热泵与空气循环系统运行对封闭干燥装置影响

在封闭式热泵干燥装置中，热泵系统的运行状态点和循环空气的风量是2个相互影响的参数，由于空气循环是封闭的这一特点，蒸发器和冷凝器的换热效果又是相互影响的。

一、热泵系统参数变化对系统的影响

假设循环空气参数不变，风量保持不变，状态点始终保持为图3中的过程1—2—3—4，改变热泵系统的冷凝温度和蒸发温度。由于湿空气在蒸发器中的降温除湿是去除水分的惟一途径，因此，当循环空气参数不变时，热泵干燥装置的除湿速率保持不变。冷凝温度降低有助于提高热泵系统的热泵系数，但也导致了冷凝器与空气之间的传热温差减小，要想获得相同的换热效果，需要更大的换热面积，增加了成本。冷凝温度的升高会得到与降低冷凝温度相反的效果，蒸发温度的升高与降低冷凝温度效果相同。

二、空气参数变化对干燥速率的影响

在干燥过程中，风量是整个热泵干燥装置中一个重要的参数。为了突出风量对系统的影响．假设热泵系统的运行参数是一定的，即冷凝温度与蒸发温度是一定的，不随风量的变化而变化。在此前提下，热泵系统的能效比即为定值。笔者下面着重分析空气循环量的改变对干燥效果的影响。在热泵系统参数不变的情况下，冷凝器的散热量与蒸发器的吸热量不变。首先，假设无论空气循环参数怎么变化，风量大小如何，假设干燥箱出口处空气的相对湿度能达到相同的值，分析干燥箱出口处空气的相对湿度达到100％的情况。加大循环空气的流量，会导致单位质量空气通过冷凝器时获得的加热量减少，通过蒸发器时其释放的热量也减少。即由图4中的1—2—3过程变为17--2 7～37。循环的空气高低温的差值变小，导致单位质量干空气带走的水分质量变少(从d：一d，减少至d：，一d，)，但是由于空气循环量增大，因此总体干燥速率不会有太大的波动。

上述分析是建立在无论进口处空气参数如何，干燥箱出口处空气的相对湿度均能达到100％的前提下。实际运行时，干燥箱出口处空气的相对湿度不可能达到100％，假设达到75％，则焓湿图如图5所示，分析后同样能得到干燥速率近似不变的结论。其推导方法与上相同。

因此可得出，假设干燥箱出口处空气的相对湿度能达到相同的值，那么风量对除湿速率的影响将不会有太大的影响，这是由于增大风量虽然减少了单位质量空气携带水分的质量，但是增大了空气循环量，两者乘积后总值近似不变。现在再分析没有上述假设的情况下，即不同的风量对应不同的干燥箱出口处空气的相对湿度的值，风量对干燥效果的影响。风量的影响主要有2个方面：第一。风量增大，则循环空气的高低温差值变小，进入干燥箱的湿空气的温度较低，导致空气与被干燥物料的传热传质温差变小，传热传质驱动力减小，不利于物料的干燥；第二，风量增大时，湿空气流经被干燥物料表面的流速增加，有利于传热传质速率的增加。综上所述，增大风量会对干燥速率有正反2个方面的影响，至于在实际设计中，哪个因素占主导因素，根据具体的箱体结构、被干燥物料的性质、空气的流通特性的不同，会有不同的结果。所以，最适合的风量，可以通过实验测得，测得风量与湿空气进出干燥箱的含湿量的差值，使得其乘积最大的风量即为最佳风量。

三、空气循环量变化对热泵性能的影响

当空气循环量增大时，根据前面的分析，空气状态点由图4中的1—2—3变为1’-

2-3’。由图可以看出，空气与冷凝器传热温差变大，若冷凝器面积不变，则冷凝压力会有所下降，这对提高热泵系统的热泵系数是有利的。同样，蒸发温度也可以适当升高，对热泵能效比的提高也是有利的。http://www.gdzhenghang.net