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黑箱子里面的高科技

2025-08-05

傳統(tǒng)噴霧干燥（開式），為使物料終水含量低，排風溫度往往高達90℃或更高。閃蒸干燥、流化床沸騰干燥，這類使用氣體直接與物料接觸實現(xiàn)干燥效果的工藝，排風溫度也會達到50-80℃左右。尾氣里的溫度意味著能量，如不采取措施任由尾氣排出，也就意味著能量的浪費。尾氣溫度越高，浪費的能量越多。能耗直接與生產成本掛鉤，得成本者得天下。

如何利用尾氣的能量呢？就要利用到熱能回收系統(tǒng)Heat Recovery System。最常見是的熱交換器，讓尾氣與進風不直接接觸，通板式交換器，尾氣熱量傳導給進風，降低了進風加熱時蒸汽或者電能的使用。
德國Romaco集團旗下 Tecpharm 包衣機配置的板式熱交換尾氣能源回收系統(tǒng)同時可以配置熱泵式能源回收系統(tǒng)
板式熱交換器不能最大程度上榨取尾氣里的熱能，回收效率有限。于是，市場上出現(xiàn)了專注于做熱能回收設備的公司，通過等焓轉換，最大限度的榨取尾氣里的熱能。
焓值相等、等焓轉換，加上不會公開設備內部結構的黑匣子系統(tǒng)，讓這套裝備倍感神秘。
無需額外加熱使工藝風自行升溫的黑箱子
那么黑箱子里到底有什么呢？沒有那么玄乎，其實里面就是工業(yè)熱泵！
工業(yè)熱泵的工作原理與家用冰箱相同，把低溫環(huán)境的熱量搬運至高溫環(huán)境中。使用熱泵可以從余熱，比如噴霧干燥、閃蒸干燥等設備的高溫尾氣中回收熱能并再次利用（加熱進風、加熱液體或產生蒸汽），進而實現(xiàn)節(jié)能的目的。
工業(yè)熱泵系統(tǒng)的基本組成部分包括：
蒸發(fā)器：蒸發(fā)器由管路和鰭片構成，外側是低溫廢熱源（如廢氣），內部是冷媒。余熱使冷媒蒸發(fā)，在此過程中吸收能量。
壓縮機：將蒸發(fā)后的冷媒通過壓縮機進行壓縮。壓縮氣體使其溫度和壓力升高，從而產生高溫高壓氣體。
冷凝器：高溫高壓氣體通過冷凝器，在那里它釋放熱量加熱進風。這種熱量傳遞使制冷劑冷凝回液態(tài)。膨脹閥：冷凝的液態(tài)冷媒然后通過膨脹閥或節(jié)流裝置。這種膨脹導致制冷劑迅速冷卻和蒸發(fā)，從而降低其溫度和壓力，為再次進入蒸發(fā)器做好準備。
通過這些過程的循環(huán)，熱泵系統(tǒng)不斷地將熱量從廢熱源搬運出來并再次利用。
要讓馬兒跑就得喂馬兒草。工業(yè)熱泵在搬運熱量的過程中，特別是從把低溫環(huán)境的熱能搬運至高溫環(huán)境中，這種對抗自然溫度梯度的能力也是需要耗能的。這個過程需要輸入能量，通常以電力的形式為壓縮機供電。
性能系數(shù)（COP）是評價熱泵效率的關鍵指標。它被定義為搬運的熱量與運行熱泵所需的輸入能量的比率。
COP越高，表明廢熱利用效率越高。工程師在選擇和設計熱泵系統(tǒng)時應考慮COP，以確保最佳的節(jié)能效果。
當熱泵的COP值為5時，這意味著需要增加1千瓦的電能才能在冷凝器釋放4千瓦的熱量?？梢赃@樣認為，從系統(tǒng)中搬運了5千瓦，自己用掉了1千瓦，等同于在廢氣中提取到了4kW的熱量。
理論上，如果物料中的水分溫度與冷凝器端析出的水分溫度相同，系統(tǒng)管路沒有熱損失，黑箱子搬運能力足夠的話，進風系統(tǒng)確實不需要持續(xù)加熱，只需要向壓縮機提供電力就可以使尾氣溫度拉高至進風溫度要求。
但是，系統(tǒng)是有熱損失的，所以進風端仍需要電或蒸汽來補充能量。即便如此，熱泵系統(tǒng)也大幅度節(jié)省了能耗。

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