一種具有蓄熱功能的循環(huán)太陽能熱泵干燥器

劉俊杰 陸飛宇 陳智利 陳 聰

（河北工程大學(xué) 河北邯鄲 056038)

一、研究背景

近年來不斷走高的消費(fèi)市場和地區(qū)間對能源使用的博弈，都闡述著能源作為未來發(fā)展的關(guān)鍵所在，而其中的新型能源必然會給人們的生活情況做出重大轉(zhuǎn)變[1]。而干燥器技術(shù)對于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、教育等行業(yè)有著舉重若輕的作用。其中，干燥器主要的動力來源為太陽能和熱泵[2]。

太陽能是間隙性能源，受到氣候、季節(jié)和地區(qū)的影響，存在著不連續(xù)、不穩(wěn)定、不易控等問題[3]。所以，市面上多以熱泵干燥為主，而太陽能作為輔助熱源。但本產(chǎn)品致力于研究平衡經(jīng)濟(jì)成本和使用效率，保持熱泵干燥具有的參數(shù)易控制且調(diào)控范圍廣泛等優(yōu)勢，又能把經(jīng)濟(jì)成本降至最低。

因此，研究出一種具有蓄熱功能的循環(huán)太陽能－熱泵干燥器，通過閉式循環(huán)的方式解決傳統(tǒng)干燥器受時(shí)間限制，工作不穩(wěn)定的問題。然后，設(shè)置一種電熱偶設(shè)備對于空氣進(jìn)行精確測量，提升設(shè)備的工作效率。

二、研究內(nèi)容

本項(xiàng)目計(jì)劃設(shè)計(jì)一種具有蓄熱功能的循環(huán)太陽能－熱泵干燥器，利用鋁刨花式太陽能集熱器作為主要熱源，熱泵與蓄熱器作為輔助熱源，利用抽氣式熱電偶對流動的空氣進(jìn)行精確地測量，通過閉式循環(huán)的方式解決傳統(tǒng)干燥器受時(shí)間限制，工作不穩(wěn)定的問題。

圖1 太陽能—熱泵干燥器工作示意圖

在上述干燥系統(tǒng)中，從干燥室出來的濕空氣通過蒸發(fā)器除濕干燥，從而加熱蒸發(fā)器中的冷卻劑[4]。已經(jīng)除濕干燥的空氣在交換器中和集熱器中的熱空氣進(jìn)行間接換熱，將熱量用來加熱，冷水加熱后的水被送入蓄熱水箱中。基于周圍空氣狀態(tài)，干燥的熱空氣再次加熱為高溫送入干燥室干燥物料。

1.閥門b 、c關(guān)閉，熱交換器中存貯著太陽能集熱器中收集的熱量。可以與加熱的空氣換熱進(jìn)行干燥物料。

2.當(dāng)閥門a、c關(guān)閉，太陽能集熱器收集的熱量用來加熱蓄熱水箱中的水。

3.當(dāng)閥門a、d關(guān)閉，蓄熱水箱中的水通過熱交換器加熱干燥的空氣。

通過不同操作模式可以改良在陰雨或夜間等時(shí)段，無法利用太陽能蓄熱水箱

加熱空氣等問題，相對于傳統(tǒng)用的太陽能加熱空氣，使系統(tǒng)提高了穩(wěn)定性。

三、創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.使太陽能與熱泵聯(lián)合起來作為熱源，使整個(gè)過程更加節(jié)能環(huán)保，相比于燃煤，污染和熱能的損失都大大減小。2.熱泵的工作時(shí)間為夜晚，其電能的來源為峰谷電，大大減少了資金的投入。3.相比于傳統(tǒng)的干燥器擺脫了太陽能時(shí)間上的局限性，聯(lián)合熱泵技術(shù)可以達(dá)到全天候不斷干燥物品的效果。4.干燥器設(shè)置了卵石蓄熱器，對于熱進(jìn)行了回收，減少了熱能的損失。5.干燥室的測溫裝置為遮熱罩抽氣式熱電偶。如果使用裸露的熱電偶測量高溫氣體的溫度，高溫氣流以對流的方式把熱量傳遞給熱電偶，同時(shí)熱電偶又以輻射的方式把熱量傳遞給溫度較低的干燥壁面，當(dāng)二者相等時(shí)熱電偶溫度不再變化，此時(shí)溫度即為指示溫度，指示溫度必低于氣體的真實(shí)溫度，會造成誤差。6.干燥室排風(fēng)口設(shè)置了風(fēng)力調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)空氣流量，使室內(nèi)溫度始終保持在合理范圍內(nèi)，保持高效的干燥效果。

四、總結(jié)

本裝置通過太陽能集熱器和熱泵的聯(lián)用，以較為經(jīng)濟(jì)的方式解決了太陽能干燥器不穩(wěn)定的情況，在理論上能夠滿足當(dāng)前市場上干燥設(shè)備的要求。為上述的研究問題提供了一種思路。