一种具有蓄热功能的循环太阳能热泵干燥器

刘俊杰 陆飞宇 陈智利 陈 聪

（河北工程大学 河北邯郸 056038)

一、研究背景

近年来不断走高的消费市场和地区间对能源使用的博弈，都阐述着能源作为未来发展的关键所在，而其中的新型能源必然会给人们的生活情况做出重大转变[1]。而干燥器技术对于农业、医药、教育等行业有着举重若轻的作用。其中，干燥器主要的动力来源为太阳能和热泵[2]。

太阳能是间隙性能源，受到气候、季节和地区的影响，存在着不连续、不稳定、不易控等问题[3]。所以，市面上多以热泵干燥为主，而太阳能作为辅助热源。但本产品致力于研究平衡经济成本和使用效率，保持热泵干燥具有的参数易控制且调控范围广泛等优势，又能把经济成本降至最低。

因此，研究出一种具有蓄热功能的循环太阳能－热泵干燥器，通过闭式循环的方式解决传统干燥器受时间限制，工作不稳定的问题。然后，设置一种电热偶设备对于空气进行精确测量，提升设备的工作效率。

二、研究内容

本项目计划设计一种具有蓄热功能的循环太阳能－热泵干燥器，利用铝刨花式太阳能集热器作为主要热源，热泵与蓄热器作为辅助热源，利用抽气式热电偶对流动的空气进行精确地测量，通过闭式循环的方式解决传统干燥器受时间限制，工作不稳定的问题。

图1 太阳能—热泵干燥器工作示意图

在上述干燥系统中，从干燥室出来的湿空气通过蒸发器除湿干燥，从而加热蒸发器中的冷却剂[4]。已经除湿干燥的空气在交换器中和集热器中的热空气进行间接换热，将热量用来加热，冷水加热后的水被送入蓄热水箱中。基于周围空气状态，干燥的热空气再次加热为高温送入干燥室干燥物料。

1.阀门b 、c关闭，热交换器中存贮着太阳能集热器中收集的热量。可以与加热的空气换热进行干燥物料。

2.当阀门a、c关闭，太阳能集热器收集的热量用来加热蓄热水箱中的水。

3.当阀门a、d关闭，蓄热水箱中的水通过热交换器加热干燥的空气。

通过不同操作模式可以改良在阴雨或夜间等时段，无法利用太阳能蓄热水箱

加热空气等问题，相对于传统用的太阳能加热空气，使系统提高了稳定性。

三、创新设计

1.使太阳能与热泵联合起来作为热源，使整个过程更加节能环保，相比于燃煤，污染和热能的损失都大大减小。2.热泵的工作时间为夜晚，其电能的来源为峰谷电，大大减少了资金的投入。3.相比于传统的干燥器摆脱了太阳能时间上的局限性，联合热泵技术可以达到全天候不断干燥物品的效果。4.干燥器设置了卵石蓄热器，对于热进行了回收，减少了热能的损失。5.干燥室的测温装置为遮热罩抽气式热电偶。如果使用裸露的热电偶测量高温气体的温度，高温气流以对流的方式把热量传递给热电偶，同时热电偶又以辐射的方式把热量传递给温度较低的干燥壁面，当二者相等时热电偶温度不再变化，此时温度即为指示温度，指示温度必低于气体的真实温度，会造成误差。6.干燥室排风口设置了风力调节装置，可根据室内温度调节空气流量，使室内温度始终保持在合理范围内，保持高效的干燥效果。

四、总结

本装置通过太阳能集热器和热泵的联用，以较为经济的方式解决了太阳能干燥器不稳定的情况，在理论上能够满足当前市场上干燥设备的要求。为上述的研究问题提供了一种思路。