太阳能辅助热泵干燥系统中工艺参数对物料干燥品质的影响研究

摘要

太阳能是一种天然，安全，环境友好的可再生的能源，我国太阳能资源丰富，受太阳能辐射的地区面积广阔，辐射时间长，年辖射总量达到5000MJ/m2左右。太阳能可利用的能量远远超过煤、石油、天然气等常规化石能源。但是太阳能能流密度低，且夜晚和阴雨天气太阳能短缺，辐射不稳定、具有间歇性，直接利用太阳能干燥的工艺难以控制。 热泵干燥系统作为一种新型的节能环保干燥技术，与常规能源干燥相比大大节约能耗，可调节范围广。将太阳能与热泵技术结合，可以根据实际干燥需求灵活切换干燥模式。太阳能集热系统接受太阳能，为热泵蒸发器端提供低温热源，借助热泵提升为高品位热源，用于农作物干燥，可同时起到节约能源、降低能耗、提高干燥产品品质的目的，具有广阔的应用前景。 本论文的主要研究任务以及取得的研究成果如下： （1）为弥补太阳能间歇性的缺点，设计了管壳式蓄热装置并建立了一个三维的、非稳态的、液态石蜡包含自然对流的相变蓄热装置模型，在该模型中取一个蓄热单元进行模拟研究。对蓄热单元的蓄热过程进行了三维数值模拟，分别分析比较了有无自然对流条件，不同蓄热单元放置，以及增加内外翅片情况下蓄热单元的蓄放热性能，本研究结果可为蓄能装置及集成系统的开发提供理论依据。 （2）设计并完善了太阳能热泵联合干燥系统试验台，为香菇烘干特性研究提供平台。 （3）根据干燥的初始条件和工艺阶段的划分，进行物料衡算和热量衡算，分析计算得到干燥过程所需热负荷。 （4）研究了热泵干燥不同工艺对香菇干燥品质的影响规律。结合传统干燥工艺流程进行理论分析，制定了不同变温干燥工艺，建立了香菇干燥品质的评价指标。设计了四种不同的热泵干燥工艺，考察了不同热泵干燥工艺下对香菇复水率、收缩率，色泽、风味等品质的影响，进一步得出香菇干燥工艺流程的一般性规律。

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