熱泵干燥機技術前景

物料烘干過程是一個巨大的耗能過程，據(jù)統(tǒng)計，在大多數(shù)發(fā)達國家里用于烘干所消耗的能量占全國總能耗的7%-15%，而熱效率僅為25%-50%，并且大部分烘干過程特別是對熱敏性物料(例如食品和生物物料)都會對其色澤、營養(yǎng)、風味和組織產生影響。熱泵烘干技術具有能源消耗少，環(huán)境污染小、烘干品質高、適用范圍廣等優(yōu)點，其優(yōu)異的節(jié)能效果已被國內外的各種試驗研究所證明。

1、可實現(xiàn)低溫空氣封閉循環(huán)干燥，物料干燥質量好。通過控制裝置的工況，使干燥室的熱干空氣的溫度在20~80℃之間，可滿足大多數(shù)熱敏物料的高質量干燥要求;干燥介質的封閉循環(huán)，可避免與外界氣體交換所可能對物料帶來的雜質污染，這對食品、藥品或生物制品尤其重要。此外，當物料對空氣中的氧氣敏感(易氧化或燃燒爆炸)時，還可采用惰性介質代替空氣作為干燥介質，實現(xiàn)無氧干燥。

2、高效節(jié)能。熱泵烘干機中加熱空氣的熱量主要來自回收干燥室排出的溫濕空氣中所含的顯熱和潛熱，需要輸入的能量只有熱泵壓縮機的耗功，而熱泵又有消耗少量功即可制取大量熱量的優(yōu)勢，因此熱泵干燥裝置SMER(消耗單位能量所除去濕物料中的水分量)通常為1.0~4.0kg/kWh，而傳統(tǒng)對流干燥器的SMER值約為0.2~0.6kg/kWh。

3、溫度、濕度調控方便。當物料對進干燥室空氣的溫度、濕度均有較高要求時(如木材等)，可通過調整蒸發(fā)器、冷凝器中工質的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度，滿足物料對質構、外觀等方面的要求。

4、可回收物料中的有用易揮發(fā)成分。某些物料含有用易揮發(fā)性成分(如香味及其它易揮發(fā)成分)，利用熱泵干燥時，在干燥室內，易揮發(fā)性成分和水分一同氣化進入空氣，含易揮發(fā)性成分的空氣經過蒸發(fā)器被冷卻時，其中的易揮發(fā)性成分也被液化，隨凝結水一同排出，收集含易揮發(fā)性成分的凝結水，并用適當?shù)姆椒▽⒂杏靡讚]發(fā)性成分分離出即可。

5、環(huán)境友好。熱泵干燥裝置中干燥介質在其中封閉循環(huán)，沒有物料粉塵、揮發(fā)性物質及異味隨干燥廢氣向環(huán)境排放而帶來的污染;干燥室排氣中的余熱直接被熱泵回收來加熱冷干空氣，沒有機組對環(huán)境的熱污染。

6、可實現(xiàn)多功能。熱泵干燥裝置中的熱泵同時也具有制冷功能，可在干燥任務較少的季節(jié)，利用制冷功能實現(xiàn)多種物料的低溫加工(如速凍、冷藏)或保鮮，也可拓展熱泵的制熱功能在寒冷季節(jié)為種植(如溫室)或養(yǎng)殖場所供熱。

7、熱泵烘干機的適用物料廣泛。適宜采用干燥的物料主要為干燥過程耐受溫度在20~80℃之間的一大類物料，或雖然物料可耐受溫度較高、但利用熱泵干燥較節(jié)能或安全的物料。已研究和應用較多的物料如木材(如橡木)、谷物、種子、食用菌(如蘑菇、木耳)、藥材(如人參等)、海產品(如鮮蠔、扇貝等)、生物活性制品(如細胞、酶)、茶葉、紙張等。

8、與其它低溫(進干燥室空氣溫度<40℃)干燥裝置(如微波干燥、真空干燥、冷凍干燥)相比，由于設備初投資小，運行費用低，熱泵烘干機裝置具有明顯的經濟性。熱泵干燥裝置的設備成本主要是熱泵部分和干燥室部分，其中干燥室部分與普通對流干燥室要求相同，無特別的氣密性和承壓性要求。

9、與普通干燥裝置(進干燥室空氣溫度>40℃)相比，由于熱泵烘干機初投資一般高于空氣電加熱裝置、燃氣或燃煤熱風爐，因此干燥裝置的初投資一般高于普通干燥裝置，熱泵烘干機干燥裝置的能源效率高，運行費用低，其綜合經濟性仍有一定優(yōu)勢。

高溫熱泵烘干機組，主要有翅片式蒸發(fā)器(外機)、壓縮機、翅片冷凝器(內機)和膨脹閥四部分組成，通過讓工質不斷完成蒸發(fā)(吸取室外環(huán)境中的熱量)→壓縮→冷凝(在室內烘干房中放出熱量)→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將外部低溫環(huán)境里的熱量轉移到烘干房中，冷媒在壓縮機的作用下在系統(tǒng)內循環(huán)流動。它在壓縮機內完成氣態(tài)的升壓升溫過程(溫度高達100℃)，它進入內機釋放出高溫熱量加熱烘干房內空氣，同時自己被冷卻并轉化為流液態(tài)，當它運行到外機后，液態(tài)迅速吸熱蒸發(fā)再次轉化為氣態(tài)，同時溫度可下降至-20℃~-30℃，這時吸熱器周邊的空氣就會源源不斷地將熱量傳遞給冷媒。 高溫熱泵烘干機組在工作時，與普通的空調以及熱泵機組一樣，在蒸發(fā)器中吸收低溫環(huán)境介質中的能量QA:它本身消耗一部分能量，即壓縮機耗電QB:通過工質循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中時行放熱QC，QC=QA+QB，因此高溫熱泵烘干機組的效率為(QB+QC)/QB，而其他加熱設備的加熱效率都小于1,因此高溫熱泵烘干機組加熱效率遠大于其他加熱設備的效率，可以看出，采用高溫熱泵烘干機組作為烘干裝置可以節(jié)省能源,同時還降低CO2等污染物的排放量，實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

其工作原理與制冷機相同，都是按照逆卡諾循環(huán)工作的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。