空气能热泵烘干房温度场、风速场仿真分析

干燥行业是我国工业能耗的大户，热泵及除湿干燥技术因其能效比高、环境友好并能较好地保持物料的品质而越来越受到重视，其在不同种类的物料烘干中都有成熟的应用。本文所研究的空气能热泵烘干设备主要应用于畜禽粪以及污泥烘干领域，在空气能热泵烘干房热源不变的情况下，借助Solid Works的Flow Simulation模块来分析不同风道布置下烘干房内温度场、风速场的分布情况，旨在改善物料表层的干燥环境，提高设备热利用率。首先，将方案一中温度场的模拟结果和实测结果进行了对比分析，发现相对误差在5%以内，证实了模拟结果的可靠性。其次，进行了方案二中温度场和风速场的模拟。通过仿真发现，在设备原有结构基础上加装了顶部对向轴流风机和导风板对风速场的改善效果不明显，但对温度场的改善较为明显。加装后，一、二层物料表面的温度有所提高，大大减小了一、二层物料沿宽度方向的温差，物料表面整体温度值有所提高且温度场分布均匀性得到提升。考虑到温度对对流干燥的影响程度大于风速，且方案二对温度场的改善较为明显，故设备选择采用方案二的风道结构。该仿真分析方法对设计和改进烘干房风道结构及风机布置具有一定的指导意义。

干燥是产品加工过程中一个及其重要的环节，用传统的热源进行干燥时，无论是燃煤还是燃气，其能耗比都在1 以下；再加上干燥介质与物料的传热传质不可能达到理想状态，即实际热利用率小于1， 所以， 干燥环节是一个能耗较大的生产环节[1] [2] [3] [4]。

在各类烘干设备中， 采用热风对流式烘干较多。

热风对流式烘干机是以热空气作为干燥介质，含湿物料以对流换热方式从干燥介质中吸收热量，使物料内部湿分(一般为水分)汽化、扩散，产生的蒸汽以对流传质的方式扩散至于燥介质中去， 从而达到除去物料内部湿分的目的的过程[5] [6] [7]。

一般的热风对流干燥的热效率为30%~60%，当采用部分废气循环时，热效率可达50%~75%。空气能热泵烘干机作为一种新型烘干设备，以其热源能效比高(制热能效比可达3~4)、烘干过程易于控制、清洁、环保等特点，正在各类烘干领域中得到广泛推广[8]。热泵烘干房内风机布置及风道结构对干燥介质—空气的状态影响，研究发现，单纯热风对流的热利用率仅为30%~60%，热利用率随着进气温度的提高