文献综述

太阳能干燥窑的研究和设计

我国是一个农业大国，干燥作业是农副产品加工过程中一个必要的环节，而且耗能巨大。长期以来大多数农副产品仍然采用原始的推晒法进行干燥。这种自然摊易受虫蚁、苍蝇、晒的方法，干燥周期长，烟尘污染和雨水侵袭，影响产品质量或造成霉烂变质。我国各地太阳能资源丰富，所以设计并且利用太阳能空气集热器为当务之急，它对于提高我国农业生产水平，提高农民的科技应用意识和素质，节省能源和保护环境具有十分深远的意义。

1. 我国太阳能干燥窑现状

80年代以前，国内只有4座太阳能干燥设备，总采光面积仅183m2,自国家“七五”列为重点科技攻关项目后从应用基础研究到生产试验做了许多研究开发,成绩显著建成了10 多座大.中型太阳能干燥示范装置,总采光面积在3000m2 以上。到目前为止全国累计采光面积已达1.5 万m2,已建成各种类型的太阳能干燥器100 多座。中国研制的太阳能干燥器可以归纳为三种类型:温室(辐射)型、集热器型和集热-温室型。主要属于低温干燥器，干燥温度在70C以下。中国的太阳能干燥器已在木材、中草药、陶瓷泥坯、食品、皮革、谷物果品、烟草、肉制品等干燥过程中取得应用。国内研究太阳能干燥的机构主要有中科院广州能源研究所.北京市太阳能研究所、清华大学、天津大学.北京林业大学、华中理工大学、中国科技大学、上海市能源研究所、中科院电工研究所等。10多年来这些单位对太阳能干燥装置的热性能、设计、评价指标、运行工况、测试方式及物料特性等进行了深入的研究，取得了许多实用的成果.在工程中得到了广泛应用。比较典型的示范裝置有: ①建在广东省,用于腊肠、腊肉干燥的太阳能集热-温室型干燥器，采光面积达620m,是世界上为数不多的大型太阳能干燥器之一，采用太阳能和蒸气热能联合供热以满足连续运行的需要、成品日产量达400kg,其节能效果为: 节电21%.节煤20%~40%;②用于甘肃天水饮片厂中药材干燥和河北沧州黄铺果品厂蜜枣等食物干燥的回热式太阳能干燥示范装置.其系统效率为20%~30%.节能40%;③建于浙江省文成县的整体式太阳能农副产品干燥示范装置采光面积为196m2.微机监控并与小水电相结合，多能互补全天候运行.主要用于香菇.木耳等农副产品干燥.系统干燥效率40%左右，干燥周期17~18h(香菇)，投资回收期为两年; ④中科院电工研究所设计建造的800m2 太阳能木材烘干装置。运行温度40~50%.可以日产干木材10t;1994 年建成的昆明建筑木材厂的太阳能-热泵木材干燥系统,它由太阳能加热系统、干燥室、热泵除湿机和微机监测与控制系统四部分组成其中太阳能空气集热器总面积75m2.投资10 万元。从发展方向看，中国太阳能干燥应朝大型化自动化方向发展.研制适用于太阳能干燥装置温度、湿度、风速等监控以及电动风门、电动阀.风机等执行机构自动化操作的工业控制计算机以适应现代化干燥作业的需要。太阳能干燥器的经济效益是明显的应该说在中国的市场潜力是巨大的。

1. 整体式太阳能干燥器的设计和研究

整体式太阳能干燥器是温室型(通常也称为辐射型)干燥器的一种优化设计，它充分吸收了温室型干燥器物料直接吸收太阳辐射的优点,
克服了温室型干燥器的不合理设计和通风不良等缺点。为了研制这一新型的干燥器，我们建造了一座可以改变温室和集热器配比的干燥系统，对不同的物料进行了大量的干燥试验。为了消除物料含水量不同对干燥器效率的影响，我们选取了干燥前后物料含水量大致相同的实验数据进行比较。试验结果表明，以辐射传热为主的温室型干燥器具有较高的太阴能利用效率，其次是集热一温室型干燥器，最差的是自然对流集热器型干燥器。例如，对于杏脯,温室型干燥器的热效率为29%; 集热-温室型干燥器，当两者采光面积之比为1:1时，热效率为17%,采光面积之比为1:2时，热效率为21%; 集热器型干燥器热效率仅12%。通过试验和理论分析，明确了改进温室型干燥器的
途径，建成了整体式太阳能干燥器。

3.集热器型干燥器的设计和研究

集热器型干燥器是利用太阳能空气集热器，先把空气加热到预定温度后再送入干燥室，干燥室视干燥物品的类型多种多样，如箱式、窑式、固定床式或流动床式等。这种干燥器设有集热器。待干燥物品不直接受阳光照射，而是置于干燥室内。被加热的空气由风机送到干燥室，与待干燥物品之间产生对流换热，从而达到干燥的目的。这里的空气加热方式，大多采用专门设计的空气集热器．也可采用一服的热水器．将水加热后．再经过热交换器将空气加热。为使干燥器能连续运行，这种干燥器通常备有简单的蓄热装置以及辅助加热系统。集热器型干燥器的顶部设排气管．经过控制阀门．通向大气。这个阀门配合空气集热器的送风机。根据物品干燥工艺流程的需要、控制进风的流量、温度和湿度。这样，可以保证列提高物品的干燥质量。

4.温室型干燥器的设计和研究

温室型干燥器其温室就是干燥室，它直接接受太阳的辐射能。这种干燥器实际上是具有排湿能力的太阳能温室，集热部件与干燥室结合成一体，是其主要持点。干燥器的北墙通常为隔热墙，内壁涂黑、同时具有吸热相隔热作用，南墙相东西两侧墙，半墙为隔热墙，半墙以上为透光玻璃。温室的地面涂黑，干燥器的顶部为向南倾斜的大面积玻璃盖板，而南墙靠地面的底部开设一定数量的通气孔。在温室的顶部，靠近北墙的部位，设有排气囱、以形成自然对流循环通路。运行过程个，通过安装在排气囱中的调节风门来控制温室内的温度和湿度。待干燥的物品堆放在温室内分层设置的料盘中，或吊托在温室内。阳光透过玻璃盖板直接照射在待干燥物品上，部分阳光为温室壁吸收，于是室内温度逐渐上升，通过对流带走物品蒸发的水分，并从排气囱排出。这种干燥装置和自然摊晒相比．干燥时间可缩短60％--70％。