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      熱泵烘干是金礦,但你要先學會算脫水量、熱負荷,配機器

      文章編輯:歐納爾科技  時間:2017/2/4 10:04:39

      熱泵烘干是金礦,但你要先學會算脫水量、熱負荷,配機器

      烘干200斤的臘肉用多大的機組?烘干1000斤辣椒主機怎么配置?烘干500斤生姜片用幾P機最合適……那么,熱泵烘干到底該如何進行機組的選型呢?本微告訴你:通常而言熱泵烘干系統主機選型主要有兩種方法,一是計算物料的脫水量,依據主機的除濕能力來配置;而另一種方法就是計算整個烘干系統的總熱負荷,再根據機組制熱量來配置。

       

      總熱負荷匹配機組制熱量

       

      熱泵烘干系統機組選型的第一種方法就是計算系統的熱負荷,再根據熱負荷來配置主機,這也是我們系統方案設計中必須做好的工作,通常亦是較為科學的方法。正如熱泵采暖系統一樣,需要根據采暖面積、熱負荷指標、冷風滲透量等來計算系統的熱負荷。不同烘干類型的產品其熱負荷計算方法也不一樣。

       

      1.熱風排濕熱泵烘干系統

      1)總熱負荷計算

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      熱泵烘干系統總熱負荷(Q)主要由濕物料吸收的熱量(Q1)、進行排濕操作需要補充新風消耗的熱量(Q2)、維護結構(烘房)的散熱量(Q3)和濕物料水分蒸發吸收的熱量(Q4)這四部分熱負荷組成。其中:

       

      Q1=cM(t2–t1) /860

      式中:Q1—濕物料吸收的熱量(kW.h);c—濕物料比熱容[kcal/(kg•)],不同的物料比熱容不一樣,例如果類的比熱容約為0.8Kcal/Kg•,而濕木材的比熱約為0.75kcal/(kg•);M—濕物料重量(kg);ts—濕物料初始溫度 (),取室外環境溫度t1;t2—室內設計溫度();1kWh =860kcal。

       

      Q2= G2/(dbp-dbh )• (t2-t1) • Cq/860

      式中:Q2—進行排濕操作需要補充新風消耗的熱量(kW.h);G2—濕物料排出的水分(脫水量) (kg);dbp—平均排濕溫度濕含量(kg/kg),查焓濕圖;dbh—環境溫度濕含量(kg/kg),查焓濕圖;t2—室內設計溫度();t1—室外環境溫度();Cq—空氣比熱(kcal/kg),取0.24 kcal/kg;1kW h =860kcal。

       

      Q3=αFK(t2–t1) •h/1000

      式中:Q3——維護結構的散熱量(kW.h);α—圍護結構溫差修正系數,取α=1;F—圍護結構的面積(m2);K—圍護結構的傳熱系 [W/(•K)]; K=λ/d,λ為維護結構材料的導熱系數,聚氨酯λ=0.024W/m(目前大多數烘干房均采用聚氨酯搭建),d為維護結構厚度(m);t2—室內設計溫度();t1—室外環境溫度();h—設計烘干時間(h);1kW=1000W。

       

      Q4=G2•γ÷3600

      式中:Q4—濕物料水分蒸發吸收的熱量(kW.h);G2—濕物料排出的水分(脫水 )(kg);γ—水的汽化潛熱為2343(kJ/kg),室內設計溫度對應的汽化潛熱(查水的汽化潛熱表);1kW.h=1000kW * 3600=3600kJ。

       

      2)主機選型計算

       

      很多人可能會認為,機組的選型用總熱負荷Q1+Q2+Q3+Q4除以設計的烘干時間即可,其實這種方法是不科學的,因為整個烘干過程中并非一直在排濕,且有的物料在前期需要預熱,以達到物料要求的烘干初始溫度,因此在計算的時候烘干時間最好取設計烘干時間的80%。比如,設計烘干時間為30小時,那么機組的選型計算則是拿總熱負荷除以24。

       

      (1)在預熱階段(不進行排濕),平均單位時間所需熱泵制熱量(Qj1) 應按以下公式計算:

       

      Qj1= Q1/hy+Q3/h

      式中:Qj1—預熱階段所需熱泵制熱量(kW);hy—設計預熱時間(h);h—設計烘干時間(h)。

       

      (2)在達到室內設定溫度下,烘干排濕過程中,平均單位時間所需熱泵制熱量(Qj2)應按下式計算:

       

      Qj2=(Q2+Q4)/hp+Q3/h

      式中:Qj2—排濕階段所需熱泵制熱量(kW);hp—設計排濕時間(h);h—設計烘干時間(h)。當Qj1Qj2,所需要熱泵負荷則根據Qj1選型;而當Qj1

       

      2、閉式除濕熱泵烘干系統

       

      閉式除濕熱泵烘干系統由于烘干過程中水分通過冷凝設備去除,因此正常是不需要排濕的(除非烘房內濕度太大,冷凝設備滿足不了除濕的需求),且烘房處于封閉的狀態,物料水分蒸發散失的熱量最終在烘房內回收,因此通常不需要計算熱負荷,而是根據脫水量來計算機組的配置,即總的脫水量除以烘干時間得出每小時的脫水量,再根據機組除濕能力來配置數量。

       

      以一次烘干5000kg豬肉為例,脫水率為30%,那么總的脫水量為1500kg,采用閉式除濕干燥機烘干時間為約為48小時,則每小時的除濕量要求為31.25千克/小時,1P的閉式除濕設備的除濕能力通常為3.5 千克/小時,那么31.25/3.58.93,因此烘干5000kg的豬肉,為保證烘干品質,最好選用一臺10P或兩臺5P的閉式除濕烘干設備。

       

      閉式除濕設備機組選型相對熱風排濕型設備要簡單得多,但是一些含水量很低物料,其出水速度慢,脫水量也很小,那么按小時脫水量很難科學計算,另一種情況是流水作業,由于烘房面積較大,且濕物料這邊進去,另一邊出來,熱量流失相應也會增加,因此也需要計算熱負荷來配置機組。

       

      其總的熱負荷主要包括濕物料吸收的熱量(Q1)和維護結構(烘房)的散熱量(Q3)兩個方面:

       

      Q1=cM(t2t1)/860

      式中:Q1—濕物料吸收的熱量(kW.h);c—濕物料比熱容[kcal/(kg•℃)];M—濕物料重量(kg);ts—濕物料初始溫度 (),取室外環境溫度t1;t2—室內設計溫度();1kWh=860kcal。

       

       

      Q3=αFK(t2t1) h/1000

      式中:Q3——維護結構的散熱量(kW.h);α—圍護結構溫差修正系數,取α=1;F—圍護結構的面積(m2);K—圍護結構的傳熱系數[W/(㎡•K)];K=λ/d,λ為維護結構材料的導熱系數,聚氨酯λ=0.024W/m℃,d為維護結構厚度(m);t2—室內設計溫度();t1—室外環境溫度();h—設計烘干時間(h);1kW=1000W。

       

      那么總熱負荷Q=Q1+Q3,機組選型則為Q/h,h為烘干時間。

       

      物料脫水量匹配機組除濕能力

       

      實際操作中,經銷商很少會詳細計算系統的熱負荷來進行機組選型,通常采用另一種方法,即根據物料的脫水量和機組每小時的除濕能力來計算機組的配比。采用這種方法需要長期的測試和經驗積累,掌握物料的最佳烘干溫度曲線及所需要脫水的時間,再結合設備在相應的溫度范圍的除濕能力進行選型。

       

      在保溫良好的前提下,選擇機組的步驟為:每批次需烘干待干燥物品的重量?A;物品的脫水率多少?B;計算總共需要的脫水量:AB;計劃幾個小時干燥完畢?C;計算小時脫水量:AB/C;查詢機組型號參數,選擇合適的機型和數量,要考慮溫度和適當的余量,必須建立在對設備在各種工作環境下的干燥能力。

       

      要注意的是,還需要根據物料烘干的溫度和物料自身出水的快慢來進行核算,比如烘干的物料出水較慢,需要20小時且客戶以前用時也是20小時左右,溫度50℃,那就按800/20=40斤,選擇一臺每小時除濕量21KG6P機就完全能搞定了。

       

      而如果出水很快,8小時就可以完成出水,而且這種物料還不能焐,那就按800/8=100斤,那就得加大配置,用到12P,每小時除濕量50KG??紤]到環境溫度對熱泵主機能效的影響和烘房本身的散熱以及庫體的漏熱,實際配置應該為計算結果的1.11.2倍,如果在北方地區或氣溫超低的情況下,這一數值甚至更大。

       

      不同的物料,本身初始含水率千差萬別,其烘干成品的干燥度也存在很大差異,即使是同一種產品,收獲時間不一樣、生長環境不一樣,其初始含水率也不一樣,不同的客戶,烘干要求也不盡相同,因此脫水量的數值也會相應變化,需要根據物料本身實際和客戶要求,通過合理計算來進行系統設計和機組選型。


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