太阳能热泵联合干燥
太阳能热泵联合干燥装置在干燥领域的比较优势
方 法 。［
纵 观 以上 几 种太 阳能 干煤 装 置 ，按 照 节 能 、环保 、稳 定 的标 准 来 比较 ，太 阳能 热 泵联 合 干燥 装 置是 最 好 的一 种
来 ，太 阳能 干燥 技 术得 到 很 大 发展 ，采光 面 积在 ２ ０ ０ ｍ 以
置 的组 合 方 式 和 优 点 。 关 键 词 ： 太 阳 能干 燥 ；太 阳能 热 泵 组 合 方 式
一
、
引言 ：
一
，
利 用 丰 富 的太 阳 能 ，是 解 决 能 源 危 机 的 重 要 手 段 之 随 着 国家 政策 的扶 持 力度不 断 加 大 ，利 用 太 阳能 干燥
本 低 。这 一 装 置设 计 特 点是 太 阳能 供 热 系统 【 空气 集 热器 型） 与蒸 汽锅 炉辅助 供热 系统彼 此独立 ，以太 阳能 为主 。【 ５ ５ 、太 阳能 与热 管组合 干燥 粮食 ，热 管 具有 以下特 点 ： １ 、导热率高 。２ 、等温性好 ，热管表面温度梯度很 小。３、热
下 的 中小 型 太 阳能 干燥 装置蜂 拥而 现 ，采 光 面积 在 ５ ０ ０ｍ
组 合 。这一 组 合 系统 将 太 阳能 加 热 干燥 运 行能 源 费 用低 以 及 热 泵 干燥 装 置 工 作稳 定 可 靠 的优 点相 结 合起 来 。太 阳辐 射 条 件 好 时 ，尽 可 能让 太 阳 能加 热 装置 发 挥作 用 ；天气 条
茶 叶等 。 以 下是 近 年来 关 于干 燥 的 文献 ，从 中可 以看 出一 些太 阳能 干燥 的发展 趋 势。
１ 、利用 温室 型太 阳能 干燥 装置 干燥果 脯 ，温室 型太 阳 能 干燥 装 置 适合 于温 度 较 低 的 干燥 作业 ，果脯 直 接 受太 阳 照 射 ，色 泽 更鲜 亮 ，可 提 高 商 品质 量 ；对 电 力供 应 的依 赖 性教 小 ，既可 自然通 风 ，也可 强制 通风排 湿 。 ２ 、太 阳能与 电加 热组 合干燥 小 麦 ，采 用平 板型 空气 集
我国干燥技术的研究进展及展望
燥的目的 [ 15 ] 。喷雾干燥的优点很多 ,但其热量利用率 比较低 ,而且有些热空气与药品直接接触温度过高 , 而破坏了药品的有效成分 ,此外一些中药在干燥过程 中容易发生粘壁现象 。为此 ,曾亚森和罗宇玲主要研 究了在喷雾干燥过程中容易发生粘壁药品的类型有 半湿的 、低熔点 、干粉表面附着等 ,并且通过试验研究 已经找到解决粘壁的方法有控制热风在干燥塔内的 温度分布 、冷空气吹扫和导入热风等措施 ,也可以通 过改变干燥塔的结构来解决 [ 16 ] 。喷雾干燥的研究主 要是集中在雾化装置结构和整个干燥系统设计以及 模型的建立上 。除了单纯的喷雾干燥技术 ,喷雾干燥 还与其他的干燥技术相结合 ,形成新型的干燥技术 , 如喷雾冷冻干燥技术 。黄立新等人对喷雾冷冻干燥 的机理进行了分析 ,并分析了喷雾冷冻干燥产品的特 性 [ 17 ] 。除了喷雾冷冻干燥技术 ,现阶段新兴发展起来 的还有喷雾干燥与流化床结合起来的干燥技术 。
合的太阳能干燥室 。江西永修县某厂的集热器型太 阳能干燥室总的质量情况较常规蒸汽窑干燥有所提 高 。北京林业大学设计的太阳能与热泵除湿机联合 干燥装置 ,其干燥室内温度和相对湿度变化较平稳 , 同时干燥周期明显比单独使用太阳能干燥的周期短 , 提高了生产效率 。此外 ,太阳能蓄热技术在木材干燥 系统中的应用越来越广 。将太阳能蓄热技术用于太 阳能木材干燥窑 ,可以克服太阳能低密度 、间歇性与 受自然条件制约的缺点 ,如增设辅助热源 ,还可以保 证冬季 、阴雨天以及全年有效地干燥木材 。为此 ,傅 庚福等人对太阳能蓄热技术进行了描述 ,提出了木材 干燥在应用中存在的问题 ,并给出了建议 [2 ] 。
真空冷冻干燥技术是在接近真空状态下将湿的药 品冻结到冰点以下 ,然后在相对较低的温度下使水分 由固态直接升华成气态水蒸汽 ,从而降低药品中含水 量的干燥技术 。冻干技术在国外已经使用了 100a多 , 在中国也已经使用了 30a多 。真空冷冻干燥技术的优 点很多 :如药品中的易挥发的物质在没有高温的条件 下不易散失 ,保证了药剂的成分 ;低压条件使得某些 物质不易发生氧化反应 ;低温条件下热敏性物质不易 变性等 。近年来 ,国内对真空冷冻干燥理论 、工艺和 设备上的研究逐年增多 ,如肖剑琴和张雪菊专门将藏 药制剂二十味肉豆蔻片分别在喷雾干燥和真空冷冻 干燥条件下进行干燥 ,并以干燥后的品质 、水分及挥 发性成分丁香酚含量为指标进行对比 ,结果表明 :干 燥藏药制剂二十味肉豆蔻片 ,真空冷冻干燥比喷雾干 燥更适合 [ 18 ] 。同时 ,冻干过程要求也很严格 ,工艺参 数的不恰当会造成冻干制品的品质下降 。鲍明慧等 人指出影响冻干产品质量的问题主要有物料浓度低 、 物料凝固不彻底 、物料融化和物料焦化等 [ 19 ] 。此外 , 有专家指出 :与其他干燥方法相比 ,设备一次性投资 很大 ,能源消耗很大 ,限制了这种技术的发展 。
木材太阳能-空气能联合干燥设备的集热介质选择及能耗
第４８卷第８期东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．８２０２０年８月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＯＲＴＨＥＡＳＴＦＯＲＥＳＴＲＹＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＡｕｇ．２０２０１）国家自然科学基金项目（３１８７０５４４）；东北林业大学大学生科研训练计划项目（ＫＹ２０１８００８）㊂第一作者简介：迟祥，男，１９９３年１０月生，东北林业大学材料科学与工程学院，硕士研究生㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｉｘｉａｎｇｎｅｆｕ＠１６３．ｃｏｍ㊂通信作者：程万里，东北林业大学材料科学与工程学院，教授㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｅｆｕｃｗｌ＠ｎｅｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ㊂收稿日期：２０１９年８月２９日㊂责任编辑：戴芳天㊂木材太阳能－空气能联合干燥设备的集热介质选择及能耗１）迟祥㊀刘冰㊀杜信元㊀韩浩东㊀陈昊宇㊀段皓清㊀艾沐野㊀程万里（东北林业大学，哈尔滨，１５００４０）㊀㊀摘㊀要㊀围绕太阳能－空气能联合干燥设备的集热介质选取㊁系统的性能测试及杨木干燥过程能耗分析，分别对水和防冻液两种集热介质进行了集热性能测试及空气能性能测试㊂结果表明：在哈尔滨地区环境平均温度１１．９ħ㊁太阳平均辐照值８１２．２Ｗ㊃ｍ－２条件下，水的平均集热效率６１．０２％，防冻液为２２．０４％，空气能平均供热系数为３．４４㊂在此基础上以水为集热介质采用太阳能－空气能联合干燥对２５ｍｍ厚杨木进行干燥实验㊂结果表明：杨木含水率由４０．２４％降至９．７９％，单位材积能耗为３９．２５ｋＷ㊃ｈ㊃ｍ－３，与杨木常规干燥单位材积所需能耗４７２．３６ｋＷ㊃ｈ㊃ｍ－３相比，太阳能－空气能联合干燥具有明显节能效果㊂关键词㊀太阳能－空气能联合干燥；集热介质；集热效率；杨木干燥；干燥能耗分类号㊀Ｓ７８１．７１ＳＷｏｏｄＤｒｙｉｎｇｆｏｒＳｏｌａｒ－ＡｉｒＥｎｅｒｇｙＣｏｍｂｉｎｅｄＤｒｙｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔＨｅａｔＣｏｌｌｅｃｔｉｎｇＭｅｄｉｕｍＳｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ／／ＣｈｉＸｉａｎｇ，ＬｉｕＢｉｎｇ，ＤｕＸｉｎｙｕａｎ，ＨａｎＨａｏｄｏｎｇ，ＣｈｅｎＨａｏｙｕ，ＤｕａｎＨａｏｑｉｎｇ，ＡｉＭｕｙｅ，ＣｈｅｎｇＷａｎｌｉ（ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）／／ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２０，４８（８）：１０７－１１１．Ｗｅｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｍｅｄｉａｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔａｎｄｐｏｐｌａｒｄｒｙｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｎｅｒｇｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｏｌａｒ－Ａｉｒｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｄｒｙｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｅｄｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｔｅｓｔａｎｄａｉｒｅｎｅｒｇｙｐｅｒｆｏｒｍ⁃ａｎｃｅｔｅｓｔｏｎｔｗｏｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｍｅｄｉａｗａｔｅｒａｎｄａｎｔｉｆｒｅｅｚｅ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｗａｔｅｒｗａｓ６１．０２％ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｎｔｉｆｒｅｅｚｅｗａｓ２２．０４％ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｖｅｒａｇｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ１１．９ħａｎｄｓｏｌａｒａｖｅｒａｇｅｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｖａｌｕｅｏｆ８１２．２Ｗ／ｍ２，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｈｅａｔｓｕｐｐｌｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆａｉｒｅｎｅｒｇｙｗａｓ３．４４．Ｔｈｅｄｒｙｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｐｏｐｌａｒｔｉｍｂｅｒｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｐｏｐｌａｒｔｉｍｂｅｒｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ４０．２４％ｔｏ９．７９％，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｗａｓ３９．２５ｋＷ㊃ｈ㊃ｍ－３，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｅｒｈｏｕｒｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｐｏｐｌａｒｗｏｏｄｂｙ４７２．３６ｋＷ㊃ｈ㊃ｍ－３，ａｎｄｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ⁃ａｉｒｅｎｅｒｇｙｃｏｍｂｉｎｅｄｄｒｙｉｎｇｃａｎｈａｖｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｓｏｌａｒ－Ａｉｒｃｏｍｂｉｎｅｄｄｒｙｉｎｇ；Ｈｅａｔｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｍｅｄｉａ；Ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；Ｐｏｐｌａｒｄｒｙｉｎｇ；Ｄｒｙｉｎｇｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ㊀㊀木材在进行制品加工之前需要干燥，而木材干燥所耗能量占木制品生产过程所耗能量的４０％６０％［１］㊂木材常规干燥以蒸气为热源，能耗高㊁污染严重，已被相关部门列入高污染产业，因此探讨清洁的绿色环保新能源在木材干燥行业具有十分重要意义㊂太阳能是一种取之不尽㊁用之不竭的可再生绿色能源，是化石燃料替代品的最佳选择之一㊂我国太阳能资源丰富，约有２／３的国土年辐射时间超过２２００ｈ，年辐射量超过５０００ＭＪ㊃ｍ－２，获得的能量相当于目前全年煤㊁石油㊁天然气和各种柴草等全部常规能源所提供能量的２０００多倍［２－３］㊂太阳能干燥是一种清洁㊁节能的干燥技术，已经广泛应用于农产品干燥［４］㊁食品干燥［５］㊁工业干燥［６］，除太阳能集热与储能方面还不十分成熟外［７－１０］，其他技术方面相对成熟㊂空气能制热是利用逆卡诺原理，由压缩机系统内的低温冷媒不断吸收室外空气中的低品位热量带回压缩机提升为可用的高品位热量，目前主要集中在家用热水器㊁采暖㊁农副产品干燥等领域［１１－１２］㊂空气能热泵在我国已有较广泛的应用，近几年在木材干燥领域，已有多家企业在推广，但太阳能和热泵联合的数量并不多，对木材太阳能－空气能联合干燥相关研究十分必要㊂本研究以探讨太阳能－空气能干燥设备的能源利用效率为目的，对水和防冻液两种不同集热介质进行集热测试，分析介质的集热效率，以选取适用于北方地区太阳能干燥设备较优的集热介质；并对空气能供热系统性能参数进行测试，获取空气能的供热系数㊂在此基础上以水为集热介质采用太阳能－空气能联合干燥对杨木进行干燥实验，分析了杨木干燥过程所需能耗，旨在为太阳能－空气能联合干燥提供理论依据和实践指导㊂１㊀设备组成及工作原理太阳能－空气能联合干燥设备由５部分组成，如图１所示，即太阳能供热系统㊁空气能供热系统㊁自动化控制系统㊁木材干燥室㊁废热回收系统㊂其中，太阳能系统与空气能系统可分别独立工作，也可联合工作㊂太阳能集热系统中，太阳能集热器与储热水箱作为一个子循环系统单独工作，水箱与干燥室内冷凝器为一个子循环系统单独工作㊂当真空管集热器中的温度（Ｔ）高于水箱温度（Ｔｈ）１５ħ时，控制系统控制太阳能至储热水箱循环系统自动开启；当Ｔｈ低于Ｔ１０ħ时，控制系统控制太阳能至储热水箱循环系统自动关闭；当Ｔｈ高于室内温度（Ｔｓ）１０ħ时，根据干燥工艺基准需要控制系统控制储热水箱至室内循环路径可自动开启，可使室内迅速升温㊂当太阳提供的温度满足不了干燥室内的温度，空气能制热系统自动开启，达到控制系统所设定的目标温度后停止，太阳能系统的控制参数设置见式（１），Ｐ为控制系统㊂图１中有热回收装置，当材堆湿度高于设定的工艺参数的湿度，则开启排湿模式，热回收系统进行除湿并利用废热加热吸入的新鲜空气，保证能源回收利用㊂１．太阳能真空管集热器组；２．储热水箱－室内循环泵；３．储热水箱；４．排污阀门；５．太阳能－储热水箱循环泵；６．空气能冷凝器组；７．太阳能冷凝器组；８．室内风机组；９．干燥室；１０．室内积水排水系统；１１．超声波增湿机；１２．空气能设备组；１３．热回收设备；１４．轴流风机㊂图１㊀太阳能空气能联合干燥设备原理图㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｐ１，ＴｈɤＴ－１５０，ＴｈȡＴ－１００，ＴｓȡＴ＋１０１，ＴｓɤＴ＋１０ìîíïïïï㊂（１）２㊀材料与方法２．１㊀材料杨木锯材购于东北林业大学帽儿山实验林场，初含水率平均４０．２４％，材堆尺寸为３０００ｍｍˑ１５５０ｍｍˑ７００ｍｍ，检验板尺寸５５０ｍｍˑ１２５ｍｍˑ２５ｍｍ㊂主要仪器设备：太阳辐照仪ＴＥＮＭＡＲＳＴＭ－２０７；ＴＨＤ记录仪，接受信号范围４ ２０ｍＡ，０ ５Ｖ；市政供水；防冻液（冰点－３５ħ，沸点１２０ħ）；１０１－２ＡＢ烘箱，使用温度范围１０ ２５０ħ；ＹＰ１５Ｋ－１电子天平，精度０．１ｇ；ＬＤ２１０－２电子天平，精度０．０１ｇ；ｐｔ１００温度传感器；木材太阳能－空气能干燥设备（定制，真空管集热器采光面积１６ｍ２，泵额定功率０．７５ｋＷ，冷凝器０．１８ｋＷ，风机功率０．３７ｋＷ，空气能设备组额定功率５ｋＷ），广东都灵新能源科技公司㊂２．２㊀方法２．２．１㊀集热介质的选取测试地点位于东北林业大学干燥实验室，测试条件和最低时间参照现行国标ＧＢ／Ｔ２００９５ ２００６‘太阳能热水系统性能评定规范“［１３］进行㊂在天气状况为晴的条件下（尽量降低天气原因所引起的实验差异），选用工业中常见的水和防冻液两种不同的集热介质，并使用太阳能－空气能联合干燥设备进行集热测试，每３ｍｉｎ记录一次太阳能温度㊁太阳能辐照值㊁水箱温度试验数据，分析介质的集热效率，选取集热效率较高的集热介质进行杨木干燥试验㊂２．２．２㊀杨木干燥实验将材堆置于干燥室内，并参考表１杨木含水率干燥基准［１４］设置控制系统（图２），风机每间隔２ｈ换向一次㊂含水率检验板置于干燥室内距顶风机８０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４８卷１／３距离处，每６ｈ进行一次质量测量，至含水率达到１０％左右时试验结束㊂采用质量法计算干燥过程中的含水率变化，分析太阳能－空气能干燥杨木的能耗㊂表１㊀杨木含水率干燥基准含水率阶段干球温度／ħ干湿球温差／ħ平衡含水率／％相对湿度／％低温预热４５１．０２０．０９２初期处理６００．７２０．０９７４０％＞含水率ȡ３０％５２６．０１１．５６９３０％＞含水率ȡ２５％５５９．０９．３５７２５％＞含水率ȡ２０％６０１２．０７．７４８２０％＞含水率ȡ１５％６５１５．０６．４４２含水率＜１５％７０２０．０４．９４０平衡处理７５１０．０８．０６０终处理７５３．０１５．０８８３㊀结果与分析３．１㊀两种集热介质的集热性能太阳能集热器性能指标由集热器效率和供热系数来表示［１５］㊂太阳能集热器效率表示太阳能光热的转化效率，系数越大表示转化效率越高；供热系数是太阳能的有效热量与太阳能系统的能耗之比，用来反映系统的供热能力，数值越大，太阳能系统的供热能力越强㊂集热器效率（ηＴ）和供热系数（ζＴ）为［１６］：㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ηＴ＝ＱＴＱ０Ｔ＝ＧＣｐΔｔＩＡ；（２）㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ζＴ＝ＱＴ／Ｗ㊂（３）式中：ＱＴ为集热介质流经真空管集热器所获得的实际热量（Ｊ）；Ｑ０Ｔ为太阳照射在真空管集热器上的热量获取理论值（Ｊ）；Ｇ为集热介质的流量（ｋｇ㊃ｈ－１）；Δｔ为集热介质在真空管集热器中的温升（ħ）；Ｃｐ为集热介质的定压比热（Ｊ㊃ｋｇ－１㊃Ｋ－１）；Ｉ为太阳辐照强度，Ｗ㊃ｍ－２；Ｗ为供热系统中定频抽油泵的能耗（Ｊ）㊂表２和表３列出太阳能供热系统的两种集热介质在４月份某一天的测试数据，北方春季太阳照射时间较短，太阳完全照射在集热器上的时间是１０：００ １５：４５㊂数据表明：①太阳能供热效率高，能耗较小，集热介质为水的太阳能系统平均供热系数为１０．６４，即太阳能系统消耗１ｋＷ电能可获得１０ｋＷ以上的热能；而集热介质为防冻液的太阳能平均供热系数为４．１６，即太阳能系统消耗１ｋＷ电能可获得４ｋＷ以上的热能；②太阳的辐照强度波动较大，真空管集热器组的集热效率随着太阳辐照强度的变化而变化；③水的集热效率最高可达７６．５％，防冻液集热效率最高可达４１％，相比其他木材太阳能干燥设备中平板集热器的集热效率３６．４３％［１７］，真空管集热器集热效率高㊂表２㊀水介质的太阳能供热系统性能参数记录时刻ｔ０／ħｔ１／ħｔ２／ħΔｔ／ħＩ／Ｗ㊃ｍ－２ηＴＧ／ｋｇ㊃ｈ－１Ｑ／ｋＷζＴ１０：００１０．２６９１１：００１０．９３２３５３７１２５５．３１８００６．３８．４１２：００１１．７３９４２４８４１６２．４１８００８．４１１．２１３：００１１．９５２５７５８５８７６．５１８００１０．５１４．０１４：００１２．８６７７１４８５８６１．２１８００８．４１１．２１５：００１２．２７６７９３７９２４９．７１８００６．３８．４１６：００１２．１６０４㊀㊀注：测试日期为４月２１日，晴；ｔ０为环境温度；ｔ１为太阳能进口温度；ｔ２为太阳能出口温度；Δｔ为进出口温差；Ｉ为太阳辐照值；ηＴ为瞬时集热效率；平均集热效率ηＴ ＝６１．０２；Ｇ为集热介质流量；Ｑ为有效得热量；ζＴ为瞬时供热系数；平均供热系数ζ０Ｔ＝１０．６４㊂表３㊀防冻液介质的太阳能供热系统性能参数记录时刻ｔ０／ħｔ１／ħｔ２／ħΔｔ／ħＩ／Ｗ㊃ｍ－２ηＴＧ／ｋｇ㊃ｈ－１Ｑ／ｋＷζＴ１０：００８．５７６３１１：００９．３２２２２０８３７０１８０００㊀０㊀１２：００１０．２４２４７４８９６３３．５１８００４．８６．４１３：００１０．４５８６３５９１４４１．０１８００６．０８．０１４：００１１．２７３７６３８７２２５．８１８００３．６４．８１５：００１０．４８２８３１７５８９．９１８００１．２１．６１６：００１０．２６０４㊀㊀注：测试日期为４月１９日，晴；ｔ０为环境温度；ｔ１为太阳能进口温度；ｔ２为太阳能出口温度；Δｔ为进出口温差；Ｉ为太阳辐照值；ηＴ为瞬时集热效率；平均集热效率ηＴ ＝２２．０４；Ｇ为集热介质流量；Ｑ为有效得热量；ζＴ为瞬时供热系数；平均供热系数ζ０Ｔ＝４．１６㊂３．２㊀空气能供热系数空气能的供热系数（ε）表示空气能的制热量和工作功率之比，供热系数越大，性能越好，是检验空气能系统性能的主要参数之一［１８－１９］㊂ε由以下公９０１第８期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀迟祥，等：木材太阳能－空气能联合干燥设备的集热介质选择及能耗式计算：ε＝ＱＲＷ１＝ＭａＣｐａ（Ｔ２－Ｔ１）Ｗ１㊂（４）式中：ＱＲ为空气源热泵工作时所产生的热量（Ｊ）；Ｗ１为空气源热泵工作时所做的功（Ｊ）；Ｍａ为冷凝器的质量流量（ｋｇ㊃ｈ－１）；Ｃｐａ为制冷工质的定压比热（Ｊ㊃ｋｇ－１㊃Ｋ－１）；Ｔ２㊁Ｔ１为冷凝器的进口出口温度（ħ）㊂空气能测试是在关闭太阳能系统的条件下，空气能系统单独工作，在环境温度为１０ħ时进行性能测试，其平均供热系数为３．４４，ε大于３，表示节约一次能源［１９］㊂按ＧＢ２９５４１ ２０１３‘热泵热水机（器）能效限定值及能效等级“［２０］，空气能供热系数的值所对应的能耗比达到３级㊂表４㊀空气源热泵供热系统性能参数时间／ｍｉｎεＴｄ／ħ１０２．７７３５．７２０４．０２３８．６３０４．７１４２．０４０４．４３４５．２５０３．４６４７．７６０２．４９４９．５７０ ４８．１８０４．５７５１．４９０３．１９５３．７１００２．９１５５．８１１０２．４９５７．６１２０２．７７５９．６㊀㊀注：ε瞬时供热系数；平均供热系数ε０＝３．４４；理论平均供热系数εＲ＝３．４；ｔｄ室内温度㊂６０ｍｉｎ时室内风机换向，设备停止工作３ｍｉｎ㊂３．３㊀杨木干燥实验结果本实验干燥周期共６．５ｄ，自６月２３日 ６月２９日㊂６月２３日 ６月２７日大部分天气晴，主要由太阳能提供热量，６月２８㊁２９日天气为多云转雨，主要由空气能系统为干燥室提供热量，具体天气状况如表５㊂表５㊀干燥期间天气状况日期Ｔｍａｘ／ħＴｍｉｎ／ħ天气状况６月２３日３０１６晴６月２４日３２２２晴转多云６月２５日３３２３多云６月２６日３１２１多云６月２７日３０２２多云６月２８日２１１４雷阵雨转中雨６月２９日２３１４雷阵雨㊀㊀注：Ｔｍａｘ环境最高温度；Ｔｍｉｎ环境最低温度㊂图２中室内温度呈波动式上升，当室内温度的曲线峰和水箱温度的曲线谷相对应时，水箱至室内的太阳能循环系统工作，室内温度上升至与水箱温度差值为１０ħ时，太阳能系统停止工作㊂由于有空气能辅助加热，室内温度波动频繁，幅度较小，完全可达到含水率干燥基准所需温度㊂同理室内温度的曲线峰和水箱温度的曲线谷相对应时，水箱至室内的太阳能循环系统工作，室内温度的曲线峰和水箱温度的曲线谷不对应时，表明空气能辅助加热㊂干燥期间环境平均温度为２４．３ħ，水箱最高温度９９．２ħ，白天水箱至集热器循环系统的工作时间范围为０８：００ １６：００，水箱至室内的循环系统主要工作时间为０９：００ ２２：００，较没有储热装置的太阳能系统多工作６ｈ［２１］，空气能系统加热时间主要为２２：００ 次日１１：００㊂图２㊀干燥阶段太阳能系统工作曲线整个干燥过程依照杨木干燥工艺（表１）进行，杨木锯材含水率由４０．２４％下降至９．７９％，共用时１５２ｈ，干燥过程如图３所示，按ＧＢ／Ｔ６４９１ ２０１２‘锯材干燥质量“［２２］进行检测，干燥材质量达到三级㊂杨木干燥初期，由于锯材的含水率在纤维饱和点之上，细胞腔内自由水蒸发至室内，使得室内相对湿度可逐渐接近或达到设定值；后期锯材的含水率在纤维饱和点之下，锯材内部的水分主要为细胞壁内的结合水，水分含量较少，干燥时间较长㊂３．４㊀杨木干燥实验能耗表６为整个干燥过程各阶段的干燥能耗，太阳能系统的工作时间是０９：００ ２２：００时，白天热量较高，满足室内所需热量，并且储热系统可存储多余热量㊂由于储热水箱作为储热源可延长工作时间，故夜间空气能系统的工作时间是２２：００ 次日０９：００㊂干燥初期为预热阶段，干燥工艺要求温度较低，室内温度相对较高，太阳能白天可满足干燥工艺条件，中期和后期太阳能空气能配合工作㊂整个杨木干燥过程中各阶段能耗为２５．５６ｋＷ㊃ｈ，其中设备主要能耗为设备稳压器和控制系统产生的能耗，而太阳能系统能耗仅占设备总能耗的２．２１％，空气能系统能０１１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４８卷耗占总能耗的１１．５２％㊂单位材积所需平均能耗３９．２５ｋＷ㊃ｈ㊃ｍ－３，与杨木常规干燥单位材积所需平均能耗４７２．３６ｋＷ㊃ｈ㊃ｍ－３相比［２３］，太阳能－空气能联合干燥具有明显节能效果㊂图３㊀太阳能干燥曲线表６㊀太阳能－空气能干燥能耗分析干燥阶段含水率／％室内温度／ħ室内湿度／ħ干燥时长／ｈ干燥能耗／Ｋｗ㊃ｈ１４０－３０３５．８６７．６４４２３．６６２３０－２５４２．０５６．１２４２５．１９３２５－２０５１．６５２．５３０２５．１１４２０－１５５９．４４５．０３０２６．２４５１５以下６７．３３０．０２４２７．５７总计１５２１２７．７７４ 结论太阳能－空气能联合干燥设备在环境平均温度为１１．９ħ，太阳辐照值为８１２．２Ｗ㊃ｍ－２的环境下对水和防冻液进行集热测试㊂结果表明集热介质水的平均集热效率为６１．０２％，优于防冻液的平均集热效率㊂空气能供热系数的平均值为３．４４，表示节约一次能源，按ＧＢ２９５４１ ２０１３‘热泵热水机（器）能效限定值及能效等级“，空气能的能耗比达到３级㊂整个杨木干燥过程中，整个杨木干燥过程中各阶段平均能耗为２５．５６ｋＷ㊃ｈ，单位材积平均所需能耗３９．２５ｋＷ㊃ｈ㊃ｍ－３，与杨木常规干燥单位材积所需能耗４７２．３６ｋＷ㊃ｈ㊃ｍ－３相比，太阳能－空气能联合干燥具有明显节能效果㊂参㊀考㊀文㊀献［１］㊀高建民，王喜明．木材干燥学［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１８．［２］㊀伊松林，张璧光．太阳能及热泵干燥技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１１．［３］㊀张璧光．太阳能干燥技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００７．［４］㊀ＳＩＮＧＨＰ，ＳＨＲＩＶＡＳＴＡＶＡＶ，ＫＵＭＡＲＡ．Ｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｓｏｌａｒｄｒｙｉｎｇ：ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＲｅｎｅｗａｂｌｅａｎｄＳｕｓｔａｉｎ⁃ａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｖｉｅｗｓ，２０１８，８２：３２５０－３２６２．［５］㊀ＦＵＤＨＯＬＩＡ，ＳＯＰＩＡＮＫ，ＲＵＳＬＡＮＭＨ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｉｅｗｏｆｓｏｌａｒｄｒｙｅｒｓｆｏｒａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄｍａｒｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｓ［Ｊ］．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ＆Ｓｕｓ⁃ｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｖｉｅｗｓ，２０１０，１４（１）：１－３０．［６］㊀ＰＩＲＡＳＴＥＨＧ，ＳＡＩＤＵＲＲ，ＲＡＨＭＡＮＳＭＡ，ｅｔａｌ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｏｌａｒｄｒｙｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ＆Ｓｕｓ⁃ｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｖｉｅｗｓ，２０１４，３１（２）：１３３－１４８．［７］㊀ＺＨＡＮＧＰ，ＸＩＡＯＸ，ＭＡＺＷ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓ：Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ａｐ⁃ｐｌｉｅｄＥｎｅｒｇｙ，２０１６，１６５：４７２－５１０．［８］㊀ＴＩＷＡＲＩＧＮ，ＢＨＡＴＩＡＰＳ，ＳＩＮＧＨＡＫ．Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｆｃｒｏｐｄｒｙｉｎｇｃｕｍｗａｔｅｒｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ＆Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，１９９７，３８（８）：７５１－７５９．［９］㊀ＸＩＥＴＡＯ，ＸＵＫＤ，ＨＥＹＬ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｎｄｋｉｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｏｌａｒｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓ⁃ｔｅｍｆｏｒｄｒｙ⁃ｒｅｆｏｒｍｉｎｇｏｆｍｅｔｈａｎｅ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ，２０１８，１６４：９３７－９５０．［１０］㊀Ａｆｒａｎｄ，Ｍａｓｏｕｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈｙｂｒｉｄｎａｎｏ⁃ａｄｄｉｔｉｖｅｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎｅｗｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，１１０：１１１１－１１１９．［１１］㊀ＺＨＡＮＧＱ，ＺＨＡＮＧＬ，ＮＩＥＪ，ｅｔａｌ．Ｔｅｃｈｎｏ⁃ｅｃｏｎｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｉｒｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｓｐａｃｅｈｅａｔｉｎｇｉｎｎｏｒｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＥｎｅｒｇｙ，２０１７，２０７：５３３－５４２．［１２］㊀ＤＯＮＧＸ，ＴＩＡＮＱ，ＬＩＺ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｈｅａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｏｌａｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｉｒｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐ［Ｊ］．Ａｐ⁃ｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，１２３：１０１３－１０２０．［１３］㊀中国国家标准化管理委员会．太阳能热水系统性能评定规范：ＧＢ／Ｔ２００９５ ２００６［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００６．［１４］㊀艾沐野．常规木材干燥操作技巧［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１７．［１５］㊀张力，胡传坤，高建民．太阳能与双热源热泵组合干燥落叶松［Ｊ］．东北林业大学学报，２０１４，４２（１２）：１４１－１４４．［１６］㊀张璧光．太阳能－热泵联合干燥木材的实验研究［Ｊ］．太阳能学报，２００７，２８（８）：８７０－８７３．［１７］㊀许彩霞，张璧光，伊松林，等．太阳能与热泵联合干燥木材特性的实验研究［Ｊ］．干燥技术与设备，２００８（４）：１８４－１８９．［１８］㊀黎珍，田琦，董旭．太原地区太阳能耦合空气源热泵一体化热水系统性能分析［Ｊ］．华侨大学学报（自然科学版），２０１７（５）：６７０－６７５．［１９］㊀张璧光．实用木材干燥技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５．［２０］㊀中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．热泵热水机（器）能效限定值及能效等级：ＧＢ２９５４１ ２０１３［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２０１３．［２１］㊀张璧光，高建民，伊松林，等．太阳能与热泵联合干燥木材的优化匹配［Ｊ］．太阳能学报，２００９，３０（１１）：１５０１－１５０５．［２２］㊀中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．锯材干燥质量：ＧＢ／Ｔ６４９１ ２０１２［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２０１２．［２３］㊀胡丽华，高建民，刘鑫钰．太阳能－除湿－常规分段组合木材干燥工艺优化［Ｊ］．干燥技术与设备，２０１１，９（５）：６０－６４．１１１第８期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀迟祥，等：木材太阳能－空气能联合干燥设备的集热介质选择及能耗。
太阳能—热泵干燥技术
太阳能—热泵干燥技术作者：余超才来源：《数字化用户》2013年第17期【摘要】主要介绍了太阳能-热泵干燥技术的原理和特点应用，重点介绍其在木材干燥中的应用，提出今后该技术的研究方向。
【关键词】太阳能热泵木材干燥太阳能是新兴能源和可再生能源的发展研究，是最多最引人注目的，最广泛被利用的清洁能源，我们可以说，全球太阳能的发展利用是未来的主流。
主要是基于最初的小型设备，多型温室和小规模半集电极型。
据国外报道，已经建立了一个大型集热面积500平方米的太阳能干燥装置。
目前我国面临着资源和环境的双重压力，资源越来越少，环境越来越差。
经过近10年来的发展，太阳能干燥技术已经得到了很大的应用，采光200m2面积太阳能干燥装置已经蜂拥出现，即使是采光面积500平米、600平米的设备保有量也不在少数，也有许多设备出现。
从开始的干燥谷物，蔬菜，水果，木材，到后来发展到能干燥珍贵药材，花卉，茶叶等。
这里，笔者重点介绍太阳能-热泵干燥的原理和特点以及在木材干燥中的应用。
一、太阳能热泵基础（一）热泵的结构介绍热泵节流阀，蒸发器，压缩机和冷凝器是热泵的主要组成部分。
其实质是在热泵工作介质（例如：R22，R717，R134A，R124，R123等）在蒸发器中吸收的热量（QL）的低温热源压缩机中被压缩后，蒸发温度到达。
由热力学定律可知：1.QH =QL+WC热泵的制冷性能系数：2.cop=QH /WC =WC+QL/WC =1+QL/WC热泵制冷剂的状态是：蒸发器分低的温度和压力下，饱和空气从压缩机开始，在压缩机压缩成为高温高压气体进入冷凝器，在冷凝器中的热到饱和溶液，饱和溶液到一个低的通过节流阀后进入蒸发器的饱和液体和饱和气体混合物的温度和压力，从而开始下一个周期循环。
（二）太阳能热泵结构和原理太阳能热泵蒸发器与平板太阳能集热器，而工作流体上述原理完全相同。
太阳能热泵太阳能集热器和热泵蒸发器的组合，可分为直接和间接的可膨胀扩张。
太阳能干燥技术及其应用
技术装备随着世界的发展，人类对能源的需求越来越大，但是化石能源的储存非常有限，人们开始重视再生能源的开发与利用。
太阳能作为新能源中的一种，受到人们的关注。
一、太阳能干燥技术太阳能干燥，就是利用太阳能对各种物料进行干燥。
其干燥装置主要有以下几种类型：温室型干燥、集热器型干燥、集热器与温室结合型干燥、太阳能集热器与热泵系统联合供热等。
温室型太阳能干燥装置，就是直接利用太阳光加热介质（主要是空气）从而使相关的物料快速干燥。
它的通风形式主要有两种：一种是采用自然通风；另外一种就是采用相关风力设备进行强制通风。
它的优点就是结构简单造价低、建造可因地制宜、施工容易、操作简单、干燥成本低；缺点是室温升高慢、昼夜温差大、干燥慢、容量小、占地面积大。
适用于干燥速度和终含水率要求不高的物料以及允许接受阳光曝哂的物料[2]。
集热器型太阳能干燥装置，就是采用集热器加热相关介质进行干燥。
主要有空气型集热器和热水太阳能干燥技术及其应用李 珊 徐 众（云南师范大学太阳能研究所 云南 昆明 650092）摘 要：简要介绍太阳能干燥技术，总结太阳能干燥农产品、烟叶、药材和其他产品的特性和品质，对太阳能干燥技术的发展提出相应建议。
关键词：太阳能 集热器 干燥技术 应用作者简介：李珊，女，(1962年～)，助理实验师，云南师范大学太阳能研究所工作，从事与太阳能相关的技术 开发、研究、推广，管理。
E-mail：****************。
35农产品加工业技术装备36农产品加工业型集热器，前者受天气情况影响比较大，后者的温度控制比较均匀，但在实际应用当中主要采用的是空气型集热器干燥装置，因为在干燥过程当中使用的介质一般是空气。
优点是布置灵活，干燥室内的温升比温室型高，干燥室容量较大；缺点是集热器型比温室型投资大，干燥成本高一些；适用于干燥要求高且不能受阳光暴晒的物料[2]。
空气集热器主要有平板型太阳能集热器、真空管型太阳能集热器、聚光型太阳能集热器，它们都有各自的优点。
太阳能-热泵联合干燥技术的研究现状
- 36 -为尽可能经济地干燥木材，以节约能源和木材，世界L许多国家出现了开发利用太阳能的热潮[1] 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[2] 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CO 2和SO 2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[3, 5]热泵干燥 (亦称除湿干燥) [5]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[6] 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[7]收稿日期：2004-03-16作者简介：许彩霞(1976 - )，女，硕士研究生悲阻能一魄泵暇曾矛倔板＊幽研嚣观状许彩霞，张壁光，常建民，高建民，伊松林，张双保（北京林业大学，北京 100083）摘 要：系统介绍了太阳能一热泵(除湿)联合干燥技术的研究现状，并对该技术的研究和应用提出了凡点建议。
羌键词：太阳能；热泵；联合干燥中图分类号：TK173文献标识码：B 文章编号：1001-036X(2004)05-0036-04Current State of Studies on the Technology of CombinedDrying for Solar Energy and Heat PumpXU Cai-xia, ZHANG Bi-guang, CHANG Jian-min, GAO Jian-min,YI Song-lin, ZHANG Shuang-bao(Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)Abstract:A comprehensive review of the current state of studies and several advice on study and appliance on the technology of combined drying for solar energy-heat pump (dehumidification) are presented in this paper.Key words: solar energy; heat pump; combined drying- 37 -1太阳能一热泵联台干操机的研究概况1．1国外研究概况早在20世纪50年代，太阳能热利用的先驱者Jodan 和Therkeld 就指出了太阳能与热泵联合的优越性，即同时提高了太阳能集热器的效率和热泵系统的性能[8]20世纪70年代后期，前苏联格鲁吉亚共和国已在茶叶烘干L广泛推广太阳能热泵干燥系统，通过此项技术每年可节省重油10万吨以L，运行费用减少1500万卢布，并巳可充分利用1.3万亿度以L的季节性水电电能，取得了较好的经济效益[9] 而日本和美国学者则对利用太阳能热泵干燥系统干燥木材进行了深入地研究日本研究的太阳能一除湿干燥窑，在干燥过程中太阳能与除湿器联合供热 该装置的特点：干燥初期利用太阳能加热空气，以减少除湿器的开动时间，降低能耗费用 在夏季的白天，窑温可升高到60℃，冬季则可达到40℃ 而在夜间窑内的温度比外界温度高15～20℃ 研究表明该太阳能一除湿联合干燥窑耗能是常规干燥窑的1/2～1/3，而利用太阳能一除湿联合干燥窑将木材干燥到低含水率的成本相当低廉，符合全球对廉价能源的需求[3]美国弗吉尼亚大学S. K. 查切维教授的研究则表明对于温度需求水平为50～60℃的太阳能干燥系统，太阳能与热泵相结合时，虽然设备投资增加并要耗用一定量的电能，但由于太阳能一热泵系统的供热系数比较高 (c.o.p 值在2.4～4.2)，与单纯用电的系统相比是相当经济的，与单纯的太阳能系统相比虽嫌不足，但可保证全年使用，巳干燥过程状态参数稳定，资源还可被充分利用，因此系统的干燥效率高于太阳能干燥系统[9]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，经济效益提高，干燥时间缩短，干燥工况对气候的依赖性减少 这种太阳能一除湿干燥机组在高达82.2℃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[10]Chen 和Rosen 还进行了一种新的太阳能吸收制冷木材干燥方法的计算机模拟研究 (如图2所示) 实验结果表明该装置干燥鹅掌揪的速率与常规蒸汽压缩式除湿装置相同，而电费减少了85%[11] 在此基础L他们还对具有热贮存单元的太阳能一除湿木材干燥装置系统提出了计算机模拟模式，以便使木材能够较好的预热并建立干燥基准控制 这个模拟模式还可以用在太阳能一除湿干燥窑的设计和最佳化研究中 实验装置系统包括：干燥室 太阳能集热器1. 太阳能集热器2. 热存储器3. 干燥窑4. 冷凝器5. 冷却塔6. 吸收装置7. 冷存储器8. 蒸发器9. 风机10. 材堆11. 窑内风机12. 窑内循环气流图1 太阳能一吸收式除湿木材干操窑I. 太阳能供热系统 II. 干燥室 III. 热泵涂湿机 IV. 计算机监控系统1. 集热器2. 集热器风机3. 材堆4. 窑内风机5. 除湿风机6. 辅助电加热器7. 冷凝器8. 膨胀阀9. 除湿蒸发器10. 压缩机11. 热泵蒸发器12. 热泵风机13. 计算机14. 风阀图2 TRCW 联台干操系统原理- 38 -高温除湿机 用于贮能的砾石室 通过计算机模拟模式可进行如下控制；当窑的干球温度低于要求值时，首先由集热器供热，如供能不足就由贮能室供能；当窑的干球温度高于要求值巳集热器温度高于贮能单元时，则将热量贮存在贮能室中[12]另外，他们还研究利用一种经过改良的太阳能一除湿干燥窑干燥红栋木 该干燥窑装有热贮存器 热回收系统及一个太阳能集热器 实验表明利用此干燥窑干燥25mm 厚的红栋木，平均时间由27天减少到21天，同时还减少了不同季节干燥时间的差异，即差异时间由14天减少到4天，而巳经过改良的干燥窑干燥的木材质量非常好，干燥缺陷很少，木材降等损失每1m 3少于1美元 不仅如此，该干燥窑还降低了动力消耗，因而使干燥窑的效能增加了35%[13]1．2国内太阳能一热泵联台干操机的研究概况20世纪70年代以后，我国太阳能干燥器迅速发展，太阳能干燥的研究和应用水平有了较大提高 80年代初，随着我国木材加工行业的发展，逐渐从国外引进了热泵木材干燥技术[14] 随后研究人员开始研究太阳能一热泵联合干燥系统，并于1986年在广州市建成了一套木材烘干用的太阳能一热泵干燥系统1987年，福建省林业科学研究所开始进行太阳能一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[15]北京林业大学于1990 1995年先后研制成功了TRCW 中温型和GRCT 高温型的太阳能一热泵除湿机联合干燥系统 GRCT 高温型太阳能一热泵除湿机联合干燥系统由高温双热源除湿机(RCG30G 高温热泵除湿机) 太阳能集热器 干燥室和微机监控装置四部分组成 其中RCG30G 高温双热源除湿干燥机是节能的关键设备，在太阳能不充足的地方可单独运行 而在太阳能较丰富的地方，太阳能集热器供热系统则是联合干燥中最重要的辅助供热设备，在干燥过程中可取得比较理想的干燥质量 节能效果和环境效益 在太阳能一热泵除湿机一微机监控 (TRCW) 联合干燥系统中 (如图2)，系统的工作过程由微机监控系统来实现自动控制 太阳能集热器为平板式空气型，热泵除湿干燥机按压缩式制冷循环工作，以热泵供热的方式供给木材干燥所需的热量，而以制冷除湿方式除去木材蒸发的水分[16, 17]1994年，昆明建筑木材厂采用太阳能一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30℃(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，使整个干燥系统在最佳工艺条件下运行，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[18]2建议(1) 太阳能干燥与热泵干燥都属于节能干燥技术，二者相结合的联合干燥技术既发挥了两种方法的优点，又克服了太阳能干燥受气候影响大的弱点 联合干燥技术不仅节能效果显著，而巳有利于保护生态环境，因此建议在太阳能丰富的地区，开发此种干燥技术(2) 利用太阳能一热泵联合干燥技术干燥木材的质量好，特别适于干燥珍贵材 难干材(3) 太阳能一热泵联合的干燥技术不仅可用于干燥木材，也可干燥种子 食品 药材及化工原料等[19]，应用范围较广(4) 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最佳效益- 39 -(5) 为了充分发挥太阳能一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，并不断提高控制水平，实现智能化控制[20]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40～70叽[21] 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CO 2和SO 2等 而太阳能一热泵联合木材干燥技术可以有效的提高一次能源的利用率，减少CO 2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，太阳能一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［参考文献］[1]李锦堂. 20世纪太阳能科技发展的回顾与展望[J]. 太阳能学报，1999，特刊.[2]张壁光，赵忠信，霍光青. 木材干燥的太阳能供热系统[J]. 林产工业，1998，25 (2): 29～32.[3]小林好纪【日】. 太阳. 奎利用卜尼除湿乾燥装置[J]. 木材工业，1988, 43(6): 15～20.[4]Chen P Y S, et al. 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Journal of the Institute of Wood Science.1987, 11(1): 3～7.[14]姚才华，张涛. 热泵木材干燥技术的新进展[J]. 林业机械与木工设备，1999, 11: 7～9.[15]鲍裕森. 福建林业科技，1993, 20(1): 30～35.[16]张壁光，赵忠信，高建民. GRCT 高温双热源除湿与太阳能组合干燥技术的研究[J]. 北京林业大学学报，1997, 19(3): 56～62.[17]TRCW 课题组. 太阳能一热泵除湿机一微计算机监控联合干燥系统的研究[J]. 北京林业大学学报， 1991, 13(3): 29～35.[18]李海英，刘祖明. 太阳能-热泵木材干燥系统[J]. 太阳能，2000,1: 2～3.[19]张壁光，赵忠信，高建民. 木材干燥的节能研究—除湿干燥与太阳能干燥[J]. 南京林业大学学报，1997, 21 (add) 189～193.[20]旷玉辉，王如竹. 太阳能热泵[J]. 太阳能，2003, 2: 20～24.[21]张壁光. 我国木材干燥现状与国内外发展趋势[J]. 北京林业大学学报，2002, 24 (5/6): 262～266.(L接第45页)条炉改造，但对一些容量较小 (4t/h 以下) 的锅炉，由于炉膛空间较小，应用受到一定限制 如果锅炉生产厂在设计和制造锅炉时应用这项技术，预留砂光粉喷口，保证砂光粉悬浮燃烧所必要的空间，则产品将会受到人造板生产企业的广泛欢迎，具有比较广阔的市场前景［参考文献］[1]奚士光. 锅炉与锅炉房设备(第三版) [M]. 北京：中国建筑工业出版社，2000.[2]孙军. 木质燃料燃烧特性与燃烧过程的研究[D]. 南京林业大学硕士论文，2002.[3]孙军. 砂光粉喷燃火焰运动轨迹的初步研究[J]. 南京林业大学学报，1997 (3).绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍绍太阳能-热泵联合干燥技术的研究现状作者：许彩霞， 张璧光， 常建民， 高建民， 伊松林， 张双保作者单位：北京林业大学,北京,100083刊名：木材加工机械英文刊名：WOOD PROCESSING MACHINERY年，卷(期)：2004,15(5)被引用次数：2次1.梁溥森太阳能干燥知识讲座 19862.旷玉辉;王如竹太阳能热泵[期刊论文]-太阳能 2003(04)3.张璧光我国木材干燥现状与国内外发展趋势[期刊论文]-北京林业大学学报 2002(5-6)4.旷玉辉;王如竹太阳能热泵[期刊论文]-太阳能 2003(04)5.张璧光;赵忠信;高建民木材干燥的节能研究-除湿干燥与太阳能干燥 19976.李海英刘祖明太阳能-热泵木材干燥系统 2000(03)7.TRCW课题组太阳能-热泵除湿机-微计算机监控联合干燥系统的研究 1991(03)8.张璧光;赵忠信;高建民GRCT高温双热源除湿与太阳能组合干燥技术的研究 1997(03)9.鲍裕森查看详情 1993(01)10.姚才华;张涛热泵木材干燥技术的新进展 199911.Chen P Y S;Helmer Drying red oak in an improved solardehumidification kiln 1987(01)12.Helmer;P Y S Model development and economic of a sensible heat storage unit utilized in a solar-dehumidification lumber drying system 1987(03)13.Chen P Y S Computer simulation of a new method to dry lumber using solar energy and absorption refrigeration 1985(04)14.Howard N.Rosen Drying Processes for the year15.王以清节能环保型热泵干燥装置[期刊论文]-能源工程 2000(5)16.Argan bright D G State-of-the-Art Report:Development in Applied Drying Technology 1979(12)17.姚才华;张涛热泵木材干燥技术的新进展 199918.Chen P Y S Design and tests of a solar-dehumidifier kiln with heat storage and heat recovery systems 1987(05)19.小林好纪太阳.を利用レた除湿乾燥装置 1988(06)20.张璧光;赵忠信;霍光青木材干燥的太阳能供热系统 1998(02)21.李锦堂20世纪太阳能科技发展的回顾与展望 19991.曾宪立.王朴风.樊军辉.张文平.郑文冉.黄克久联合干燥模式在烟叶烘烤中的应用探讨[期刊论文]-河北农业科学 2010(12)2.马洪江.王海.王颉混联式太阳能果蔬烘干机的研制[期刊论文]-农业工程学报 2009(3)本文链接：/Periodical_mcjgjx200405011.aspx。
一种回热式的蓄热型太阳能与热泵联合干燥系统[实用新型专利]
![一种回热式的蓄热型太阳能与热泵联合干燥系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/49190933a58da0116d17491a.png)
专利名称：一种回热式的蓄热型太阳能与热泵联合干燥系统专利类型：实用新型专利
发明人：罗熙,邱羽,李明,王云峰,余紫云,王凤,刘恋
申请号：CN201520302635.7
申请日：20150512
公开号：CN204730617U
公开日：
20151028
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种回热式的蓄热型太阳能与热泵联合干燥系统，此系统由太阳能集热器、多个阀门、储水箱、干燥室、循环风机、冷凝换热盘管、蒸发换热盘管、隔离板、循环水泵、冷凝器、压缩机、蒸发器、膨胀阀组成。
该系统将太阳能与热泵供能相结合，通过多种供能模式的切换太阳能蓄能供热模式（单独）、热泵干燥除湿模式（单独）、太阳能热泵联合蓄能供热模式，共三种运行模式，不仅能在不同气候条件下完成连续干燥作业，可实现而且极大地满足加热和除湿的要求，节能效果好。
申请人：云南师范大学
地址：650500 云南省昆明市呈贡区聚贤街768号云南师范大学太阳能研究所
国籍：CN
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木材干燥学课程论文
木材干燥课程论文首先木材的干燥方法分为两大类,大气干燥和人工干燥.大气干燥是自然干燥的主要形式,具体的就是将木材在板院或者棚舍内用风机鼓风是木材干燥.这种方法,战地面积大,时间长.不过却可以节约经济消耗,因为不许要太多的干燥设备.其次是人工干燥,特点是采用一定的干燥设备，认为控制干燥过程，这种方法的优势是可以人为的控制干燥程度以及缩短干燥周期。
人工干燥中还有许多的其他方法。
比如现如今应用最为广泛的常规干燥，以及作为联合干燥中一种的除湿干燥。
那么具体的木材干燥是什么呢？木材中含有一定数量的水分。
木材中水分的多少随着树种、树龄和砍伐季节而异。
为了保证木材与木制品的质量和延长使用寿命，必须采取适当的措施使木材中的水分（含水率）降低到一定的程度。
要降低木材的含水率，须提高木材的温度，使木材中的水分蒸发和向外移动，在一定流动速度的空气中，使水分迅速地离开木材，达到干燥的目的。
为了保证被干木材的质量，还必须控制干燥介质（如目前通常采用的湿空气）的湿度，以获得快速高质量地干燥木材的效果，这个过程叫做木材干燥。
由于上述方法是利用对流传热方式，从木材的外部外热干燥的方法，所以，又称为对流干燥。
概括地说木材干燥就是水分以蒸发或汽化的方式由木材中排出的过程。
木材干燥的基本原则是在保证干燥质量的前提下提高干燥速度，节约能源消耗，降低干燥费用。
木材干燥的实质就是木材中水分的移动。
木材干燥时水分可以顺纤维方向移动从板的两端排除,也可以横跨纤维方向移动从板的表面和侧面排除,因为锯材的表面积和侧面积大于端面积,因此锯材干燥时的水分主要沿厚度和宽度的方向移动和排出.当含水率高于木材纤维饱和点时以液态水移动为主,当部分含水率低于木材纤维饱和点时以水蒸气或汽水混合方式移动为主.现如今的木材干燥都是以联合干燥为主，因为每一种干燥方法都有各自的优点和适用范围，联合干燥正事取其优点而避其缺点。
例如1.太阳能一热风联合干燥。
太阳能是一种清洁、廉价可再生性能源，应用较为广泛。
组合式干燥机的优点是什么？
组合式干燥机的优点是什么？组合式干燥机是一种广泛应用于化工、医药、农业等领域的设备，它的主要作用是利用高温空气将物料中的水分蒸发掉，从而达到干燥的目的。
相比传统的干燥方法，组合式干燥机有以下几个优点：1. 高效节能组合式干燥机采用了一种叫做“热泵循环干燥”的技术，其原理是利用热泵将空气中的低温热量抽取出来，通过压缩后将其转化为高温热量，再将其送入干燥室进行干燥。
这种技术具有高效节能的特点，相比传统的干燥方式，这种方法可以将能源利用率提高30%以上。
2. 干燥效果好组合式干燥机的干燥效果要比传统的干燥方式更好，主要是因为它的干燥时间短、干燥温度高、干燥均匀度好。
传统的干燥方式往往需要长时间的干燥，而且温度不够高，干燥效果不佳。
而组合式干燥机可以在较短的时间内将物料中的水分蒸发出来，从而保证了干燥效果。
3. 产品质量高组合式干燥机可以保证产品的质量，主要体现在以下几个方面：•温度控制精准：组合式干燥机有一个精确的温度控制系统，可以根据不同的物料需要控制干燥温度，从而保证产品干燥后的质量。
•干燥均匀度好：组合式干燥机内部空气流通性好，能够将热量均匀地分布在物料中，从而保证干燥均匀度。
•突出细节的设计：组合式干燥机在设计上充分考虑了物料特性，针对不同的物料采用不同的干燥方式和装置，从而保证产品质量。
4. 操作简单组合式干燥机在操作上非常简单，只需按照说明书操作即可。
其自动控制系统可以根据不同的干燥工艺进行调节，操作者只需要设置好相关参数即可，简单易懂。
5. 适用范围广组合式干燥机适用于干燥多种物料，包括化工、医药、农业、食品等领域。
由于其高效节能、干燥效果好、产品质量高等优点，因此广受欢迎。
总之，组合式干燥机具有高效节能、干燥效果好、产品质量高、操作简单、适用范围广等优点，是一种非常实用的干燥设备。
我国木材干燥节能减排技术研究现状
我国木材干燥节能减排技术研究现状
张璧光;高建民;伊松林;王天龙
【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2009(036)003
【摘要】介绍了我国木材干燥节能减排技术现状.太阳能干燥技术适于木材预干,太阳能与热泵联合干燥是比较理想的组合干燥方式,其节能率可达70%左右.常规木材干燥的排气余热回收目前常用热泵干燥机,其节能率在40%左右.将华北电大与山东省科学院联合研制的振荡流热管换热器用于排气余热回收,其节能率可达20%左右.这种振荡流热管的突出优点是热管内不需要毛细芯,有利于实现小型化,它可以随意弯曲而且启动迅速;而且与热泵干燥机相比,它投资不太高、不耗能又容易维护管理,因此适于木材干燥行业用于余热回收,同时也可以用于其它工业余热的回收.
【总页数】5页(P38-42)
【作者】张璧光;高建民;伊松林;王天龙
【作者单位】北京林业大学,木材科学与工程北京市重点实验室,北京,100083;北京林业大学,木材科学与工程北京市重点实验室,北京,100083;北京林业大学,木材科学与工程北京市重点实验室,北京,100083;北京林业大学,木材科学与工程北京市重点实验室,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TS652;TV519
【相关文献】
1.我国木材干燥节能减排技术研究现状 [J], 王子奕;赵眉芳;刘建美
2.粮食干燥节能减排技术研究现状与展望 [J], 李贺新;王洋;吴文福;万曙峰;岳仕达
3.我国粮食干燥节能减排技术发展现状与展望 [J], 李杰
4.从国际干燥动态看我国木材干燥技术发展趋势 [J], 张璧光
5.除湿干燥技术在我国木材干燥中的应用与展望 [J], 霍光青;张璧光;赵忠信
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太阳能耦合热泵干燥技术
太阳能一 热泵联合干燥 系统也存 在一些缺 点： 首先， 和 自然
干燥相 比太阳能热泵； 联合干燥需要消耗 部分 电能； 其次 ， 太 阳 能热泵 联合干燥 对室外气象依赖 较大 ， 而且 ， 太 阳能热泵干燥
系统 的初期投资比较大。 １ ． 太阳能集热 器 ２ ． 集热器风机 ３ ． 主风机 ４ ． 干燥 室 ５ ． 干 燥物
１ 热 泵 干燥 系统
② 热泵冷凝器 与蒸 发器之间安装了可拆 除 热泵干燥 系统包含热泵系统和干燥 系统 ， 热泵系统是 由蒸 的集热与蓄热能力； 的隔板， 根据干燥 模式的不同需求控制蒸发器与冷凝器之间的 发器 、 压缩机 、 节流 阀、 冷凝器等部件组 成的封闭回路 。 热泵 系 ③ 集热器通 道与热泵 通道并行 连接， 可根据外 部 统 内的制冷工质， 在蒸发器中吸收来 自干燥 过程所排放废 气的 关 闭和连通 ； 环境的改变二改变 系统的运行模式 ； ④ 干燥室 内设排风机 与余 热 量后， 废 气中的大部分水蒸气在蒸发器侧被析 出直接排 掉， 温度较高而湿 度较大的空气通 过余热 回收通道 回 制冷工质由液体 蒸发为饱和蒸汽， 后经压缩机压缩 升温 升压后 热回收通 道， ， 。 进 入冷凝器 中， 在高压 的制冷工质冷凝放 热， 放出谔谔冷凝热 收
过程 的电能 消耗 。 太阳能一 热泵联 合干 燥系统 的优化设 计意义 处理 。 干 燥后的空气升温升湿后通 过余热回收风机 和通 道回收
深 远 …。
至蒸发器侧进行余热回收。 该设计 的联合 干燥系统具有 以下特 征： ① 根据当地地 区气候 特征设计太 阳能集 热器 ， 提高集热 器
热泵联 合 干燥 的优 点 量 加热来 自蒸发器 的低温干 空气 ， 低温干空气加热 到要求 的温 ３ 太 阳能一
PV-T太阳能热泵联合干燥系统热力循环与能量特性研究
PV-T太阳能热泵联合干燥系统热力循环与能量特性探究专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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太阳能集热器和空气源热泵联合供热水系统及控制方法
太阳能集热器和空气源热泵联合供热水系统及控制方法太阳能集热器和空气源热泵联合供热水系统及控制方法：太阳能集热器和空气源热泵被广泛应用于供热水的系统中，这种联合供热系统能够有效地利用可再生能源和提高能源利用的效率。
以下是这种系统的基本工作原理和控制方法的描述。
首先，太阳能集热器通过吸收太阳光的热量将其转化为热能。
其工作原理是通过管道将水或其他工质输送至集热器上，当阳光照射到集热器表面时，其表面的吸热板会吸收光能并转化为热能，进而加热流经管道的工质。
这样的系统通常会配备一个热水储存装置，用来储存由太阳能集热器产生的热水供给使用。
空气源热泵则通过从室外空气中吸热，通过压缩和膨胀工作过程将热能转移到热水中。
它的工作原理是通过外部的蒸发器从室外环境中吸收热量，然后通过压缩机将低温的热量转移到热交换器中的热水部分，并通过膨胀阀使其降温。
通过循环此过程，该系统能够将空气中的热量转移到热水中。
太阳能集热器和空气源热泵的联合供热系统通过充分利用两种能源的优势，提高了供热水的效率和可靠性。
为了实现这一目标，该系统配备了一套智能控制系统。
该控制系统基于温度传感器和湿度传感器等设备，实时监测室外温度和湿度以及室内需求温度。
根据监测到的数据，控制系统能够自动选择最优的能源供应策略，以保证供热水系统的高效运行。
例如，当太阳能集热器的收集效率较高且充足阳光资源时，控制系统会优先选择利用太阳能集热器供热水。
而在充足太阳能资源不足或夜晚时，控制系统会切换至空气源热泵供热模式。
此外，控制系统还能检测室内热水储存器中的水温，以避免热水储存器中的水温过高或过低。
当储存器中的水温低于设定的温度阈值时，控制系统会自动启动太阳能集热器或空气源热泵，以加热热水储存器中的水。
总之，太阳能集热器和空气源热泵联合供热水系统通过利用可再生能源和智能控制方法，能够提高供热水系统的能源利用效率和可靠性。
这种联合供热系统的应用有助于减少对传统能源的依赖，并为可持续发展做出贡献。
PCM空气式太阳能干燥在茶叶加工中的应用
上海节能No.012017 PC M空气式太阳能干燥在茶叶加工中的应用朱传辉1李保国1苏树强21. 上海理工大学能源与动力工程学院2. 上海筑能环境科技有限公司摘要：介绍了云南普洱市的某茶业公司P C M空气式太阳能-热泵联合干燥房建设及应用实例。
普洱 茶传统加工工艺采用燃煤蒸汽锅炉进行茶饼烘干处理，现进行技术改造，采用节能环保的P C M空气式太 阳能热泵干燥系统代替现有的燃煤锅炉干燥系统。
通过P C M空气式太阳能集热系统，将太阳能转换热能,以空气为换热介质与空气式太阳能集热器进行换热，通过循环风机直接将热风通入到烘房内提供物料干 燥热量需求；当太阳能不足时，启动空气源热泵系统。
对该工程的设计方案并及干燥系统工作原理进行 了详细介绍，从干燥系统运行过程中采集数据进行分析计算，计算结果表明本干燥系统节能效果明显，这些数据对目前高效利用太阳能进行商业干燥设计参数的选取，以及太阳能干燥系统的优化设计具有重 要借鉴意义。
关键词：太阳能；干燥；蓄热罐；茶叶DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2017.01.005PC M Air T ype Solar Energy D ryingin T ea Processing A pplicationZ hu C h u a n h u i1, Li B a o g u o1, Su S h u q ia n g2Shanghai Science and Technology University, Energy and Power Engineering College Shanghai ZN-Ene「gy Environmental Technology Co., LtdAbstract:The arlicle introduces PCM air type solar energy heat pump combined drying room construction and application at some tea company in Puer city of Yunan province. Traditional puer tea processing technology applies coal-fired steam boiler to dry tea brick. Energy saving and environment protecting PCM air type solar energy heat pump drying system replaces current coal-fired boiler drying system through renovation. Through PCM air type solar energy heat collecting system, it can transfer solar energy into heat energy. Using air as heat exchange medium exchanges heat with air type solar energy heat collecting system. Recirculating fan puts hot air into drying room to meet heat demand when solar energy is enough. Air source heat pump starts up when solar energy is not enough. The author introduces design scheme and diying system working principle of the project[作者简介]朱传辉：（1988-),男，在读硕士，主要从事太阳能光热和制冷及低温工程方向的研究。
浅谈国内外几种主要干燥技术
浅谈国内外几种主要干燥技术摘要：木材干燥的方法主要有常规干燥、高温干燥、除湿干燥、太阳能干燥、微波干燥、热泵除湿-太阳能联合干燥等，论文着重对几种干燥方法的原理、优缺点、节能方面以及最新研究进展进行了介绍和分析，同时对未来的发展方向提出了自己的看法。
Abstract: Drying methods include conventional drying, heat drying, dehumidification drying, solar drying, microwave drying, heat pump dehumidification - solar combined drying. The paper focuses on the principles of several drying methods, advantages and disadvantages, energy efficiency and the latest research progress introduced and analyzed, while the direction of future development put forward their views.关键词：干燥速度干燥周期干燥介质风循环材堆Key Words: drying speed, drying period, drying media, winder circle, pile area1.引言干燥技术几乎应用于所有产业，它是影响产品质量和产业效益的关键因素。
目前木材的干燥方法主要有常规干燥、高温干燥、除湿干燥、太阳能干燥、微波干燥、热泵除湿-太阳能联合干燥等。
由于设备质量、配套元件及基础研究等方面还需要进一步提高，目前常规干燥仍然是主要的干燥形式。
由于每一种干燥都有各自的优点和适用范围，所以联合干燥将是未来发展的趋势。
干燥技术：是采用加热、降温、减压或其他能量传递的方式使物料的湿分产生挥发、冷凝、升华等相变过程与物料分离以达到去湿的目的。
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农副产品的太阳能与热泵联合干燥的性能评价摘要：本文设计一种新型的太阳能热泵干燥装置，利用太阳能作为清洁能源，同时利用热泵作为辅助设备，回收废气的热量，热交换利用一个控制系统加大热泵给热值，来平衡光照不足条件下的工况，使系统很快的达到稳定状态和要求值。
本文通过自行设计实验，通过对不同条件下物料干燥耗电量的测定和不同光照情况下太阳能集热器，热泵，干燥室的热量衡算，对整个实验系统的能耗和效率进行了深入的探索。
关键字：太阳能热泵干燥实验1.研究背景1.1我国的能源状况人类社会赖以生存和发展的物质基础。
建立在煤炭，石油，天然气等化石燃料基础上的常规能源，曾极大地推动，并继续支撑着人类社会的发展。
虽然我国的矿产资源比较丰富，但人均能源只有世界人均能源的二分之一【1】。
同时随着我国经济的快速发展，对能源的需求量日益增加，石化燃料的大规模开采和使用，已经使资源日益枯竭，环境不断恶化。
能源问题已经成为制约我国经济持续发展的瓶颈。
有关资料显示：从2000年开始，“电荒”已经从长三角迅速向全国蔓延，目前中国很多地区进入“硬缺电”的状态【2】。
因此，大力开拓新能源和可再生能源成为解决我国能源紧张和保护生态环境的重要战略任务。
1.2我国的环境状况随着能源需求的迅速增长，由此造成的环境污染也日趋严重。
其中，煤占我国能源消费总量的60%以上【3】，带来了严重的大气污染，不仅给国民经济带来巨大损失，也给人民生活和健康带来巨大损害。
1.3我国干燥行业的能耗污染状况干燥作业所用能源占国民经济总耗能的12%左右。
我国能源利用率低，同比能耗为发达国家的4~6倍【3】，而干燥行业的用能效率又低于全国平均水平。
在行业中占主导地位的热风型干燥设备，其主要损失在于废弃排放的余热没有回收利用。
1.4我国农产品干燥状况目前，我国的农产品干燥技术有冷冻干燥技术，微波干燥技术等，但这些技术一般成本较高，仅适用于高附加值的农产品，而我国的农业发展水平相对较低，农产品的附加值较低，所以我国大部分农产品采用太阳能干燥技术与自然晾干的方法。
太阳能是间断多变的能源。
夜晚和阴天都无法利用，即使在晴天，太阳辐射强度也随时间和季节变化，相应的空气温度和湿度也在变化。
因此，同一种物料的干燥速率、干燥周期和干燥器的热效率也随之变化。
1.5重大意义针对目前我国能源状况，环境状况，干燥行业的状况，结合我国农产品干燥的需求提出将太阳能技术与热泵联合干燥的方法。
我国的农产品产地主要分布在不发达地区，而我国已有能源基础设施建设又主要服务于东部发达地区的用能需求。
我国拥有较丰富的太阳能资源，农产品产地的太阳能资源也比较丰富，所以才用太阳能技术能够很好地解决能源问题，同时能够减小对农产品产地的环境污染，对保证我国的食品安全也具有重要的意义。
除此之外，利用太阳能干燥的农产品在颜色美观，物料质量高，可提高我国农产品的国际竞争力。
同时我们将太阳能技术与热泵技术结合起来，有效地解决了单纯使用太阳能技术的能量密度低，不连续，不稳定的缺陷。
与同类干燥技术相比，采用太阳能和热泵技术联合使用的方法成本较低，适于向太阳日照条件好，且经济欠发达的地区推广，有良好的应用前景。
2.研究内容太阳能与热泵联合使用，解决了单纯使用太阳能技术的不稳定性。
通常太阳辐射能量会随时间的变化而变化，而实际生产中，我们要求尽可能的保持干燥速率，干燥周期，干燥效率的稳定等，这就要求我们根据实际的太阳能辐射情况，调节热泵的输送能量，从而达到稳定操作的目的。
干燥阶段的具体过程已经有很具体的计算过程，所以我们小组将重点解决保证干燥过程稳定，即当物料干燥目标一定的情况下，太阳能能量与热泵能量的关系的问题上。
同时，与一般加热过程相比，我们小组采用了热泵加热，同时设计了干燥尾气废热的再利用。
为了评价太阳能与热泵联合干燥相比一般干燥过的优势，我们将研究电力直接加热所需能量，废气没有重复利用时热泵加热所需能量，废气重复利用时热泵加热所需的能量三者之间关系。
通过三者的对比，我们将更清晰直观的看到太阳能和热泵联用的节能优势。
我们还设计一个关于热量衡算的热量的实验，更好的说明本装置的优势。
我们实验的重点将放在能量分析的方面。
3.实验研究方案：3.1流程图：实验装置流程图流程说明：湿物料从干燥室右侧进入，从干燥室左侧出；空气先后经过热泵，太阳能集热器，干燥室风机，在热泵中进行与进口气热交换。
3.2.实验原理：【5】设工艺要求生产能力为G（kg/s，干燥完之后），进料湿含量为w1,出料湿含量为w2，干燥器稳定后，空气进口温度为t1，出口温度为t2，进口湿度为H0，出口湿度为H2。
物料进口干基含水量为：物料出口干基含水量：汽化水分率：需要空气用量：空气进口焓为：r为水在0℃是的汽化潜热。
空气出口焓为：总共所需的热量为：式中：为干燥器损失的热量，为物料的比热，为物料进出口温差。
对于我们设计的干燥系统，就要每秒Q的热量，这部分热量一部分从太阳能中获得，一部分从热泵的Carnot循环系统中获得。
设任意一时刻太阳能给予太阳能集热器每平米每秒x的热量，设热交换面积为S，交换效率为η1。
对于稳定的系统，每秒给定的热量为，则热泵每秒需要给定热量为设热泵为理想热泵，所做的功为：式中为空气在热泵的平均温度，为废气温度，监测太阳光的给热情况，调节热泵的功率，用一个控制装置，自动控制以致达到稳定的干燥速率。
3.3实验仪器与原料：鼓风机（输送空气），干燥器，太阳能集热器，热泵，加热装置，电表（检测用电量），管道，水，海绵，称重装置，湿糖物料，各个部位的热电偶温度计。
3.4实验步骤：实验一：效率的测定与比较3.4.1测定无热泵时，而直接用加热器的用电量：取m克的海绵和粘上n克水于干燥装置，开通加热装置与风机，太阳能集热装置先关闭，测定变为m+0.5n克（干燥器上装上称重传感器）时所需的用电量w1。
3.4.2测定用热泵时的用电量：取m克的海绵和粘上n克水于干燥装置，开通热泵与风机，太阳能集热装置先关闭，测定变为m+0.5n克时所需的用电量w2。
3.4.3 测定用热泵时而不用废气循环的用电量：取m克的海绵和粘上n克水于干燥装置，开通热泵与风机，太阳能集热装置先关闭，测定变为m+0.5n克时所需的用电量w3。
3.4.4 测定用热泵并用太阳能集热装置的用电量：取m克的海绵和粘上n克水于干燥装置，开通热泵与风机，太阳能集热装置给予一定的光照，测定变为m+0.5n克时所需的用电量w4。
3.4.5比较设计效果用w1, w3, w4 分别除以w2比较大小。
用w2，w1，w3，w4除以0.5n*r t （r t为水在T℃是的汽化潜热），比较实验装置设计的效果。
实验二：实验测定太阳光给能，热泵给能和干燥室需热的关系，验证，并计算热泵的效率。
3.4.6开通风机，记录空气用量L。
3.4.7给以最大的光照，开通热泵。
装入湿物料，以一定的速率在干燥其中移动，待充分稳定后，测定空气进口温度t1与出口温度t2。
3.4.8降低光照，打开热泵，缓慢调节，使进口温度同样为t1，记录功率w，，（空气进入太阳能集热器的温度），测量热泵中的温度，物料进出口温度，空气湿度。
3.4.9重复3.4.8步。
3.4.10计算太阳能集热器的给定热量为，为空气的比热，利用计算。
总热量用此公式计算。
其中可以忽略。
验证三者与的关系，计算热机较理想偏差效率。
4.11用第3.9步骤得到的数值，画图，比较效率与热衡算。
附：实验数据记录与计算的表格4.预期研究结果通过实验，我们可以计算出电力直接加热，废气没有重复利用时热泵加热，废气重复利用时热泵时三者的之间能量利用率的关系。
预期在达到一定的干燥结果的条件下，电力直接加热所需热量对多，废气重复利用时所需能量最少，相应的太阳能技术与热泵联用，并重复利用尾气的情况下能量利用率最高。
通过三者的比较，可以更清晰直观的看到太阳能和热泵联用的节能优势，由此可以计算出节省能源量。
同时，我们研究了当物料干燥目标一定的情况下，太阳能能量与热泵能量的关系的问题。
首先，我们通过物料衡算，能量衡算，计算出太阳能量与热泵提供能量之间的关系，并希望通过该实验验证该关系。
如果实验结果能够很好的符合实验预期，那么我们在实际生产应用中，就可以在该关系的指导下，对热泵提供的能量加以调节，已达到稳定生产的目的，这就有效地解决了单纯使用太阳能技术时的干燥过程不稳定的状况。
5.主要创新点在选题上，我们综合考虑了我国的能源状况和环境状况，结合我国节能减排，发展可再生能源的需求，看到现阶段干燥行业能源消耗量大，利用率低的缺点，提出来将太阳能技术与热泵结合起来实现低能耗低污染的干燥过程。
太阳能具有分布广泛，取之不尽，用之不竭，不会污染环境和破坏生态的特点。
符合我国的可持续发展路线。
同时，太阳能技术和热泵技术都。
是现阶段比较成熟的技术，这就确保了该方案可实施性。
目前，有将两者结合使用的先例，但是多是在提供热水方面，我们将之应用到农产品干燥上，结合了农产品产地太阳能比较充足的特点，既降低了干燥农产品的成本，同时保证了农产品的质量。
具有良好的推广前景和实际应用价值。
在过程设计中，我们将太阳能技术与热泵技术结合，保证了在阴雨天气等太阳光照射不足的情况下该装置的正常运行。
同时我们设计了干燥物料后排除的废气的循环利用过程，进一步降低了干燥过程所需的能耗，对实际应用有良好的指导作用。
从实验上来说，实验一：利用海绵作为干燥介质，可以有很好的对照作用，实验的重复性大大加强。
利用对电量的测定，来做比较，而不是用一定的干燥时间下的测定效果用来衡量实验的好坏，可以很好的从实际上说明实验的效果。
实验二：利用化工稳态的时候进行测定，通过改变不同的光照强度，可以计算热泵在不同工作条件下的与理论效率的差别，并且用温度差来计算换热量，避免了繁琐的传热推导，大大简化了实验的工作量。
参考文献【1】张璧光，刘志军，谢拥群；太阳能干燥技术；化学工业出版社，1~5【2】中华工商时报；电荒助力五星中标粤港太阳能热泵项目；访问时间：2012/5/26【3】代建国；太阳能辅助热泵就仓干燥系统关键技术研究；上海交通大学硕士学位论文，1【4】齐鸣斋；化工能量分析；华东理工大学出版社；168~169【5】谭天恩，窦梅，周华明；化工原理；化学工业出版社；209~211。