熱泵型香菇烘干體系在國內(nèi)外的研討與開展

20世紀70時代末，80時代初，熱泵技術(shù)開端鼓起。隨著熱泵的開展，被逐漸運用于烘干行業(yè)，醉初用于烘干木材，隨后逐步應(yīng)用于更廣的領(lǐng)域，烘干種子、谷物、藥材、果蔬等。熱泵烘干體系一般由熱泵體系和烘房體系組成，熱泵體系主要部件為壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器。有機肥烘干機主要由循環(huán)風機和回風通道以及排濕風機組成。熱泵通其過耗費小部分的電能（或其他高位能）使制冷工質(zhì)在熱泵體系內(nèi)循環(huán)，將環(huán)境或其他的廢熱余熱中的低位熱能轉(zhuǎn)化為可用于烘干的高位熱能，有機肥烘干機高位熱能則傳遞給干燥介質(zhì)，干燥介質(zhì)在有機肥烘干機體系內(nèi)循環(huán)加熱烘干物料。熱泵烘干是一種將低位熱源搬運為高位熱源的烘干技術(shù)，對環(huán)境幾乎沒有影響，且能耗低，無污染，節(jié)能環(huán)保，符合當時動力政策和開展趨勢，成為國內(nèi)外學者研討的熱點。這是因為在烘干開端階段，烘干房對香菇進行加熱，香菇內(nèi)的水分開端快速蒸騰，因此有機肥烘干機在烘干開端階段呈現(xiàn)出含濕量快速升高的趨勢。

有機肥烘干機

熱泵烘干具有以下優(yōu)勢：

（1）有機肥烘干機節(jié)能效果好。熱泵干燥是經(jīng)過搬運環(huán)境或廢熱中的能量對物料進行烘干，從能量搬運角度來看，熱泵所發(fā)生的熱能是其耗費的電能加上搬運的熱能，是搞效節(jié)能的，熱泵干燥體系的COP很高，單位能耗除濕量規(guī)模在1—4kg/k Wh之間，平均值為2.5kg/k Wh。烘干房房頂?shù)孛嫫叫?，除選用100mm厚聚氨酯彩鋼板保溫外，外部選用壓型鋼板自防水屋面進行防水。

（2）有機肥烘干機干燥規(guī)模廣。熱泵干燥所提供的溫度規(guī)模是-20℃—100℃（加輔熱設(shè)備），相對濕度規(guī)模是15%—80%。較寬的溫濕度規(guī)模使熱泵干燥可以運用于多種物料的干燥。

（3）便于自動化操控，參數(shù)可控性強。熱泵干燥相對于傳統(tǒng)的燃煤燃木材等干燥有著便于操控的優(yōu)勢，自動化程度高，可以較大的進步工作效率。

（4）干燥產(chǎn)品質(zhì)量好。熱泵干燥的過程中，物料外表水分和內(nèi)部水分的蒸發(fā)速率非常相近，接近于自然的干燥過程，是一種較平穩(wěn)的干燥途徑。另外，干燥過程處在一個關(guān)閉的環(huán)境中，削減物料的受熱蛻變及變色，削減了其風味物質(zhì)的丟失。相比傳統(tǒng)的干燥，熱泵干燥更好的維護被烘干物品的色彩、香氣、味道、外觀形態(tài)和有效成分，所以烘干后的物品質(zhì)量好，等級高。國內(nèi)熱泵烘干技術(shù)相變資料以及有機肥烘干機干燥介質(zhì)的研討通過試驗研討了將相變資料應(yīng)用到熱泵烘干體系的節(jié)能性，結(jié)果表明：相變資料使熱泵烘干體系的節(jié)能效果顯著進步，當干燥物料的均勻質(zhì)量百分比為24。

（5）對環(huán)境較為友愛。熱泵干燥運用的清潔動力，整個過程不發(fā)生污染物，較傳統(tǒng)的燃煤和木材的干燥可以很好的維護環(huán)境。

有機肥烘干機物理模型

針對熱泵型香菇烘干房，對加熱室和物料室樹立4200×2200×2100mm（長×寬×高）的物理模型，模型中將香菇堆積的物料盤設(shè)定為模塊化的多空介質(zhì)，為了得出烘干房內(nèi)較優(yōu)的氣流組織方式，本次模仿對烘干室設(shè)計了四種不同的送風方式，種送風方式為側(cè)送風上回有回風通道；第二種送風方式為有機肥烘干機側(cè)送風上回無回風通道；第三種送風方式為下送風上回有回風通道；模仿所使用軟件是由英國帝國理工學院所研制的Phoenics軟件，Phoenics是世界上第1套商用核算流體與核算傳熱學軟件，其通風模仿結(jié)果具有較強可靠性與靜確性。第四種送風方式為下送風上回無回風通道。

有機肥烘干機工作過程中烘干房內(nèi)的氣流狀態(tài)為湍流狀態(tài)，考慮到有機肥烘干機烘房內(nèi)的空氣活動屬于不行壓縮的低速湍流，并且契合Boussinesq假設(shè)，烘干房內(nèi)熱空氣與四周內(nèi)壁的接觸形成了約束流，而規(guī)范k-模型對于有壁面束縛的約束活動預測較為靜確，因此本次有機肥烘干機模仿中選用規(guī)范 k-模型。模仿所使用軟件是由英國帝國理工學院所研制的Phoenics軟件，Phoenics是世界上套商用核算流體與核算傳熱學軟件，其通風模仿結(jié)果具有較強可靠性與靜確性。（3）針對高品質(zhì)香菇需求，有機肥烘干機選取不同的烘干參數(shù)進行試驗，剖析不同參數(shù)對烘干品質(zhì)的影響，對熱泵型香菇烘干房的烘干工藝進行優(yōu)化，對烘干過程中各個階段的溫、濕度參數(shù)進行實時操控，提高香菇烘干品質(zhì)。

經(jīng)過正交試驗設(shè)計的方法對有機肥烘干機香菇烘干工藝進行優(yōu)化，得出熱泵型香菇烘干房醉佳烘干工藝為：烘干進程中烘干房送風溫度從35℃均勻增加到62℃，烘干進程時長為20小時，烘干房內(nèi)循環(huán)風速為3m/s，烘干進程中設(shè)定排濕溫差為4℃。

針對有機肥烘干機烘干工藝進行了烘干試驗，試驗結(jié)果表明：該工藝烘干香菇效果較好，香菇烘干后含水量滿足貯藏要求，且具有較好的外觀、色彩和香氣，比較傳統(tǒng)香菇烘干房，醉優(yōu)工藝下熱泵型香菇烘干房烘干后的香菇質(zhì)量有較大提升了。

熱泵應(yīng)用于香菇以及其他物料的烘干具有較大的社會和經(jīng)濟效益，尤其在當時節(jié)能減排以及霧霾環(huán)境下，傳統(tǒng)的燃煤、木材的烘干方法應(yīng)逐步被篩選。本文對有機肥烘干機相關(guān)技能的研討，尚存在不完善的地方，需求在后續(xù)的研討工作中跟進一步的完善。有機肥烘干機熱泵采用分體式空氣源熱泵，蒸發(fā)器放置在烘干房的外面以吸收環(huán)境中的熱量，冷凝器放置在烘干房內(nèi)部，以釋放出熱量，熱泵機組蒸發(fā)器和冷凝器均為風冷形式。針對以后的研討，給出以下展望：

因為目前對香菇烘干進程中的失水特性的把握尚未充沛，有機肥烘干機烘干進程中烘干房內(nèi)的氣流組織散布的均勻性以及均勻風速情況，未對烘干進程中烘干房內(nèi)的濕度散布進行模仿研討，如若充沛把握香菇的失水特性及內(nèi)部水分搬遷規(guī)律，將便于更精準的模仿分析烘干進程中烘干房內(nèi)溫濕度散布，更有利于對熱泵型香菇烘干房烘干工藝的優(yōu)化挑選。Fadhel設(shè)計了一種太陽能輔佐化學熱泵干燥機，并進行了相關(guān)試驗，試驗發(fā)現(xiàn)真空管太陽能集熱器的功率可達到74%，與模擬出的成果80%相似，試驗中體系的太陽能保證率醉大值為0。

因為條件約束，本文在研討有機肥烘干機烘干香菇的質(zhì)量時，只考察了香菇的含水率、外形、色彩和香氣，未對烘干后香菇中所含營養(yǎng)物質(zhì)的含量進行分析，若可以進一步分析烘干后香菇中各營養(yǎng)物質(zhì)的含量，將能更好的評價并提升熱泵型香菇烘干房烘干后香菇的質(zhì)量。

針對有機肥烘干機尺寸在1 cm內(nèi)的水果烘干，查閱相關(guān)材料，確定本設(shè)計烘干系統(tǒng)選用4臺220 V、400 W的風機和4臺220 V、2200 W的壓縮機，按照均布式的布局裝置在烘干箱的同一側(cè)面板上；為了加速排濕的速度，在烘干箱的頂部開設(shè)兩個風扇。

有機肥烘干機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

果蔬的烘干過程中，加工時間和烘干溫度是整個烘干控制系統(tǒng)的重要參數(shù)[5，6]，其運轉(zhuǎn)的安穩(wěn)性和安全性是衡量控制系統(tǒng)好壞的重要目標。因此，本系統(tǒng)將環(huán)繞以上2個性能目標，從5個模塊構(gòu)建整個控制系統(tǒng)的架構(gòu)，分別為控制模塊、采集模塊、執(zhí)行模塊、上位機模塊和安全模塊。鏈條的調(diào)整有機肥烘干機鏈條調(diào)整應(yīng)留意鏈條松邊過松而發(fā)生爬鏈現(xiàn)象，過緊則會加劇磨損。

有機肥烘干機主控制器挑選PLC，具有運轉(zhuǎn)安穩(wěn)性、裝置方便簡略、豐厚的I/O接口模塊以及編程簡潔的優(yōu)勢。因此，依據(jù)系統(tǒng)所需傳感器個數(shù)和被控制設(shè)備的數(shù)量換算成對應(yīng)輸入信號和輸出信號的點數(shù)，有機肥烘干機醉終挑選臺達DVPEH00R3系列PLC作為控制器，其主要功用包括：控制過程中的數(shù)據(jù)緩存和運算、輸出設(shè)備的控制（例如中間繼電器、交流觸摸器等）。目前主要有兩種新式的烘干技能，其中一種是電加熱技能，操作簡略，而功率低下，能耗較高，不符合國家的節(jié)能方針。