幹燥作業涉及國民經濟的廣泛領（lǐng）域，所用（yòng）能源占國民經濟總能耗的12%左右，在幹燥生產過程中推廣（guǎng）節能應用（yòng）具有重大的經濟和社會意義。近年來國內（nèi）外紛紛進行新能源（yuán）和可（kě）再生能源幹燥的研究和推廣，例如利用太陽能、生物質熱源、熱泵、地熱等方式進行幹燥，取（qǔ）得了較好的實（shí）效，太陽（yáng）能幹燥具有突出優點，同時太陽能具有隨機性、間歇性特（tè）點（diǎn），連續進行的幹燥作業需要配備（bèi）輔助熱源。 

    熱（rè）泵具有節能、穩（wěn）定、無汙染（rǎn）排放（fàng）等優點，在我國的很多（duō）地區可以全年運行，是一種理想的太陽能輔助幹燥熱源，近年來太陽能-熱泵幹燥方式得到廣泛的研究和（hé）生產應用。 

1、實驗（yàn）設備 

    圖1和圖2為太陽能-熱泵聯合幹燥係統幹燥房和熱源係統的實物照（zhào）片。幹燥係統建於廣東佛山市三水區樂平鎮，屬於熱帶季候風氣候，全年平均氣（qì）溫（wēn）和最低氣（qì）溫高於零度，太陽能-熱泵熱源可以滿足（zú）全年任何時段（duàn）的24小時連續幹燥需求。

    聯合係統幹燥係統（tǒng）結構示意（yì）圖如圖3所示，其中換熱櫃內（nèi）部安裝有換熱器和離心風機，幹燥房內部由布風孔板隔開為上下兩層，底層送風，物品在上層幹燥，循環（huán）風流動方（fāng）向（xiàng）如圖中（zhōng）箭頭所示。運行時，當幹燥房中的熱風（fēng）濕度超過設定值，控製係統自動開啟熱回（huí）收器排放濕空氣並與新風換熱，降低室內熱空（kōng）氣濕度。在幹燥房中溫度發生變化後，通過邏輯計算控製流量調節閥的開度改變換熱器中（zhōng）流過（guò）的熱水流量，維持物品幹燥的吸熱和散熱平衡，實（shí）現（xiàn）恒溫幹燥。

    在幹（gàn）燥房的頂部安裝有雙層玻璃蓋板，幹燥某（mǒu）些需要有陽光照射的物品時（如臘腸、臘肉等），蓋板在保證陽光投射的同時，有效防止頂（dǐng）部散熱。雙層蓋板中間的空氣夾層在降低幹燥房頂部（bù）傳熱係數，減少（shǎo）散熱損失，對比單層玻璃蓋板，其頂部散熱損失降低幾十倍。在（zài）夜晚或者物料禁止陽光（guāng）照曬的情況下，蓋（gài）板下麵的遮擋板鋪開防止太陽直曬。通過玻（bō）璃蓋板的使用，幹燥房變成類似太陽能集熱器的功能（néng），提高（gāo）了太陽能的利用率。 

    使（shǐ）用（yòng）太陽能供（gòng）熱時，在小水箱（xiāng）水（shuǐ）溫超過設定值後，大小水箱間的閥門（mén）打開進行流動，保持小水箱水溫恒定和蓄熱。陰天或者夜晚時小水箱水溫不能滿足使用要求，開（kāi）啟熱泵循環加熱大水箱中的（de）水。 

本次實驗用到的裝置和儀器參數見表1。 

2、係統（tǒng）測試（shì）數據 

    幹燥係統通過計算（suàn）機（jī）視窗操（cāo）作實（shí）現對運行參數的自動記錄和控製設（shè）定，通（tōng）過軟硬（yìng）件配合實現自動智能控製。預設參（cān）數包（bāo）括水箱（xiāng）溫度、幹燥房溫（wēn）濕度、排氣濕度、幹燥時間、熱源控製模式等，開發的控製界（jiè）麵如圖4所示。 

    被幹燥物品（pǐn）為（wéi）初始（shǐ）含（hán）濕量為95%的（de）新鮮蔬菜，均勻放置於幹燥房（fáng）內的不鏽鋼多層置料板上。主要測量參數包括：太陽能總輻射強度，幹燥房內和環境的（de）幹濕球溫（wēn）度，測量樣品（pǐn）的重（chóng）量。即時測量的集（jí）熱器傾斜麵上太陽能總輻射強度值隨時間變化如圖5所示。 

    被幹燥菜幹重量隨時間變化如（rú）圖6所（suǒ）示。隨著幹燥過程的進行（háng），被幹燥蔬（shū）菜的含水量逐漸降低，其（qí）重量變化曲線斜率先增加後降低。前期平緩的（de）原因在於幹燥房初始溫度低，在室溫逐漸增加的過程中，蔬菜中水分蒸發速率隨溫度升高而增加，為升速幹燥階段（duàn）。幹燥房內溫度達（dá）到設定值後，隨著幹燥作業的進行，幹燥曲線斜率基本不變（biàn），為恒速幹燥階段。在樣品幹燥出一定水分後，幹燥（zào）出的水分中結合水所占的比率增加，幹燥（zào）難度增大，此時樣品中水分蒸發速率隨著樣品含水（shuǐ）量的降低而降低，幹燥曲線（xiàn）斜率降低。 

    係統幹燥後的菜幹實物照片如圖7所示。幹燥後的菜（cài）幹潔淨，品（pǐn）相好，無粉碎（suì），在空氣中放置（zhì）多天後未腐爛變質。幹燥運行18個小（xiǎo）時，完全采（cǎi）太（tài）陽（yáng）能熱源，未曾開啟熱源。初始幹燥前菜幹重量為200kg，幹燥後菜幹中的水分（fèn）蒸（zhēng）發90.86%，幹燥過程中（zhōng）水泵和風機總電耗為79.5KW.h。傳統幹燥方式（shì）的能耗與蒸發水分的（de）汽化潛熱之比為2-3，本次幹燥所（suǒ）耗電（diàn）能和蒸發水（shuǐ）分的汽化潛熱之比為0.63左右，具有顯著節能（néng）效果。

    本次建設的幹燥係統（tǒng）的保溫性能（néng）、換熱效率和幹燥量具（jù）有很大（dà）改善餘地，未能發揮幹燥係（xì）統的最佳使用性能，在（zài）推廣使（shǐ）用過（guò）程中其節能（néng）性可以進一步提升。 

3、熱回收效果 

    為評估幹燥過程中的（de）熱回收器的運行效果，控（kòng）製熱回收器（qì）為手動操作狀（zhuàng）態。測量計算幹燥（zào）過程中（zhōng）熱回收器回收的（de）能量值Qs和能量熱收比K。 

Qs=∑Ws X t (1)

K=Ws/Wi     (2)

Ws=△h X v X p (3)

其中，Ws為熱回收器運行過程中（zhōng）回收的能量功率，KW；

K為測量的時間間隔，S；

Wi為（wéi）熱回收器運行功耗，KW；

△h為濕空（kōng）氣在熱回收係統進出口間的焓差，KJ/kg；

V為濕空氣排放的體積流量，m3/h；

p為濕空氣排放時的密度，kg/m3； 

    將實驗數據帶入計（jì）算公式（1）、（2），求（qiú）得熱回收器的（de）回收熱量功率如圖8。隨著幹燥作業的進行，幹燥物品的濕度降低，排放濕（shī）空氣的焓值降低，熱回收器熱（rè）量（liàng）回（huí）收的功率（lǜ）降低，而熱回收器運（yùn）行耗功不（bú）變，能量熱回收比的（de）數值逐漸降低。 

    統計熱回收器每小時回收能量值可（kě）知，在幹燥測試的350分鍾時（shí）間內，熱回收器回收量42.61kj，回收能量與自身耗功比為29，可見熱回收器（qì）的安裝運行具有可觀經濟效益和良好的節能效（xiào）果。 

4、結（jié）論 

    我們設計一套太陽能-熱泵聯合幹燥係統，以（yǐ）真空管集熱器所采集（jí）的太陽（yáng）能作為主要幹（gàn）燥熱源，以高溫熱（rè）泵烘幹機作為輔助備用熱源（yuán），采用智能控製軟硬件實（shí）現24小時連（lián）續恒溫幹燥。 

    利用本（běn）係統對新鮮蔬菜進行幹燥測試表明，設計的係統運行穩定，幹燥後的菜幹品相優秀（xiù）。通過智能控製，實驗過程中溫（wēn）度波（bō）動被有效的限製在要求範圍內，滿（mǎn）足恒溫要求；采用蓄（xù）能水箱，有效延長（zhǎng）了太陽能熱源的使用時長；熱回收器的采用產生顯著（zhe）節能（néng）效果以及經濟效益。