热泵干燥技术的应用

一、热泵烘干的工作原理

热泵是根据逆卡诺循环原理，采用少量的电能驱动热泵，通过热泵装置中的构成部分—蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀或节流阀，促使工质不断完成蒸发( 吸收外界空气中热量，或回收干燥过程中排气余热) —压缩—冷凝—节流—蒸发的热力循环过程，使空气环境中的能量搬运至烘箱( 房) 内，烘箱内热空气经过反复循环升温，吸收物料中水分，自身降温加湿，经热风排湿或冷凝除水过程把物料中水分排除带走，终实现物料连续干燥。

热泵烘干过程中，若消耗了一份的能量( 电能) ，它同时从环境空气中吸收转移三份的能量( 热量) 到干燥介质中，相对于电热烘干机而言，就节约了三分之二的电能，热泵凭其高 效节能的大特点成了备受关注的新型绿色能源产业。

二、热泵烘干设备的应用

中国农作物种类丰富，特色产品如荔枝、龙眼、香蕉、木瓜、薯类、烟叶、茶叶、中药材等产量大，常常需要再加工，现有加工企业多是中小规模的厂家，目前多是采用蒸气或电热风进行农产品干燥，热泵烘干技术只是开始在中小农产品加工厂家尝试使用。

物料烘干是一个巨大耗能过程，大多数发达国 家用于烘干的能耗占全国能耗的 7%—15%，热效率仅为 25%—60%，空气能热泵烘干作为能将降低能源消耗和提高烘干产品质量两者完 美统一起来的技术将给烘干(干燥) 行业带来重大的技术革命。大部分烘干脱水的农产品要求是既不能炭化和糖化，更不能使物料内部的各种有益元素流失，通常烘干温度 55℃就是一个临界点，而热泵烘干设备能有效的控制这个关键点。

农作物种类丰富，产量大，据相关数据表明，每年因为不能及时加工而损失的农产品的量很大。热泵烘干设备的成功运用将对的蔬果、农产品加工提供更好的选择。热泵干燥设备的适用范围非常广，不仅适用于常规的农产品加工，还可用于海产品、蔬菜脱水、肉制品、粮食谷物、布料、衣物、药品、中药材、纸品、木材甚至肥料、污泥、石膏、五金产品、冶金产品、矿山副产品、化工产品、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。其经济效应和社会效应巨大。目前，热泵干燥技术的发展趋势应是在控制成本的情况下实现对不同物料优操作条件下改进干燥器，着力改进对原料的适应性以实现大型化和高经济性。

三、传统干燥方法存在的具体问题

蒸气烘干或电热风干燥等传统烘干生产工艺存在以下几方面的主要问题:

1、加热温度过高 传统工艺干燥技术，加热温度不易控制，加热温度不易均匀，往往使干燥温度较高。

2、干燥时间过长，产品的品质不高 传统的加热干燥是依靠热力通过传导、热对流和热辐射等途径对物料加热，这种由表及里的干燥过程延长了农产品的干燥时间，容易导致食品营养成分损失，并破坏了食品原有的自然口感，使产品的等级不高。

3、能耗大 由于废气损失热量所占比例较高，加上干物料带走热量等，传统干燥过程热效率不高，仅为 30%—60%。

4、工作环境不友好 传统干燥工艺，往往劳动强度较大，工作环境不够友好，会产生大量的废气( 尤其是有燃煤、燃油过程) ，不环保。

四、空气能热泵技术有以下主要优点:

1、节约能源

运行费用低 节约能源是高温热泵初应用的出发点，也是主要的优点。与原来的燃煤蒸气烘干相比，可节省 60%—70%的能耗成本，且节约人工成本，运用费用低。

2、安全环保

热泵烘干机组采用了电气分离技术，具有很高的安全性，生产过程的零污染排放使环境更绿色环保。

3、干燥物品质好

热泵烘干的温和干燥方式，接近自然干燥，其表面水分的蒸发速度与内部水分向表面迁移速度比较接近。整个干燥系统处于密闭状态，减少受热变性及变色，风味物质损失少，比传统干燥设备更有效地保护干燥物的色、香、味、个体形态和有效成分，所以成品品质好，等级高。

4、结构简单可靠

该干燥系统的冷却设备和干燥设备是独立模块设计，两部分用连接管连接，进入连接管的空气以制冷系统调节( 温度、流速和绝 对湿度) 后进入干燥室，这能保证各模块元件灵活拆装，且干燥室的大小和配置也更简单、灵活，设备成本容易控制。

5、干燥房设计更合理

使成品率接近 100 % 热泵干燥技术的烘干质量由热泵烘干设备的技术工艺所决定，但烘干房的设计也会相应影响着烘干设备的效率和烘干品质，该系统设备的干燥房设计合理，使整个干燥房的温度均匀稳定，均匀平衡脱水技术使成品率很高。

6、自动控制温度湿度

该设备使用时稳定性较高，根据被加工的农产品的类别事先 进行温度和湿度的调控，应根据物料脱水情况及环境状况实时调控工艺参数，所以自动化控制尤其重要，设备安装有操作使用方便的可编程控制器、触摸屏人机界面控制系统，能做到热泵干燥过程中，根据不同物料自动的将循环空气的温度、湿度及循环流量精 确、有效的控制。但对不同类型的物料干燥需要进行量身定制，很难做到混用，使设备不能标准化，使用范围受到限制。

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