燥装置和闭式传统电加热型干燥器进行比较, 结果表明: 除了在一些低除湿工况下, 大多数情况下热泵干燥装置比闭式电加热干燥器耗能少; 闭式电加热干燥器受环境影响较大, 并且当运行温度同环境温度相差不多时效率很低。 Hodget将热泵辅助批量干燥装置与传统对流干燥器作比较,结果表明:热泵干燥装置SMER值为1.04.0 kg/kWh,而传统对流干燥器的SMER值为0.20.6 kg/kWh。 Phani K Adapa等人对人参,草药等产品进行干燥,为保持产品的品质需要保持在3035之间,采用了在循环式热泵干燥装置,SMER范围在0.060.61 kg/kWh,与传统的干燥装置比较,节能22,干燥时间减少了65。12 热泵干燥装置结构优化研究 热泵干燥装置的性能受系统运行时的空气参数、旁通率及系统结构型式的影响。 Jolly, Jia等人认为:空气质量流量是一个影响热泵干燥装置性能的主要因素。热交换的能量,冷凝器和蒸发器的压力和温度都受到空气质量流量的影响,最终影响热泵干燥装置的性能。因此通过改变空气质量流量,可以改变SMER值,同时对热泵干燥产品的质量及产量也产生影响。 Xi等人通过对热泵干燥装置模拟得出:依赖蒸发器空气旁通,SMER值只能提高20左右,且SMER的最大值对旁通率并不敏感;蒸发器进出口温差不大,加装回热器后效果也不明显;对于简单热泵除湿设备和开式热泵干燥装置,在冷凝器进口处旁通效果好。 Shane等人认为:热泵干燥装置运行时存在最佳风速,应维持进入蒸发器的空气高的相对湿度,空气旁通率对SMER值影响小。对于他们的研究系统,依赖改变旁通率对SMER 最大值的提高仅有9。 Spraserisan 和P,saen saby 认为: 对于半封闭热泵干燥装置, 环境温度、环境湿度、再循环率充分影响系统的性能,而旁通率的影响可以忽略。 Marshall M G认为:在降速干燥阶段,通过采用声频能加速干燥过程,提高传质的速率,提高的能量利用率。并将试验数据和模拟结果的进行了比较,认为基本一致。 Hawlader MNA等人采用太阳能辅助热泵干燥装置,对绿豆进行试验,认为当压缩机转速在1800 r/min,cop可达到了7。蒸发器集热板和空气集热板效率分别为0.86和0.7。在压缩机转速在1200 r/min,干燥产品量20 kg, SMER 为0.65。试验结果表明: 影响系统效率3 个重要因素是太阳能辐射量, 压缩机转速以及干燥产品的产量。 Zuhal Oktay 对湿毛绒采用开启式热泵干燥装置,在试验中, 质量流速在0.781.50 kg/s 范围变化,同时再循环率和旁通率介于2080之间, 整个系统的cop,SMER分别介于23.5及1.52.8kg/kWh。13 热泵干燥装置工质研究 Schmidt E L 等人比较了两个分别采用CO2和R134a 为工质的热泵干燥装置。结果表明: 采用CO2的系统, 其cop、SMER 和火用损失等情况比采用R134a系统的好。由于CO2的环境特性和良好的热力学行为而被视为具有较好应用前景的热泵干燥装置工质。 Sivakumar 等人在热泵干燥装置中, 采用混合工质(R134a 和R32) 与采用R134a 工质相比较。结果表明:使用混合工质的热泵干燥装置比开式热泵干燥装置节能69, 干燥时间比开式循环干燥系统减少13; 比使用R134a 的系统节能8, 干燥时间减少33。14 热泵干燥装置模拟仿真研究 近年来,通过计算机模拟来研究热泵干燥装置引起了人们广泛的注意。 Joly 等人对热泵辅助连续干燥装置建立了一个详细的数学模型。分别对热泵系统和干燥室建立详细的传热、传质数学模型,通过质量、能量守恒定律将两个模型联系起来。 Siva Achariyaviriya 等人通过对水果干燥过程的模拟,研究了环境因素、旁通率和干燥介质温度对热泵干燥装置性能的影响。Prasersan S等人对4个热泵干燥装置(3个开式、1个闭式)做了详细研究,并在模拟中采用有限差分法分析工质状态和传热、传质过程。2 国内研究进展 我国从20 世纪80 年代起对热泵干燥进行了研究,并在干燥领域得到了应用。金苏敏等人通过分析和试验证明, 采用空气回热的热泵干燥装置干燥木材时,除湿量可提高24以上, 且空气的相对湿度越小除湿量提高越多。 马一太、张嘉辉、牛莹等人用当量温度法对热泵干燥的最佳工况进行了详细地分析计算, 提出了热泵干燥装置最佳蒸发温度概念, 并比较了不同热泵工质的干燥效果, 研究了回热循环的节能原理; 同时建立了模拟干燥系统运行时的数学模型, 用序贯模块法编制了相应的计算程序。通过模拟结果与试验结果的比较, 验证了模拟程序的可靠性。并对除湿过程有旁通的干燥装置进行模拟, 对影响结果的各参数进行了理论研究。 杜垲, 徐锡武对加装空气回热器的空气闭式热泵干燥装置和空气闭式热泵干燥装置做了对比试验。结果表明: 前者比后者除湿能耗比在某些工况下提高达20。 王剑峰、高广春、欧阳应秀等人探讨了将相变材料应用于热泵干燥的潜力, 并进行了试验研究。利用相变材料相变热效应, 回收这部分能量, 并在装置需要热量时将贮存的能量释放给干燥空气, 试验结果证明: 相变材料在热泵干燥装置中的应用具有明显的节能潜力; 同时评价了热泵干燥装置的性能指标和影响热泵干燥装置性能的主要因素, 及其热泵干燥装置加装辅助冷却器的试验研究。 北京林业大学一直致力于木材热泵干燥的研究, 积累了大量的试验数据和实践经验, 而且在实际运行中节能效果和干燥效果均较为理想。通过以上论述表明, 热泵干燥具有能耗少, 环境污染小, 干燥品质高, 适用范围广的优点, 因此热泵干燥装置对热敏性等物料是一种理想的干燥机械。五结束语 随着科学技术与经济的发展,人们的环保意识和节能意识日益增强。在过去的年,热泵干燥已发展变成为一种成熟的技术,以其优良的除湿效果和节能效益已在农副产品的干燥加工中得到实验研究和实践应用的验证,并且对产品的质量能够保持和有所提高。 然而,热泵干燥技术尚未如人们期待的那样,广泛应用于生产过程。初始成本以及运营成本需要进一步减少。干燥等能源密集型操作的能源利用效率是减少净能源消耗的关键。具有成本竞争力的热泵干燥机的设计和制造将会发挥越来越重要的作用。此外,应该赋予新的热泵干燥机除干燥脱水之外更多的功能,比如冷藏、气体调节等。当然,虽然我们已经对热泵和其它多种干燥技术有深入的了解,但多项技术的优化整合仍然是一个具有挑战性的研发任务。参考文献:1Hii C L,Law C L,Suzannah S.Drying kinetics of the individual layer of cocoa beans during heat pump dryingJ.Journal of Food Engineering,2012,108(2);276-282 2 Goh L J.Othman M Y,Mat S,et al.Review of heat pump systems for drying applicationJ.Renewable and Sustainable Energy Reviews,2011,15(9);4788-47963石启龙,赵亚,李兆杰等热泵干燥过程中竹荚鱼水分迁移特性J农业机械学报,2010,41(2):1221264张忠进,玄哲浩,王国华热泵干燥装置的性能实验J农业机械学报,2006,37(8):1401435向飞,王立,岳献芳半封闭热泵干燥系统的热力学分析与实验J农业工程学报,2009,25(2):2402456张绪坤,李华栋,徐刚,等热泵干燥系统性能实验研究J农业工程学报,2006,22(4):94987向飞,王立,岳献芳柴油发电机驱动的热泵干燥系统开发与优化J农业机械学报,2009,40(10):75808何书森,陆则坚,王则金热泵干燥过程PID加Fuzzy温调的应用与实验J农业机械学报,1999,30(1):83869张忠进,玄哲浩,王国华热泵干燥装置的性能实验J农业机械学报,2006,37(8):14014310李海峰,李勇,代彦军,等太阳能辅助热泵综合就仓干燥系统实验研究J农业机械学报,2010,41(7):10911311孟翔宇,杨福胜,邓建强,等新型太阳能热泵干燥系统的设计与理论研究太阳能学报,2010,31(5):56857412蒋小强,关志强,谢晶,等水产品热泵干燥装置性能参数的理论分析J农业工程学报,2011,27(S1):37337613Salvador AcevessaborioAnalysis of energy consumption in heat pump and conventional dryersJHeat recovery systems CHP,1993,13(5):41942814HodgettDLEfficient drying using heat pumpsJThe chemical engineer,1976(6):51051215PhaniKAdapa,GregJschoenau,Shahab SokhansanjPerformance study of a heat pump dryer system for specialty crops part2:model verificationJInternational journal of energy research,2002(26):1021103316JollyPeter,JiaXi Guo,ClementsShaneHeat pump assisted continuous drying part1:Simulation modelingJInternational journal of energy research,1990(14):75777017JiaXi Guo,Jolly,Peter,ClementsShaneHeat pump assisted continuous dryer part2:Simulation resultsJInternational journal of energy research,1990(14):77178218ClementShane,JiaXi Guo,JollyPeterExperiment verification of a heat pump assisted continuous dryer simulation modelJInternational journal of energy research,1993(7):192819PeaserisanS,Saen sabyP,gamsritrkulPN,prateepchaikulGHeat pump dryer part2:results of the simulationJInternational journal of energy research,1997(21):12020MarshallMG,MetaxasACRadio frequency assisted heat pump drying of crushed brickJApplied Thermal Engineering,1998(19):37538821HawladerMNA,RahmanSMA,JahangeerKAPerformance of evaporator collector and air collector in solar assisted heat pump dryerJENERGY CONVERSIONMANAGEMENT,2008(49):1612161922Zuhal OktayTesting of a heat pump assisted mechanical opener dryer JApplied Thermal Engineering,2003(23):153 16223SchmidtEL,KlockerK,FlackeN,and SteimleFApplying thetranscritical CO2 process to a drying heat pumpJInternational journal of energy research,1998,21(3):20221124Sivakumar,Gopalnarayanan,Radermacher,ReinhardHeat pump assisted dryer using refrigerant mixtures batch mode dryingJASHRAE,Symposia,1997,12(3):364225Siva Achariyaviriya,Somchart Soponronnarit,Apichit TerdyothinMathematical model development and simulation of heat pump fruit dryerJDrying technology,2000,18(12):47949126Saen sabyP,PeaserisanSEffects of component arrangement and ambient and drying conditions on the performance of heat pump dryersJDrying technology,2003(21):10312727金苏敏,李庆生热泵干燥箱的干燥过程J南京化工大学学报,1996,18(A01):10210528马一太,张嘉辉,马远热泵干燥系统优化的理论分析J太阳能学报,2000,21(5):20821329杜垲,徐锡武空气回热闭式热泵干燥系统实验研究J太阳能学报,1998,19(4):42943230王剑锋,欧阳应秀,朱永雷等相变材料应用于热泵干燥的实验研究J太阳能学报,2002,23(1):222631王喜平,张璧光,赵忠信高温热泵除湿干燥技术的初步研究J木材工业,1994,8(4):1113 XX设 计(XX)开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):1、 课题内容: 本毕业设计课题(1立方米热泵干燥箱设计)结合产品开发,要求学生有一定的工程能力,工作量饱满,机械制图要求比较高。通过本课题的设计可以综合大学4年所学知识的运用能力,特别是工程热力学、传热学、流体力学、热泵技术及相关专业课程的知识应用,同时有要有一定创新能力。通过本毕业课题的设计有利于学生工作尽快适应工作岗位的要求设计。且毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能,提高分析与解决实际问题的能力,完成工程师的基本训练和初步培养从事科学研究工作的重要环节。毕业设计也是完成教学计划达到专业培养目标的一个重要的教学环节;通过毕业设计,综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题,在毕业论文的过程中,所学知识得到疏理和运用,它既是一次检阅,又是一次锻炼。使学生的实践动手、动笔能力得到锻炼,增强了即将跨入社会去竞争,去创造的自信心。毕业设计以下具有目的:(1) 通过阅读有关资料对热泵干燥装置有进一步的了解。(2) 融汇、贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识。(3) 综合运用所学专业理论知识和技能提高独立分析问题和解决实际问题的能力。 (4) 培养和提高学生的独立完成工作的能力。1、 需要解决的问题1. 了解干燥箱的市场现状和技
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