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高温除湿—常规蒸汽联合干燥木材的优化

作　者: 谢大斌
导　师: 张璧光
学　校: 北京林业大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 木材联合干燥优化常规蒸汽干燥高温除湿干燥
分类号: S781.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 174次
引　用: 4次
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内容摘要

传统的常规蒸汽干燥不但排气热损失大,而且造成一定程度的环境污染。采取蒸汽与除湿联合干燥可取两者的优点而避其缺点。联合干燥符合国际干燥技术的创新发展趋势。目前,我国对常规蒸汽-中温除湿联合干燥已经有些初步的研究和少量的应用,高温除湿-常规蒸汽联合干燥优化尚属空白。对高温除湿-常规蒸汽联合干燥木材的优化研究,更有工业性应用价值。本论文对常规蒸汽干燥、高温除湿干燥各工艺段的能耗进行了分析,找出了高温除湿-常规蒸汽联合干燥的理论匹配条件:用蒸汽预热;在联合干燥阶段,从木材的初含水率到含水率22%左右,可开启除湿机回收能量。含水率22%以下,完全用常规蒸汽干燥。以此条件为依据做了高温除湿-常规蒸汽联合干燥工业性应用试验。试验用高温除湿机采用清华大学研制的HTR01高温制冷工质,其供风温度稳定时可以达到86℃以上,最高可达90℃以上。通过对试验数据的处理分析找出了高温除湿-常规蒸汽联合干燥的优化条件:从木材的初含水率到含水率20%左右用除湿回收能量;含水率20%以下,用蒸汽加热干燥、排气口排湿。此数值和理论数值基本符合。此联合干燥与对比常规干燥窑体相比,联合干燥运行周期比常规窑体短一天左右,从而节约了大量能量。而且干燥后的材色更接近木材本身的自然颜色。由此可以看出联合干燥的优越性。本论文的主要成果与创新点在于:⑴用湿空气热力学计算理论对常规蒸汽干燥排气时间做了理论计算分析,并编写了湿空气热力性质查询辅助软件,协助工厂技术人员查询使用;⑵理论计算证明,除湿回收能量是它消耗的能量的2.67倍,占常规蒸汽干燥排气热损失的59.3%,所以用除湿机回收常规蒸汽干燥排气热量,可以明显节能。⑶通过理论和试验两方面找出了合理的高温除湿-常规蒸汽联合干燥的优化匹配点:用蒸汽预热;在干燥阶段,从木材的初含水率到含水率22%左右,开启除湿机回收能量;含水率22%以下,用蒸汽加热干燥、排气口排湿。⑷通过试验验证了通过调节膨胀阀提高除湿效率的途径。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 引言  9-22
  1.1 热泵除湿理论的发展  9-11
  1.2 热泵干燥技术的研究和应用  11-12
  1.3 制冷剂的发展  12-14
    1.3.1 制冷剂的发展经历的三个阶段  12-14
    1.3.2 新型工质在热泵干燥中的应用  14
  1.4 除湿机的分类  14-15
    1.4.1 除湿干燥装置的分类  14-15
    1.4.2 除湿机按工作循环和功能的分类  15
  1.5 除湿机工作原理  15-16
  1.6 除湿干燥的节能原理与特性  16-17
    1.6.1 原理  16
    1.6.2 特性  16-17
  1.7 除湿机在木材工业中的应用概况  17
  1.8 联合干燥的优点及应用前景  17-20
    1.8.1 联合干燥的优点  17-18
    1.8.2 研究蒸汽－除湿最佳匹配的重要性  18-20
  1.9 本课题研究的目的、意义和内容  20-22
    1.9.1 目的和意义  20-21
    1.9.2 研究的内容  21-22
2 除湿机的设计计算  22-34
  2.1 设计任务和已知条件  22
  2.2 除湿机热负荷的确定  22-23
    2.2.1 除湿量  22
    2.2.2 蒸发器的相关参数  22-23
  2.3 制冷压缩机功率的确定  23-25
    2.3.1 确定制冷系统的总制冷量  23-24
    2.3.2 确定压缩机功率  24-25
  2.4 冷凝器换热面积的计算  25-26
  2.5 蒸发器传热面积计算  26-30
    2.5.1 结构布置及翅片几何参数  26-28
    2.5.2 蒸发器进出口流体参数  28-29
    2.5.3 阻力计算  29-30
    2.5.4 传热平均温差  30
  2.6 其它辅助设备的选择计算  30-33
    2.6.1 风机的选择计算  30-31
    2.6.2 贮液器的选择计算  31-32
    2.6.3 辅助电加热器功率  32-33
  2.7 小结  33-34
3 高温除湿–常规蒸汽联合干燥木材优化的理论计算  34-50
  3.1 常规蒸汽干燥能耗及排气热损失的理论计算与分析  34-43
    3.1.1 常规蒸汽干燥排气量的理论计算  34-37
    3.1.2 常规蒸汽干燥中的预热湿木料消耗的蒸汽量  37-38
    3.1.3 常规蒸汽干燥各阶段排气热损失的计算  38-40
    3.1.4 常规蒸汽干燥排气量和软件模拟  40-43
  3.2 高温除湿干燥的理论计算  43-48
    3.2.1 高温除湿干燥各个阶段出水量和时间  43-45
    3.2.2 除湿机回收的能量的计算  45-46
    3.2.3 除湿能耗的计算  46-47
    3.2.4 除湿干燥各个阶段加热器消耗的电能  47-48
  3.3 高温除湿–常规蒸汽的联合干燥匹配的理论分析  48-49
  3.4 小结  49-50
4. 高温除湿-常规蒸汽联合干燥木材优化条件的试验验证  50-62
  4.1 材料与方法  50-52
    4.1.1 试材与设备  50-51
    4.1.2 试验方法与测试项目  51-52
  4.2 除湿干燥机工质运行工况的调节优化  52-57
    4.2.1 膨胀阀开度对测试效果的影响  53-54
    4.2.2 蒸发温度对除湿量和蒸发器焓降的影响  54-56
    4.2.3 结论  56-57
  4.3 除湿干燥时间优化试验验证  57-61
    4.3.1 除湿干燥工艺试验  57-58
    4.3.2 除湿量与能耗的测试  58-59
    4.3.3 供风温度测试  59
    4.3.4 除湿干燥的能耗分析  59-60
    4.3.5 高温除湿-常规蒸汽优化  60-61
  4.4 结论  61
  4.5 小结  61-62
5 结论和建议  62-64
  5.1 结论  62-63
  5.2 建议  63-64
参考文献  64-67
个人简介  67-68
获得成果目录清单  68-69
导师简介  69-70
致谢  70-71
博硕士学位论文同意发表声明  71

高温除湿—常规蒸汽联合干燥木材的优化

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