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闭路循环干燥是指干燥介质在闭合回路中循环使用,反复经历载湿、除湿过程的干燥作业。具有可回收溶剂、安全、环保、产品质量好等优点,但能耗相对较高。热泵是一种消耗少量能量从低温热源吸收热量,在较高温度下放出热量的装置。在闭路循环干燥中采用热泵技术,不仅可回收除湿前湿热气体的热量,而且可节省冷却除湿的冷量,节能效果显著。本文提出了双冷凝器热泵用于闭路循环二级干燥的工艺流程:第一级干燥的湿热尾气除尘后先预冷,再在蒸发器被低温的热泵工质冷却除湿,除湿后气体在第二冷凝器被高温的热泵工质加热,热气体在第二级干燥脱除物料的剩余湿分,尾气除尘、加压后在第一冷凝器被高温热泵工质再加热,热气体在第一级干燥脱除物料的大部分湿分后再进蒸发器,如此循环。采用回热器将除湿前、后的气体换热可进一步降低能耗。该流程比传统的热泵干燥系统多一个并联的冷凝器,可调节第一、二级干燥的进气温度。针对上述流程,选R134a为热泵工质,模拟分析了工质的蒸发温度、冷凝温度、过热过冷度对热泵性能参数COP的影响,结果表明:蒸发温度由0℃升高至20℃时,COP从2.68升高至4.81;冷凝温度由50℃升高至70℃时,COP从3.9下降至2.56;过热度较过冷度对COP的影响小。模拟分析了不同辅助散热装置、回热器、循环比、冷凝器个数及干燥级数对除湿能耗比SMER的影响,结果表明:辅助冷却器与回热器组合的散热装置有较高的SMER;随着回热器回收能量增加,COP由3.66升高至4.21,SMER由2.89kg/(kW·h)升高至3.66kg/(kW·h);随着循环比增大,SMER呈现先升高后下降的趋势,在1.0处出现最大值3.4kg/(kW·h);冷凝器个数及干燥级数增多可提高SMER。在模拟分析的基础上,在蒸发温度为5℃,冷凝温度为55℃,过热过冷度各为5℃的条件下,对双冷凝器热泵闭路循环二级干燥系统进行了物料热量衡算、主要设备计算和辅助设备选型。用CAD和SolidWorks软件绘制了主要设备的施工图。设计了PLC控制系统。定制并搭建了第一、二级干燥为两个立式惰性载体流化床的双冷凝器热泵闭路循环二级干燥实验平台。采用往两个立式惰性载体流化床的床层内喷水来模拟干燥过程,对装置进行了调试和初步试验。结果表明:SMER在1.1kg/(kW·h)~1.5kg/(kW·h)之间。实验研究了蒸发温度、循环比、两个冷凝器的工质流量对COP、SMER的影响。结果表明:蒸发温度由13.8℃升高至29.4℃时,COP从1.67升高至1.86,SMER由1.48kg/(kW·h)升高至1.65kg/(kW·h);随着循环比增大,SMER先升高后下降,在1.0处有最大值1.86kg/(kW·h);当干燥器1、干燥器2分别处于干燥的恒速阶段、降速阶段,增大冷凝器1的工质流量可提高SMER。蒸发器前后使用回热器可提高SMER。整个热泵干燥装置的效率约20%-40%。实验值比理论值偏小,但两者的趋势相同。