蒸喷式热泵过热蒸汽发生器系统设计与装置研制

摘要

生物质作为一种可再生资源正日益引起各国的重视。在生物质的综合利用过程中，经常需要干燥过程，与常规热风干燥相比，过热蒸汽干燥作为一种新兴干燥技术显示出了突出的优点。通常过热蒸汽源自锅炉等热源，为了降低能耗、提高能源利用效率，本文提出将锅炉和热泵结合的方案，采用蒸汽喷射式(简称蒸喷式)热泵作为过热蒸汽发生器来提供干燥所需的过热蒸汽，锅炉提供蒸喷式热泵所需要的工作蒸汽。 本文首先计算比较了蒸汽压缩式和蒸汽喷射式两种热泵循环的性能，分析了两种热泵循环在相同冷凝温度下，蒸发温度对性能系数的影响以及蒸喷式热泵工作蒸汽压力对喷射系数的影响。此外，以过热蒸汽干燥湿稻壳为例，分别对蒸汽压缩式和蒸喷式热泵进行了物料和热量衡算，并确定采用可靠性高的蒸喷式热泵干燥方式。 其次，根据典型过热蒸汽干燥应用条件，设计了一套蒸喷式热泵蒸汽发生器实验装置，该装置的过热蒸汽设计产量为817kg/h，温度为130℃，压力为常压。采用基于一维定压混合理论的经验系数和经典热力学结合法设计了一种新型扁平矩形蒸汽喷射器；设计了一种包括定压容器和电加热装置的工作蒸汽发生装置；完成了蒸发器、冷凝器及其它部件的选型计算。 最后，根据设计结果，研制了一套蒸喷式热泵过热蒸汽发生器实验装置。完成了扁平矩形蒸汽喷射器和工作蒸汽发生装置的加工；完成了实验装置的安装和初步调试；完成了数据采集部分的硬件安装工作和软件编制工作。 本文工作为下一步详尽的实验研究奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

1绪论

1.1选题的背景与意义

1.2过热蒸汽干燥技术概述

1.2.1过热蒸汽干燥技术的发展

1.2.2过热蒸汽干燥技术的特点

1.3蒸喷式热泵研究现状

1.3.1蒸喷式热泵概述

1.3.2喷射器的工作原理

1.3.3喷射器研究进展及现状

1.3.4蒸喷式热泵的应用

1.4本文的主要工作

2蒸汽压缩式与蒸喷式热泵热力学循环计算

2.1蒸汽压缩式热泵循环计算

2.1.1压缩式热泵理论循环

2.1.2压缩式热泵实际循环

2.1.3压缩式热泵循环计算

2.2蒸喷式热泵循环计算

2.2.1蒸喷式热泵的理论循环

2.2.2蒸喷式热泵循环计算

2.3热泵干燥循环比较

2.3.1物料衡算

2.3.2热量衡算

2.3.3比较分析

2.4本章小结

3蒸喷式热泵系统设计

3.1蒸汽喷射器的设计

3.1.1喷射器理论设计方法

3.1.2喷射器设计计算

3.2蒸发器设计计算

3.2.1蒸发器设计已知条件

3.2.2设计计算

3.3冷凝器设计计算

3.4本章小结

4蒸喷式热泵装置研制

4.1蒸汽发生装置

4.1.1加压系统

4.1.2加热系统

4.2热泵装置

4.3装置仪器设备

4.4温度和压力测量系统

4.5本章小结

结论

致谢

参考文献