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任務(wù)書 課題名稱 10立方米太陽能熱風(fēng)干燥箱設(shè)計(jì) 院（系） 專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 起訖日期 指導(dǎo)教師 20xx 年 1 月 24 日 一、 ? ? ?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容和要求 本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)，要求學(xué)生有一定的工程能力，本課題選題合理，工作量飽滿，機(jī)械制圖要求比較高。 學(xué)生通過本課題的設(shè)計(jì)可以綜合大學(xué)4年所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力，特別是工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、制冷、熱泵技術(shù)及相關(guān)專業(yè)課程的知識(shí)應(yīng)用，同時(shí)有要有一定創(chuàng)新能力。本畢業(yè)設(shè)計(jì)資料比較欠缺，所設(shè)計(jì)要求學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、總裝圖和零部件圖紙的設(shè)計(jì)，通過本畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)有利于學(xué)生工作盡快適應(yīng)工作崗位的要求設(shè)計(jì)。 主要設(shè)計(jì)參數(shù)： 已知環(huán)境條件： 干球溫度：60℃ 相對(duì)濕度：70% 干燥箱容積：10立方米 太陽能集熱板面積：設(shè)計(jì)中確定 二、 ? ? ?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖紙內(nèi)容及張數(shù) 主要內(nèi)容： 太陽能干燥箱的設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、查閱資料，要求查閱相關(guān)資料，中文文獻(xiàn)25篇以上，英文文獻(xiàn)5篇以上，了解冷太陽能干燥箱工作原理，寫文獻(xiàn)綜述，并作開題報(bào)告； 2、 環(huán)境工況及需求分析； 3、空氣循環(huán)熱力計(jì)算： 4、室外換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算； 5、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，重點(diǎn)在總圖和各換熱器的設(shè)計(jì)圖紙上。 內(nèi)容： 1、 零部件圖紙（折1#圖紙6張以上） ????? 2、完成干燥箱的設(shè)計(jì)說明書； ??? 3、完成干燥箱的設(shè)計(jì)； 三、 ? ? ?? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 無 四、 ? ? ?? 其他 無 五、 ? ? ?? 參考文獻(xiàn) 至少25篇中文、5篇英文 六、 ? ? ??畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排 起訖日期 設(shè)計(jì)（論文）各階段工作內(nèi)容 備 注 起訖日期 設(shè)計(jì)（論文）各階段工作內(nèi)容 備 注 文獻(xiàn)綜述、英文資料翻譯 ? 開題報(bào)告 ? 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ? 圖紙?jiān)O(shè)計(jì) ? 寫論文，準(zhǔn)備答辯 ? ? ? ? 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在學(xué)院： 專 業(yè)： 翻譯原文： Study of orange peels dryings kinetics and development of a solar dryer by forced convection 指導(dǎo)教師： 201XX 年3 月 25 日 橘子皮干燥動(dòng)力的研究和強(qiáng)制對(duì)流太陽能干燥器的發(fā)展現(xiàn)狀 Romdhane Ben Slama Michel Combarnous 摘要：該太陽能干燥器項(xiàng)目旨在利用太陽能作為熱源，在該地區(qū)頻繁使用，用于干燥易腐爛的產(chǎn)品。太陽能干燥器利用自然光來干燥產(chǎn)品，不會(huì)降低產(chǎn)品的干燥質(zhì)量。干燥裝置主要由太陽能空氣集熱器和干燥室組成。將太陽輻射轉(zhuǎn)化為熱的太陽能集熱器，在流動(dòng)的空氣中增加了適當(dāng)?shù)膿醢迥苁蛊溆行栽黾?。收集器的效率可以達(dá)到80%。集熱器的出口端的熱空氣到達(dá)干燥室，該干燥室中的熱傳遞與該產(chǎn)品干燥是通過對(duì)流來完成的。干燥動(dòng)力學(xué)的研究表明，除了對(duì)溫度和干燥的空氣速度的依賴性，干燥速率也取決于干燥產(chǎn)品的切片方式。主要在于干燥空氣與產(chǎn)品的接觸表面，因此，在濕基含水率在一個(gè)天中從76%降低到13%。然后，我們以健康的方式獲得干燥的產(chǎn)品，并在如此頻繁風(fēng)沙的該地區(qū)使用任意干燥空氣來干燥產(chǎn)品，這樣不會(huì)降低任何更多的干燥產(chǎn)品的質(zhì)量，而且干燥的總效率達(dá)到28%。 由Elsevier出版有限公司出版 關(guān)鍵詞：太陽能；干燥；橘子；對(duì)流；動(dòng)力學(xué)；效率 1.引言 在突尼斯，太陽能是非常豐富的，特別是在南方。因此，使用太陽能在越來越多的在干燥領(lǐng)域（能源安全和環(huán)境保護(hù)）將是明智和有利可圖的。兩種類型的烘干機(jī)，直接和間接式干燥機(jī)，在這里提出的設(shè)想，進(jìn)行測(cè)試的是國民學(xué)校的工程師加布，在突尼斯，以干燥的農(nóng)業(yè)食品產(chǎn)品為目的，例如橘子皮。橘子皮富含維生素C，研究表明它們可以降低血液中的膽固醇水平。在我們的這片地區(qū)，突尼斯南部，它是常見于干燥干棗，香料，辣椒，魚等。 在此之前，已經(jīng)進(jìn)行了一項(xiàng)干燥動(dòng)力學(xué)的研究。對(duì)同一時(shí)間的間接和直接干燥進(jìn)行了測(cè)試。 在全球，太陽能干燥的類型很不同。我們可以列舉其中的一些： l 工業(yè)干燥器隧道式煙囪（自然條件—對(duì)流）：太陽能集熱面收集太陽能使 命名 AH 時(shí)間角度 d? Ta 環(huán)境溫度 K C 比熱 JKg-1K-1 W，X 產(chǎn)品含水量 Kg/Kg DM DH 擴(kuò)散太陽輻射入射到水平平面 Wm-2 u 由正常的角和附帶的太陽光線形成的 D(i) 擴(kuò)散太陽輻射入射到集熱器 Wm-2 角度 d? GH 總太陽輻射入射到水平平面 Wm-2 V 空氣流速 m/s G(i) 總太陽輻射入射到集熱器 Wm-2 (t) 太陽偏角 d? h 太陽緯度 d? 地點(diǎn)緯度 d? i 太陽能集熱器傾斜度 d? 反照率 ID 直射太陽能量 Wm-2 效率 LV 汽化潛熱 JKg-1 T0 一天的計(jì)算時(shí)間 h m 水分蒸發(fā)量 Kg 指數(shù)： Q 所獲太陽能量 kWh i, in 初始 QV 體積吞吐量 m3s-1 f 結(jié)束 S 集熱面積 m2 u 有用的 Ti 產(chǎn)品初始溫度 K re 收到的 e 入口 s 出口 i 其轉(zhuǎn)換為熱能，這種干燥機(jī)一般用于工業(yè)(Turhan，2006；Janjaietal，2008；Ferreiraetal，2008)。改進(jìn)它們是由塞西等人（Sethi and Arora，2009）。 l 家用干燥機(jī)： –直接強(qiáng)制通風(fēng)干燥機(jī) (Gauhar etal，1998; Hossain and Bala, 2007; Gbaha et al，2007)。 –太陽能煙囪間接干燥器 (Hachemi et al.,1998; Pangavhane et al., 2002; Lahsanietal.,2004; Jain, 2005). –間接強(qiáng)制通風(fēng)干燥機(jī)(Ben Slamaet al, 1996; Ben Slama and Bouadallah,1996a,b; Hawlader, 2004; Fadhel et al, 2005;Jamali et al,2004; Machlouch et al,2006; Zhiminet al, 2006). –混合式自然對(duì)流太陽能干燥器(Forson et al., 2007). 本文是jairaj（jaira et al.，2009）對(duì)許多熱門品種太陽能干燥器的回顧。 干燥產(chǎn)品的類型也各不相同： l 木頭：它放在一個(gè)充滿熱空氣溫室大棚（bentaieb et al.，2008）。壓力差保證了空氣在煙囪中的流通。 l 檸檬、番茄、辣椒、辣椒、杏、葡萄、肉類、魚、藥草和香料 (Chen et al., 2005; Togrul and Pehlivan,2002; Kamil et al.,2006; Janjaia et al., 2008). l 這項(xiàng)研究的對(duì)象是橘子皮，這涉及到干燥動(dòng)力學(xué)研究及試驗(yàn)干燥器的設(shè)計(jì)。 2. 干燥動(dòng)力學(xué)研究 2.1 對(duì)象 干燥動(dòng)力學(xué)曲線是任何實(shí)際烘干機(jī)制造的關(guān)鍵因素。所以，他們研究各種(Ait Mohamed et al., 2008; Hadri et al., 2008)產(chǎn)品，如辣椒、沙丁魚、香蕉、木材、胡蘿卜等。在這里我們研究橘子皮和描繪它們的干燥動(dòng)力學(xué)曲線。這些曲線是用烘干實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞獲得的，與控制程序，溫度、壓力、風(fēng)量、干燥水分和速度息息相關(guān)。 2.2 干燥動(dòng)力學(xué)的結(jié)果 由于第一種存在表面水的情況下，該產(chǎn)品在開始時(shí)比在最終的干燥速率快。這個(gè)速度是最高的，因?yàn)樵摦a(chǎn)品是分散的（正方形55毫米），因此，包括最高的傳熱表面，在同樣的方式，這個(gè)比例的干燥是正比于加熱的溫度（圖1）和干燥速度（圖2）。最后一條曲線構(gòu)成了橘子皮干燥特征曲線。 在圖3中，從3到4千克水/千克干物質(zhì)的初始水分的基礎(chǔ)上，根據(jù)時(shí)間，水分含量和干燥的速度減少，在12000s時(shí)停止，約3小時(shí)30分，從1.24到2.1米/秒的空氣干燥溫度為75℃。 對(duì)于干燥速度的曲線，在圖4中，我們觀察到的曲線交叉，因?yàn)殡S著空氣流速提高，干燥速率也提高了，在這段時(shí)間結(jié)束的時(shí)候（3小時(shí)30分鐘），產(chǎn)品已經(jīng)干燥了，相反的情況下較低的氣流速度，需要更多的干燥時(shí)間。（見圖5）。 3. 試驗(yàn)干燥機(jī)的設(shè)計(jì) 間接干燥器的設(shè)計(jì)包括三個(gè)不同的部分： l 配備了隔板的太陽能空氣集熱器(Ben Slama,1987,2007;BenSlamaetal.,1996)尺寸2 米1米。 l 干燥的外殼尺寸70厘米70厘米70厘米。 l 一個(gè)電風(fēng)扇，以確保熱空氣從平板太陽能集熱器的強(qiáng)制循環(huán)，50瓦（他們可以由光伏設(shè)備提供）。 3.1太陽能空氣集熱器 集熱器配有擋板，其有利于湍流，從而使傳熱效率提高（見圖6），使用了三種配置： l 最佳擋板的集熱器出現(xiàn)在我們的參考文獻(xiàn)中，即橫向和縱向混合擋板。 l 混合的擋板及集熱器，但是，橫向擋板稍微傾斜的方向，以減少壓力損失。 l 沒有隔板的收集器用于比較。 圖1.含水量和空氣溫度的干燥速率?？諝饬魉? 2.1米/秒 圖2含水率和空氣流速的干燥速率 空氣溫度= 75℃. 圖3時(shí)間和空氣流速的含水量函數(shù) 溫度= 75℃. 收集器有2個(gè)空氣導(dǎo)管： l 一個(gè)是在玻璃和減震器之間存在滯止氣流。 l 另一個(gè)是在吸收減震器和絕緣體之間，包括一些擋板和流通的空氣。 圖4干燥速度函數(shù)的時(shí)間和速度。溫度= 75℃. 圖5間接干燥的照片 擋板放置在絕緣層上，并且固定在該吸收劑上。（見圖7） 3.2 干燥外殼 在集熱器的出口處，將空氣穿過干燥室，并將熱傳遞給該產(chǎn)品用來干燥。為了讓空氣流動(dòng)，兩個(gè)形狀干燥室必須曲折運(yùn)行過程中沒有死角（見圖8）。干燥室中包含幾盤產(chǎn)品，每一個(gè)可以包含多達(dá)三公斤的產(chǎn)品干。。 產(chǎn)品設(shè)置在“盤”內(nèi)的干燥，以這樣一種方式使空氣曲折地流動(dòng)為了獲得較高的傳熱。此外，在干燥外殼中的流動(dòng)更受青睞當(dāng)氣流從簡(jiǎn)單的彎曲流到雙彎曲時(shí)。 因此，空氣是分布方式更均勻的，這樣避免了仍然潮濕的區(qū)域和其他已經(jīng)干燥的區(qū)域的混合。 效率要從20%提高到25%，特別是當(dāng)負(fù)載最高時(shí)（高于10公斤）。對(duì)于低質(zhì)量的產(chǎn)品的干燥，空氣是不受整體運(yùn)行軌跡的約束，但直流產(chǎn)品在開放的空間生產(chǎn)。 圖6太陽能空氣集熱器的詳細(xì)說明: （a）它的組成（b）直擋板(c)斜擋板（d）所產(chǎn)生的流動(dòng) 圖7干燥外殼（a）空氣流曲流（b）雙氣流在彎曲處 3.3操作 在集熱器底部，進(jìn)入底部的環(huán)境空氣被太陽能加熱。由于擋板，傳熱增加，并在集熱器出口處，空氣擁有一個(gè)足夠高的溫度。它通過干燥室，將熱傳遞給該產(chǎn)品以進(jìn)行干燥，并承載其中的水分。然后，它是由一個(gè)低功率的電動(dòng)風(fēng)機(jī)確保與外部進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。 圖8 空氣流量集熱器功能的效率 溫度必然是可變的 4.試驗(yàn)結(jié)果 一方面單獨(dú)測(cè)量大部分集熱器的效率，另一方面測(cè)量整個(gè)干燥機(jī)的效率。我們?cè)跍y(cè)量結(jié)束時(shí)對(duì)被干燥的產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量。 4.1太陽輻射測(cè)量 接收的能量是每天從位于軍事基地附近的氣象站測(cè)量漫輻射DH和總輻射GH的水平輻射量得來的。在水平方向上的測(cè)量轉(zhuǎn)換的集熱器的傾斜計(jì)劃進(jìn)行如下： 在傾斜集熱器的總輻射等于直接和散射輻射的總和，然后： G(i)=(Gh-Dh)(cos(i)+sin(i)/tg(h))+D(i) (1) 也可以在表格中寫下： G(i)=(Gh-Dh)(sin(i+h)/sin(h))+D(i) (2) 與： D(i)=(1+cos(i))/2Dh+(1-cos(i))/2Ghɑ (3) 太陽緯度“小時(shí)”是由其彎曲處的任何時(shí)時(shí)刻給出的： Sin(h)=sin()sin()+cos()cos()cosAH (4) 4.2干燥器能量效率的測(cè)定 溫度用熱電偶鐵康銅測(cè)量，精度±0.5℃,對(duì)于重量，一個(gè)精度為0.01克的天平。干燥的高效利用： e=Qu/Qre with (5) Qu=m(C(Ti-Ta)+Lv) and (6) Qre = (7) 由于它是已知的干燥比在干燥結(jié)束時(shí)的速度快，，然后，一個(gè)恒定的最終水分為15%。 濕效率評(píng)估： h=e (wi - wf) / wi (8) 和wf= 15%的校正效率： c=e(wi-wf)/(wi-15) (9) 正如眾所周知的是，干燥速度初始比在干燥結(jié)束時(shí)快，，那么一個(gè)恒定的最終水分為15%。 4.3試驗(yàn)曲線 通常對(duì)于空氣的太陽能收集器，可以根據(jù)空氣流量（m 3 /小時(shí)/m2）繪制效率曲線（圖8），根據(jù)正常化效益（m 2℃/w）（圖9）。溫度是不恒定的，但取決于太陽能和空氣流量。 即使是適度的流量（35m3 /h/m2），使效率達(dá)到70%最佳擋板和46%沒有擋板的集熱器。這種差異是由于空氣和減震器之間的湍流對(duì)流造成的，甚至?xí)r由于擋板的存在造成的。 4.3.1集熱器效率 在圖10中，能量效率由表達(dá)式給出： =QvCT/(G(i)S) (10) 根據(jù)所使用的擋板的規(guī)定，直或傾斜，效率各不相同。與無擋板的集熱器相比，在流動(dòng)方向的斜板有更好的效率為25%(Ben Slama1987, 2007; Ben Slama et al, 1996).圖9顯示的是60%的效率，作為參考，溫度上升40℃時(shí)無擋板，63℃用直擋板，80℃在陽光下的熱通量為1000W/m2. 4.3.2干燥效率 通過類比太陽能空氣集熱器，根據(jù)被干燥產(chǎn)品初始質(zhì)量的水分含量（圖10）和效益的函數(shù)，給出了兩種類型太陽能干燥器的效率曲線（圖11）（Ben slama et al.，1996；Ben slama和bouabdallah，1996；machlouch et al，2006）。對(duì)于 圖9 太陽能集熱器效率按標(biāo)準(zhǔn)化利潤 圖10 產(chǎn)品干燥初期干燥功能的效率 一個(gè)質(zhì)量為8公斤的產(chǎn)品，要干燥它，效率從20%增加到30%左右，使用大約有輕微傾斜擋板。20%的效率，在直擋板的情況下減少水分含量可能只有3%，在有斜擋板的情況下只有13%。正是由于這樣的事實(shí)，在環(huán)境中的空氣達(dá)到更高的溫度的情況下，使用擋板。 4.3.3壓降 對(duì)于一個(gè)空的干燥器，壓力下降，空氣流量增加。然而，在直擋板的情況下比斜的高。事實(shí)上，傾斜方向的流動(dòng)，利于減少死角，方便冷卻空氣流入。該干燥機(jī)的產(chǎn)品增加壓力損失超過50%的負(fù)載（lahsani et al.，2004）。（見圖12）。 4.3.4 解釋 由干燥動(dòng)力學(xué)研究曲線顯示： 圖11 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化減肥的干燥效率 圖12 空氣流量的壓力降 –在開始時(shí)，隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品的含水量比干燥掉的多，因?yàn)樵陂_始時(shí)，水的存在而在表面上。 –干空氣流速和干燥溫度成正比。 –橘子皮切片提高干燥速度。 –干燥速度隨時(shí)間而減少，并伴隨產(chǎn)品水分的減少。 該試驗(yàn)表明，太陽能集熱器的出口溫度達(dá)到了92℃，而干燥外殼的溫度在50℃。該干燥器使用最佳傾斜角度擋板的集熱器，相比使用了集熱器與直擋板效率提高了14%。后者被證明是不足以降低水分含量，滿意的閾值對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)（也就是說比如15%）。然而，提供斜擋板的方向流動(dòng)，干燥只有一天就足夠了，兩個(gè)條件讓干燥使人滿意，即，溫度和空氣流速足夠高。由于橫向和縱向擋板，可以增加空氣流速并且使湍流器空氣溫度上升。因?yàn)樾睓M隔板所產(chǎn)生的壓力損失在右擋板是不一樣大的。另一方面，在干燥室中的流動(dòng)是優(yōu)先進(jìn)行的，氣流均勻干燥；避免區(qū)域產(chǎn)品是過干的或還是濕的。 4.3.5一些可能的改進(jìn) 有了這項(xiàng)工作，我們結(jié)束了一個(gè)由太陽能空氣集熱器提供的間接太陽能干燥器的設(shè)計(jì)，還包括斜折流板的方向上的流動(dòng)。這些擋板可以使彎曲氣流在干燥器內(nèi)的流動(dòng)而不產(chǎn)生很大的壓力損失。橫隔板將空氣分布在所有集熱器表面上的并且能進(jìn)行更好的傳熱。 如果在每一個(gè)板不填充的產(chǎn)品，那么在干燥的外殼內(nèi)的空氣通道容易離開一部分。其產(chǎn)生的氣流也在彎曲處產(chǎn)生良好的傳熱。 干燥動(dòng)力學(xué)可以突出的測(cè)試參數(shù)，即：溫度，絕對(duì)濕度的產(chǎn)品干燥，以及干空氣速度。 關(guān)于干燥溫度，溫度從57℃升為75℃，干燥速度從1.5公斤/公斤上升到3公斤/千克干物質(zhì). 關(guān)于干燥的空氣流速，空氣流速為1.24米/秒和2.1米/秒，干燥速度分別從2至3公斤/公斤增加至3公斤/千克。 同時(shí)利用熱空氣事先在干燥外殼減少死角，對(duì)于10公斤的初始質(zhì)量，總有效率從20%提高到25%。 最后，關(guān)于太陽能集熱器的安裝和干燥器中的動(dòng)力流體，沒有擋板的集熱器在流量為35m3h-1m-2時(shí)的效率比一個(gè)有擋板的集熱器效率從40%增加到60%，更好的仍然是為斜擋板的集熱器，效率達(dá)到70%。 還應(yīng)強(qiáng)調(diào)一些實(shí)踐方面的問題： –作為冷卻液的輸出溫度超過90℃時(shí)使用雙層玻璃以減少對(duì)流損失。 –在減少吸收的輻射損失時(shí)使用同樣的方式，以使吸收劑選擇性通過減少的發(fā)射率系數(shù)為0.2。 –為干燥室開孔的部位應(yīng)能夠避免死角的形成。 5 結(jié)束語 雖然許多產(chǎn)品干燥的論文已發(fā)表在自然雜志上，但一些點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào)，目前，在我們看來，相比單獨(dú)的產(chǎn)品，本文提出了一個(gè)更大的領(lǐng)域： l 眾所周知，空氣集熱器可用于干燥，特別是當(dāng)我們用這樣一種方式利用太陽能時(shí)，產(chǎn)品有沒有直接接觸太陽輻射。 l 呈現(xiàn)一些產(chǎn)生真正經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品，橘子皮，干燥動(dòng)力學(xué)曲線已在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下描繪，可用于類似的應(yīng)用程序，并在本文的第一部分有提到。 l 本文的第二部分，主要是對(duì)一個(gè)真正的空氣干燥器系統(tǒng)2個(gè)主要的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了處理： –擋板的存在，即使在低空氣流量也可以提高太陽能集熱器的效率。 –自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流之間的結(jié)合，通過使用風(fēng)扇，盡可能精確地控制干燥過程中的質(zhì)量。 致謝 作者要感謝安妮在寫論文的最后一個(gè)版本的幫助。 參考文獻(xiàn) Ait Mohamed, L., Ethmane Kane, C.S., Kouhila, M., Jamali, A.,Mahrouz, M., Kechaou, N., 2008. 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1.1.2太陽能干燥藥材 眼下，太陽能干燥在干燥藥材方面也有著十分廣泛的應(yīng)用，對(duì)國內(nèi)的中草藥材的干燥處理，主要是依靠露天攤曬和烘房烘烤兩種方式，這是這兩種方式受氣候影響十分嚴(yán)重，而且也造成原料得發(fā)霉和不清潔等不利影響；另一方面也是由于對(duì)烘房內(nèi)的各種因素條件不能及時(shí)的進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，例如相對(duì)濕度、溫度、物料脫水量等等，這樣便會(huì)造成藥材藥性的大量損失。中草藥如果能使用太陽能來干燥，就能獲得比較不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)收入，其中是因?yàn)橹胁菟幒枯^高，干燥時(shí)所消耗的能量較大；另外大部分中草藥的性味比較的厲害，不能對(duì)其進(jìn)行高溫的加快干燥。以我國珍貴的三七[15]為例，因?yàn)楫?dāng)前科學(xué)技術(shù)一系列問題，到目前為止絕大部分農(nóng)戶依然繼續(xù)用簡(jiǎn)陋的露天天然曬干等方式對(duì)其干燥。這種干燥方法有很多缺點(diǎn)，例如進(jìn)行干燥的占地的面積過大，占用大量城市道路交通等，給城市交通安全等問題造成了相當(dāng)大的壓力；也是因?yàn)槔鲜笙x害、大氣污染等問題的產(chǎn)生，對(duì)干燥之后的產(chǎn)品產(chǎn)生了相當(dāng)大的不良影響。還有很多藥材也是這樣，例如陳皮[16]。所以，利用合理、高效的利用太陽能來干燥中草藥顯得相當(dāng)重要，這樣才能獲得更好的經(jīng)濟(jì)利潤 ，這也是最近這些年年來世界上各個(gè)國家大多數(shù)太陽能熱利用研究的熱點(diǎn)之一[17-22]。 1.1.3太陽能干燥木材 到現(xiàn)在為止，全世界各個(gè)國家使用太陽能來干燥木料的使用的范圍非常小，其中絕大多數(shù)都是簡(jiǎn)單的溫室型的干燥器，而且其中大部分的體積通常比10m3小 ，根據(jù)相關(guān)方面的統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全球僅僅擁有三百多個(gè)使用太陽能輻射來干燥木料的干燥室，其中中國有近 20 個(gè)。這是因?yàn)槟静脑谧匀桓稍锏倪^程中都是很容易變形的，而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)龜裂等情況，這樣大大影響木材的品質(zhì)，如果采用太陽能干燥，這樣就可以很大程度上減少木材的龜裂情況的出現(xiàn)[23]。木料的除濕過程是木料加工時(shí)耗能最多的程序之一, 大概會(huì)占到加工總耗能的 42%～73%[24]。干燥過時(shí)會(huì)造成的大量污染，這也是我國環(huán)境破壞的源頭之一, 因此干燥過程中的節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境問題是重中之重。 1.1.4太陽能干燥在其他方面的應(yīng)用 太陽能干燥也還在其他很多方面有著大量的使用，例如，該技術(shù)在鹽業(yè)方面的利用也有了持續(xù)的增強(qiáng)，在現(xiàn)在食用鹽生產(chǎn)過程中，食鹽是鹵水中提出的大粒鹽須經(jīng)過粉碎、洗鹽、離心脫水、加碘、干燥等工藝，產(chǎn)品含水在0. 5%以下才能包裝儲(chǔ)存[25]。干燥設(shè)備通常采用振動(dòng)式流化床或固定式流化床，并配備鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、熱源、除塵器等。 2.太陽能熱風(fēng)干燥系統(tǒng) 2.1太陽能集熱器 集熱器是一種十分重要的裝置，可以把太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱量，它也是太陽能利用過程中的重要裝置[3]。按照集熱器的傳熱工質(zhì)的物態(tài)可分為液體和空氣集熱器兩大類；按照集熱器是能聚光把它分為非聚光和聚光兩大類；根據(jù)集熱器能否抽真空可分為平板型集熱器和真空管型集熱器兩類；按照集熱器的工作溫度范圍的不同可以把集熱器分為低溫集熱器、中溫和高溫集熱器這三類集熱器。 空氣集熱器是太陽能干燥器中的相當(dāng)重要的部件[26]。因?yàn)檎婵展芴柲芗療崞鲹碛猩釗p失小，保溫效果較好，抗凍能力相對(duì)較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)（在南極等極寒地區(qū)都有優(yōu)良的表現(xiàn)）；真空管面對(duì)臺(tái)風(fēng)時(shí)的阻力小，抵抗臺(tái)風(fēng)的能力強(qiáng)，熱效率更是高達(dá)93%，系統(tǒng)熱效率也能達(dá)到46%。它的使用時(shí)間也是相對(duì)較長的，因?yàn)樗挠昧鲜歉吲鸸璨ＡВ睦锿馔繉釉诃h(huán)境里不會(huì)被氧化，在不會(huì)受外力作用的條件下使用時(shí)間可以超20年以上。 1. 內(nèi)玻璃管 2.太陽選擇性吸收?qǐng)D層 3.真空夾層 4.罩玻璃管 5.支撐件 6.吸氣膜 7.吸氣劑 圖1 真空管集熱器的結(jié)構(gòu)示意 2.2干燥箱 干燥箱一般情況下為一的箱體，它的向陽的一面和上面通常蓋有平板玻璃，剩下的面都是用來隔熱的夾層，干燥箱材料選用和集熱器大致是相同[27]。 2.3擱架與擱板 它們的材料的選取比較簡(jiǎn)單，一般就選用普通常見的金屬材料就可以。擱架一般固定在干燥室的內(nèi)側(cè)，擱板是一種活動(dòng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擱板的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔眼大小選擇應(yīng)該足以保證被干燥的物料不會(huì)從中漏下。 2.4風(fēng)機(jī) 如果擱板上已經(jīng)擺放好了準(zhǔn)備要干燥的產(chǎn)品后，將會(huì)對(duì)干燥箱內(nèi)空氣的流動(dòng)產(chǎn)生一定程度的阻力，為了在干燥室內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)良好的風(fēng)速，所以應(yīng)該在干燥室的頂部放置一臺(tái)風(fēng)機(jī)；調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)力的大小便可以方便地調(diào)節(jié)干燥箱中的空氣流速和通風(fēng)量，并且能及時(shí)將濕空氣排出干燥箱[26]。 3.工作過程 1.太陽 2.風(fēng)機(jī) 3.太陽能空氣集熱器 4.管道 5.干燥箱 圖2 太陽能熱風(fēng)干燥機(jī)結(jié)構(gòu) 如何確定太陽能熱風(fēng)干燥機(jī)集熱器的安裝傾角，這個(gè)角度應(yīng)該和當(dāng)?shù)氐木暥然颈３窒嗤?，如圖2，這樣做是為了保證充足的日照。以玉米的干燥為例，被干燥的玉米攤放在各個(gè)擱板上，并且層層分開一一擺放在干燥箱的擱架上，最后再開始對(duì)玉米進(jìn)行干燥。 太陽輻射在穿過太陽能空氣集熱器上的玻璃蓋板后，然后照射到集熱器的吸熱板上，太陽能被吸熱板吸收并與此同時(shí)轉(zhuǎn)換成熱能，該熱能用對(duì)熱集熱器內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，使空氣的溫度漸漸的上升。在風(fēng)機(jī)的推動(dòng)下，導(dǎo)致干燥室內(nèi)的空氣壓力逐漸下降，同時(shí)，熱空氣由于密度較低，具有向上流動(dòng)的趨向，正是這樣才使空氣持續(xù)地向干燥室內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)。 加熱后的氣流將熱量傳導(dǎo)給擱板上等待被干燥的物料，這樣就會(huì)使物料中的水分持續(xù)氣化并且減少。上升的熱氣流會(huì)把水汽從中帶走，這樣就達(dá)到干燥物料的目的。在風(fēng)機(jī)的作用下將潮濕的熱氣排出到干燥室外，與此同時(shí)便實(shí)現(xiàn)了干燥介質(zhì)之間的強(qiáng)制循環(huán)和強(qiáng)化對(duì)流換熱[28]，完成這些后便可以減短干燥的周期。 4.適用范圍 該干燥箱主要能應(yīng)用于那些想要比較高的溫度又同時(shí)獲得一個(gè)清潔干燥的產(chǎn)品，如玉米[29]等一些常見的谷類；鹿茸和黃芪等中藥材；煙葉[30]、瓜子、茶葉、啤酒花、桂圓和紅棗等常用于生活的農(nóng)副產(chǎn)品。 5.結(jié)束語 干燥這個(gè)行業(yè)，耗能相對(duì)較高，所以節(jié)能減排的任務(wù)也相對(duì)較重[31]。在我國，許許多多的農(nóng)產(chǎn)品、林業(yè)產(chǎn)品與食品，其中大多數(shù)都適于利用太陽能的低溫或中溫進(jìn)行干燥，也能對(duì)部分溫度較高時(shí)的干燥進(jìn)行提前干燥，相對(duì)而言，還是比較有未來的。眾所周知，太陽能是一種環(huán)保能源，所以太陽能干燥對(duì)于我國提倡的一些環(huán)境保護(hù)的政策有積極響應(yīng)的作用，近年來，我國相關(guān)部門對(duì)太陽能干燥這方面的產(chǎn)業(yè)也給予很多政策性支持，同時(shí)也加大對(duì)其的宣傳力度。 本課題將以太陽能為能源進(jìn)行設(shè)計(jì)利用干燥箱，同樣起到了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的效果，也具有現(xiàn)實(shí)意義。 參考文獻(xiàn) [1] 孟嘉.工業(yè)煙氣余熱回收利用方案優(yōu)化研究[D].武漢，華中科技大學(xué)，2008. 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