煙葉烘烤過(guò)程中的熱濕分析與優(yōu)化.pdf

1、煙葉烘烤需要消耗大量的能源，由于我國(guó)生產(chǎn)力水平發(fā)展的限制，大部分煙葉烘烤采用的是燃煤烤房。煤炭作為烘烤的熱源，直接對(duì)烤房進(jìn)行供熱，并且沒(méi)有相應(yīng)的熱回收措施，存在熱利用率低，耗煤量高的情況，并且化石燃料具有不可再生以及污染較大的缺點(diǎn)。近年來(lái)國(guó)家大力發(fā)展清潔能源以替代傳統(tǒng)的化石燃料，勢(shì)必就要對(duì)燃煤烤房做相應(yīng)的改造，形成可持續(xù)發(fā)展的新模式。相比于燃煤鍋爐，使用熱泵作為熱源有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)。它屬于優(yōu)質(zhì)清潔能源，控制精度高，省時(shí)省工，并具有節(jié)能

2、和環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，采用帶熱回收裝置的熱泵技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行烘烤的干燥方式受到了廣泛的關(guān)注，不僅可以有效回收余熱，提高能量利用率，還能降低了烘烤成本，保護(hù)環(huán)境。
　　目前，關(guān)于熱泵應(yīng)用于烤煙的系統(tǒng)性能與燃煤烤房的比較分析的研究已經(jīng)有很多，證明了用熱泵作為熱源進(jìn)行煙葉的烘烤技術(shù)是可行并且經(jīng)濟(jì)的，而利用數(shù)值計(jì)算技術(shù)獲得烤房?jī)?nèi)流場(chǎng)分布情況的研究還很少。密集型烤房裝煙量大，烤煙周期內(nèi)任務(wù)繁重，不把握烤房?jī)?nèi)部各種流場(chǎng)的分布情況，就無(wú)法確定熱

3、泵型烤房的烘烤整體性如何，影響熱泵型烤房的推廣應(yīng)用。雖然多孔介質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)依然存在非常明顯的復(fù)雜性和隨機(jī)性，使得確定多孔介質(zhì)各類(lèi)物性參數(shù)存在較大的誤差，但是在大尺度的多孔介質(zhì)研究中，通過(guò)合理的假設(shè)，已經(jīng)找到較為合理的使用數(shù)學(xué)公式來(lái)描述其各項(xiàng)參數(shù)，而計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，使得利用數(shù)值計(jì)算技術(shù)引入到烤房烘烤的研究成為可能。
　　為此，在當(dāng)前多孔介質(zhì)干燥過(guò)程研究不斷深入的趨勢(shì)下，結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)以及商用模擬軟件FLENT，本文對(duì)熱泵型煙

4、葉烤房的烘烤過(guò)程進(jìn)行研究，獲得烤房?jī)?nèi)部的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)等分布情況，并通過(guò)改變外部條件進(jìn)行計(jì)算試驗(yàn)，用最小的代價(jià)獲得更好的烘烤過(guò)程控制，使得整房煙葉的烘烤質(zhì)量提高。當(dāng)其他地區(qū)推廣應(yīng)用熱泵型烤房時(shí)，可以提供相應(yīng)的理論依據(jù)和物理模型，減少實(shí)驗(yàn)重復(fù)試驗(yàn)，降低投資額。
　　濕煙葉在密集型烤房?jī)?nèi)排列密集，肉眼都無(wú)法分辨排列間隙，在模型中可以假設(shè)認(rèn)為煙葉是連續(xù)、均勻分布的多孔介質(zhì)，烘烤過(guò)程中發(fā)生的物理化學(xué)變化也可以認(rèn)為是連續(xù)的。煙葉烘烤

5、中不斷發(fā)生著熱空氣與濕煙葉直接接觸，濕煙葉受熱水分蒸發(fā)從排濕口和排風(fēng)口排出從而達(dá)到排除煙葉內(nèi)部水分的目的。整體烤房煙葉烘烤質(zhì)量的好壞，與烤房?jī)?nèi)溫濕度、風(fēng)速等條件密切相關(guān)。本文采用數(shù)值計(jì)算與實(shí)際測(cè)試相結(jié)合的方法研究重慶市巫山縣烤煙點(diǎn)的熱泵系統(tǒng)烤煙過(guò)程，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）以煙葉烘烤為研究對(duì)象，基于多孔介質(zhì)的傳熱傳質(zhì)理論，根據(jù)干燥過(guò)程的邊界條件和物性參數(shù)變化，通過(guò)合理的假設(shè)條件，使用ICEM軟件建立干燥過(guò)程的物理模型，并利用

6、FLUENT軟件對(duì)其熱濕傳遞過(guò)程進(jìn)行了分析，獲得了烤房?jī)?nèi)的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)等參數(shù)的分布。該方法同樣適用于其他有著類(lèi)似烘烤屬性的多孔介質(zhì)，為工程實(shí)際應(yīng)用提供計(jì)算參考。
　?。?）以中國(guó)重慶市巫山縣某實(shí)際熱泵烤房為測(cè)試對(duì)象，測(cè)試分析了煙葉干燥過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的分布情況，獲得了不同工藝階段下烤房?jī)?nèi)煙葉烘烤溫度變化以及水蒸氣濃度變化規(guī)律。
　　（3）在現(xiàn)有烤房性能以及風(fēng)機(jī)選型等的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變墻體保溫性能以及循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)