多能互补型密集烤房供热系统热力性能及耦合运行特性研究

以煤炭等常规能源为热源的密集烤房供热系统不仅能源利用效率低,而且存在一定的环境污染。本项目以此为背景，研究以太阳能、烤房排湿气流余热、空气源热泵为热源的多能互补型密集烤房供热系统的耦合方式，构建一种新型清洁高效的多能互补型密集烤房供热系统。结合多能互补型密集烤房供热系统内涉及的能量转换、热质迁移过程，建立该多能互补型供热系统的热力学模型。对该供热系统的能量传递、转换及利用过程进行数值模拟，以揭示该供热系统的动态热力性能及耦合运行特性。结合烘烤工艺，优化该供热系统的主要部件匹配及运行参数。实验研究运行参数、气候条件对系统热力性能的影响，测试分析其各种典型气候条件下的运行特性。基于数值模拟及实验研究结果，形成多能互补型密集烤房供热系统理论计算模型和实验测试方法，为多能互补型密集烤房供热系统的应用提供理论及实验依据。多能互补型密集烤房供热系统节能环保，符合现代农业以技术替代资源的发展要求。

传统的农产品干燥能耗高、环境污染大。为避免以煤炭等常规能源为热源的密集烤房供热系统能源利用效率低、环境污染大的缺陷，本项目提出了以太阳能、烤房排湿气流余热、空气源热泵为热源的多能互补型密集烤房供热系统的技术构想。基于热力计算与实验测试，获得了密集烤房供热系统热负荷及排湿气流余热变化规律。根据密集烤房供热系统热负荷、排湿气流余热变化规律，优化了太阳能、烤房排湿气流余热、高温空气源热泵多能互补的密集烤房供热系统合理的耦合方式。结合多能互补型密集烤房供热系统内涉及的能量转换、热质迁移过程，建立了该多能互补型供热系统的热力学模型。结合自编程及计算流体力学软件Fluent，对该供热系统的能量传递、转换及利用过程进行了数值模拟，分析了该供热系统的动态热力性能及耦合运行特性。根据烟叶烘烤工艺，优化了该供热系统的结构设计参数及运行参数，试制了热管式空气集热器太阳能热风子系统、高温空气源热泵热风子系统、热管式排湿气流余热回收器实验样机。测试分析了各子系统的热力性能。在此基础上，试制多能互补型密集烤房供热系统实验样机，并应用于实验用密集烤房。在各种典型气候条件及运行参数下测试供热系统实验样机的热力性能、运行特性。数值模拟及实验测试结果可为多能互补型密集烤房供热系统的应用提供相关依据。基于本项目，已培养硕士研究生6名，发表研究论文9篇，其中EI收录2篇；申请发明专利1项，已获授权发明专利3项及实用新型专利5项。