[发明专利]一种太阳能热泵干燥系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能应用技术、化学热泵、干燥技术、制热、制冷的气固反应器，特别涉及一种太阳能热泵干燥系统。

背景技术

干燥是工农业生产中广泛使用且耗能巨大的加工工艺，世界各国都在对干燥工艺的节能技术进行着大量的研究。作为一种新型节能技术的热泵干燥系统，由于其较常规气流干燥在能源消耗和干燥成本方面具有明显的优势，因而逐渐成为人们研究的热点。热泵干燥系统是一种不采用电加热丝加热或其它热源辐射加热的除湿干燥设备。传统的热泵干燥系统类似于普通制冷系统，通过压缩机和膨胀阀的不断工作使介质循环流动的同时交替汽化和液化，让蒸发器供冷、冷凝器供热。热泵干燥机工作时，通过循环风机使空气在干燥室和热泵系统之间循环流动，当空气经过蒸发器时，温度下降至露点以下，并析出水份，沿排水管排到外界，除湿干燥后的空气经过冷却器表面等湿加热提高其载湿能力后送往干燥室，用于吸收物料蒸发的水份，而后再流回蒸发器，如此循环流动使物料干燥。因此，热泵干燥系统具有能耗低、不伤害物料等优点。目前所开发的热泵干燥系统主要有如下几类：

(1)压缩-蒸发式热泵干燥系统：传统的压缩-蒸发式热泵干燥系统主要分为三种形式：开式、闭式、半开式。系统构成与普通压缩蒸发式制冷系统相类似，制冷工质采用氟里昂系列产品。(陈东、谢继红.热泵技术及其应用[M]北京：化学工业出版社，2006：267-273)此类热泵干燥系统具有结构简单、紧凑、操作方便、适用范围广等特点；但由于采用氟立昂作为工质，对环境有破坏作用，且采用电能为热泵系统驱动能源，从而导致平均除湿率SMER(kg/kWh)值偏低。这成为应用此类热泵主要的缺点。

(2)CO₂热泵干燥系统：为解决传统热泵干燥系统对环境具有破坏作用的问题，相关人员提出了一种采用CO₂作为工质的热泵干燥系统。此类热泵具有清洁、高效、环保等优势，若与膨胀机联合循环可以提高除湿率(曾宪阳，马一太，李敏霞.二氧化碳热泵干燥技术.[J]中国农机化2005(3)：44-46)。然而，此类热泵需要开发适于CO₂跨临界循环的压缩机与蒸发器、冷凝器，技术难度大，且成本较高，因此限制了它的推广。

(3)微波-热泵联合干燥系统：此类干燥系统耦合了微波干燥技术和热泵干燥技术，构成了新型联合干燥系统。(马国远，郁永章.热泵微波联合干燥系统研究.[J]化学工程2000，28(2)：27-30)它具有清洁、高效、干燥速度快等优点。但由于微波技术耗电量较大，因此能耗较高，从而造成除湿率较低。

(4)化学热泵干燥系统：此类系统采用CaO/H₂O/Ca(OH)₂作为工作循环介质。通过CaO与H₂O之间的吸附和脱附实现放热和制冷的作用。(OgruraH，S Yasuda，Y Otsubo，et al Continuous operation of a chemical heatpump[C]IDS 2006；Budapest，Hungary，20-23August，2006：779-783.)由于此类热泵以热能为驱动能源，可以利用低品位的工业余热、太阳能热源等，因此具有节能、清洁的优点。然而，此类热泵的单位制冷、制热量较低，且总体除湿率偏低。

(5)太阳能干燥与热泵系统的联合循环：将太阳能干燥系统与热泵干燥系统结合起来，干燥过程中，干燥室的供热和排湿由太阳能供热系统和热泵除湿系统共同承担。(张壁光.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)二者既可单独运行也可联合使用，这种系统扩展了太阳能干燥系统单独使用时适用的气象条件，充分利用了热泵干燥和太阳能干燥的优点，形成了优势互补。不过，此类热泵系统依旧是传统的压缩-蒸发式热泵系统，在这方面还有待改进。

综上所述，由于各种缺陷，现有的热泵干燥系统在系统设计、环保、节能等方面还有很大的开发空间，还不能有效实现节能、清洁、除湿率高等目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能、环保、除湿率高，能够有效提高干燥系统的能源效率的太阳能热泵干燥系统。