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热泵食品烘干机干燥挂面的系统性能分析
- 2022-02-14-

  热泵食品烘干机干燥挂面过程中,烘房的热负荷主要由压缩机做功和辅助电加热量以及通过蒸发器回收的潜热量提供,有研究得知,在冬季预干燥阶段,热负荷较大,通过热泵系统的仿真计算发现,在此干燥阶段,除湿冷凝热不能满足烘房的热负荷需求,为规避在采用蒸发器除湿的同时,使用辅助换热器从冬季室外空气中吸热,从而导致热泵的蒸发温度太低,影响热泵的效率,在此情况下宜通过辅助电加热器的方式,来满足干燥过程对温度的要求。

  故优化后的热泵干燥系统运行时的能耗由四部分组成,即压缩机配用电动机的功率、风机配用电动机的功率、辅助散热器风机配用电动机的功率、辅助电加热功率,其中压缩机功率与辅助电加热功率占主要部分,故在此主要分析这两部分的功率变化情况。

  现将某实验研究的冬、夏季各干燥阶段压缩机的实际功耗和电加热功耗及室外辅助散热器吸/排热量的变化情况分析如下:

  在食品烘干机预干燥阶段,冬季热泵干燥系统在35min到55min之间除湿冷凝不能满足热负荷要求。由于冬季设计工况室外温度为-3℃,如果系统通过室外辅助换热器提取室外热量,系统蒸发温度必须降到-3℃以下,这将增大压缩机功耗,降低系统性能,故这一时间短,需通过辅助电加热器产生热量来满足热负荷需求。随着干燥过程进行,室内产热量逐渐大干执负荷需求,室外辅助散热器开始散热,并目散热量不断增大。夏季,由于热负荷较低,故系统一直处于辅助散热过程,且辅助散热量不断减少。

  在食品烘干机主干燥阶段,冬季热泵干燥系统除湿冷凝热不能满足热负荷要求,需通过辅助电加热器产生热量来满足热负荷需求。随着干燥过程进行,辅助电加热功率在90min到110min之间增大在110min之后降低,这是由于在90min到110min之间,烘房温度需要从25℃提高到45℃,热负荷较大,所以电加热功率相应增加。

  夏季,室外温度为35℃,当除湿冷凝热不能满足负荷时开始通过室外侧换热器提取室外侧热量。随着干燥过程进行从室外侧提取的热量逐渐减小。

  由以上分析可以得到,热泵干燥挂面过程中,冬季,预干燥阶段和主于燥阶段由于热负荷较大,所以系统需要通过辅助电加热来弥补部分负荷。夏季,主干燥阶段可以通过室外侧辅助换热器提取室外热量来弥补热量不足情况。完成干燥阶段冬、夏季室外辅助散热器均处于辅助排热工况。

  同时,食品烘干机干燥挂面的整个过程中,完成干燥阶段功耗高于主干燥阶段高于预干燥阶段功耗。冬季主要功耗即压缩机功耗和电加热功耗之和高干夏季。冬季主要功耗平均比夏季高28.5%。

热泵食品烘干机干燥挂面的系统性能分析

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