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開題報(bào)告
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
所在學(xué)院：
專 業(yè)
設(shè)計(jì)(論文)題目： 2HP熱泵干燥機(jī)的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：
年 12 月 26 日
開題報(bào)告填寫要求
1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
1、 課題背景
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、世界人口的劇增和人民生活水平的不斷提高，世界能源的需求量持續(xù)增大，能源資源的爭奪日趨激烈，如何節(jié)能已經(jīng)成為當(dāng)今世界的一大主題。干燥是一項(xiàng)耗能較大的工藝過程，大約生產(chǎn)過程中總能耗的6%用于干燥過程，所以干燥過程具有很大的節(jié)能潛力。熱泵是利用一定量的低溫?zé)崮軄慝@得較高溫度、可供利用熱能的熱力系統(tǒng)，它可以有效的回收濕空氣中的熱量，減少循環(huán)空氣的直接排放。
2、 熱泵干燥機(jī)簡介
熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組利用逆卡諾[23]原理，從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對(duì)象（溫度較高的物體），其工作原理與制冷機(jī)相同，都是按照逆卡諾循環(huán)工作的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。
3、 熱泵干燥機(jī)的基本原理
熱泵干燥裝置主要由熱泵和干燥器兩大系統(tǒng)組成。熱泵干燥機(jī)組主要由熱泵(制冷)系統(tǒng)(壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置等)和空氣回路(離心風(fēng)機(jī)和干燥室等)組成。如圖1，高溫干熱空氣進(jìn)入干燥室，帶走被干燥物體的水分，變?yōu)闈駸峥諝獬鰜恚蝗缓筮M(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行冷卻除濕，首先冷卻至露點(diǎn)，再進(jìn)一步冷卻使水分從空氣中凝結(jié)出來，然后進(jìn)入冷凝器處吸收熱量后，變?yōu)楦邷馗蔁峥諝猓龠M(jìn)入干燥室內(nèi)提高溫度及吸收被干燥物體的水分，完成循環(huán)。而制冷劑在蒸發(fā)器中吸收來自干燥過程排放廢氣中的熱量，由液體蒸發(fā)為蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后送到冷凝器中，在高壓下制冷劑冷凝液化，放出高溫的冷凝熱去加熱來自蒸發(fā)器的降溫去濕的低溫干空氣，把它加熱到要求的溫度后進(jìn)入干燥室內(nèi)作為干燥介質(zhì)循環(huán)使用，液化后的制冷劑經(jīng)膨脹閥再次回到蒸發(fā)器[1]內(nèi)。
三、評(píng)價(jià)干燥機(jī)工作效率的主要指標(biāo)
在干燥技術(shù)中評(píng)價(jià)其效率的指標(biāo)[2-3]有：SPC(除濕能耗比kJ/kg)、COP(熱泵系統(tǒng)的性能系數(shù))、MER(單位時(shí)間除濕量kg/h)、SMER(單位能耗除濕量kg/kW·h)
SPC 是評(píng)價(jià)一個(gè)干燥機(jī)性能的傳統(tǒng)指標(biāo)，是耗功量與除濕量之比，COP 只反映了熱泵系統(tǒng)的性能而沒有考慮整個(gè)干燥系統(tǒng)，MER 考慮的是干燥系統(tǒng)干燥產(chǎn)品的輸出量，SMER 能夠較好的反應(yīng)能量利用效率。一般主要使用它作為干燥機(jī)工作效率的主要指標(biāo)。
單位能耗水分排除量：SMER=水分蒸發(fā)量/干燥機(jī)消耗的能量 （kg/kW·h）
4、 使用場所
高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī)組適用于賓館酒店的床上用品的烘干，海產(chǎn)品、蔬菜脫水、AD黑銀耳、瓜子、花生、果蔬、肉制品、腸衣、煙葉、皮革、香菇、枸杞、干果、蚊香、貢香、布料、衣物、糧食谷物、掛面、腐竹、肥料、藥品、中藥材、紙品、木材[16-18,22]、種子、污泥、石膏、五金產(chǎn)品、冶金產(chǎn)品、礦山副產(chǎn)品、化工產(chǎn)品、煙氣脫硫石膏、粘土、牧草、烤煙、粉煤、煤泥、褐煤等的烘干。在工業(yè)熱水方面，還可滿足電鍍廠電鍍液的恒溫、屠宰場高溫?zé)崴募訜岷捅?、星?jí)酒店高溫?zé)崴墓?yīng)和工業(yè)企業(yè)高溫?zé)崴男枨蟆?
五、技術(shù)前景
物料烘干過程是一個(gè)巨大的耗能過程，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在大多數(shù)發(fā)達(dá)國家里用于烘干所消耗的能量占全國總能耗的7%-15%，而熱效率僅為25%-50%，并且大部分烘干過程特別是對(duì)熱敏性物料（例如食品和生物物料）都會(huì)對(duì)其色澤、營養(yǎng)、風(fēng)味和組織產(chǎn)生影響。熱泵烘干技術(shù)[24-28]具有能源消耗少，環(huán)境污染小、烘干品質(zhì)高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)異的節(jié)能效果已被國內(nèi)外的各種試驗(yàn)研究所證明。
六、熱泵干燥機(jī)的特性
1、 熱泵干燥機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
（1） 節(jié)能。熱泵干燥機(jī)的最大優(yōu)勢就在于其節(jié)能效率高，傳統(tǒng)的開式電加熱干燥法將干燥室出來的濕度大以及溫度相對(duì)高的空氣直接排入大氣，浪費(fèi)了其中大量的顯熱和潛熱, 且開式循環(huán)的性能隨環(huán)境空氣狀況的變化而變化。而熱泵干燥系統(tǒng)將從干燥室出來的含有相當(dāng)焓值的熱能的濕熱空氣，通過蒸發(fā)器回收部分熱量，再進(jìn)入熱泵系統(tǒng)循環(huán)。
（2） 干燥的質(zhì)量比較好。因?yàn)闊岜酶稍餀C(jī)一般都會(huì)安裝在線傳感器和較精確的控制裝置，然后通過控制熱泵干燥機(jī)的蒸發(fā)器和冷凝器的溫度來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。
（3） 與其他干燥裝置相比，更加節(jié)約干燥時(shí)間。低溫干燥技術(shù)一般需時(shí)較長，傳統(tǒng)的干燥器在干燥后期由于干燥介質(zhì)的濕度與干燥物料的濕度相差不大，從而導(dǎo)致效率降低。而熱泵干燥機(jī)組可以利用蒸發(fā)器的除濕作用使效率提高。
（4） 與其他傳統(tǒng)的干燥技術(shù)相比，利用熱泵干燥技術(shù)將減少CO2 的排放，降低環(huán)境污染。
2、熱泵干燥機(jī)的缺點(diǎn)
（1） 初投資比較大。
（2） 維護(hù)要求比較高。熱泵干燥機(jī)組的壓縮機(jī)、熱交換器等都需要定期檢查和維護(hù)，使機(jī)組在良好狀態(tài)下運(yùn)行。
（3） 制冷劑泄漏。因?yàn)檠b置設(shè)有加壓系統(tǒng)，可能會(huì)引起管道開裂等，從而導(dǎo)致制冷劑泄漏。
七、國內(nèi)外熱泵干燥機(jī)的一些技術(shù)改進(jìn)與改革
1、采用聯(lián)合熱泵干燥機(jī)：在熱泵干燥系統(tǒng)中采用高頻電磁波或紅外線加熱源作為輔助的加熱，將提高干燥速度，同時(shí)減少熱泵系統(tǒng)本身的熱負(fù)載量。
2、在蒸發(fā)器前布置外部換熱器：將外部換熱器布置在蒸發(fā)器入口前，能將干燥后的潮濕空氣中的顯熱和部分潛熱排入環(huán)境，降低了蒸發(fā)器負(fù)荷，提高了除濕效率，但受環(huán)境影響較大。
3、安裝回?zé)崞鳎喊惭b回?zé)崞鱗4]的熱泵可以利用從蒸發(fā)器出來的冷空氣來預(yù)冷蒸發(fā)器前的高溫高濕空氣，既可以降低蒸發(fā)器負(fù)荷，又提高了除濕效率，同時(shí)不受環(huán)境影響，還可回收部分熱量到冷凝器發(fā)揮作用。
4、加裝輔助冷卻器：在蒸發(fā)器前布置輔助冷卻器[4]，可以減小蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，減小傳熱溫差，降低了系統(tǒng)的能量損失。
5、利用相變材料貯熱的熱泵干燥機(jī)：一般地，當(dāng)熱泵干燥機(jī)的干燥溫度達(dá)到干燥所需的溫度后，常采用尾氣排放或者調(diào)節(jié)輔助冷凝器的流量來控制干燥溫度的穩(wěn)定。因此使得機(jī)組排放掉部分熱量，使總能耗增加。我們可以采用相變材料的貯能特性，回收這部分能量，提高熱泵干燥機(jī)組的節(jié)能效果[5]。并且在需要熱量時(shí)將貯存的能量釋放給干燥空氣。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，相變材料在熱泵干燥機(jī)組中的應(yīng)用大有節(jié)能潛力。
6、采用高溫工質(zhì)的熱泵干燥機(jī)：在熱泵干燥機(jī)組中使用高溫工質(zhì)[6]，達(dá)到提高除濕機(jī)的出口風(fēng)溫的目的。目前有清華大學(xué)研制的高溫環(huán)保工質(zhì)HTR01，配合R22 壓縮機(jī)組成熱泵循環(huán)的高溫除濕干燥機(jī)[15]。
7、在熱泵干燥機(jī)組中采用流化床：目前應(yīng)用的熱泵干燥裝置大多使用箱式結(jié)構(gòu)的，干燥室內(nèi)的傳熱傳質(zhì)效率低，干燥不均勻、干燥時(shí)間長，干燥產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。而在干燥系統(tǒng)中采用熱泵流化床[7]將進(jìn)一步的發(fā)揮熱泵低溫干燥的優(yōu)勢，并且由于顆粒懸浮于干燥介質(zhì)中，使得干燥介質(zhì)與固體接觸面積較大，加上物料劇烈攪動(dòng)，大大的減少了氣膜阻力，使得傳熱傳質(zhì)效率高。
8、采用輔助蒸發(fā)器：輔助蒸發(fā)器[8]主要用于快速泵熱升溫，將干燥室溫度快速升高到干燥所需的溫度。經(jīng)試驗(yàn)研究得出：具有輔助蒸發(fā)器的熱泵干燥機(jī)組，不但能夠完全實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電輔助熱泵千系統(tǒng)的升溫效果，而且節(jié)能高效，且在干燥初期，熱泵干燥機(jī)組利用輔助蒸發(fā)器泵熱升溫可以明顯提高物品的除濕速度。
9、采用輔助冷凝器：采用輔助冷凝器[9]主要是將冷凝器分為兩部分，其中一個(gè)作為輔助冷凝器向外界環(huán)境放熱。這種結(jié)構(gòu)的冷凝器將可以使干燥溫度控制靈活方便，通過調(diào)節(jié)輔助冷凝器的流量來維持干燥溫度穩(wěn)定。由于輔助冷凝器的換熱系數(shù)較高，只需一般性的換熱器。當(dāng)用輔助冷凝器加熱外界空氣對(duì)物料進(jìn)行預(yù)干，可回收這部分溫度較高的冷凝熱，節(jié)約能源，提高系統(tǒng)效率。
10、使用惰性氣體作為干燥工質(zhì)的熱泵干燥機(jī)[10-11,19-21]:主要是利用惰性氣體代替一般使用的空氣作為干燥介質(zhì)，比如使用CO2、N2 等。
11、使用穿流式熱泵氣調(diào)干燥機(jī)[12]：該設(shè)備主要是改變干燥過程中傳統(tǒng)的靠不斷吸入新鮮空氣來排出高溫廢氣的形式，以定量的氣體為載熱體和載濕體，在系統(tǒng)內(nèi)完成傳熱、傳質(zhì)、脫水和去濕的過程。且配置氣調(diào)機(jī)構(gòu)，降低定量氣體中氧氣含量，以物理方法抑制果蔬、食用菌干制過程氧化和酶促褐變。
12、太陽能- 熱泵干燥系統(tǒng)[13]：干燥系統(tǒng)的供熱與濕空氣的排濕由太陽能加熱系統(tǒng)和熱泵除濕機(jī)二者配合起來完成。二者既可單獨(dú)使用，也可聯(lián)合使用。如果天氣晴好，氣溫高，則可單獨(dú)使用太陽能加熱系統(tǒng)；天氣不好或夜間，即可由干燥機(jī)來承擔(dān)干燥的供熱與除濕任務(wù)。
13、貧氧熱泵干燥機(jī)[14]：它由熱泵源與干燥室組成，其特征是熱泵源一端通過管道與干燥室相連，另一端通過管道與循環(huán)風(fēng)機(jī)的一端相連，循環(huán)風(fēng)機(jī)的另一端通過管道與貧氧發(fā)生器的一端相連，貧氧發(fā)生器的另一端通過管道與干燥室相連，它是在不改變原有傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)的前提下，在空氣循環(huán)回路中置入一個(gè)燃燒環(huán)節(jié)，故可利用燃燒消耗空氣中的氧，使氧變成二氧化碳，并可提供熱能補(bǔ)充，故結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
八、結(jié)論
熱泵干燥機(jī)以其節(jié)能的特性而被社會(huì)廣泛應(yīng)用。我們不斷地研究和發(fā)展熱泵干燥機(jī)就是不斷地提高其熱效率、提高其穩(wěn)定性、提高其智能化、提高其環(huán)保性能，朝著節(jié)能減排、產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
課題內(nèi)容
本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)，要求有一定的工程能力，選題合理，工作量飽滿，機(jī)械制圖要求比較高。
通過本課題的設(shè)計(jì)可以綜合大學(xué)4年所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力，特別是工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、制冷、熱泵技術(shù)及相關(guān)專業(yè)課程的知識(shí)應(yīng)用，同時(shí)有要有一定創(chuàng)新能力。本畢業(yè)設(shè)計(jì)資料比較欠缺，所設(shè)計(jì)要求學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、總裝圖和零部件圖紙的設(shè)計(jì)，通過本畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)有利于學(xué)生工作盡快適應(yīng)工作崗位的要求設(shè)計(jì)。
原始參數(shù)
冷凝溫度：60℃
干燥溫度5℃
進(jìn)氣溫度55℃
相對(duì)濕度：70%
壓縮機(jī)功率：2HP
制冷劑：R22
主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
熱泵干燥機(jī)的設(shè)計(jì)主要是單級(jí)壓縮熱泵循環(huán)中蒸發(fā)器和冷凝器的設(shè)計(jì):
1、查閱資料，要求查閱相關(guān)資料，中文文獻(xiàn)25篇以上，英文文獻(xiàn)5篇以上，了解冷除濕機(jī)工作原理，寫文獻(xiàn)綜述，并作開題報(bào)告；
2、環(huán)境工況及需求分析；
根據(jù)蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和R22的壓焓圖可以求出制冷劑各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)，然后求出單位制冷量，單位理論功等一系列值
3、熱泵循環(huán)熱力計(jì)算：
根據(jù)壓縮機(jī)功率我們可以算出冷量循環(huán)，包括壓縮機(jī)選型，冷、熱負(fù)荷計(jì)算，風(fēng)量分配等，然后根據(jù)給定條件可以查出空氣循環(huán)中各點(diǎn)空氣狀態(tài)并進(jìn)行除濕量的計(jì)算；
4、蒸發(fā)器、冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算；
主要是對(duì)蒸發(fā)器和冷凝器進(jìn)行換熱面積的計(jì)算，先確定它們的結(jié)構(gòu)，控制迎面速度，然后根據(jù)自己的情況進(jìn)行管道和翅片的設(shè)計(jì)并進(jìn)行校核。
5、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，重點(diǎn)在總圖和各換熱器的設(shè)計(jì)圖紙上。
設(shè)計(jì)部分：2HP熱泵干燥機(jī)的設(shè)計(jì)
內(nèi)容：1、零部件圖紙（折1#圖紙6張以上）
2、完成干燥機(jī)的設(shè)計(jì)說明書；
3、完成干燥機(jī)的設(shè)計(jì)；
系統(tǒng)流程圖如下：
1-壓縮機(jī)
2-冷凝器
3-過濾器
4-毛細(xì)管
5-蒸發(fā)器
6-風(fēng)機(jī)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語：
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
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