回热式热泵干燥装置的数值模拟与性能研究

摘要

在20世纪70年代末80年代初，高效节能的热泵技术逐渐被应用于干燥领域,因此产生了热泵干燥技术，因其独特的干燥原理,高效节能,热效率高,除湿快,干燥质量好而受到愈来愈多的重视。
　　以单元式列车空调机组为干燥对象，依据热泵干燥的原理，提出和设计了一种带回热器的空气源热泵干燥装置。重点对干燥室进行了设计和研究，其中干燥室送风参数为60℃/27％，回风参数48℃/55％，通风量1500m3/h，单位时间除湿量MER为10kg/h。其次，设计了用于面干燥的轴流风机和用于点干燥的诱导风机，加强了空气循环对流，提高了干燥速度，并通过FLUENT模拟了干燥室内的空气循环流动，得出了空调机组(被干燥物体)的表面风速>5m/s,满足了设计的要求。
　　利用METEONORM气象软件生成并分析了武汉市全年典型气象数据，其温度最大值37.1℃(7月)，最小值为-3.8℃(1月),年平均为17.6℃;相对湿度最高100％,最低32％,年平均72％,因此,武汉市属于典型的冬冷夏热气候区域。
　　建立了主要设备的数学模型，详细分析了在TRNSYS平台上建立回热式空气源热泵干燥装置的仿真模型的方法和过程,并应用建立的仿真模型对热泵干燥装置进行了研究和分析。在全年模拟中,分析有回热器时热泵干燥装置的运行参数、除湿量、能耗、COP,SMER的变化规律和进行了有/无回热器时的对比：有回热器时,热泵能耗和制热量,回热器换热量在夏季时较高,冬季则较低,而辅助加热量在夏季时几乎不需要,冬季则较高;有回热器比无回热器时,其热泵能耗稍微高些,但电辅能耗平均节能73.8％，COP提高了6％，单位能耗除湿比SMER平均提高了79.2％，节能显著。
　　总之，回热式空气源热泵干燥装置适合应用于单元式列车空调机组的干燥，其干燥效率高，节能明显，尤其适合于长江以南的区域推广普及该热泵干燥装置的应用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 热泵干燥装置的工作机理

1.3 热泵干燥装置的特点

1.4 热泵干燥装置的性能评价指标

1.5 影响热泵干燥装置性能的因素

1.6 空气源热泵干燥系统的国内外研究现状

1.7 本文主要研究内容

2 回热式空气源热泵干燥装置与干燥室数值模拟

2.1 热泵干燥装置的理论分析

2.2 干燥室的研究

2.3 空气源热泵系统研究

2.4 干燥室空气循环流动数值模拟

2.5 本章小结

3 回热式空气源热泵干燥装置仿真建模

3.1 MEREONORM与气象数据

3.2 数值仿真研究

3.3 回热式空气源热泵干燥装置建模

3.4 回热式空气源热泵干燥装置仿真模型

3.5 本章小结

4 回热式空气源热泵干燥装置的性能模拟与优化

4.1 干燥室参数的变化特性研究

4.2 回热器参数的变化特性研究

4.3 热泵干燥装置的能耗与性能的变化特性研究

4.4 有/无回热器的比较研究

4.5 本章小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 存在问题与建议

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文情况