跨臨界CO2熱泵干燥過程的理論分析與應(yīng)用研究.pdf

1、干燥是一種需要消耗較多能量的傳統(tǒng)工藝過程，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。番茄作為一種熱敏性果蔬，干燥參數(shù)對其品質(zhì)影響巨大。熱泵作為一種高效干燥方式，特別適用于熱敏性物料的干燥加工，但由于常用的熱泵工質(zhì)具有臭氧層破壞或者溫室效應(yīng)，面臨淘汰。因此本文以番茄為干燥物，研究跨臨界CO2熱泵在干燥過程的理論分析與應(yīng)用研究。
　　 多孔介質(zhì)干燥的傳熱和傳質(zhì)過程是一個(gè)耦合的復(fù)雜過程，可采用多種遷移理論來描述。干燥特性和干燥速率曲線用來描述具體

2、物料的干燥特性，對跨臨界CO2熱泵干燥系統(tǒng)，主要采用COP和SMER兩個(gè)評價(jià)指標(biāo)。
　　 根據(jù)番茄薄片的特性，通過建立干燥模型和確定初始和邊界條件，理論分析了流動(dòng)速度、溫度和物料厚度對干燥過程的影響。通過對比分析文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析表明隨著熱空氣流動(dòng)速度和溫度的增加以及物料厚度的降低，干燥速率增大。與熱空氣流動(dòng)速度的影響相比，溫度對干燥過程的影響較大。但隨著熱空氣溫度和流動(dòng)速度的增加，對干燥過程的影響效果逐漸變小。并且過高的溫度

3、會(huì)破壞番茄薄片的營養(yǎng)成分。
　　 以單級CO2熱泵干燥系統(tǒng)為例，采用熱力學(xué)第一定律和第二定律分析系統(tǒng)性能。與常規(guī)干燥裝置相比，CO2熱泵干燥系統(tǒng)的理論SMER可提高45.6％。系統(tǒng)中的壓縮過程、加熱空氣過程、節(jié)流過程和除濕過程的(火用)損失占整個(gè)系統(tǒng)(火用)損失的75％以上。同時(shí)結(jié)合CO2工質(zhì)的特性，分析蒸發(fā)溫度、氣體冷卻器出口溫度以及壓縮機(jī)排氣壓力對干燥過程的影響。結(jié)果表明:熱泵干燥的COP和SMER隨蒸發(fā)溫度的上升、氣體冷卻