熱泵干燥技術的應用

一、熱泵烘干的工作原理

熱泵是根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理，采用少量的電能驅動熱泵，通過熱泵裝置中的構成部分—蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥或節(jié)流閥，促使工質不斷完成蒸發(fā)( 吸收外界空氣中熱量，或回收干燥過程中排氣余熱) —壓縮—冷凝—節(jié)流—蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，使空氣環(huán)境中的能量搬運至烘箱( 房) 內，烘箱內熱空氣經過反復循環(huán)升溫，吸收物料中水分，自身降溫加濕，經熱風排濕或冷凝除水過程把物料中水分排除帶走，終實現(xiàn)物料連續(xù)干燥。

熱泵烘干過程中，若消耗了一份的能量( 電能) ，它同時從環(huán)境空氣中吸收轉移三份的能量( 熱量) 到干燥介質中，相對于電熱烘干機而言，就節(jié)約了三分之二的電能，熱泵憑其高 效節(jié)能的大特點成了備受關注的新型綠色能源產業(yè)。

二、熱泵烘干設備的應用

中國農作物種類豐富，特色產品如荔枝、龍眼、香蕉、木瓜、薯類、煙葉、茶葉、中藥材等產量大，常常需要再加工，現(xiàn)有加工企業(yè)多是中小規(guī)模的廠家，目前多是采用蒸氣或電熱風進行農產品干燥，熱泵烘干技術只是開始在中小農產品加工廠家嘗試使用。

物料烘干是一個巨大耗能過程，大多數(shù)發(fā)達國 家用于烘干的能耗占全國能耗的 7%—15%，熱效率僅為 25%—60%，空氣能熱泵烘干作為能將降低能源消耗和提高烘干產品質量兩者完 美統(tǒng)一起來的技術將給烘干(干燥) 行業(yè)帶來重大的技術革命。大部分烘干脫水的農產品要求是既不能炭化和糖化，更不能使物料內部的各種有益元素流失，通常烘干溫度 55℃就是一個臨界點，而熱泵烘干設備能有效的控制這個關鍵點。

農作物種類豐富，產量大，據(jù)相關數(shù)據(jù)表明，每年因為不能及時加工而損失的農產品的量很大。熱泵烘干設備的成功運用將對的蔬果、農產品加工提供更好的選擇。熱泵干燥設備的適用范圍非常廣，不僅適用于常規(guī)的農產品加工，還可用于海產品、蔬菜脫水、肉制品、糧食谷物、布料、衣物、藥品、中藥材、紙品、木材甚至肥料、污泥、石膏、五金產品、冶金產品、礦山副產品、化工產品、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。其經濟效應和社會效應巨大。目前，熱泵干燥技術的發(fā)展趨勢應是在控制成本的情況下實現(xiàn)對不同物料優(yōu)操作條件下改進干燥器，著力改進對原料的適應性以實現(xiàn)大型化和高經濟性。

三、傳統(tǒng)干燥方法存在的具體問題

蒸氣烘干或電熱風干燥等傳統(tǒng)烘干生產工藝存在以下幾方面的主要問題:

1、加熱溫度過高 傳統(tǒng)工藝干燥技術，加熱溫度不易控制，加熱溫度不易均勻，往往使干燥溫度較高。

2、干燥時間過長，產品的品質不高 傳統(tǒng)的加熱干燥是依靠熱力通過傳導、熱對流和熱輻射等途徑對物料加熱，這種由表及里的干燥過程延長了農產品的干燥時間，容易導致食品營養(yǎng)成分損失，并破壞了食品原有的自然口感，使產品的等級不高。

3、能耗大 由于廢氣損失熱量所占比例較高，加上干物料帶走熱量等，傳統(tǒng)干燥過程熱效率不高，僅為 30%—60%。

4、工作環(huán)境不友好 傳統(tǒng)干燥工藝，往往勞動強度較大，工作環(huán)境不夠友好，會產生大量的廢氣( 尤其是有燃煤、燃油過程) ，不環(huán)保。

四、空氣能熱泵技術有以下主要優(yōu)點:

1、節(jié)約能源

運行費用低 節(jié)約能源是高溫熱泵初應用的出發(fā)點，也是主要的優(yōu)點。與原來的燃煤蒸氣烘干相比，可節(jié)省 60%—70%的能耗成本，且節(jié)約人工成本，運用費用低。

2、安全環(huán)保

熱泵烘干機組采用了電氣分離技術，具有很高的安全性，生產過程的零污染排放使環(huán)境更綠色環(huán)保。

3、干燥物品質好

熱泵烘干的溫和干燥方式，接近自然干燥，其表面水分的蒸發(fā)速度與內部水分向表面遷移速度比較接近。整個干燥系統(tǒng)處于密閉狀態(tài)，減少受熱變性及變色，風味物質損失少，比傳統(tǒng)干燥設備更有效地保護干燥物的色、香、味、個體形態(tài)和有效成分，所以成品品質好，等級高。

4、結構簡單可靠

該干燥系統(tǒng)的冷卻設備和干燥設備是獨立模塊設計，兩部分用連接管連接，進入連接管的空氣以制冷系統(tǒng)調節(jié)( 溫度、流速和絕 對濕度) 后進入干燥室，這能保證各模塊元件靈活拆裝，且干燥室的大小和配置也更簡單、靈活，設備成本容易控制。

5、干燥房設計更合理

使成品率接近 100 % 熱泵干燥技術的烘干質量由熱泵烘干設備的技術工藝所決定，但烘干房的設計也會相應影響著烘干設備的效率和烘干品質，該系統(tǒng)設備的干燥房設計合理，使整個干燥房的溫度均勻穩(wěn)定，均勻平衡脫水技術使成品率很高。

6、自動控制溫度濕度

該設備使用時穩(wěn)定性較高，根據(jù)被加工的農產品的類別事先 進行溫度和濕度的調控，應根據(jù)物料脫水情況及環(huán)境狀況實時調控工藝參數(shù)，所以自動化控制尤其重要，設備安裝有操作使用方便的可編程控制器、觸摸屏人機界面控制系統(tǒng)，能做到熱泵干燥過程中，根據(jù)不同物料自動的將循環(huán)空氣的溫度、濕度及循環(huán)流量精 確、有效的控制。但對不同類型的物料干燥需要進行量身定制，很難做到混用，使設備不能標準化，使用范圍受到限制。

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