一种基于热泵的鱼片类海鲜隧道烘干系统的除湿控制方法与流程

文档序号:13113040
一种基于热泵的鱼片类海鲜隧道烘干系统的除湿控制方法与流程
本发明涉及隧道烘干技术领域,具体是一种基于热泵的鱼片类海鲜隧道烘干系统的除湿控制方法。

背景技术:
目前,很多鱼类食品企业对水分含量很大的鱼片海产品的大批量去湿加工,一般采用燃煤或燃气锅炉加热的方法,将海产品堆放在烘干室内,利用锅炉加热干燥的空气,再利用经过高温干燥的空气带走海鲜产品的水分,达到除湿的目的。有一种利用热泵技术的烘干除湿系统,热泵烘干的原理如下,空气通过风机强制循环,空气中水分接触到热泵机组蒸发器的低温翅片表面,冷热交替后,水蒸汽变成水珠在翅片表面凝结,通过接水盘汇集后排出,除水后的空气再经过冷凝器加热后由循环风机重新排至室内,这样即降低了室内循环空气的湿度,同时冷凝器通过散热提升了空气的温度,使得被烘干物的水分更易于散出。从效果上看,热泵烘干系统与锅炉烘干系统相比,不需要煤炭或燃气能源,且自动化程度高,能极大降低能源成本以及人工成本,能效比非常高,热量循环利用,既经济也环保,烘干产品的温湿度更容易控制。目前市场上运行的热泵烘干系统,一方面制冷量不太大,另一方面除湿的效率仍然没有达到应有的程度,其节能效果没有充分发挥出来。其最主要的原因是热泵系统各部分的控制没有得到有效的协调,其中一项关键技术是蒸发器的温度控制,该温度控制过程很难掌握。系统的出水量和出水效率,与空气的含湿量变化,风速,蒸发器的面积,压缩机的制冷效率等几个因素有关。其中有关含湿量的变化参数很重要,含湿量变化的预测存在下面几个问题:(1)空气中的含湿量多少与烘干鱼类海鲜的含水量不成正比,其与鱼类海鲜的种类、形状、厚度、大小、密度和水分的蒸发速度以及环境温度和环境湿度等有很大关系;(2)烘干过程中,用户经常把半晒干的鱼片和含水较多的新鲜鱼片混在一块烘干;(3)烘道内各处的温度和风速分布不一致,比较长的隧道通常需要2.5至3小时左右,人工把烘道内的被烘干物料进行倒车处理,把干湿程度不一的烘干物倒换一下,在倒换的过程中,需要人工拉出来,再送进去,一般半个小时左右,倒车期间,需要敞开门,室外的含湿量较高的空气会跑进去。(4)烘干过程中,用户可能随机的同时烘干其他不同种类的物品,或者放进新鲜的海产品,这些都会影响空气中的含湿量变化曲线的预测。从理论上说,随着除湿的进行,定量烘干的海产品水分会越来越小,空气中的水分也越来越小,为了降低整机系统的耗电,压缩机和风机等需要使用变频压缩机和变频风机,以逐渐适应这个烘干过程中的参数变化,从而达到节约用电的目的。所以烘干过程中,应该根据室内温湿度的变化来控制变频压缩机的工作频率、压缩机系统的节流阀开度、变频风机的风速等,只有各部分有效协调,才能使得整个系统的效能最高,这个过程控制很复杂。实际应用中,变频压缩机和变频风机的成本太高,为了简化控制过程,并大幅降低造价成本,本申请采用了固定频率运行的普通压缩机,节流阀采用机械的热力膨胀阀来调节热泵系统中制冷剂的流量和压力,循环风机和除湿风机则选择普通额定频率为50赫兹的非变频风机,运行时,循环风机始终以50赫兹运行;除湿风机采用轴流风机,虽然是额定50赫兹的,但其也可在30赫兹至50赫兹相对小范围内进行变频控制。这样在运行中,主要考虑除湿风机的相对小范围变频控制,通过除湿风机的变频控制,控制流经蒸发器的风速,使得蒸发器翅片的换热速度能够沿着整机最大出水效率的方向进行,当沿着出水效率最大的趋势时,整机系统的效率同时也是最高的。为了简化控制过程并降低造价成本,本发明设计了基于上述思路的一个利用热泵蒸发器除湿循环和外新风循环两方面除湿的简单、实用、也很高效的热泵烘干系统,并利用实验的出水量变化数据等参数拟合了一个近似的公式,在实际中根据该公式控制蒸发器的温度,总体上实现了出水量效率尽量高的温湿度控制趋势。

技术实现要素:
本发明要解决的技术问题:提供一种基于热泵的鱼片类海鲜隧道烘干系统的除湿控制方法,通过控制热泵机组系统的蒸发器翅片温度,并辅以热泵机组的内外冷凝器切换,以及引入外部干燥新风循环的风量控制,来实现整机系统的最大出水除湿效率控制。本发明的技术解决方案是:一种基于热泵的鱼片类海鲜烘干系统的除湿控制方法,其特殊之处在于:所述基于热泵的鱼片类海鲜烘干系统包括循环风道、位于循环风道中的循环风机2、位于循环风道中的除湿风机7、控制除湿风机频率的变频器、位于循环风道中的全热交换芯体5以及热泵机组;所述热泵机组包括非变频的压缩机、室内冷凝器3、室外冷凝器9、节流装置以及蒸发器6,所述压缩机的出口依次通过室内冷凝器3、节流装置、蒸发器6与压缩机的入口连接,所述室内冷凝器3和室外冷凝器9并联;所述室内冷凝器3、蒸发器6均位于循环风道中;所述室外冷凝器9安装于循环风道之外;待烘干物料4位于室内冷凝器3和全热交换芯体5A风道的进风口侧之间;所述蒸发器6位于全热交换芯体5A风道出风口一侧,所述全热交换芯体5的A风道出风口与所述全热交换芯体5的B风道进风口联通,所述除湿风机7位于全热交换芯体5的B风道出风处;循环风机2出风侧的风依次通过室内冷凝器3、待烘干物料4后,一部分直接回到循环风机2的进风侧,一部分经全热交换芯体5的A风道、蒸发器6、全热交换芯体5的B风道、除湿风机7后回到循环风机2的进风侧;所述循环风道上还设置有新风入口1;所述新风入口1处安装有可以调节进风量大小的风门;所述新风入口1位于循环风机的出风口侧;所述隧道烘干系统还包括安放有负压风机8的排风管路24;所述排风管路24的入口位于待烘干物料4与所述全热交换芯体5A风道入风口之间,所述排风管路24的出口位于循环风道之外;所述基于热泵的鱼片类海鲜烘干系统的除湿控制方法,包括以下步骤:1】启动循环风机,使循环风道内的风循环起来,并使经过物料表面的平均风速为3-6米/秒;2】启动压缩机和除湿风机,通过室外冷凝器的开闭以及风门开度的调节来控制循环风道内的温度在设定的范围之内;采集循环风道内靠近蒸发器侧的温湿度以及蒸发器翅片的表面温度;根据循环风道内靠近蒸发器侧的温湿度计算循环风道内靠近蒸发器侧的含湿量x,x的单位为g/kg干空气;如果含湿量x>=15,则蒸发器翅片的目标温度y为12摄氏度;如果7=<x<15,则蒸发器翅片的目标温度y=0.05215*x^2-0.4749*x+7.059;如果x<7,则蒸发器翅片的目标温度y不小于0摄氏度;3】当循环风道内靠近冷凝侧的温度达到设定的温度下限后,根据步骤2】确定的蒸发器翅片的目标温度y,控制除湿风机的变频器频率,使蒸发器翅片的表面温度快速接近目标温度y值;4】当靠近蒸发器侧的含湿量x小于7的时间超过某个设定时间值时或总的运行时间到,则关闭压缩机、循环风机和除湿风机。上述步骤3】除湿风机的变频器频率控制方法具体如下:如果当前蒸发器翅片的表面温度大于目标温度y,除湿风机的变频器开始以一定的步长频率降频,当随着频率慢慢下降,除湿风机速度降低,流过蒸发器的湿气减少,蒸发器的翅片温度会慢慢下降,当到达目标温度y时,立即停止降频,保持当前频率运行,此后有两种情况:第一种情况,蒸发器的翅片温度慢慢上升,当蒸发器的翅片温度比目标温度y大C摄氏度,就继续降频,然后当蒸发器的翅片温度小于目标温度y时,则停止降频,C的值大于等于0小于等于3;第二种情况,蒸发器的翅片温度慢慢下降,当蒸发器的翅片温度比目标温度y小C摄氏度,则按照以一定的步长频率升频;直到蒸发器的翅片温度大于目标温度y,则立即停止升频,保持频率不变,此后又可能进入第一种情况或第二种情况,依次循环;在上面的两种情况中,如果变频器的频率下降到低于除湿风机的下限频率,则保持下限频率运行;如果频率上升至除湿风机的上限频率,则以上限频率运行,除湿风机的上限和下限频率可以设定。上述步骤2】中,通过室外冷凝器的开闭以及风门开度的调节来控制循环风道内的温度在一定的范围之内是这样实现的:2.1】根据物料种类将整个烘干过程按照时间先后顺序分为N个时段,设定每个时段的温度上限、温度中限、温度下限、湿度上限、湿度下限、运行时间;2.2】启动循环风机的同时,加载第1段时段的六个参数到“当前时段温度上限”“当前时段温度下限”“当前时段温度中限”“当前时段湿度上限”“当前时段湿度下限”“当前时段运行时间”中;利用传感器不断采集循环风道内的靠近室内冷凝器3的温湿度即“冷凝侧温度”和“冷凝侧湿度”、室外靠近新风入口1的温湿度即“外新风温度”和“外新风湿度”;根据“冷凝侧温度”和“冷凝侧湿度”计算“冷凝侧含湿量”;根据“外新风温度”和“外新风湿度”计算“外新风含湿量”;再根据“外新风含湿量”和当前“冷凝侧温度”计算“新风转换湿度”;如果当前传感器测量的“冷凝侧湿度”小于“当前时段湿度上限”,压缩机和除湿风机保持关闭,循环风机保持开启不变,循环风道内的湿度由于循环风带走物料中的水分会自然上升,直至“冷凝侧湿度”大于等于“当前时段湿度上限”,进入步骤2.3】;2.3】启动除湿风机和压缩机,使得空气中的水分冷凝变成水滴排出,循环风道内温度开始上升;如果“冷凝侧温度”达到设定值B后则启动负压风机;此后,如果冷凝侧温度小于等于“当前时段温度下限”,则关闭负压风机,以保持循环风道内温度;设定值B小于“当前时段温度上限”并大于等于“当前时段温度下限”;当传感器测量的当前“冷凝侧温度”大于等于“当前时段温度上限”时,压缩机停止工作,直至“冷凝侧温度”低于设定值D后,重新启动压缩机和除湿风机;或者当传感器测量的当前“冷凝侧温度”大于等于“设定值D”时,不停止压缩机,通过控制风门开度和/或室外冷凝器的开闭,使“冷凝侧温度”一直趋近于设定值D;设定值D小于“当前时段温度上限”并大于等于“当前时段温度下限”;在压缩机运行过程中,如果当前传感器测量的“冷凝侧湿度”小于“当前时段湿度下限”,停止压缩机,循环风机和除湿风机状态不变,以节约电能,如果物料水分蒸发使得“冷凝侧湿度”大于“当前时段湿度上限”,则会重新启动压缩机;2.4】当运行时间到达当前时段运行时间后,当前时段温度上限、当前时段温度中限、当前时段温度下限、当前时段湿度上限、当前时段湿度下限、当前时段运行时间会自动装载下一个时段的参数;直到最后一个时段的运行时间到达后,关闭循环风机、压缩机、除湿风机。上述步骤2.3】中,如果传感器测量的当前“冷凝侧温度”大于等于“设定值D”,不停止压缩机,通过控制风门开度和/或室外冷凝器的开闭,使“冷凝侧温度”趋近设定值D,该过程具体是这样实现的:当传感器测量的当前“冷凝侧温度”首次到达“设定值D”时,如果“新风转换湿度”大于等于当前的“冷凝侧湿度”,说明外新风不比循环风道内的风干燥,风门继续关闭;如果“新风转换湿度”小于当前的“冷凝侧湿度”,说明外新风比循环风道内风干燥,风门开始慢慢打开,由于负压风机的作用,外部干燥的新风会从风门进入循环风道,与风道内的潮湿空气混合,循环风道内的混合潮湿空气再经过负压风机抽出,这样会带走一部分湿气,循环风道内湿度降低,循环风机内的冷凝侧温度受新风温度影响也会有变化,此后按照以下四种情况处理:第一种情况,如果当前的“冷凝侧温度”低于“当前时段温度中限”并大于等于“当前时段温度下限”,则保持当前的风门开度不变;第二种情况,如果当前的“冷凝侧温度”低于“当前时段温度下限”则慢慢减少风门开度,在减少风门开度的过程中,如果温度大于等于“当前时段温度下限”则立即保持当前开度不变;第三种情况,如果当前的“冷凝侧温度”大于等于“当前时段温度中限”并小于“当前时段温度上限”时,则增大风门开度,在增大风门开度的过程中,外新风进入后,可能使得循环风道温度降低,如果“冷凝侧温度”小于“当前时段温度中限”,则立即保持当前开度不变;而如果在增大风门开度的过程中,如果“冷凝侧温度”一直大于“当前时段温度中限”,则不断增大风门开度,直到最大风门开度;第四种情况,如果当前的“冷凝侧温度”大于等于“当前时段温度上限”时,则立即打开室外冷凝器散热降温,然后要一直等到“冷凝侧温度”再次小于等于“当前时段温度中限”时,才关闭室外冷凝器或者启动压缩机。优选的,上述循环风道由室体和若干分隔体分隔形成,所述室体被第二分隔体19分隔为第一室体22和第二室体,所述第二室体被第一分隔体14分隔为第一隔间20和第二隔间21;所述第一分隔体14上设置有用于联通第一隔间20和第二隔间21的第一联通孔15和第二联通孔16;所述第二分隔体19上设置有用于联通第二隔间21和第一室体22的第三连通孔17;所述第二分隔体19上还设置有用于联通第一隔间20和第一室体22的第四连通孔18。优选的,所述循环风机2安装在第一隔间20或第二隔间21中,所述全热交换芯体5设置在第一室体22内紧挨第三连通孔17处,所述全热交换芯体5的A风道进风口紧挨第三连通孔17,所述全热交换芯体5的B风道出风口通过除湿风机7与第四连通孔18联通,所述蒸发器6位于全热交换芯体5的A风道出风口与所述全热交换芯体5的B风道进风口之间;所述第一隔间20和第二隔间21为上下分布或者水平分布。优选的,上述热泵机组还包括用于给室外冷凝器9降温的室外风机10。本发明的优点是:(1)本发明利用成本低廉的普通非变频压缩机和普通非变频风机,使得整体造价成本大幅降低。只利用变频器控制能相对小范围变频的普通非变频风机来控制热泵系统的蒸发器翅片温度,使蒸发器翅片温度尽可能趋近于一条根据实验数据拟合和经验总结出的近似数学模型公式,该公式给出了蒸发器翅片温度与含湿量之间的大体关系,系统只需要控制变频器在除湿风机的变频范围内调节流经蒸发器的风速,使得蒸发器温度最大程度的接近该曲线运行,就可使得蒸发器翅片的换热速度能够沿着整机最大出水效率的方向进行,该方法简单实用。(2)根据烘干时对产品的最佳环境温度要求,优先利用基于新风门开度控制和负压风机启停的新风循环,实现对风道温度的保温调节,新风循环除了调节温度功能,更重要的功能是能带走高温高湿空气,一举两得。当新风门开度也调节不了时,通过切换室内和室外冷凝器的方式向室内和向室内散热,从而达到保温除湿的目的,使得整机系统的可靠性和系统效率最优。(3)本发明采用氟利昂R22,使用于烘干温度要求在30~50摄氏度之间的一般鱼片;如果将制冷剂改为沸点较高一些的制冷剂如R134A等,则本发明提供的除湿控制方案,也适用于烘干对烘干温度要求在45-75摄氏度之间的海带、裙带、无花果、甚至污泥等较高温的热泵烘干系统。附图说明图1为本发明隧道烘干系统整体结构示意图;图2为本发明隧道烘干系统各空间布局图;图3为本发明循环风道内靠近蒸发器侧的含湿量x与蒸发器翅片的目标温度y之间的关系曲线图。具体实施方式如图1,隧道烘干系统,包括循环风道、位于循环风道中2个7.5KW的50Hz的循环风机2、位于循环风道中的一个9kw的除湿风机7、位于循环风道中的全热交换芯体5以及热泵机组,循环风机可以并排设置多组,本发明可以根据情况使用一套或者多套热泵机组。循环风机,用来强制使循环风道内的空气循环,进行空气的热量交换,并使循环风道内风速达到每秒3米-6米,以利于物料向空气散发水分。所述热泵机组包括40P的非变频的压缩机、室内冷凝器3、室外冷凝器9、节流装置以及蒸发器6,所述压缩机的出口依次通过室内冷凝器3、节流装置、蒸发器6与压缩机的入口连接。所述室内冷凝器3和室外冷凝器9并联。热泵机组中的制冷剂选用氟利昂R22,节流装置采用机械的热力膨胀阀来调节热泵机组中制冷剂的流量和压力。循环风机和除湿风机选择普通额定频率为50赫兹的非变频风机,运行时,循环风机始终以50赫兹运行;除湿风机采用轴流风机,虽然是额定50赫兹的,但其也可在30赫兹至50赫兹小范围内进行变频控制,除湿风机通过一个11KW功率的变频器控制。如图2,所述循环风道由室体和若干分隔体分隔形成,循环风道内部空间宽2米,高3米,长10~15米,具体的,如图2,所述室体被第二分隔体19分隔为第一室体22和第二室体,所述第二室体被第一分隔体14分隔为第一隔间20和第二隔间21,第一分隔体14离地面高度2米;所述第一分隔体14上设置有用于联通第一隔间20和第二隔间21的第一联通孔15和第二联通孔16;所述第二分隔体19上设置有用于联通第二隔间21和第一室体22的第三连通孔17;所述第二分隔体19上还设置有用于联通第一隔间20和第一室体22的第四连通孔18;第二隔间21的两侧有2个门,用来进出烘干的物料。所述循环风机2安装在第一隔间20中,所述室内冷凝器3和待烘干物料4设置于第二隔间21内,室内冷凝器负责向室内散热,待烘干物料4位于室内冷凝器3和全热交换芯体5A风道的进风口侧之间;所述全热交换芯体5可以从市面上直接购买,全热交换芯体5的A风道和B风道呈正交叉,全热交换芯体5设置在第一室体22内紧挨第三连通孔17处,所述全热交换芯体5的A风道进风口紧挨第三连通孔17,所述全热交换芯体5的A风道出风口与所述全热交换芯体5的B风道进风口联通,所述全热交换芯体5的B风道出风口通过除湿风机7与第四连通孔18联通,所述除湿风机7位于全热交换芯体5的B风道出风处;所述蒸发器6位于全热交换芯体5的A风道出风口与所述全热交换芯体5的B风道进风口之间,蒸发器负责除湿制冷;所述第一隔间20和第二隔间21为上下分布或者水平分布,图2所示为上下分布。优选的,所述第一室体22的截面呈L形;全热交换芯体5安装在L形第一室体22的拐角处,这样,风从全热交换器的A风道出风口出来后,无法从其他方向、只能从全热交换芯体5的B风道进风口进入全热换热器,最后从全热交换芯体5的B风道出风口出来。循环风机2出风侧的风依次通过室内冷凝器3、待烘干物料4后,一部分直接回到循环风机2的进风侧,一部分经全热交换芯体5的A风道、蒸发器6、全热交换芯体5的B风道、除湿风机7后回到循环风机2的进风侧,除湿风机和全热交换芯体结合,除湿风机吸收烘干隧道靠近蒸发侧的潮湿空气,使之流经全热交换芯体的A风道先预降温,然后经过蒸发器翅片快速降温,使得空气中的水分冷凝成水排出,这时候空气变得干燥一些,但是温度很低,又重新经过全热交换芯体的B风道预升温(同时给A风道的潮湿空气预降温),然后流经除湿风机,被重新吹入隧道的循环风道这个过程是个物理过程,被除湿的空气流经全热交换芯体A风道预降温,可以使蒸发器降温除湿效率提高30%,同时预降温所散发的热量再由全热交换芯体B风道重新回收至少50%的热量,不需要再耗电加热。在第一隔间20的顶面有一个40cm*40cm的新风入口,新风入口处安装有风门,安放在循环风机的出风口侧,用来给室内降温和向室内排入相对干燥的室外空气。风门位置在循环风机的出风口侧,这样可以增加循环风道内的总的风量,总的风量=循环风机的风量+新风风量,如果新风入口设置在循环风机的进风口侧,则总的风量=循环风机的风量。所述隧道烘干系统还包括安放有负压风机的8的排风管路24;所述排风管路24的入口位于待烘干物料4与所述全热交换芯体5A风道入风口之间,所述排风管路24的出口位于循环风道之外。负压风机的风量优选5000-10000立方米/小时。排风管路24的入口位置选择,是因为循环风道内空气循环是从冷凝器侧吹到蒸发侧。冷凝侧相对干燥的空气到达蒸发侧后,变成了相对湿度很大的湿气,中间会吸收物料蒸发的水汽。因此排风管路24的负压风机的8不仅把此处最潮湿的气体抽到室外,还会使得整个循环风道内的气压小于室外的气压,负压有利于货物水分蒸发和降低温度,增加蒸发速度,提高效率;不加负压风机,由于鱼片长时间处于潮湿状态、除湿时间长,导致鱼片颜色陈旧发黄,增加负压风机后,由于湿气蒸发快,鱼片烘干的颜色和味道非常新鲜,卖相好。基于热泵的鱼片类海鲜隧道烘干系统的除湿控制方法,包括以下步骤:1】启动循环风机,使循环风道内的风循环起来,并使经过物料表面的平均风速不小于3米/秒,一般3-6米/秒;除湿风机按照定频50Hz运转;2】启动压缩机和除湿风机,通过室外冷凝器的开闭以及风门开度的调节来控制循环风道内的温度在被烘干产品所要求的温度范围,一般鱼片烘干范围一般在35-45摄氏度之间,大多数烘干上限温度在40摄氏度左右;鱼翅类产品大约在40-50度之间。采集循环风道内靠近蒸发器侧的温湿度以及蒸发器翅片的表面温度;根据循环风道内靠近蒸发器侧的温湿度计算循环风道内靠近蒸发器侧的含湿量x,x的单位为g/kg干空气;如果含湿量x>=15,则蒸发器翅片的目标温度y为12摄氏度;如果7=<x<15,则蒸发器翅片的目标温度y=0.05215*x^2-0.4749*x+7.059;如果x<7,则蒸发器翅片的目标温度y不小于0摄氏度;3】当循环管风道内靠近冷凝侧的温度达到设定的温度下限后,根据步骤2】确定的蒸发器翅片的目标温度y,控制除湿风机的变频器频率,使蒸发器翅片的表面温度快速接近目标温度y值;4】当靠近蒸发器侧的含湿量x小于7的时间超过某个设定时间值(例如5分钟)时,表示循环风道内的含湿量很低,可能是已经除湿完毕,也可以产品表面已经烘干,但还需要回潮,关闭压缩机、循环风机和除湿风机。具体的,上述步骤2】中,循环风道内的温度控制是本系统的一个核心控制,温度不能太高,也不能太低,温度的设置应该保持鱼片的新鲜品质和色泽品质等,还要尽量的有利于快速蒸发到空气中,以尽量短的速度完成烘干的过程。为了鱼片的品质,循环风道内靠近冷凝测的温度上限一般不要超过40度,而下限温度要比上限温度至少要小于3度以上,也就是让循环风道内靠近冷凝测的温度围绕中间温度波动,波动幅度不小于1.5度。一般以2度到3度为宜。温湿度可以设定分时段控制,根据鱼片的厚度和蒸发的快慢进行修改,每个时段有各自的温度上下限和湿度上下限。循环风道内温度的控制主要依靠2个冷凝器,室内冷凝器负责对烘干室升温,当温度大于上限时,室外冷凝器打开把多余的热量排出去。同时也通过风门控制温度,当循环风道内温度大于上限温度时,如果室外空气中含湿量小于循环风道内的含湿量,则打开风门,新风进入即降低了温度,也同时带走循环风道内的水分,并通过负压风机的抽气管道循环排出。风门的开度可自动根据温度调节和手动调节。具体的,步骤2】中,通过室外冷凝器的开闭以及风门开度的调节来控制循环风道内的温度在一定的范围之内是这样实现的:2.1】根据物料种类将整个烘干过程按照时间先后顺序分为10个或更多个时段参数,设定每个时段的温度上限、温度中限、温度下限、湿度上限、湿度下限、运行时间;例如时段1参数:时段1温度上限、时段1温度中限、时段1温度下限、时段1湿度上限、时段1湿度下限和时段1运行时间,时段1温度中限=(时段1温度上限+时段1温度下限)/2,也可以选择其他数值;依此类推;另有一个参数用来选择:“最后时段运行时间到则重新加载最后时段参数”或者“最后时段运行时间到则立即停机”;2.2】启动循环风机的同时,加载第1段时段的六个参数到“当前时段温度上限”“当前时段温度下限”“当前时段温度中限”“当前时段湿度上限”“当前时段湿度下限”“当前时段运行时间”中;利用传感器不断采集循环风道内的靠近室内冷凝器3的温湿度即“冷凝侧温度”和“冷凝侧湿度”、靠近蒸发器6的温湿度即“蒸发侧温度”和“蒸发侧湿度”、室外靠近新风门的温湿度即“外新风温度”和“外新风湿度”、蒸发器表面翅片温度即“蒸发器温度”、压缩机的高压排气压力、压缩机的低压吸气压力、压缩机的高压排气温度等参数;采集的这些参数可以通过显示装置供工作人员观察系统运行情况;根据“冷凝侧温度”和“冷凝侧湿度”计算“冷凝侧含湿量”;根据“蒸发侧温度”和“蒸发侧湿度”计算“蒸发侧含湿量”(也可以不计算);根据“外新风温度”和“外新风湿度”计算“外新风含湿量”;根据“外新风含湿量”和当前“冷凝侧温度”计算“新风转换湿度”,“新风转换湿度”表示如果以当前的“外新风含湿量”的室外新风进入循环风道内后,会被加热到和循环风道内一样的温度,而在这个较高室内温度下,该新风的相对湿度就是“新风转换湿度”;如果当前传感器测量的“冷凝侧湿度”小于“当前时段湿度上限”,表示循环风道中的风比较干燥,无需除湿,压缩机、除湿风机等保持关闭,循环风机则一直运转,除非手动关机,循环风道内的湿度由于循环风带走物料中的水分会自然上升,直至“冷凝侧湿度”大于等于“当前时段湿度上限”,进入步骤2.3】;2.3】先利用变频器以50赫兹最大频率顺序启动1个或2个除湿风机,然后,顺序启动压缩机,室内冷凝器和蒸发器工作,循环风道内温度开始上升;除湿风机的作用是从隧道内的循环风道中抽取潮湿气体,该气体流经“全热交换芯体”预降温后,再经蒸发器急剧降温,使得空气中的水分冷凝变成水滴排出;当传感器测量的当前“冷凝侧温度”到达设定值B(例如,当前时段温度下限或者当前时段温度中限)时,负压风机开启运行,一方面向室外排出潮湿空气,一方面使得循环风道内形成一个负压,有利于被烘干物料的水分蒸发;然而不允许循环风道内的冷凝器温度无限制的上升,当传感器测量的当前“冷凝侧温度”大于等于“当前时段温度上限”时,压缩机停止工作,直至“冷凝侧温度”低于设定值D后,重新启动压缩机和除湿风机;或者当传感器测量的当前“冷凝侧温度”大于等于“设定值D”时,不停止压缩机,通过控制风门开度和/或室外冷凝器的开闭,使“冷凝侧温度”一直趋近于设定值D;设定值D小于“当前时段温度上限”并大于等于“当前时段温度下限”,例如“当前时段温度中限”,要根据当前传感器测量的冷凝侧温度与新风转换湿度,控制风门开度,使循环风道内冷凝侧温度趋近于“设定温度值A”,同时,根据当前传感器测量的冷凝侧温度是否大于等于当前时段的温度上限和是否小于当前时段温度中限来决定室内冷凝器和室外冷凝器的电磁阀切换;具体控制过程如下:当传感器测量的当前冷凝侧温度首次到达“设定值D”时,如果“新风转换湿度”大于等于当前的“冷凝侧湿度”,说明外新风不比循环风道内风干燥,风门继续关闭;如果“新风转换湿度”小于当前的“冷凝侧湿度”,说明外新风比循环风道内风干燥,风门开始慢慢打开,循环风道内湿度降低,循环风机内的冷凝侧温度受新风温度影响也会变化,此后按照以下四种情况处理:第一种情况,如果当前的“冷凝侧温度”低于“当前时段温度中限”并大于等于“当前温度下限”,立即保持当前的风门开度;第二种情况,如果当前的“冷凝侧温度”低于“当前时段温度下限”则慢慢减少风门开度,在减少风门开度的过程中,如果温度大于等于“当前时段温度下限”则立即保持当前开度不变;第三种情况,如果当前的“冷凝侧温度”大于等于“当前时段温度中限”并小于“当前时段温度上限”时,则增大风门开度,在增大风门开度的过程中,外新风进入后,可能使得循环风道温度降低,如果“冷凝侧温度”小于“当前时段温度中限”,则立即保持当前开度不变;而如果在增大风门开度的过程中,如果“冷凝侧温度”一直大于“当前时段温度中限”,则不断增大风门开度,直到最大风门开度;第四种情况,如果当前的“冷凝侧温度”大于等于“当前时段温度上限”时,则立即打开室外冷凝器散热降温,然后要一直等到“冷凝侧温度”再次小于等于“当前时段温度中限”才关闭室外冷凝器;在压缩机、循环风机、除湿风机运行过程中,如果当前传感器测量的“冷凝侧湿度”小于“当前时段湿度下限”,则立刻停压缩机,进入一个暂停状态,循环风机和除湿风机状态不变,负压风机状态根据冷凝侧温度情况启动和停止:如果冷凝侧温度大于“当前时段温度下限”+1摄氏度,则保持负压风机启动状态,如果冷凝侧温度小于等于“当前时段温度下限”,则关闭负压风机,以保持循环风道内温度。总结一下:风门的作用是努力使得循环风道内温度趋近于“当前时段温度中限”。如果风道内温度通过风门调节不了,当大于等于“当前时段温度上限”时则立即打开室外冷凝器散热降温,然后要一直等到循环风道内温度再次小于等于“当前时段温度中限”才关闭室外冷凝器。2.4】当运行时间到达当前时段运行时间后,当前时段温度上限、当前时段温度中限、当前时段温度下限、当前时段湿度上限、当前时段湿度下限、当前时段运行时间会自动装载下一个时段的参数;直到最后一个时段的运行时间到达后,会根据选项“最后时段运行时间到则重新加载最后时段参数”或者“最后时段运行时间到则立即停机”,来确定是否关闭循环风机、压缩机、除湿风机。任何时候,如果压缩机高压大于设定的“高压上限压力”,则无条件打开“室外冷凝器”进行散热降压,并完全打开风门降温,直到压力下降到标准值,以保证压缩机安全。本发明还可以利用触摸屏实现参数设置和调整,触摸屏直观显示隧道内所有参数和压缩机工作情况,各种参数和现场调试等可通过触摸屏设置和手动自动设置。压缩机的高压低压、蒸发器和冷凝器及隧道中的各种温度湿度、含湿量等模拟量信息均实时直观显示,压缩机的各种开关量状态等一目了然。步骤3】中的除湿风机的变频器频率控制是本系统的另一个核心控制,具体控制方法如下:如果当前蒸发器翅片的表面温度大于目标温度y,除湿风机的变频器开始以一定的步长频率(例如0.1Hz/s)降频,当随着频率慢慢下降,除湿风机速度降低,流过蒸发器的湿气减少,蒸发器的翅片温度会慢慢下降,当到达目标温度y时,立即停止降频,保持当前频率运行,此后有两种情况:第一种情况,蒸发器的翅片温度慢慢上升(这个过程中,除湿风机频率不变),当蒸发器的翅片温度比目标温度y大A摄氏度,就继续降频,然后当蒸发器的翅片温度小于目标温度y时,则停止降频,A大于等于0小于等于3;第二种情况,蒸发器的翅片温度慢慢下降(这个过程中,除湿风机频率不变),当蒸发器的翅片温度比目标温度y小A摄氏度,则按照以一定的步长(例如0.1Hz/s)频率升频;直到蒸发器的翅片温度大于目标温度y,则立即停止升频,保持频率不变,此后又可能进入第一种情况或第二种情况,依次循环;在上面的两种情况中,如果变频器的频率下降到低于除湿风机的下限频率,则保持下限频率运行;如果频率上升至除湿风机的上限频率,则以上限频率运行,除湿风机的上限和下限频率可以设定。步骤2】中循环风道内靠近蒸发器侧的含湿量x与蒸发器翅片的目标温度y之间的关系是通过如下实验得出的。在如图1和图2所示的烘干隧道室内,在烘道接近满仓鱼片的烘干条件下,不考虑每2个半小时左右倒车要开门进入室外空气等因素,也不考虑负压风机抽出的湿气含有水量等因素,连续采集一次运行完整烘干过程中的实验数据样本组,在运行中随机改变除湿风机的工作频率,希望能改变蒸发器的换热速度,从而改变蒸发器翅片的温度,记录每次改变频率的出水速率、最影响出水速率的蒸发侧温湿度和蒸发侧含湿量以及蒸发器翅片温度几个重点参数。每组数据样本都包括一个出水速率,该速率在开始时为0,因为系统启动后接近半小时左右,接水盘才开始出水,使用15千克容量的容器和计时器测量平均的出水速率,即每秒的出水量,每次接满15千克水时,记录所用的时间,该时段的平均出水速率=15千克/所用时间,在烘干运行的后期,由于空气中含水量已经很少,能观察到的出水速率也为0,此时系统主要依靠负压风机抽空和新风循环引入高温干燥气体带走水分除湿。每组样本记录数据包括:每接满一次水的最后时刻的系统已启动运行时间、最后时刻的蒸发器翅片温度、最后时刻的蒸发侧温湿度以及根据该温湿度计算的蒸发侧含湿量、最后时刻的冷凝侧温湿度以及根据该温湿度计算的冷凝侧含湿量,最后时刻的外新风温湿度以及根据该温湿度计算的外新风含湿量、压缩机的运行状态等作为建立预测公式时的参考。根据这些参数利用matlab预测,在样本拟合的最大出水速率条件下的蒸发侧含湿量和蒸发器翅片温度之间的近似关系,并考虑烘干后期空气中含湿量太低会引起蒸发器翅片的结霜问题等,经综合比对分析后,得出在本系统设计下能使得系统按照最大出水速率运行的烘干隧道的蒸发器侧随机含湿量与蒸发器翅片温度之间的大体关系曲线,如图3所示。如果按照预测的蒸发器翅片温度与蒸发侧含湿量之间的大体关系曲线运行,则系统的出水速率应该接近最大,整机系统的效率也同时接近最高。为了近似实现这个目的,系统只需要自动控制变频器在除湿风机的变频范围内调节流经经蒸发器的风速,使得蒸发器温度能够最大程度的接近该曲线运行,这样就可使得蒸发器翅片的换热速度能够大体沿着最大出水速率的方向进行,该方法简单实用。如果含湿量x大于等于15,则蒸发器的温度只要大于等于12摄氏度,出水量基本是接近最大的趋势,蒸发器的温度维持12度左右即可,此后即使蒸发器温度再增大,出水量也不会发生太多变化。因此蒸发器的温度不需要太高,如果太高,则需要增加风速,会浪费电能。如果7=<含湿量x<15,则按y=0.05215*x^2-0.4749*x+7.059;计算目标温度y。如果含湿量x小于7后,只要保证蒸发器的温度不小于0度即可,由于空气中的含湿量太小,而压缩机的制冷量仍然很大,为了保证0度,就需要加快变频器频率,提高风速,但这就增加了功耗,所以,我们采取40HZ固定频率的风速(该参数在实际中可调试),但这样可能蒸发器翅片温度会下降到零下,并会结冰,影响除湿,所以增加除霜控制,当连续蒸发器温度小于零下3度一定时间后,系统进行停机除霜,停机期间,循环风机不停,除湿风机不停,除湿风机会把循环风道内的高温空气吹到蒸发器上,使得蒸发器翅片温度上升。当翅片温度大于10摄氏度后,再重新启动系统。运行中发现,当含湿量小于7以后,蒸发器翅片上基本上不再有明显的冷凝水滴落,空气中的水分此时主要依靠负压风机抽空排出。实际效果对比如下:冬天12月上旬某天,下午15点开始,两个烘干隧道中分别放22车安康鱼片,质量1车均为830公斤,鱼片初始温度6摄氏度,烘道温度下限35摄氏度,上限41摄氏度,湿度下限12,上限38,风速—烘道内货架顶部约6米/秒,货架中间约3.5米/秒,货架底部空隙约7米/秒。烘干隧道A采用变频器控制除湿风机,烘干道内湿度低于设定的湿度下限则停压缩机,然后当水分蒸发后,高于湿度上限时则开机,最后经过14至15小时,然后人工停机,耗电688度。利用水分分析仪,取鱼片样品测量得到鱼片的平均干度大约21.4%。烘干隧道B不采用变频器控制除湿风机,除湿风机始终采用50Hz频率运行,要达到22%左右的干度,整体耗电量约880度左右,运行时间在16小时左右,至少多运行1-2小时。以下给出新风转换湿度的计算方法。根据“外新风温度”“外新风含湿量”“冷凝侧温度”,将“外新风含湿量”转换为在“冷凝侧温度”下的“新风转换湿度”。根据现有技术中的以下两个公式得到。公式1、饱和水蒸气分压力计算公式:Pqb=f(T)的经验公式(1)当t=-100~0℃时:其中:c1=-5674.5359;c2=6.3925247;c3=-0.9677843×10-12;c4=0.62215701×10-6;c5=2.0747825×10-9;c6=-0.9484024×10-12;c7=4.1635019。(2)当t=0~200℃时:其中:c8=-5800.2206;c9=1.3914993;c10=-0.048640239c11=0.41764768×10-4;c12=-0.14452093×10-7;c13=6.5459673公式2、含湿量的计算公式:φ为相对湿度;B=101325Pa。第一步:根据“外新风温度”的范围选择计算Pqb的公式。将“外新风温度”转换为华氏温度,将转化所得到的华氏温度带入Pqb的计算公式求出:外新风温度下的Pqb值。第二步:将求得Pqb和“外新风湿度”带入含湿量的计算公式求出外新风含湿量。第三步:根据“冷凝侧温度”的范围选择计算Pqb的公式。将“冷凝侧温度”转换为华氏温度,将转化所得到的华氏温度带入Pqb的计算公式求出:冷凝侧温度下的Pqb值。第四步:将第二步计算出的外新风含湿量和第三步求得的冷凝侧温度下的Pqb值代入含湿量的计算公式求出:“新风转换湿度”。
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