太阳能-热泵联合干燥木材的实验研究

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1、太阳能-热泵联合干燥木材的实验研究张璧光李梁（北京林业大学材料科学与技术学院100083）摘要：介绍了太阳能-热泵联合干燥的设备组成与工作原理。列出了联合干燥设备的主要参数与性能测试数据。绘出了太阳能干燥与联合干燥的工艺曲线。论文中将太阳能-热泵联合高与常规蒸汽干燥（又称热风干燥）进行了经济分析对比，联合干燥的节能率在70%左右。关键词：木材联合干燥太阳能热泵性能试验TheexperimentandstudyofcombinedwooddryingsystemforsolarenergyandheatpumpZhangbiguangLiliang(Sc

2、hoolofscienceandtechnologyofmaterial,BeijingForestryUniversity,100083)Abstract：Theworkingprincipleandthecompositionoftheequipmentforsolar-heatpumpunitedwooddryingareintroducedinthisarticle.Itgivesthemainparametersandtestingperformancedatesoftheequipment.Alsothecraftcurseisdrawni

3、nthisreport.Thispapercomparestheeconomicalperformancebetweensolar-heatpumpunitedandtraditionalvapordrying(eithercalledhotairdrying).Andtheuniteddryingcansaveenergyabout70%.Keywords：unitedwooddryingsolarenergyheatpumpparameter1.引言21世纪我国的能源、环境状况与国民经济可持续发展的矛盾日益突出。太阳能是一种清洁、安全、可持续发展的

4、绿色能源，预计它在我国未来能源结构中的地位将日益重要。我国有丰富的太阳能资源，大约2/3国土的太阳能年辐射量接近或超过6000MT/m2[1]。我国的太阳能利用主要集中在太阳能热水器、太阳能采暖及太阳能光电转换方面。目前我国是世界上生产太阳能热水器最多的国家。我国利用太阳能干燥物料，主要是农副产品方面。太阳能干燥木材的规模很小，主要分布在广东、广西、海南、云南、江西、山东、安徽以及北京等省市，年干燥总量很少，大约5000m3，还不到全国各种干燥设备总干燥量的千分之一[2]。影响太阳能在木材干燥业推广的主要原因是：①太阳能功率密度低、不稳定、不连续，使干

5、燥周期长；②低成本的有效贮能问题尚未解决，需要辅助能源，使初步投资较高。目前太阳能干燥的辅助能源多数以木废料或煤燃烧产生的烟气或锅炉供应的蒸汽、热水，其优点是简单、方便，缺点是有CO2和烟尘的污染。热泵干燥也是一种无污染的节能干燥技术，将太阳能干燥与热泵干燥有机的结合，可取二者之长，避二者之短，提高干燥效益。20世纪80年代,美国和日本都先后进行过此类联合干燥的研究[3、4]。近十几年来北京林业大学先后研制成功并推广应用了TRCW中温型和GRCT高温型太阳能－热泵联合干燥装置[5、6]，有明显的节能效果，产生了良好的经济效益和环境效益。1.太阳能－热泵

6、联合干燥系统2.1联合干燥系统的组成与工作原理北京林业大学设计的太阳能－热泵联合干燥系统，由太阳能供热系统Ⅰ、热泵除湿干燥机Ⅱ及木材干燥室Ⅲ组成，图1为联合干燥外观图。图2.太阳能－热泵联合干燥装置原理图。图2.太阳能－热泵联合干燥系统原理图1.2.3太阳能集热器4.太阳能风机5.风阀6.除湿蒸发器7.膨胀阀8冷凝器9.热泵蒸发器10.单向阀11.压缩机12.湿空气13.干热风14.干燥室太阳能供热系统由太阳能集热器、风机、管路以及风向阀组成。太阳能集热器采用北京市太阳能研究所研制的PK1570系列，拼装式平板型空气集热器[2]。根据集热器数量多少和位

7、置可布置数个陈列。图1中所示为3个阵列。热泵除湿干燥机与普通热泵工作原理相同，具有蒸发器、压缩机、图1.太阳能－热泵联合干燥装置照片冷凝器与膨胀阀四大部件。但它具有除湿机和热泵两个蒸发器，除湿蒸发器6中的制冷工质吸收从干燥室排出的湿空气的热量，使空气中水蒸气冷凝为水而排出，达到使干燥室降低湿度的目的。热泵蒸发器9内的制冷工质从大气环境或太阳能系统供应的热风吸热，制冷工质携热量经压缩机11至冷凝器8处放出热量，同时加热来自干燥室的空气，使干燥室升温[5]。木材干燥过程中，干燥室的供热与排湿由太阳能供热系统和热泵除湿机两者配合承担。二者既可以单独使用也可联

8、合运行。如果天气晴朗气温高，可单独开启太阳能供热系统；阴雨天或夜间则启动热泵除湿机来承担木材干