一文看懂热泵干燥品类
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热泵干燥是一项系统工程,涉及主机选型、干燥室建造、风道设计、物料摆放以及工艺流程的制定等多个环节,每个环节都会对整个系统的干燥效果和运行成本产生重要影响。同时,针对不同物料的特性与干燥要求,需科学设计干燥系统方案,以确定合理的干燥工艺流程。
工农业干燥行业兼具节能、环保、农机、暖通空调等多领域的属性,与国家产业政策和发展规划高度契合,日益受到政府以及农机、暖通空调、农产品加工、食品、环保等行业的重视,市场发展潜力巨大。经过十余年快速扩张,该行业体系日趋完善。通过优化产品结构、推动产业集聚、实施专业化重组等一系列举措,工农业干燥应用领域持续拓展,行业规模不断扩大。目前,我国约10%的热泵干燥设备销往海外,出口至印度尼西亚、泰国、越南、保加利亚及非洲等国家,主要应用于果蔬热泵干燥和花卉热泵干燥等领域。
1. 低温热泵——干燥温度介于10~45℃的热泵,即其干燥温度可低于热泵的环境温度;此外,除了加热干燥外,还可能需要进行冷却干燥。低温热适用于开式循环设备,闭式循环亦可实现,但无论开式还是闭式,干燥时间均较长、效率较低。因此,如无特殊要求,一般应尽量避免使用低温热泵。
2、中温热泵——烘干温度在45-65度之间的热泵,也就是烘干温度高于环境温度,45-65度这个温度范围对于农产品、海产品等食品来说是黄金温度,基本上所有的农产品海产品都适合在这个温度范围烘干,而且速度、质量、效率都能达到最优,所以只要是食品类的烘干,都应该尽量考虑或者尝试使用中温机。
3、高温热泵——干燥温度在65-85度之间的热泵,高温对水分的蒸发有较大的影响,一些农产品、海产品和工业品必须要有一定的高温才能把内部的结合水蒸发出来,因此市场的需求量很大。
4、超高温热泵——干燥温度在85-105度之间的热泵,结构复杂、配件昂贵、效率高,由于超高温热泵需要使用沸点较高的制冷剂(高于40度),如R14或R140,只能采用闭式热泵,干燥温度接近100度,基本可以实现闪蒸干燥,干燥速度非常快,但目前市场上此类干燥产品仍很少。
二、按热源不同,可分为4种
1. 开式热泵——外部机组从环境空气中吸收能量,内部机组则在干燥室内释放热量,对被干燥物品进行加热,使其中的水分汽化并排出干燥室。目前市场上大多数热泵干燥机都属于此类,结构简单,适用于环境温度高于10℃、干燥温度不超过55℃的工况。当环境温度低于10℃或干燥温度高于55℃时,压缩机吸排气之间的压差会增大,不利于提高能效比并缩短压缩机的使用寿命。因此,普通开式热泵干燥机最适合用于低温干燥以及夏秋季节的干燥作业。开式热泵干燥机升温较快,但湿度控制难度较大,在易发霉变的物料干燥中应格外谨慎使用。
2、带热回风的开式热泵——为了解决开式热泵在环境温度较低时能效比和寿命问题,可以将除湿部分的热风吹到外机的蒸发器上,从而提高蒸发器温度,能够较有效地解决开式热泵的缺点,但在环境温度很低时,仍不能从根本上解决问题。另外,干燥除湿的问题也丝毫没有改善。因此,任何开式热泵都不适合在低环境温度下工作,也不适合对模具要求较高的场合。尽管开式热泵存在一些固有缺陷,但由于结构简单、成本低廉,在南方的大多数季节以及北方的夏秋季节都能取得令人满意的效果。
3、闭式热泵——将热泵的蒸发器和冷凝器布置于干燥室内,其所需能量由干燥室内的电能供给,并在干燥室内实现100%的回收与循环利用。通过蒸发器,干燥室内的水分被冷却并冷凝成水后排出室外,从而降低干燥室的相对湿度,并使物料的温度升高(或降低),以达到快速干燥的目的。
由于闭环干燥系统的全部能量均来自其自身的电能消耗以及板房内部的能量循环,理论上其效率与环境温度和环境湿度完全无关,且效率相对较高,尤其在冬季及北方地区,闭环热泵更具绝对优势。鉴于其封闭特性,有时还需配备外置冷凝器或水冷式加热器,以实现能量输入与压缩机能耗的平衡。当板坯干燥温度升高时,蒸发温度也会同步上升,从而使压缩机的吸排气压差较小、运行更轻松、寿命更长、效率更高。然而,仅依靠压缩机和风机的电能消耗来实现热能转换的闭环热泵升温速度较慢,因此通常会辅以快速电加热,以应对特殊工况下的紧急供热需求。但由于紧急加热在整个干燥过程中的占比极小,不仅不会降低整体效率,反而能够大幅缩短干燥周期并延长压缩机的使用寿命。闭环热泵对技术要求更高、结构更为复杂,设备成本也高于开环热泵。不过,闭环热泵一般采用一体化设计,安装极为简便,并可按需灵活并联扩展。
4、闭式循环外置蒸发器(双能源、风干除湿一体型或烘干除湿)热泵——为了解决闭式循环热泵升温慢的问题,除了增加电加热外,还可以采用外置蒸发器,与开式循环热泵一样把环境空气中的能量送入板房内,达到快速升温的目的。这种类型的热泵烘干机技术最为先进,基本上适用于所有烘干场合和地点,但建造起来非常复杂且成本高昂。这种类型的热泵可以实现快速的温湿度调节。因此,它们特别适用于烟草、肉制品等的烘干。
第三,根据其结构可分为3种。
1. 一体式带烘干室的设备(该设备自带烘干室,且与主机一体化集成)。
2. 嵌入式一体机(不带干燥室,但设备预留了安装干燥室的固定空间,实际上这也是一种带有干燥室的一体机的另一种表现形式。(通常是为了降低运输成本,未将干燥室集成在设备内)。
3. 分体式烘干机(仅含热泵主机,烘干室需另行搭建)。
空气源热泵干燥作为节能、农业机械与暖通空调三大领域交叉发展的潜在市场,近年来整体处于快速发展阶段,并受到政府以及农业、工业和服务业三大领域的广泛关注。
从目前的市场格局来看,热泵烘干机行业品牌集中度低、行业进入门槛小,尚未形成品牌格局,正处于快速发展阶段;但另一方面,由于热泵烘干物料千差万别、对烘干技术的要求也各不相同,这就对企业自身的行业经验、方案积累、技术沉淀以及根据不同客户的实际需求提供量身定制方案的能力提出了不同的要求。当然,机会只青睐那些在各方面都做好了充分准备、善于捕捉市场需求和客户需求的人与企业。
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