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開題報告
學生姓名： 學 號：
所在學院：
專 業(yè)
設計(論文)題目： 2HP熱泵干燥機的設計
指導教師：
年 12 月 26 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）；
4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫
2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
1、 課題背景
隨著世界經濟的發(fā)展、世界人口的劇增和人民生活水平的不斷提高，世界能源的需求量持續(xù)增大，能源資源的爭奪日趨激烈，如何節(jié)能已經成為當今世界的一大主題。干燥是一項耗能較大的工藝過程，大約生產過程中總能耗的6%用于干燥過程，所以干燥過程具有很大的節(jié)能潛力。熱泵是利用一定量的低溫熱能來獲得較高溫度、可供利用熱能的熱力系統(tǒng)，它可以有效的回收濕空氣中的熱量，減少循環(huán)空氣的直接排放。
2、 熱泵干燥機簡介
熱泵實質上是一種熱量提升裝置，高溫熱泵烘干機組利用逆卡諾[23]原理，從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象（溫度較高的物體），其工作原理與制冷機相同，都是按照逆卡諾循環(huán)工作的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。
3、 熱泵干燥機的基本原理
熱泵干燥裝置主要由熱泵和干燥器兩大系統(tǒng)組成。熱泵干燥機組主要由熱泵(制冷)系統(tǒng)(壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置等)和空氣回路(離心風機和干燥室等)組成。如圖1，高溫干熱空氣進入干燥室，帶走被干燥物體的水分，變?yōu)闈駸峥諝獬鰜恚蝗缓筮M入蒸發(fā)器進行冷卻除濕，首先冷卻至露點，再進一步冷卻使水分從空氣中凝結出來，然后進入冷凝器處吸收熱量后，變?yōu)楦邷馗蔁峥諝?，再進入干燥室內提高溫度及吸收被干燥物體的水分，完成循環(huán)。而制冷劑在蒸發(fā)器中吸收來自干燥過程排放廢氣中的熱量，由液體蒸發(fā)為蒸汽，經壓縮機壓縮后送到冷凝器中，在高壓下制冷劑冷凝液化，放出高溫的冷凝熱去加熱來自蒸發(fā)器的降溫去濕的低溫干空氣，把它加熱到要求的溫度后進入干燥室內作為干燥介質循環(huán)使用，液化后的制冷劑經膨脹閥再次回到蒸發(fā)器[1]內。
三、評價干燥機工作效率的主要指標
在干燥技術中評價其效率的指標[2-3]有：SPC(除濕能耗比kJ/kg)、COP(熱泵系統(tǒng)的性能系數)、MER(單位時間除濕量kg/h)、SMER(單位能耗除濕量kg/kW·h)
SPC 是評價一個干燥機性能的傳統(tǒng)指標，是耗功量與除濕量之比，COP 只反映了熱泵系統(tǒng)的性能而沒有考慮整個干燥系統(tǒng)，MER 考慮的是干燥系統(tǒng)干燥產品的輸出量，SMER 能夠較好的反應能量利用效率。一般主要使用它作為干燥機工作效率的主要指標。
單位能耗水分排除量：SMER=水分蒸發(fā)量/干燥機消耗的能量 （kg/kW·h）
4、 使用場所
高溫熱泵烘干機組適用于賓館酒店的床上用品的烘干，海產品、蔬菜脫水、AD黑銀耳、瓜子、花生、果蔬、肉制品、腸衣、煙葉、皮革、香菇、枸杞、干果、蚊香、貢香、布料、衣物、糧食谷物、掛面、腐竹、肥料、藥品、中藥材、紙品、木材[16-18,22]、種子、污泥、石膏、五金產品、冶金產品、礦山副產品、化工產品、煙氣脫硫石膏、粘土、牧草、烤煙、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。在工業(yè)熱水方面，還可滿足電鍍廠電鍍液的恒溫、屠宰場高溫熱水的加熱和保溫、星級酒店高溫熱水的供應和工業(yè)企業(yè)高溫熱水的需求。
五、技術前景
物料烘干過程是一個巨大的耗能過程，據統(tǒng)計，在大多數發(fā)達國家里用于烘干所消耗的能量占全國總能耗的7%-15%，而熱效率僅為25%-50%，并且大部分烘干過程特別是對熱敏性物料（例如食品和生物物料）都會對其色澤、營養(yǎng)、風味和組織產生影響。熱泵烘干技術[24-28]具有能源消耗少，環(huán)境污染小、烘干品質高、適用范圍廣等優(yōu)點，其優(yōu)異的節(jié)能效果已被國內外的各種試驗研究所證明。
六、熱泵干燥機的特性
1、 熱泵干燥機的優(yōu)點
（1） 節(jié)能。熱泵干燥機的最大優(yōu)勢就在于其節(jié)能效率高，傳統(tǒng)的開式電加熱干燥法將干燥室出來的濕度大以及溫度相對高的空氣直接排入大氣，浪費了其中大量的顯熱和潛熱, 且開式循環(huán)的性能隨環(huán)境空氣狀況的變化而變化。而熱泵干燥系統(tǒng)將從干燥室出來的含有相當焓值的熱能的濕熱空氣，通過蒸發(fā)器回收部分熱量，再進入熱泵系統(tǒng)循環(huán)。
（2） 干燥的質量比較好。因為熱泵干燥機一般都會安裝在線傳感器和較精確的控制裝置，然后通過控制熱泵干燥機的蒸發(fā)器和冷凝器的溫度來實現(xiàn)實時控制。
（3） 與其他干燥裝置相比，更加節(jié)約干燥時間。低溫干燥技術一般需時較長，傳統(tǒng)的干燥器在干燥后期由于干燥介質的濕度與干燥物料的濕度相差不大，從而導致效率降低。而熱泵干燥機組可以利用蒸發(fā)器的除濕作用使效率提高。
（4） 與其他傳統(tǒng)的干燥技術相比，利用熱泵干燥技術將減少CO2 的排放，降低環(huán)境污染。
2、熱泵干燥機的缺點
（1） 初投資比較大。
（2） 維護要求比較高。熱泵干燥機組的壓縮機、熱交換器等都需要定期檢查和維護，使機組在良好狀態(tài)下運行。
（3） 制冷劑泄漏。因為裝置設有加壓系統(tǒng)，可能會引起管道開裂等，從而導致制冷劑泄漏。
七、國內外熱泵干燥機的一些技術改進與改革
1、采用聯(lián)合熱泵干燥機：在熱泵干燥系統(tǒng)中采用高頻電磁波或紅外線加熱源作為輔助的加熱，將提高干燥速度，同時減少熱泵系統(tǒng)本身的熱負載量。
2、在蒸發(fā)器前布置外部換熱器：將外部換熱器布置在蒸發(fā)器入口前，能將干燥后的潮濕空氣中的顯熱和部分潛熱排入環(huán)境，降低了蒸發(fā)器負荷，提高了除濕效率，但受環(huán)境影響較大。
3、安裝回熱器：安裝回熱器[4]的熱泵可以利用從蒸發(fā)器出來的冷空氣來預冷蒸發(fā)器前的高溫高濕空氣，既可以降低蒸發(fā)器負荷，又提高了除濕效率，同時不受環(huán)境影響，還可回收部分熱量到冷凝器發(fā)揮作用。
4、加裝輔助冷卻器：在蒸發(fā)器前布置輔助冷卻器[4]，可以減小蒸發(fā)器的熱負荷，減小傳熱溫差，降低了系統(tǒng)的能量損失。
5、利用相變材料貯熱的熱泵干燥機：一般地，當熱泵干燥機的干燥溫度達到干燥所需的溫度后，常采用尾氣排放或者調節(jié)輔助冷凝器的流量來控制干燥溫度的穩(wěn)定。因此使得機組排放掉部分熱量，使總能耗增加。我們可以采用相變材料的貯能特性，回收這部分能量，提高熱泵干燥機組的節(jié)能效果[5]。并且在需要熱量時將貯存的能量釋放給干燥空氣。經過實驗證明，相變材料在熱泵干燥機組中的應用大有節(jié)能潛力。
6、采用高溫工質的熱泵干燥機：在熱泵干燥機組中使用高溫工質[6]，達到提高除濕機的出口風溫的目的。目前有清華大學研制的高溫環(huán)保工質HTR01，配合R22 壓縮機組成熱泵循環(huán)的高溫除濕干燥機[15]。
7、在熱泵干燥機組中采用流化床：目前應用的熱泵干燥裝置大多使用箱式結構的，干燥室內的傳熱傳質效率低，干燥不均勻、干燥時間長，干燥產品質量受到影響。而在干燥系統(tǒng)中采用熱泵流化床[7]將進一步的發(fā)揮熱泵低溫干燥的優(yōu)勢，并且由于顆粒懸浮于干燥介質中，使得干燥介質與固體接觸面積較大，加上物料劇烈攪動，大大的減少了氣膜阻力，使得傳熱傳質效率高。
8、采用輔助蒸發(fā)器：輔助蒸發(fā)器[8]主要用于快速泵熱升溫，將干燥室溫度快速升高到干燥所需的溫度。經試驗研究得出：具有輔助蒸發(fā)器的熱泵干燥機組，不但能夠完全實現(xiàn)傳統(tǒng)電輔助熱泵千系統(tǒng)的升溫效果，而且節(jié)能高效，且在干燥初期，熱泵干燥機組利用輔助蒸發(fā)器泵熱升溫可以明顯提高物品的除濕速度。
9、采用輔助冷凝器：采用輔助冷凝器[9]主要是將冷凝器分為兩部分，其中一個作為輔助冷凝器向外界環(huán)境放熱。這種結構的冷凝器將可以使干燥溫度控制靈活方便，通過調節(jié)輔助冷凝器的流量來維持干燥溫度穩(wěn)定。由于輔助冷凝器的換熱系數較高，只需一般性的換熱器。當用輔助冷凝器加熱外界空氣對物料進行預干，可回收這部分溫度較高的冷凝熱，節(jié)約能源，提高系統(tǒng)效率。
10、使用惰性氣體作為干燥工質的熱泵干燥機[10-11,19-21]:主要是利用惰性氣體代替一般使用的空氣作為干燥介質，比如使用CO2、N2 等。
11、使用穿流式熱泵氣調干燥機[12]：該設備主要是改變干燥過程中傳統(tǒng)的靠不斷吸入新鮮空氣來排出高溫廢氣的形式，以定量的氣體為載熱體和載濕體，在系統(tǒng)內完成傳熱、傳質、脫水和去濕的過程。且配置氣調機構，降低定量氣體中氧氣含量，以物理方法抑制果蔬、食用菌干制過程氧化和酶促褐變。
12、太陽能- 熱泵干燥系統(tǒng)[13]：干燥系統(tǒng)的供熱與濕空氣的排濕由太陽能加熱系統(tǒng)和熱泵除濕機二者配合起來完成。二者既可單獨使用，也可聯(lián)合使用。如果天氣晴好，氣溫高，則可單獨使用太陽能加熱系統(tǒng)；天氣不好或夜間，即可由干燥機來承擔干燥的供熱與除濕任務。
13、貧氧熱泵干燥機[14]：它由熱泵源與干燥室組成，其特征是熱泵源一端通過管道與干燥室相連，另一端通過管道與循環(huán)風機的一端相連，循環(huán)風機的另一端通過管道與貧氧發(fā)生器的一端相連，貧氧發(fā)生器的另一端通過管道與干燥室相連，它是在不改變原有傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)的前提下，在空氣循環(huán)回路中置入一個燃燒環(huán)節(jié)，故可利用燃燒消耗空氣中的氧，使氧變成二氧化碳，并可提供熱能補充，故結構簡單，操作方便。
八、結論
熱泵干燥機以其節(jié)能的特性而被社會廣泛應用。我們不斷地研究和發(fā)展熱泵干燥機就是不斷地提高其熱效率、提高其穩(wěn)定性、提高其智能化、提高其環(huán)保性能，朝著節(jié)能減排、產品更經濟的方向發(fā)展。
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２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
課題內容
本畢業(yè)設計課題結合產品開發(fā)，要求有一定的工程能力，選題合理，工作量飽滿，機械制圖要求比較高。
通過本課題的設計可以綜合大學4年所學知識的運用能力，特別是工程熱力學、傳熱學、流體力學、制冷、熱泵技術及相關專業(yè)課程的知識應用，同時有要有一定創(chuàng)新能力。本畢業(yè)設計資料比較欠缺，所設計要求學生進行設計計算、總裝圖和零部件圖紙的設計，通過本畢業(yè)課題的設計有利于學生工作盡快適應工作崗位的要求設計。
原始參數
冷凝溫度：60℃
干燥溫度5℃
進氣溫度55℃
相對濕度：70%
壓縮機功率：2HP
制冷劑：R22
主要設計內容
熱泵干燥機的設計主要是單級壓縮熱泵循環(huán)中蒸發(fā)器和冷凝器的設計:
1、查閱資料，要求查閱相關資料，中文文獻25篇以上，英文文獻5篇以上，了解冷除濕機工作原理，寫文獻綜述，并作開題報告；
2、環(huán)境工況及需求分析；
根據蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和R22的壓焓圖可以求出制冷劑各點的狀態(tài)參數，然后求出單位制冷量，單位理論功等一系列值
3、熱泵循環(huán)熱力計算：
根據壓縮機功率我們可以算出冷量循環(huán)，包括壓縮機選型，冷、熱負荷計算，風量分配等，然后根據給定條件可以查出空氣循環(huán)中各點空氣狀態(tài)并進行除濕量的計算；
4、蒸發(fā)器、冷凝器的設計計算；
主要是對蒸發(fā)器和冷凝器進行換熱面積的計算，先確定它們的結構，控制迎面速度，然后根據自己的情況進行管道和翅片的設計并進行校核。
5、圖紙設計，重點在總圖和各換熱器的設計圖紙上。
設計部分：2HP熱泵干燥機的設計
內容：1、零部件圖紙（折1#圖紙6張以上）
2、完成干燥機的設計說明書；
3、完成干燥機的設計；
系統(tǒng)流程圖如下：
1-壓縮機
2-冷凝器
3-過濾器
4-毛細管
5-蒸發(fā)器
6-風機
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：
指導教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日
10