毕业论文网
本文是一篇关于压缩机论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
关于空气源热泵烘干专用压缩机
摘 要：热泵技术用于工农业烘干是一种经济节能的方式.针对低环境温度下普通空气源热泵压缩机排气温度过高,制热量不足的情况,喷气增焓技术是一个优秀的解决方案.本文介绍了热泵烘干系统的工作原理,分析了热泵烘干专用压缩机与传统热泵热水器压缩机的不同.从热泵烘干用压缩机的运行特点出发,通过计算得出了采用喷气增焓技术能有效的降低压缩机的排气温度以及改善低环境温度下制热量不足的情况.计算结果表明喷射比一般控制在50%以下,既可以满足降低排气温度的要求,又可以满足制热提升的需求.
关键词：热泵烘干；高温烘干；压缩机；喷气增焓
O引言
近年来,由于雾霾严重,天气恶劣,能源结构将发生变化….新能源将替代燃煤等产生污染的能源.空气源热泵技术越来越成熟,不产生废水、废气,能效比高,空气源热泵将是未来工业的主要能源.
热泵烘干作为节能、农机与暖通跨领域交叉发展的潜力市场,近年来整体处于快速发展期,受到暖通、农机、农产品加工、环保等诸多行业越来越多的关注.
从现在的能源结构、环境压力来说,热泵烘干的发展潜力非常大.据统计,同等工况下热泵烘干系统比燃煤系统节能70%；碳排放量低70%；PM10、PM2.5等可吸入颗粒污染物下降99%.若将燃煤烤房全部替代后,热泵烘干市场预估保有量万亿元.
目前热泵烘干系统所用压缩机大多数是非热泵烘干专用压缩机,通常用普通热泵压缩机直接运用于热泵烘干.由于热泵烘干系统工况复杂,且较传统热泵更加恶劣,所以热泵烘干系统用普通热泵压缩机可靠性无法得到保证,开发热泵烘干专用压缩机尤为重要.
1．热泵烘干系统原理介绍
空气源热泵烘干机主要是利用了逆卡诺原理,吸收烘干房外空气的热量并转移到烘干房内,实现烘干房的温度提高,配合相应的设备实现物料的烘干.系统主要由热泵烘干专用压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置、烤房等组成.烘干系统工作过程中,蒸发器吸收烘房外空气中的热量,或者回收干燥过程中排气的余热,经过热泵烘干专用压缩机做功,将热量转移至烘房内,烘房中的热空气经过反复循环加热,吸收烘干物中的水分,并经过热风排湿或者冷凝排水的过程,把烘干物中的水分排出,最终实现物料的连续烘干.由于排湿方式有两种形式,所以根据排湿方式的不同,热泵烘干机可分为烘干除湿一体机和普通热泵烘干机.
图1为烘干除湿一体机的系统原理图,其特点在于既具有热风烘干制热量大,干燥速率快,温湿度控制精确等优点,又具有除湿烘干排湿过程热量损失小、受环境温度影响小等优点.
图2为普通烘干机的系统原理图,其特点在于可吸收烘干房外界空气热量,升温速度快,并且可以升温并维持较高烘干温度,干燥速率快.
根据烘干温度的不同热泵烘干机又可分为低温、中温、高温、超高温烘干,具体区分如表1所示.
一般食物烘干主要为高温烘干和中温烘干,而中温烘干由于烘干温度最高为650C,与普通热泵热水器压缩机的出水温度相当,运行工况相对来说不是最恶劣.而高温烘干由于烘干温度过高,与普通热泵压缩机有着明显的区别,所以本文主要针对高温烘干用压缩机进行讨论研究.
2．热泵烘干专用压缩机运行特点
由于工作原理不同,对烘干除湿一体机用压缩机和普通热泵烘干机用压缩机对其运行特点分别展开讨论.
2 1烘干除湿一体机用压缩机运行特点
对于高温烘干而言,需要保证65~850C的烘干温度,所以烘干除湿一体机专用压缩机冷凝温度需要达到900C,同时蒸发温度受到烤房回气温度的影响,蒸发温度很高,冷媒流量较大,压缩机长期处于高负荷运行状态.
2 2普通热泵烘干机用压缩机运行特点
同样的,对于高温烘干而言,需要保证65~850C的烘干温度,所以普通热泵烘干机专用压缩机冷凝温度需要达到900C,同时蒸发温度受到环境温度的影响,夏季高蒸发温度,冬季低蒸发温度,所以就形成了冬季高压比,夏季高负荷工况运行的情况.
热泵烘干用压缩机与传统热泵热水器压缩机运行差异如表3所示
3．空气源热泵烘干专用压缩机关键技术
3 1热泵烘干专用压缩机冷媒选择
根据热泵烘干压缩机的运行特点,选择冷媒除了环保因素外,还要考虑热力学性质,包括压力和压比适中,单位容积和单位质量制冷量较大,排气温度不过高,制冷系数较大等.考虑到与其他应用范围的区别,热泵烘干用冷媒需要注意以下一些特点：
(1)蒸发压力高.在低温蒸发时要保证高于大气压,以免空气泄露进入系统.另外,压力高,其流量相应会增加,防止超低温工况下冷媒流量过小导致无法带走电机发热；
(2)冷凝压力低.在较低的压力下冷媒即发生液化,可以降低压缩比,减少压缩机耗功；
(3)临界温度高.烘干时即易于达到凝结液化,又可以达到较高的烘干温度.
(4)气态制冷剂比容要小.相同排量下制冷剂制冷流量增大,相同冷量下可选择较小的压缩机排量,降低压缩机成本.
目前几种常用冷媒物理参数对比表如表4所示.
通过以上对比发现,受到冷凝温度的限制,仅R134a和R22临界温度超过900C,同时R22为即将淘汰冷媒,不推荐使用,所以仅R134a适用于高温烘干用压缩机.R134a的沸点为-26.1℃,所以一般控制蒸发温度在沸点以上,防止空气进入到系统中.
3 2喷气增焓技术用于热泵烘干专用压缩机
对于高温烘干机而言,需要保证65~850C的烘干温度,就意味着压缩机的冷凝温度需达到900C．同时需要保证一年四季通用,使得高温热泵烘干用压缩机的运行范围必然是低蒸发温度,高冷凝温度的情况.当压缩机使用R134a冷媒时,蒸发温度低于100C时,压缩机排气温度将会超过1200C,如果继续降低蒸发温度,压缩机排气温度将会继续升高,同时由于温度过高,冷冻机油粘度将会下降,严重影响了压缩机的使用寿命.同时在超高压比下运行,压缩机的制热性能衰减较快,经过计算,蒸发温度为-250C时制热量仅为蒸发温度100C时的30%.综合上述分析,排气温度过高、油粘度过低和低蒸发温度下制热量衰减较快是热泵烘干用压缩机需要解决的两个问题.
喷气增焓技术通过将冷凝器后的冷媒,一部分通过喷气回路喷射进入压缩机压缩腔,一方面可以提高压缩机的制热量,另一方面可以降低压缩机排气温度.所以喷气增焓技术用于高温烘干压缩机可以有效的解决压缩机在超高压比下排气温度过高,制热量不足等问题.
4．热泵烘干专用压缩机典型工况性能分析
4 1喷气增焓原理介绍
喷气增焓技术应用于热泵烘干用压缩机喷射系统循环图和理想p-h图如图3和图4所示.
热风循环系统与冷媒循环系统相互独立.热风循环方面,从烤房出来的温湿空气通过与冷凝器换热变成热干空气重新回到烤房.
冷媒循环方面,从冷凝器出来的冷媒,一部分冷媒先经过喷射支路热力膨胀阀节流(5—8),变成气液两相状态,同时温度下降,焓值不变,另一部分直接经过主回路经济换热器,与喷射支路进行换热,主回路冷媒过冷度降低(5—6),喷射回路冷媒吸热蒸发(8—3),然后主回路经过主热力膨胀阀、蒸发器,通过压缩机吸气口进入压缩机,喷射回路中带有一定过热度的冷媒通过压缩机喷射口进入压缩机压缩腔,与主回路冷媒在3点进行混合,然后继续压缩到达4点,避开了无喷射状态下的4’点,有效的降低了排气温度,同时整个系统的制热量有所增加.
4 2典型烘干工况性能分析
4 2 1典型烘干工况选择
热泵烘干压缩机需要在冬季仍然需要保证65~850C的烘干温度,所以蒸发温度设定为-25 0C,冷凝温度设定为900C,过热度10K,过冷度10K,同时考虑到由于压差太大,过小的喷射量无法将排气温度控制在合适的范围,所以选取喷射比为40%~80%进行分析,计算在不同的喷射比对压缩机排气温度和制热量的影响,具体的计算工况如表5所示：
4 2 1典型烘干工况计算结果分析
表6所示在不同的喷射比下,喷射开时压缩机排气温度和制热量提升幅度的计算结果.
1)不开喷射时,压缩机排气温度已经达到146.40C,压缩机是无法正常工作的,若压缩机需要在蒸发／冷凝温度-2 5/90 0C下正常工作的话,必须将喷射打开.喷射打开时,当喷射比为50%时,压缩机排气温度为101.9 0C,符合设计要求,压缩机在这样的情况下运行可以保证冷冻机油的粘度,压缩机的可靠性可以得到保证.
通过计算60%及以上的喷射比对压缩机的制热量提升和排气温度更为有利,但是过高的喷射比会导致排气温度下降明显,排气温度过低的时候,会严重影响压缩机本身的可靠性,所以一般控制喷射比在50%以下.
2)由图6可知,压缩机制热量随着喷射比的增大不断增大,成正向关系,所以仅从制热量的角度来看,喷射比越大,制热量越高,但制热COP与喷射比会有一个最优的关系,本次计算当喷射比到达70%时,制热COP最高.但是如前面所述过高的喷射比会导致排气温度过低,影响压缩机寿命,当喷射比为50%时,此时的制热量提升40.63%,弥补了压缩机在高压比工况下制热量不足的问题,满足设计需求.所以实际设计过程中,喷射比一般设计成50%以下,既可以满足降低排气温度的要求,又可以满足制热提升的需求.
5．结论
1)当环境温度较低时,不带喷气增焓压缩机无法适用于高温热泵烘干.
2)喷气增焓技术可以有效的降低高温烘干用压缩机的排气温度,同时提高低温制热能力.
3)压缩机的排气温度随着喷射比的增大而降低,制热量随着喷射比增大而增大.
4)喷射比一般控制在50%以下,既可以满足降低排气温度的要求,又可以满足制热提升的需求.
压缩机论文范文结:
关于对写作压缩机论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文压缩机论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。