烟叶闭式循环烤房均匀送风及热泵系统研究
烟草是世界上最广泛种植的非食物性叶用经济作物，也是我国重要的经济作物之一，在我国的种植面积和总产量都是世界第一位。传统烟叶烘烤过程中采用燃煤作为热源，烤出每千克干烟叶的煤耗约为2.0-3.0千克，而传统烤房的热效率仅为22.2％，排烟热损失，排湿热损失等无效热量，往往直接排入环境中，带来了大量的能量浪费，同时造成了环境污染。本文提出装烟室内空气闭式循环，即整个干燥过程中不直接排出湿空气，使用有辅助冷凝器及回热器的闭式循环热泵干燥装置作为烟叶烘烤的热源，设计适合该干燥方式的均匀送风系统，通过理论分析并结合数值模拟及实验的方法对其进行验证。 1、本文使用静压均匀送风原理对循环空气进入烤房后的送风风道进行设计，通过改善沿烤房长度方向即送风方向上风速衰减，均匀烤房中送风风速和风量，以减少烟叶烘烤过程中的水平温差和垂直温差，达到均匀烤房中烟叶的烘烤质量的目标。通过数值模拟的方法，对比布置设计完成的均匀送风风道前后装烟室内速度分布情况，得出在空库时布置风道后烤房内水平速度分布均匀，垂直方向上速度差值由未布置风道前的1.48 m/s，降低为仅布置送风风道的0.75m/s和布置对称风道时的0.71m/s。模拟装烟时，布置风道特别是增加竖板后明显改善顶部区域风速大而中下部风速小的问题。 2、经过理论分析，对比开式循环和闭式循环热泵干燥装置在符合烟叶烘烤干燥曲线要求时能耗，得出闭式循环更适合用于烟叶烘烤。并分析增加空气回热器后，热泵干燥装置性能随温度及空气相对湿度变化规律，确定当装烟室空气闭式循环时，使用有辅助冷凝器及空气回热器的闭式循环热泵干燥装置作为烟叶烘烤的热源。 3、进行连续132小时的烟叶烘烤实验，分析实验过程中测得的各点温度值、速度值，得出布置均匀送风风道后，烤房内速度分布均匀性得到有效改善，装烟室内平均垂直温差小于2℃，水平温差小于1℃，烟叶烘烤出炉后色泽明亮香味明显，不同位置烟叶质量较为均匀，证明均匀风道布置的有效性。整个烘烤过程中，热泵装置的除湿能耗比为1.42，系统能源效率为87.1％，验证了热泵系统与烤房及烘烤过程的匹配性。建立一个小型闭式循环干燥实验台并设计控制系统，使其可以通过控制入口空气的温度，湿度，新鲜空气的比例，来模拟烟叶烘烤过程，为验证闭式循环过程中新风量的增加做准备。
烟叶烘烤;静压均匀送风;闭式循环热泵;数值模拟
大连理工大学
硕士
热能工程
张博
2015
中文
TS44
76
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）