基于空氣源熱泵技術(shù)的三段五步式烤煙需熱特性分析研究

　　摘要：煙葉烘烤過程中需熱特性的準(zhǔn)確計算分析是設(shè)計熱泵式煙葉烤房的基本條件。以熱泵加熱式煙葉烤房為研究基礎(chǔ)，通過對煙葉烘烤過程中傳熱傳質(zhì)過程進行計算分析，得出煙葉烘烤過程中熱負荷隨烘烤時間的變化曲線。進而采用焓差法對熱泵加熱裝置的制熱量進行了試驗測試，得出了煙葉烘烤過程中熱泵加熱裝置制熱量隨烘烤時間的變化曲線。經(jīng)對比分析，實際制熱量曲線和理論熱負荷曲線有很好的一致性，驗證了該分析方法的準(zhǔn)確性，對熱泵加熱式煙葉烤房的設(shè)計具有一定參考意義。
　　關(guān)鍵詞：熱泵加熱式煙葉烤房；熱負荷曲線；熱量衡算；傳熱傳質(zhì)；焓差法
　　中圖分類號：S375 文獻標(biāo)志碼：A doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2018.09.042
　　Abstract：Accurate calculation and analysis heat demand characteristics is the basic conditions for designing the heat pump tobacco curing barn. Research on the heat pump tobacco curing barn，calculation and analysis of heat and mass transfer in the tobacco baking process，heat demand with the baking time in the process of tobacco baking were obtained. We measured the heat capacity of heat pump by enthalpy potential method，the heat capacity of heat pump with the baking time in the process of tobacco baking were obtained. The analysis indicatesd that the test results well agree with the theoretical computation results. Test results have demonstrated the accuracy of the proposed method. The proposed method was significative in the design of the heat pump tobacco curing barn.
　　Key words：heat pump tobacco curing barn；curve of heat demand；heat balance；heat and mass transfer；enthalpy potential method
　　0 引言
　　煙葉烤房是煙葉烘烤的專用設(shè)備，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，煙葉烤房不斷更新?lián)Q代，經(jīng)歷了明火烤房、自然通風(fēng)式普通烤房、熱風(fēng)循環(huán)烤房、普改密烤房、密集烤房等形式[1]，目前國內(nèi)普遍采用燃煤的密集烤房對煙葉進行烘烤，熱利用率低、耗煤量高，通常要烘烤得到1 kg干煙葉需要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤1.5～2.5 kg[2]，熱利用率低、耗煤量高，而且燃煤煙氣直接排放的環(huán)境污染嚴重。熱泵技術(shù)以能夠有效回收低溫余熱，達到高效節(jié)能的特有優(yōu)勢，在各行各業(yè)中得到了普遍應(yīng)用，取得了快速發(fā)展[3]。近年來，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)的宮長榮、合肥通用機械研究院的朱斌祥、山東省標(biāo)準(zhǔn)化研究院的孫曉軍、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所的張振濤等對以高溫?zé)岜米鳛闊嵩吹臒熑~密集烤房進行了一些理論和試驗研究。研究結(jié)果表明，以高溫?zé)岜米鳛闊嵩吹臒熑~密集烤房能夠滿足煙葉烘烤工藝要求，與燃煤密集烤房相比，節(jié)能效果顯著。迄今為止，已公開的文獻少有針對煙葉烘烤過程中熱負荷變化及其影響機理的研究。煙葉烘烤過程中的需熱特性是研制熱泵加熱機組和設(shè)計烤房維護結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。如需熱特性分析不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致熱泵加熱機組的制熱能力與烤煙需熱量不匹配和烤房維護結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，影響烤房的經(jīng)濟性和煙葉烘烤質(zhì)量[4]。因此，煙葉烘烤過程中需熱特性的分析研究對于熱泵加熱式煙葉烘烤技術(shù)的發(fā)展熱泵加熱式煙葉烤房的推廣應(yīng)用具有十分重要的意義。對煙葉烘烤過程中需熱特性進行計算分析并經(jīng)試驗驗證，研究熱負荷的主要組成及其變化規(guī)律。為烤房圍護結(jié)構(gòu)及熱泵加熱式煙葉烘烤系統(tǒng)設(shè)計提供參考依據(jù)。
　　1 理論計算
　　1.1 計算基礎(chǔ)條件
　　1.1.1 熱泵加熱式煙葉烤房基本結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)
　　計算依據(jù)安徽省研制和推廣了AH系列烤煙密集烤房[4]的改良型熱泵加熱式煙葉烤房。該烤房包括墻體、房頂、門、觀察窗、熱風(fēng)進風(fēng)口、熱風(fēng)進風(fēng)道、回風(fēng)口、回風(fēng)道、排濕口、分風(fēng)坡或分風(fēng)裝置、內(nèi)置掛煙架、編煙裝置等。裝煙室長8 000 mm，寬2 700 mm，高3 500 mm；墻體厚度240 mm，采用磚混結(jié)構(gòu)，整體密封；屋面厚度120 mm，用整澆注鋼筋混凝土制作，設(shè)置隔熱層；裝煙室大門寬度 2 700 mm，高度3 000 mm，開設(shè)于裝煙室一端，采用彩鋼板復(fù)合保溫板，保溫材料為聚苯乙烯泡沫板；觀察窗寬度300 mm，高度1 600 mm，裝煙室大門和裝煙室背面各開設(shè)一面，雙層中空玻璃。
　　1.1.2 計算模型的建立
　　煙葉烘烤是一個復(fù)雜的傳熱、傳質(zhì)過程，同時伴隨著復(fù)雜的物理、化學(xué)變化[5]。煙葉烘烤過程中熱泵系統(tǒng)將熱量傳給烤房內(nèi)空氣，煙葉從空氣中吸收熱量使水分蒸發(fā)到空氣中，同時煙葉也可能會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)熱，反應(yīng)熱難于計算。如將烤房內(nèi)煙葉、空氣作為一個整體，以烤房維護結(jié)構(gòu)為邊界，該整體與外界環(huán)境之間的傳熱傳質(zhì)過程就變得簡單明了。從宏觀角度，以烤房維護結(jié)構(gòu)為邊界，通過烤房與外界環(huán)境的熱量和質(zhì)量平衡計算，得出煙葉烘烤過程中熱負荷及其變化規(guī)律。

相關(guān)熱詞搜索：烤煙 分析研究 三段 五步 特性