煙葉烘烤過程中的熱濕分析與優(yōu)化.pdf

1、煙葉烘烤需要消耗大量的能源，由于我國生產(chǎn)力水平發(fā)展的限制，大部分煙葉烘烤采用的是燃煤烤房。煤炭作為烘烤的熱源，直接對烤房進行供熱，并且沒有相應的熱回收措施，存在熱利用率低，耗煤量高的情況，并且化石燃料具有不可再生以及污染較大的缺點。近年來國家大力發(fā)展清潔能源以替代傳統(tǒng)的化石燃料，勢必就要對燃煤烤房做相應的改造，形成可持續(xù)發(fā)展的新模式。相比于燃煤鍋爐，使用熱泵作為熱源有著較為明顯的優(yōu)勢。它屬于優(yōu)質(zhì)清潔能源，控制精度高，省時省工，并具有節(jié)能

2、和環(huán)保的優(yōu)勢。近年來，采用帶熱回收裝置的熱泵技術(shù)對農(nóng)作物進行烘烤的干燥方式受到了廣泛的關(guān)注，不僅可以有效回收余熱，提高能量利用率，還能降低了烘烤成本，保護環(huán)境。
　　目前，關(guān)于熱泵應用于烤煙的系統(tǒng)性能與燃煤烤房的比較分析的研究已經(jīng)有很多，證明了用熱泵作為熱源進行煙葉的烘烤技術(shù)是可行并且經(jīng)濟的，而利用數(shù)值計算技術(shù)獲得烤房內(nèi)流場分布情況的研究還很少。密集型烤房裝煙量大，烤煙周期內(nèi)任務繁重，不把握烤房內(nèi)部各種流場的分布情況，就無法確定熱

3、泵型烤房的烘烤整體性如何，影響熱泵型烤房的推廣應用。雖然多孔介質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)依然存在非常明顯的復雜性和隨機性，使得確定多孔介質(zhì)各類物性參數(shù)存在較大的誤差，但是在大尺度的多孔介質(zhì)研究中，通過合理的假設，已經(jīng)找到較為合理的使用數(shù)學公式來描述其各項參數(shù)，而計算流體動力學的發(fā)展，使得利用數(shù)值計算技術(shù)引入到烤房烘烤的研究成為可能。
　　為此，在當前多孔介質(zhì)干燥過程研究不斷深入的趨勢下，結(jié)合計算流體力學以及商用模擬軟件FLENT，本文對熱泵型煙

4、葉烤房的烘烤過程進行研究，獲得烤房內(nèi)部的溫度場、速度場、濃度場等分布情況，并通過改變外部條件進行計算試驗，用最小的代價獲得更好的烘烤過程控制，使得整房煙葉的烘烤質(zhì)量提高。當其他地區(qū)推廣應用熱泵型烤房時，可以提供相應的理論依據(jù)和物理模型，減少實驗重復試驗，降低投資額。
　　濕煙葉在密集型烤房內(nèi)排列密集，肉眼都無法分辨排列間隙，在模型中可以假設認為煙葉是連續(xù)、均勻分布的多孔介質(zhì)，烘烤過程中發(fā)生的物理化學變化也可以認為是連續(xù)的。煙葉烘烤

5、中不斷發(fā)生著熱空氣與濕煙葉直接接觸，濕煙葉受熱水分蒸發(fā)從排濕口和排風口排出從而達到排除煙葉內(nèi)部水分的目的。整體烤房煙葉烘烤質(zhì)量的好壞，與烤房內(nèi)溫濕度、風速等條件密切相關(guān)。本文采用數(shù)值計算與實際測試相結(jié)合的方法研究重慶市巫山縣烤煙點的熱泵系統(tǒng)烤煙過程，主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）以煙葉烘烤為研究對象，基于多孔介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)理論，根據(jù)干燥過程的邊界條件和物性參數(shù)變化，通過合理的假設條件，使用ICEM軟件建立干燥過程的物理模型，并利用

6、FLUENT軟件對其熱濕傳遞過程進行了分析，獲得了烤房內(nèi)的速度場、壓力場、溫度場、濃度場等參數(shù)的分布。該方法同樣適用于其他有著類似烘烤屬性的多孔介質(zhì)，為工程實際應用提供計算參考。
　?。?）以中國重慶市巫山縣某實際熱泵烤房為測試對象，測試分析了煙葉干燥過程中關(guān)鍵參數(shù)的分布情況，獲得了不同工藝階段下烤房內(nèi)煙葉烘烤溫度變化以及水蒸氣濃度變化規(guī)律。
　　（3）在現(xiàn)有烤房性能以及風機選型等的基礎上，通過改變墻體保溫性能以及循環(huán)風機風