空气源热泵干燥技术的研究现状与发展展望

戚玉欣　陶志国

（皇明太阳能股份有限公司山东德州253300）

空气源热泵干燥技术的研究现状与发展展望

戚玉欣1陶志国2

（皇明太阳能股份有限公司山东德州253300）

物料的干燥过程就是把物料里面的水分和其他比较容易挥发的成分除去的一个过程，从作用机理上看这中间包含着物理相变的生化过程和热质耦合。因为干燥中要提供物料中相关成分的显热和潜热，由此可见物料干燥还是一个能量密集的过程。在工业生产中物料干燥占全部能耗的12%以上。当今社会能源日益紧缺，如何有效利用干燥中的热能，已成了物料干燥领域研究的主要课题。基于此，空气源热泵干燥技术应运而生，其在干燥中具有干燥范围广泛、节省能源消耗等优点，基于此，本文重点研究了此项技术的应用和发展前景。

空气源热泵；干燥技术；研究现状；发展趋势

空气源热泵干燥技术经实践发现具有能耗比较小、操作环境容易控制以及产品质量比较高等优点，对缓解能源紧缺的现状和提高环境质量等都具有一定的现实意义，是现阶段比较高效和具有发展前景的干燥技术。

1　空气源热泵干燥技术的工作原理

空气源热泵干燥系统整体结构比较复杂，主要是依据逆卡诺循环原理，工作中消耗较少的电能驱动热泵，借助流动工质在系统中的蒸发器、冷凝器等部件中的气液两相的热力循环过程实现物料干燥。通俗的讲，刚开始的低温空气先进入热泵系统，然后在这个系统中吸收冷凝器中的热量以此转变成高温低湿的空气，接着进到干燥室，在这中间被加热干燥脱去水分，那些吸收了水分的空气接着继续由热泵系统中的蒸发器进行降温和除湿操作，与此同时热泵还会回收那些脱湿水蒸气的潜热，接下来低温低湿的空气通过热泵的冷凝器进行加热，这样就能降低空气湿度，如此反复循环进而实现物料的持续干燥。

2　空气源热泵干燥技术的研究现状

2.1空气源热泵干燥技术在粮食干燥中的应用

2006年我国粮食局在成都粮食储备库建立了热泵干燥示范基地，储存的粮食主要是以稻谷为主，存储量大概为1200t。接着相关研究人员先后利用循环混流式的谷物干燥机进行了大量的实验研究。研究人员还开发了热泵流化床，以小麦为研究对象，进行了干燥试验分析研究。试验数据显示在空气干燥温度为08℃时，200kg的小麦可以在30min内湿度从23%干燥到13%，由此可见其干燥效率比较高。

2.2空气源热泵干燥技术在烟草干燥中的应用

某环保节能公司生产的高温热泵烟草专用全自动烘干系统，现阶段已经在很多的烟草以及食用菌等等烘烤领域获得大规模的生产和应用。此种热泵供热系统适合烤烟规模种植的供热，冷凝排湿的密集烤房及其自控设备，其热效比最高达到5左右，烘烤性能整体也比较稳定，还可以较为准确地实现各种烘烤工艺要求的技术指标，保证烟叶内在和外观品质要求，数据显示烤干1kg干烟叶耗电量仅有1W。而且，烘烤的整个过程中，污染达到零排放，相信该项技术具有广阔的应用前景。

2.3空气源热泵干燥技术在衣物烘干中的应用

这方面的应用原理即用热泵压缩机做功对湿空气除湿，大湿度空气被转化为冷干空气。干空气进入主机加热模块，然后冷干空气被加热模块加热升温，转化为高温度、低湿度的热风送入衣物烘房。循环反复，从而使烘房湿度降低但温度升高接着进行衣物烘干。在烘干除湿中，回风管把烘房内的湿空气接入主机再进行回收利用，以此提高主机性能和烘干速度。

2.4空气源热泵干燥技术的其他拓展应用

2.4.1无线电频技术

无线电频物料干燥技术还可以称为介电干燥技术。这项技术的原理就是在高频电磁场的作用下，被干燥的物料可以吸收电磁场中的能量，然后转化成热能来进行水分蒸发。相对于普通干燥技术，无线电频干燥技术对物料表面的温度要求不是很高，能在温度比较低的情况下无破坏的进行干燥，且干燥速度比较快，能提高干燥质量。

2.4.2红外发射技术

红外发射技术的干燥原理是：物料分子在受到红外线的辐照以后，所吸收的能量转换成热振动，与此同时产生逆向温度梯度。所以，红外发射干燥技术能提供高效的能量进行加速干燥，能有效缩短干燥时间。红外发射干燥技术能将热量直接传到物料表面，不要对周围空气进行加热，且热传速率快，再加上响应的时间比较短，所以整个干燥过程比较容易控制。

3　空气源热泵干燥技术的发展展望

3.1多级干燥技术

空气源热泵干燥技术整体在低温干燥环境中有较强的优势，所以可以把它和远红外、微波或者太阳能等等方式中的一种或者多种干燥方式进行联合使用。可以在干燥初期使用热泵，发挥热泵的低温干燥优势特点，然后在中后期使用其他方式，以此缩短干燥时间，进而达到高效节能的效果。

3.2复合干燥介质的应用

复合干燥介质主要是针对干燥室而言的，可在其中适当增加一些CO2或者N2，降低O2浓度，这样就能抑制酶的活性，进而提高产品质量。此外，研究发现将干燥介质中的O2、N2、CO2按合适配比加到干燥室后，作干燥介质进行循环利用，能达到很好的干燥节能成效。

3.3相变材料的应用

根据不同物料固有的特性，在干燥阶段放置合适的相变材料，不仅能保持干燥除湿效率还能减少能源消耗。

4　结语

总之，经过优化和完善的空气源热泵干燥技术，不仅能降低物料的干燥成本，在一定程度上还能提高干燥质量。此外，在能源日益紧缺的情况下，国家相关部门应努力做好空气源热泵干燥技术的推广和宣传，让人们充分认识到此项技术的应有价值，以此推动空气源热泵技术的更快发展。

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