摘要：熱泵是一種熱能裝置，它從低溫源吸收熱量，在高溫下作為有用熱能加以利用。就本課題研究方向除濕干燥而言，干燥熱泵的設計不僅可以克服傳統(tǒng)干燥方法所導致的高能消耗的缺點，還能避免嚴重污染。本文基于ABBPLC干燥熱泵的自動控制系統(tǒng)進行研究，在此基礎上設計了整個干燥系統(tǒng)的自動控制方式和PLC的控制程序，再用觸摸屏與之相結合進行實時監(jiān)測，使功能更為完善。其次根據(jù)熱泵干燥系統(tǒng)工作過程中的環(huán)境條件，來采取相應的技術措施對系統(tǒng)設計和基礎理論進行詳細分析，來制定熱泵干燥系統(tǒng)能效評價研究的思路。通過研究滁菊熱泵干燥過程中的系統(tǒng)設計和能量效率評估，為熱泵干燥系統(tǒng)的改良提供根據(jù)。 關鍵詞：熱泵；干燥；能效評價；自動控制系統(tǒng)1緒論1.1研究背景及意義熱泵干燥廣泛用于食品、茶、醫(yī)藥品、礦渣、印刷等領域，具有較大的顯影能力。隨著社會的高速拓展，人們對環(huán)保和節(jié)能的認識越來越深刻，環(huán)保的吶喊越來越高。作為環(huán)保和節(jié)能產品，干燥熱泵越來越受關注。通過熱泵干燥技術的開發(fā)，實驗研究和實用化證明了優(yōu)異的節(jié)能效果研究表明，熱泵干燥在同一條件下，能夠節(jié)約20%-50%能源[1]。國內熱泵干燥技術被得到廣泛研究，目前熱泵干燥技術的開發(fā)主要集中在以下幾個方面：(1)以CO2為工作流體的制冷劑等新的制冷劑的開發(fā)，實現(xiàn)了應用的持續(xù)進步；(2)從最初的樹木干燥到現(xiàn)在的食品、紅茶、醫(yī)藥品、礦渣、印刷等方面的應用；(3)產品的精煉，從外觀上或從函數(shù)上，不僅美觀實用，還實現(xiàn)了模型系列的完整開發(fā)；(4)智能網絡控制系統(tǒng)； (5)新能源綜合應用實現(xiàn)太陽能、地熱能和熱泵互補應用；因此，本課題不僅研究了熱泵滁菊干燥的自動控制系統(tǒng)，還對熱泵干燥過程中能量和能效進行評價研究，這對熱泵未來技術的開發(fā)具有重要意義。1.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀 滁菊是菊目，可用于醫(yī)治肝陽上亢所致的頭暈目眩、高血壓，也可做茶飲[2]。近幾年來，隨著世界工業(yè)化程度不斷提高，出現(xiàn)一種新的能源技術熱泵技術，且受到行業(yè)內的普遍認可。熱泵設備它能夠實現(xiàn)量與量之間的轉換，通過用電工作，可以將自然得到的低熱能轉換成高熱能。1.2.1國外現(xiàn)狀上世紀70年代美國、日本、法國、德國等國家開始使用熱泵來干燥農業(yè)等產品。近些年，熱泵的購買數(shù)量在世界市場急劇增加，這就導致熱泵在工作過程中排放的污染氣體增多和能源的效益差增大，因此，越來越多的國家對熱泵的研究更加深入[3]。如今，在日本，魚、蔬菜、果實、麥芽、茶、明膠、纖維、木材，涂料等熱泵干燥被廣泛使用。根據(jù)國外報告，加熱泵在干燥運行中的應用獲得了顯著的結果。在德國，熱泵被用來干燥木材，干燥時間是干燥方法的兩倍，但能量只節(jié)省了一半，另外，減少變形、破壞，提高品質、利用率。在美國，熱泵干燥的能耗和干燥成本比電加熱干燥的能耗低很多[4]。在一些處理廠里，干燥操作不僅能獲得廉價的熱量，而且還能解決冷藏問題，經濟效益倍加顯著。在北部歐洲，瑞典是熱泵技術研究的先驅。與中國相比，瑞典與熱泵機組相關的熱泵分類不同。在技術水平上，瑞典主要探究系統(tǒng)的垂直地上熱交換器、新熱交換器、系統(tǒng)運用系數(shù)SPF的數(shù)據(jù)問題。熱泵技術中日本的地位遙遙領先于其他國家，并且獲得很多優(yōu)異的成果。現(xiàn)如今還成立了國際熱泵中心，向世界各地推廣熱泵技術[5]。為了推進本國熱泵技術的使用，美國和日本很多發(fā)達國家都發(fā)行了特別的官方指導方針。為了鉆研熱泵干燥系統(tǒng)提升能量效率的可能性，ER-BAYZ等分析了干式食品用地下熱泵干燥系統(tǒng)，系統(tǒng)最重要的部件是冷凝器，表明通過改進系統(tǒng)部件的結構可以提高壓縮器的效率[6]。HawarderMna等通過一般空氣、氮或二氧化碳的媒介，對各種食物（生姜片、蘋果、關島、土豆和木瓜）的空氣調節(jié)熱泵干燥進行了實驗研究，并著重研究了它的顏色、表面空隙率和再水合能力，結果，改性氣氛熱泵干燥對食品質量的影響與真空冷凍干燥相同[7]。1.2.2國內現(xiàn)狀與其他國家相比，中國的熱泵研究相對落后。新中國進入工業(yè)建設熱潮的時候，中國從海外引進了熱泵技術。1980年代后期以后，中國嘗試在干燥運轉中應用熱泵。上海、廣東、天津、北京、遼寧等地有生產單位使用熱泵設備來干燥樹木，但是有些合資的企業(yè)引用了國外的熱泵來干燥纖維等一系列產品，從而實現(xiàn)了節(jié)能和質量的雙重利益。關于熱泵干燥裝置的結構，徐學沖等人對ABBPLC的熱泵干燥控制系統(tǒng)進行了試驗,PLC控制程序和觸摸屏接口被設計用來監(jiān)視熱泵干燥系統(tǒng)的工作狀態(tài)，他們還提出了一種并聯(lián)使用多個熱泵循環(huán)的熱泵干燥系統(tǒng)，提高了熱泵的加熱功率和能量效率比[8]。王教領等采用了熱泵干燥系統(tǒng)，增加了干燥率高的流道器，為了實現(xiàn)新風和回風的合理切換，設計了三方閥變換裝置使冷凝器冷卻和再生通道[9]。卞悅等人設計了4種閉式、半開式型、開式、快速加熱的熱泵干燥機，自動控制了風門的開度[10]。為了使熱泵干燥裝置更理想化，張宇凱等人設計了一種全工序監(jiān)視系統(tǒng)，可以通過結合PLC和模糊控制來監(jiān)測空氣量和干燥室溫濕度，來降低熱泵因為一些不確定因素受到的影響[11]。李曉君在ABBPLC的熱泵干燥控制系統(tǒng)的基礎上，設計了PLC程序和觸摸屏接口，實現(xiàn)了熱泵干燥系統(tǒng)工作條件的監(jiān)控[12]。金蘇敏等研究人員對回熱型熱泵干燥系統(tǒng)進行了探究，在探索過程中他們將熱管當作回熱器,開發(fā)了出一種回熱型熱泵干燥系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的優(yōu)勢在于在原有的基礎上加一個回熱器，系統(tǒng)中的空氣循環(huán)回熱，使循環(huán)空氣再生，不斷提升除濕能力[13]。此外，張璧光通過對臨界除濕干燥曲線和熱泵在干燥過程中除濕的系統(tǒng)區(qū)域進行了詳細的比較分析，得出熱泵干燥自動控制系統(tǒng)運行過程中的一些理論基礎，同時他也將太陽能與熱泵干燥系統(tǒng)結合在一起，使得熱泵系統(tǒng)更加的完善[14]。寧煒、謝大斌分別在高溫、高溫干燥等領域做出優(yōu)異的成果[15]。馬一太、張嘉輝等通過等效溫度法得出熱泵干燥過程中最理想的工作條件，理想蒸發(fā)溫度的定義也由此被提出，并且在實驗過程中他還比較了多種制冷劑的干燥效益，研究出再生循環(huán)的節(jié)能原理[16]。劉蘭等研究了熱泵干燥時間對羅非魚干燥品質的影響,確定了適當干燥溫度和其他因素對干燥品質的影響規(guī)律[17]。羅喬軍等討論了空氣源熱泵在谷物干燥中的應用，提出了適用于高溫低濕氣候地區(qū)的熱泵余熱回收系統(tǒng)，且這個系統(tǒng)可以促進熱泵的除霜[18]。2熱泵干燥系統(tǒng)總體設計2.1熱泵系統(tǒng)結構敘述該系統(tǒng)由干燥裝置和自動控制系統(tǒng)組成。熱泵干燥裝置是主要通過熱冷交替來取締干燥系統(tǒng)原本的干燥設備，這是整個干燥系統(tǒng)的靈魂所在。根據(jù)熱泵系統(tǒng)傳輸?shù)膮?shù)，控制系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測滁菊在干燥過程中的干燥度，再經過一系列的算法來指示執(zhí)行器調整干燥數(shù)據(jù)，監(jiān)測系統(tǒng)警報以防發(fā)生事故[19]。2.1.1熱泵干燥系統(tǒng)構成壓縮機、蒸發(fā)風機、冷凝器和干燥箱等一系列輔助組件組成熱泵干燥系統(tǒng)。本課題熱泵干燥系統(tǒng)的不同之處在于空氣循環(huán)方式。熱泵在干燥的過程中，干燥箱與其他系統(tǒng)組件之間的空氣循環(huán)十分復雜，它是一個帶有熱泵干燥裝置和干燥爐的冷卻系統(tǒng)，用于對濕潤空氣進行冷卻和除濕。當熱泵或接收器中有濕空氣通過時，內部的制冷劑就會吸收來自空氣中的熱量，經過除濕后，干燥潮濕的空氣通過發(fā)熱器流動，再通過冷凝釋放熱量，從外部的空氣進入系統(tǒng)通過熱風加熱后，回到干燥箱循環(huán)干燥。圖2-1空氣回熱循環(huán)過程2.1.2熱泵控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)由上位機、下位機、數(shù)據(jù)采集單元和執(zhí)行機構等一系列裝置構成。上位機上位機（七寸觸摸屏）串口通訊串口通訊下位機下位機執(zhí)行機構部分信號收集執(zhí)行機構部分信號收集出風門進風門電加熱循環(huán)風機冷凝風機壓縮機濕度傳感器1溫度傳感器2出風門進風門電加熱循環(huán)風機冷凝風機壓縮機濕度傳感器1溫度傳感器2濕度傳感器2溫度傳感器1圖2-2控制系統(tǒng)組成3熱泵干燥系統(tǒng)硬件設計3.1熱泵系統(tǒng)結構敘述干燥熱泵系統(tǒng)的各個模塊之間既相互獨立又相互協(xié)調。PLC控制器的一切資源都必須適當調配給各個模塊，以此完成對各系統(tǒng)模塊的監(jiān)測。開始，溫度和濕度傳感器監(jiān)測外部空氣的溫度和濕度，將模擬溫濕度信號轉換為數(shù)字信號并傳輸PLC。PLC對熱泵后的控制進行了確認,并與設定值進行了比較，對主風機、壓縮機、電容器等的效果進行了分析和控制。同時,為了提高實時監(jiān)控系統(tǒng)的操作和控制水平，本課題裝配了一個人機交互模塊（觸摸屏）。PLC與觸摸屏相連，傳輸實時溫濕度數(shù)據(jù)，供觸摸屏應用,同時,經過觸摸屏向PLC發(fā)送用戶指令，控制熱泵的運轉方式。作為中央控制模塊的PLC，在表3-1中表示了資源分配。表3-1資源分配表PLC控制器資源分配用途備注DI0輸入數(shù)字量節(jié)點溫度、濕度的輸入值以及觸摸屏的控制DI0輸入數(shù)字量節(jié)點溫度、濕度的輸入值以及觸摸屏的控制AI0模擬量輸入點與溫濕度模塊相連AI1模擬量輸入點與溫濕度模塊相連COM1人機交互接口與觸摸屏相連ETH程序下載、通訊與外部網絡通訊3.2可編程邏輯控制器總線PLC通常包含電源、中央處理設備、存儲器、輸入/輸出模塊、通信接口模塊、智能接口模塊、編程設備、外部存儲器、計算機接口和其余外部設備[20]。其模塊化組成框圖如圖3-2所示?？偩€智能I/O模板輸出模板輸入模板通訊模板CPU模板智能I/O模板輸出模板輸入模板通訊模板CPU模板上位機或其他通訊設備編上位機或其他通訊設備編程器圖3-2PLC模塊組成框圖(1)電源模塊PLC配有開關電源，特效穩(wěn)定且抗干擾能力強，同時，它可以為外部傳感器提供24伏直流控制電源。(2)中央處理器中央處理器是整個PLC的核心，它是各種系統(tǒng)工作運行的中樞。分為三大類：通用型、單片式和位片式微處理器。它主要收集各類數(shù)據(jù)和程序，將收集到的數(shù)據(jù)儲存起來；將系統(tǒng)運行中運用的程序加載到內存中，根據(jù)結果實時更新寄存器發(fā)出的信號，診斷程序中的故障。(3)存儲器存儲器主要用來存儲熱泵運行中涉及的程序和各類參數(shù)，主要分為讀寫存儲器和只讀存儲器。(4)輸入輸出模塊輸入、輸出模塊也被稱為I/O模塊。通過輸入輸出模塊可以直接訪問工業(yè)網站。(5)通信接口模塊可編程邏輯控制器通過通訊接口直接連接到觸摸屏。此外，遠程I/O系統(tǒng)還包括相應的通訊接口。(6)智能接口模塊智能接口模塊是相對獨立的模塊，并且是PLC的一部分,它主要經過數(shù)據(jù)交換總線與PLC相連。(7)編程裝置先輸入程序，然后進行程序的編輯和調試來實現(xiàn)對PLC實時的監(jiān)測。(8)外存儲器可以使用內存來傳輸用戶程序。(9)人機接口生活中經常見到的人機接口有按鈕、開關、顯示器等。正是人機接口讓操作人員與PLC完成控制交流。3.3人機交互模塊熱泵除濕經過觸摸屏完成人機交互。與傳統(tǒng)的按鈕面板相比，觸摸屏是一種液晶顯示器，該技術廣泛應用于汽車、手機、工業(yè)控制等日常生活中。為了滿足控制系統(tǒng)的需求，我們來看看

GPS-084型號觸摸屏。觸摸屏支持LED顯示器、16.7M色彩、800*600分辨率、350cd/m2、兼容多種系統(tǒng)，有兩個相互獨立的通訊接口[21]。圖3-3觸摸屏在設計本課題時，將TP的PLC串口連接到PLC的COM1串口。TG765-MT還具備USB-B接口，用于高速數(shù)據(jù)傳輸和存儲備份,傳輸速率高達480mbps。3.4溫濕度變送器模塊RS485溫濕度變送器采納先進的CMOS數(shù)字溫濕度傳感器，這是一個復雜的校準程序，能夠完成溫濕度的數(shù)字輸出，可以在多種環(huán)境下運用。防潮外殼由高密度材料和內置防水貼紙組成，具有防潮性，允許更自由地使用工業(yè)表面。異常情況下遠程報警的遠程溫度檢測系統(tǒng)。4基于PLC控制的干燥熱泵系統(tǒng)軟件設計4.1PLC控制過程通過分析熱泵中系統(tǒng)溫度和濕度的測量值并與設定值進行比較，分析了下列各系統(tǒng)在不同工況下的運行情況：(1)當溫度測量值>目標值+上偏差時，回熱器開始運轉，熱泵系統(tǒng)溫度降低；(2)當溫度測量值<目標值–下偏差時，壓縮機和冷凝器開始運轉，熱泵系統(tǒng)溫度升高；(3)當濕度測量值>目標值+上偏差時，壓縮機開始運轉，熱泵系統(tǒng)除濕；(4)當濕度測量值<目標值–下偏差時，滁菊干燥達到理想狀態(tài)，系統(tǒng)停止運行。根據(jù)滁菊干燥的進度，熱泵系統(tǒng)可以選擇“恒定值”和“曲線”兩種運行方式?！肮潭ㄖ怠笔侵笇囟群拖鄬穸纫?guī)定為一定值，手動調節(jié)不同溫度和濕度的設定值；“曲線”形式是指在選擇曲線編號后，在不同的時間依據(jù)曲線設定的溫度和濕度自動運轉。由于PLC控制器需要與不同的硬件模塊進行通訊，PLC控制器程序分為模擬轉換程序、控制系統(tǒng)主程序、運行時間程序、警報復位、保護程序等幾個部分。主程序根據(jù)完成熱泵除濕系統(tǒng)的不同要求來調整軟件子程序。開始開始模式選擇模式選擇設置參數(shù)設置參數(shù)開機開機循環(huán)風機循環(huán)風機、主風機運行壓縮機運轉壓縮機運轉濕度比較溫度比較濕度比較溫度比較 上偏差下偏差下偏差上偏差上偏差下偏差下偏差上偏差壓縮機運行達到控制要求回熱器運行壓縮機運行達到控制要求回熱器運行回熱器運行繼續(xù)運轉繼續(xù)運轉繼續(xù)運轉停止停止結束結束圖4-1PLC控制流程圖4.2模擬量轉換程序一般而言，變化的模擬量都是外部信號，但是PLC只能夠識別數(shù)字量信號，因而必須將變化的模擬量轉變?yōu)閿?shù)字量才能夠發(fā)送給PLC[22]。該系統(tǒng)中，模擬輸入信號的電流幅度為4～20mA，最后，轉換為溫度和濕度信號。在本系統(tǒng)中：溫度/濕度：?20?80/0%RH（A0標準電信號：4?20mA（B0A/D轉換數(shù)值：3277?16383（C0然后，逆變換的方程X=(A0?Am)*(Z?C0)/(Cm?4.3控制系統(tǒng)主程序在熱泵干燥的過程中，由于滁菊物料的溫濕度不同，干燥系統(tǒng)中各組件的工作運行狀態(tài)也就不同。在準備干燥滁菊之前，要檢查熱泵系統(tǒng)是否存在故障，熱泵系統(tǒng)的準備程序是否完善。該系統(tǒng)準備條件程序如圖4-2所示。圖4-2準備條件程序4.4“定值”運行和“曲線”運行固定值的操作是設定一定的溫度和相對濕度，“曲線”模式可以設置各種曲線，各曲線可以在多個步驟內完成?？梢栽O定溫度、濕度、各步驟所需的時間。一個模式不能同時運行，一個模式運行，其他模式重啟[23]。兩種運行方式運行狀態(tài)見圖4-3。本課題設計的系統(tǒng)總共分6種曲線，每個曲線都有20步,在干燥滁菊時能夠根據(jù)不同的需求和不同的溫、濕度來設定曲線的彎曲和步驟。曲線數(shù)和步數(shù)可以根據(jù)干燥過程的需求而增減。由系統(tǒng)設定的曲線數(shù)多，各曲線的步進數(shù)大時，實現(xiàn)曲線間的開關，步對步的程序更復雜，在軟件中將C語言程序輸入功能塊中。在主程序中，調用此函數(shù)提供了一個具有復雜功能程序的便利性[24]。圖4-3兩種模式的運行狀態(tài)4.5運行時間對于熱泵系統(tǒng)時間來說，劃分為總執(zhí)行時間、曲線的執(zhí)行時間、曲線的當前步驟的執(zhí)行時間和曲線的當前步驟的剩余時間。因為系統(tǒng)的執(zhí)行周期變長，所以使用計時器一起選擇計數(shù)器。定時器計數(shù)1分鐘，計數(shù)器計數(shù)1次的次數(shù)。合計數(shù)是時間的全長，單位是分鐘。圖4-4計時程序依據(jù)顯示的時間，能夠從中得出運行時間曲線和當前步長，來計算當前步長的剩余時間。4.6報警、復位與保護1.報警程序設置通道的一個溫度值，當熱泵系統(tǒng)實時溫度過高，熱泵就會發(fā)出高溫的警報。 圖4-5通道溫度比較程序輸入故障：輸入誤差包括各執(zhí)行單元的輸入誤差和高壓保護誤差。故障報警：如果系統(tǒng)輸入失敗或通道溫度過高，將發(fā)出錯誤警報。2.復位程序警報解除后，系統(tǒng)必須重新啟動以清除錯誤。圖4-6系統(tǒng)復位程序3.保護程序該系統(tǒng)設計出高壓保護、低壓保護和電加熱保護。圖4-7保護程序5觸摸屏界面設計上位機主要負責數(shù)據(jù)的監(jiān)控和管理。主控制板提取實時顯示、存儲、存檔、報警等上傳數(shù)據(jù)進行分析和處理。觸摸屏具有高速處理、快速更新圖像和可靠數(shù)據(jù)的優(yōu)點，十分適用于實時監(jiān)測熱泵的運行狀態(tài)。人機界面的主要功能:(1)數(shù)據(jù)設定:打開觸摸屏，其界面顯示兩條曲線，分別代表著溫度和濕度；每一條曲線又細劃為10個區(qū)域，每個區(qū)域的功能就是將設置的數(shù)據(jù)發(fā)送到主程序中，與實際數(shù)據(jù)相比，風機和壓縮機可以被控制。(2)工作模式:觸摸屏分三種工作模式，根據(jù)需求的不同來選擇不同的模式?！昂婵尽蹦Ｊ街饕潜O(jiān)測正在加熱的系統(tǒng)裝置，而不控制其他元件的開關?！昂婵?除濕”模式是既監(jiān)測正在加熱的系統(tǒng)裝置也控制開關[25]。“烘烤+強除濕”模式是基于“烘烤+除濕”模式，使電加熱的啟動更加提前，它適合干燥箱，需要大量的強濕氣和高溫條件。(3)記錄且實時顯示參數(shù):主界面可以顯示溫度、濕度、空氣門開口角度和系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并生成報表記錄和文件數(shù)據(jù)。圖5-1觸摸屏界面6熱泵干燥系統(tǒng)的能效分析熱泵干燥系統(tǒng)有三種材料流循環(huán)，一種是熱泵系統(tǒng)工作介質的內部循環(huán)，另一種是干燥系統(tǒng)的中度循環(huán)，第三種是吹風機內的物質流循環(huán)。干干燥系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)通過干燥介質（即熱泵干燥系統(tǒng)中的能量轉移和傳質載體）相結合。通過對熱泵干燥系統(tǒng)的能效進行評估和?分析，發(fā)現(xiàn)熱泵干燥系統(tǒng)能源效率損失的原因，為干燥系統(tǒng)的改善提供基礎[26]。在熱泵干燥系統(tǒng)理論的基礎上，闡明了熱泵干燥系統(tǒng)的能量結構和?效率，通過對熱泵干燥系統(tǒng)的損失分析，確定熱泵干燥系統(tǒng)能源效率損失的原因，為改善熱泵干燥系統(tǒng)和評價熱泵干燥系統(tǒng)的能耗提供理論基礎。6.1熱泵干燥系統(tǒng)的能效評價指標熱泵干燥系統(tǒng)綜合能效評價指標如下：(1)熱泵的制熱性能系數(shù)COP。熱泵的制熱系數(shù)定義為熱泵所產生的熱能與熱泵工作過載中消耗的熱能的比率，即COP=QCW式中，QC是熱泵的產生熱能量，kW；WC為熱泵工作中消耗的功率,(2)熱泵干燥系統(tǒng)的單位能耗除濕量SMER。熱泵干燥系統(tǒng)每單位能耗的除濕是反映熱泵干燥系統(tǒng)綜合功能的主要指標，定義為每單位能耗可除去的水量,其公式表達為SEMR=MWt式中，M為水分蒸發(fā)量,kg；W為總耗能功率，kW;t為干燥時間，h。(3)熱效率ηt（6-3）COP評價指標直觀、明確，但是它只是衡量能源消耗和能源效率的一個指標，不能反映能源質量的差異，熱泵系統(tǒng)的能效并不能得到充分的體現(xiàn)。SMER作為反應熱泵干燥系統(tǒng)的主要綜合性能指標，僅代表整個系統(tǒng)的能效，不能分析各組成部分的能量損失。能量平衡只能作為一個評價指標來考慮，而不考慮能源差異或直接考慮能源消耗和數(shù)量損失。?定義：在特定的環(huán)境條件下，通過一系列的變化和有效的工作，最終達到與環(huán)境平衡所做的最大功。?代表從功能的角度考慮能量的可轉換部分，不只要考慮數(shù)量，還要考慮品質[27]。?可以表示系統(tǒng)在某種狀態(tài)下做最大功的限度。通過對熱泵干燥系統(tǒng)的分析，可以正確認識該系統(tǒng)的節(jié)能效果?？梢杂?效率ηex（6-4）式中，EX.gain為系統(tǒng)在熱力過程中被利用或收益的?；E熱泵工質循環(huán)與環(huán)境沒有質量交換，工質的?值計算只需考慮物理?，即熱量?和冷量?。圖6-1熱量?如圖6-1所示，在溫度為T0的環(huán)境條件下，熱源提供給的熱能能夠轉變成最有用的工作，并且熱的部分會轉換成熱量?,熱源通過系統(tǒng)邊界轉移的熱量，用EX.Q表示，所能獲得的最大有用功，用δW(6-5)這個最大有用功就是熱量?EX.Q(6-6)由上式可見，熱量?是熱量Q12所能轉化的最大有用功，其值取決于熱量Q在工業(yè)過程中，熱泵系統(tǒng)在工作時溫度低于周圍溫度的物體交換的熱量是冷卻能力，低于環(huán)境溫度的系統(tǒng)吸入熱量的冷量時做出的最大有用功成為冷量?，用表示EX.Q。冷量?與熱量?的計算方法相同，只是符號相反。可以看出，能量?是一種狀態(tài)系統(tǒng)的最大工作容量的度量，用于評估過程的能量效率并找到改進過程的技術和方法。6.2熱效率和?效率的比較根據(jù)熱力學第一定律，熱效應分析揭示了系統(tǒng)的運動、轉化、使用和損耗。?效率分析基于熱力學第一定律和熱力學第二定律，本文從性能質量與性能數(shù)量相結合的角度，闡述了該系統(tǒng)的運行、處理、使用和損耗。熱效率分析，如熱效率分析，只從能量的多少來分析能量的傳遞、轉化、利用和能量損失[28]。與?效率分析相比，熱效率分析有兩個明顯的缺點,首先，熱分析中的能量損失是指環(huán)境能量的直接損失，在干燥過程中，不可逆過程造成的損失被忽略，數(shù)量保持不變，然而，這減少了能量的質量。因此,不可能用熱效率作為評價指標來確定能量損失的類型.其次，根據(jù)不同的能量平衡，制定了評價指標，并對熱效率進行了分析，式6-3中收入的能量與消耗的能量常常是不同質的能量。而采用?效率分析就不會出現(xiàn)上述兩種問題。6.3熱泵干燥系統(tǒng)的?分析熱泵系統(tǒng)和干燥系統(tǒng)構成熱泵干燥系統(tǒng)。根據(jù)熱泵干燥系統(tǒng)各部分的分析，已知熱泵干燥系統(tǒng)的能源利用，能夠制作對應的措施。熱泵干燥系統(tǒng)中工作流體循環(huán)和環(huán)境之間沒有質量交換，工作流體的分析僅需要考慮包括熱和冷卻能力的物理參數(shù)。干燥系統(tǒng)的介質具有吸濕容量和環(huán)境的溫度差，必須考慮擴散?、熱能?、機械?的影響?？茖W的?分析熱泵干燥系統(tǒng)使用。6.4本章小結提供熱泵干燥系統(tǒng)的能量平衡公式，分析熱泵干燥系統(tǒng)，分析了熱泵干燥系統(tǒng)中壓縮機、膨脹閥、冷凝器、蒸發(fā)器和干燥室的損耗，與傳統(tǒng)的能量效率評估相比，可以更準確地理解用于干燥的熱泵系統(tǒng)的可行性，基于能量效率分析的結果，提出了幾種減少熱泵損耗的建議;對干燥室的熱量?及?效率進行了分析。結論在國內外現(xiàn)有的熱泵技術基礎上，完成了以PLC為中心控制器的熱泵式除濕干燥系統(tǒng)的設計。通過分析干燥滁菊過程中的系統(tǒng)需求，熱泵干燥自動控制系統(tǒng)的一系列軟件和硬件設計得以完成，完成主要工作如下：1.結合網絡上現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析和查閱機械手冊，具體了解了國內外熱泵干燥系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和技術，制定出基于PLC控制的滁菊熱泵干燥系統(tǒng)的完整設計方案。2.選擇合適的干燥熱泵系統(tǒng)的硬件，秉持以PLC為核心的硬件控制系統(tǒng)。在檢測到模擬信號之后，將模擬信號轉換為數(shù)字信號并發(fā)送到PLC，然后我們分析和處理PLC控制主風機、循環(huán)風機、壓縮機、電容器、發(fā)電機的效果，實現(xiàn)溫濕度控制[29]；同時，將PLC連接到觸摸屏上，實現(xiàn)良好的人機交互。3.設計一系列干燥熱泵系統(tǒng)的軟件組成，比如編輯程序、觸摸屏實時監(jiān)測信息等。由干燥熱泵PLC控制系統(tǒng)主要模塊的測試與分析,試驗結果表明,該系統(tǒng)能滿足低能耗物料的干燥要求,結果表明,所設計的系統(tǒng)能夠有效地工作。4.影響?分析只考慮能量的使用，忽略了干燥系統(tǒng)的客觀效果，對熱泵的使用條件也不清楚,造成熱泵干燥過程中能效的降低。參考文獻[1]黃毅成,於海明,繆磊,劉紫薇.熱泵干燥技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農業(yè)工程,2020,10(06):61-65.[2]詹歌,賈小麗,龍門,于士軍,羅俠.HACCP體系在滁菊熱泵干制工藝中的應用[J].滁州學院學報,2020,22(02):15-17.[3]李旭林,張梓蘊,王云龍.太陽能與空氣源熱泵耦合供熱技術應用研究[J].農業(yè)與技術,2021,41(08):860-863.[4]鄭春明.熱泵在農副產品干燥中的應用[J].糧油加工與食品機械,1997(02):24-26.[5]徐俊,趙純清,丁淑芳,周勇.空氣除濕方法及其在農業(yè)工程中的應用[J].中國農機化,2012(05):110-112.[6]王麗娟,李憲莉,楊紅,李勝英,呂建,房麗碩,汪磊磊.復合式熱泵系統(tǒng)運行策略的模擬與分析[J].流體機械,2020,48(10):83-88.[7]SitM.L.,JuravliovA.A.,SitB.M.,TimchenkoD.V..ImprovingtheEfficiencyoftheHeatPumpControlSystemofCarbonDioxideHeatPumpwithSeveralEvaporatorsandGasCoolers[J].ProblemsoftheRegionalEnergetics,2016,32(3).[8]雷鋒義.空氣源熱泵熱水機組技術應用研究[J].科技創(chuàng)新與應用,2014(18):2-3.[9]劉麗娟.新型熱泵烘干機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].西南科技大學,2019.[10]黃佳兵.閉式熱泵干燥系統(tǒng)除濕性能與調控技術研究[D].廣州大學,2018.[11]胡珊,黃皓,梁衛(wèi)驅,羅華