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    熱泵烘干木材解決方案

    時間:2019-04-02

    木材熱泵干燥通常稱為除濕干燥,我們按習慣稱之為除濕干燥,熱泵干燥機稱為除濕機。木材干燥工藝基準,是保證木材干燥質量的重要參數。木材干燥是變工況的傳熱傳質過程,隨著木材含水率的變化,干燥介質(空氣)的溫度、相對濕度甚至風速都會發生變化。木材干燥工藝基準正是規定了不同木材在不同干燥階段的空氣溫度、相對濕度等干燥參數。木材常規干燥工藝基準有行業標準LY/T1068-2002,有七十余種工藝基準,這些常規干燥工藝通常是干燥的起始溫度高,干燥的終溫也高。而木材的除濕干燥如果沒有輔助能源,通常是干燥的起始溫度低,干燥的終溫也低,即使是采用高溫制冷工質,也達不到常規干燥的終溫。下面介紹了一些除濕干燥工藝,以供參考。


    從調節不同材種及同一材種不同干燥階段的溫度、相對濕度(或平衡含水率)等干燥參數的原則來看,除濕干燥與常規干燥的規律相同。兩者的主要區別在于:1、除濕干燥大多屬中、低溫干燥,干燥室溫度一般小于或接近六十攝氏度;2、多數單純的除濕干燥室沒有增濕設備,故沒有中間處理和平衡處理,由于除濕干燥速率慢,一般不易出現開裂、變形等干燥質量問題;3、除濕干燥室若沒有蒸發加熱管和噴蒸管,預熱階段很難熱透,而且如果沒有加濕設備,預熱階段實際是預干。


    試材為椴木,其基本密度為355公斤/立方,材積為35立方米,材厚為6cm,木材初含水率為48.3%。試驗采用高溫除濕干燥機,壓縮機額定功率為15千瓦,主風機功率為3千瓦,風量為1x10^4~1.2x10^4立方/小時,通過除濕蒸發器的風量為2.6x10^3立方/小時,制冷工質為R12。


    椴木除濕干燥過程中干燥室內溫度、空氣相對濕度及木材含水率隨時間的變化如下表所示。表中干燥室溫度、相對濕度、含水率等值,均取每天的平均值。由表中可以看出,干燥過程中室溫、空氣相對濕度和木材含水率的變化規律與常規干燥是相同的。當木材的含水率大于29.5%時,木材中自由水的遷移和蒸發速率較快,含水率降低18.8%的干燥時間只占總干燥時間的33.5%,當含水率小于29.5%,即在纖維飽和點以下時,木材內水分遷移速率明顯降低,含水率從29.5%降到12.5%,只降低了17%,所需的干燥時間卻占了總干燥時間的62.5%。椴木除濕干燥比常規干燥的溫度低,干燥室溫升慢,所以總的干燥時間比常規干燥大約要長一倍。


    下表列出了椴木除濕干燥第1~24天的除濕時間、除濕量、除濕能耗、回收能量即除濕比能耗等參數。表中除濕能耗包括除濕機的壓縮機、主風機及干燥室內風機能耗之和。表中的總除濕量是每天經除濕機排水管排除的水量之和。而除濕機回收的能耗包括三部分,即:1、濕空氣中水蒸氣流經蒸發器時冷凝而放出的汽化潛熱;2、冷凝水降溫放出的熱量;3、流經蒸發器的空氣降溫而放出的熱量。從下表可以看出除濕干燥的能耗有兩個特點。

    熱泵烘干木材解決方案

    一、不同干燥階段除濕機的節能效果有時顯的差異


    1、干燥的第六、七天以前,尚處于木材中自由水蒸發階段,除濕量大,由除濕機回收的能量大于它消耗的能量,在此階段開除濕機是很合算的;

    2、干燥的第8~10天除濕量有很大的下降,其回收的能量比它消耗的能量分別少11.4%、35.5%和24.2%,但據有關資料介紹,常規蒸汽干燥的平均每脫一公斤水能耗為1.2~1.8度,據下表所列數據第8~10天的平均脫水能耗仍小于常規蒸汽干燥,故這幾天開除濕機仍比常規蒸汽干燥節能;

    3、干燥的第20~24天已接近干燥終了,除濕量很少,開除濕機消耗的能量明顯比它回收的能量多,而除濕干燥每一公斤水的能耗達1.7度以上。這說明干燥后期不宜開啟除濕機。


    二、濕空氣參數和除濕時間是影響除濕效率和能耗的主要因素


    例如:1、干燥的第二天和第一天的除濕量明顯大得多,這主要是第一天木材尚處于預熱階段,室溫低,水分蒸發量少,且第一天的除濕時間幾乎只有第二天的一半。第二天干燥室內空氣的溫度增高,相對濕度也增大,單位容積內空氣含濕量增大,故除濕量明顯增加而除濕比能耗較低;


    2、除濕的第9比第8天的除濕時間多了2.5小時,但除濕量卻少了2.5%,除濕比能耗增加了31.76%,這是因為第9天的相對濕度比第8天少了5%;


    3、干燥后期的第21天,除濕時間達6.4小時,它與第22天(除濕時間2小時)相比,除濕量雖然增加了一倍,但能耗比卻增加了兩倍,除濕比能耗達3.36度/(公斤.天)。這說明增加開除濕機的時間不一定能增加除濕量和節能效果,必須掌握好開除濕機的時間。

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