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開題報告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 所在學(xué)院： 專 業(yè)： 設(shè)計(論文)題目：10立方米太陽能熱風(fēng)干燥箱設(shè)計 指導(dǎo)教師： 20XX年 3 月 6 日  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 能源在全球各個國家經(jīng)濟發(fā)展、人民生活、社會進步等領(lǐng)域都是必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)。它既是國民發(fā)展的動力，同時也是權(quán)衡一個國家國力、人民生活水平以及國家文明發(fā)達程度的重要指標(biāo)之一。保持穩(wěn)定的能源供應(yīng)，自古至今一直是每個國家發(fā)展的重中之重[1]。伴隨著我國經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快，能源消耗量也在不斷增大，能源利用的方式也在不斷地細化深化，但與此同時，能源的生產(chǎn)和消費的方式與環(huán)境保護之間的沖突也越來越明顯。 由于環(huán)境保護的日益重要，各國都在積極尋找解決溫室氣體排放問題的方法，可再生能源特別是太陽能利用成為關(guān)注的重點 [2]。 太陽能是一種清潔能源，又屬于可再生能源，而且，我們又是在免費使用它，又不需要進行運輸，最重要的是它對環(huán)境不會造成污染和破壞[3]。但太陽能也有兩個主要缺點：一是能量密度低；二是太陽能的強弱會受各種各樣因素的左右，從而不可能保持在一定的量，這兩個缺點極大地制約了太陽能在各方面的推廣。 我國由于地域遼闊，所以太陽能資源相當(dāng)豐富,全國大概有60%左右的地方年總輻射量都在500萬kJ/ m2以上 ,而且年日照時數(shù)更是達到2000h以上[4]。其中尤其要數(shù)以青藏高原為代表的中南部地區(qū)的太陽能資源最為豐富,年平均達670一840萬kJ/㎡,這個值與撒哈拉沙漠地區(qū)[5]相近。在我國除了這些地方之外,由于終年比較潮濕，每年太陽輻射量肯定與西北地區(qū)無法相比,但由于氣溫高,太陽能干燥設(shè)備的熱損失就會相對小,太陽能的可利用系數(shù)屬我國最大。自1975年以來,我國對太陽 能干燥技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用,進行了大量工作,取得了可喜的成果。 1.太陽能干燥技術(shù)及其利用 干燥，是農(nóng)產(chǎn)品制造與儲存過程中的極其重要程序。就目前而言，中國絕大多數(shù)食品加工企業(yè)多數(shù)采用的都是常壓的熱風(fēng)干燥法[6]。太陽能干燥，就是使用太陽能輻射所產(chǎn)生的熱量，使產(chǎn)品中的水分減少，達到干燥的目的。目前，世界上使用太陽能進行干燥的裝置主要有以下這幾種類型：集熱器式干燥、溫室式干燥、太陽能集熱器與熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱干燥、集熱器和溫室結(jié)合式干燥等[7]。 1.1太陽能干燥的利用 1.1.1太陽能干燥農(nóng)副產(chǎn)品 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程和農(nóng)副產(chǎn)品加工生產(chǎn)的過程中，為了方便對農(nóng)副產(chǎn)品進行運輸和存儲，干燥便成了其中一個十分重要的環(huán)節(jié)，當(dāng)然這個環(huán)節(jié)也是耗能量非常大的環(huán)節(jié)。經(jīng)過許多試驗證實，使用太陽能干燥相關(guān)產(chǎn)品的所用時間較短，具有衛(wèi)生質(zhì)量高、效率高、品質(zhì)好等許多優(yōu)點，飽受贊譽[8]，使產(chǎn)品擁有較高的經(jīng)濟效益[9]。如今有專家對太陽能干燥這些產(chǎn)品的各種項目進行了解析，涉及到方方面面，如：龍眼[10]、香蕉片[11]、無核白葡萄、谷物[12]、魚和枸杞 [13] 等，這些研究的成果都表明干燥后產(chǎn)物的質(zhì)量都有了一定的提高[14]。上述這些成果都能表明用太陽能進行干燥的產(chǎn)品它的質(zhì)量依然是能夠獲得肯定的。用太陽能干燥設(shè)備對谷類進行干燥時，投入相對較少，但是干燥量相對的也少，一般適應(yīng)于個人農(nóng)戶，但是溫室型能夠去除不良天氣的涼曬等一些問題； 蔬菜與果品，對蔬菜進行干燥的目的主要是為了更好地保存，這樣有利于降低果蔬包裝和運輸?shù)某杀尽? 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烘房內(nèi)的各種因素條件不能及時的進行監(jiān)測與控制，例如相對濕度、溫度、物料脫水量等等，這樣便會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，就能獲得比較不錯的經(jīng)濟收入，其中是因為中草藥含水量較高，干燥時所消耗的能量較大；另外大部分中草藥的性味比較的厲害，不能對其進行高溫的加快干燥。以我國珍貴的三七[15]為例，因為當(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)用簡陋的露天天然曬干等方式對其干燥。這種干燥方法有很多缺點，例如進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；也是因為老鼠蟲害、大氣污染等問題的產(chǎn)生，對干燥之后的產(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)濟利潤 ，這也是最近這些年年來世界上各個國家大多數(shù)太陽能熱利用研究的熱點之一[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，現(xiàn)在全球僅僅擁有三百多個使用太陽能輻射來干燥木料的干燥室，其中中國有近 20 個。這是因為木材在自然干燥的過程中都是很容易變形的，而且經(jīng)常會出現(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耗能最多的程序之一, 大概會占到加工總耗能的 42%～73%[24]。干燥過時會造成的大量污染，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，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%以下才能包裝儲存[25]。干燥設(shè)備通常采用振動式流化床或固定式流化床，并配備鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、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]。因為真空管太陽能集熱器擁有散熱損失小，保溫效果較好，抗凍能力相對較強等優(yōu)點（在南極等極寒地區(qū)都有優(yōu)良的表現(xiàn)）；真空管面對臺風(fēng)時的阻力小，抵抗臺風(fēng)的能力強，熱效率更是高達93%，系統(tǒng)熱效率也能達到46%。它的使用時間也是相對較長的，因為它的用料是高硼硅玻璃，它的里外涂層在環(huán)境里不會被氧化，在不會受外力作用的條件下使用時間可以超20年以上。 1. 內(nèi)玻璃管 2.太陽選擇性吸收圖層 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從中漏下。 2.4風(fēng)機 如果擱板上已經(jīng)擺放好了準(zhǔn)備要干燥的產(chǎn)品后，將會對干燥箱內(nèi)空氣的流動產(chǎn)生一定程度的阻力，為了在干燥室內(nèi)產(chǎn)生一個相對良好的風(fēng)速，所以應(yīng)該在干燥室的頂部放置一臺風(fēng)機；調(diào)節(jié)風(fēng)機的風(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，并且能及時將濕空氣排出干燥箱[26]。 3.工作過程 1.太陽 2.風(fēng)機 3.太陽能空氣集熱器 4.管道 5.干燥箱 圖2 太陽能熱風(fēng)干燥機結(jié)構(gòu) 如何確定太陽能熱風(fēng)干燥機集熱器的安裝傾角，這個角度應(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，最后再開始對玉米進行干燥。 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轉(zhuǎn)換成熱能，該熱能用對熱集熱器內(nèi)的空氣進行加熱，使空氣的溫度漸漸的上升。在風(fēng)機的推動下，導(dǎo)致干燥室內(nèi)的空氣壓力逐漸下降，同時，熱空氣由于密度較低，具有向上流動的趨向，正是這樣才使空氣持續(xù)地向干燥室內(nèi)進行流動。 加熱后的氣流將熱量傳導(dǎo)給擱板上等待被干燥的物料，這樣就會使物料中的水分持續(xù)氣化并且減少。上升的熱氣流會把水汽從中帶走，這樣就達到干燥物料的目的。在風(fēng)機的作用下將潮濕的熱氣排出到干燥室外，與此同時便實現(xiàn)了干燥介質(zhì)之間的強制循環(huán)和強化對流換熱[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獲得一個清潔干燥的產(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 干燥這個行業(yè)，耗能相對較高，所以節(jié)能減排的任務(wù)也相對較重[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行干燥，也能對部分溫度較高時的干燥進行提前干燥，相對而言，還是比較有未來的。眾所周知，太陽能是一種環(huán)保能源，所以太陽能干燥對于我國提倡的一些環(huán)境保護的政策有積極響應(yīng)的作用，近年來，我國相關(guān)部門對太陽能干燥這方面的產(chǎn)業(yè)也給予很多政策性支持，同時也加大對其的宣傳力度。 本課題將以太陽能為能源進行設(shè)計利用干燥箱，同樣起到了節(jié)約能源和保護環(huán)境的效果，也具有現(xiàn)實意義。 參考文獻 [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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[31]張璧光,伊松林.太陽能及熱泵干燥技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2011:34-37.  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題是對以太陽能為能量來源的熱風(fēng)干燥器進行設(shè)計，通過空氣集熱器來收集熱量，來加熱通入的空氣，將加熱后的空氣（干球溫度：60℃、相對濕度：70%）通過風(fēng)機通入干燥箱（10立方米），使其內(nèi)的氣壓降低，同時，由于熱空氣的密度相對較小，所以便會具有一種向上流動的趨勢，于是熱空氣便會不斷地向干燥箱內(nèi)進行流動，對干燥箱內(nèi)的物料不斷進行干燥，這樣便能使物料中的水分不斷氣化并且減少。同時上升的熱氣流也能及時把水汽帶走，這樣便會達到干燥物料的目的。 1.太陽 2.風(fēng)機 3.太陽能空氣集熱器 4.管道 5.干燥箱 擬采用的研究手段： （1）設(shè)計參數(shù)的選擇，干燥能力的設(shè)計，干燥器使用地點的確定，確定該地區(qū)的經(jīng)緯度，海拔高度，日均太陽能輻射,年日照時數(shù),年均太能高度角等參數(shù)； （2）計算該系統(tǒng)確定的最大的排濕量的大小，由被干燥物體的含水率，排出的濕空氣溫度,相對濕度等數(shù)據(jù)計算得出； （3）干燥過程耗熱量的計算,計算出在整個過程中的參數(shù)T1 d1，T2 d2，T3 d3。最后便能得出太陽能集熱器所能提供的有效熱量 Q1； （4）集熱器的計算和選型，因為該集熱器的熱效率高、使用時間長、價格較為適當(dāng)?shù)?,因此便選用真空管太陽能空氣集熱器。根據(jù)太陽能集熱器供給的有效熱量，日均太陽能輻射，真空管太陽能空氣集熱器效率計算出采光面積； 2. 內(nèi)玻璃管 2.太陽選擇性吸收圖層 3.真空夾層 4.罩玻璃管 5.支撐件 6.吸氣膜 7.吸氣劑 （5）風(fēng)機的選用，計算整個過程提供的風(fēng)量及風(fēng)阻大小，以此來決定風(fēng)機的型號。 設(shè)計時應(yīng)該注意的問題： （1） 由于太陽能屬那種間歇性的能源，一個光照相對可以的地方，地面上1㎡大小的地方能夠接收到的能量只有1kw，所以要想滿足大部分的使用要求，通常需要一個相當(dāng)大的采光面積，這樣就會使裝置面積變大、裝置所用的材料也會增多多、同時便會使成本逐漸增加； （2） 由于太陽能比較容易受天氣的影響，便給太陽能的使用帶來不少麻煩，而這對于太陽能的干燥來說，這樣勢必會造成設(shè)備初期的投資會較高、系統(tǒng)也不會那么穩(wěn)定、同時便造成干燥周期變長等一系列問題； （3） 為了保證干燥效率，使結(jié)構(gòu)緊湊，安裝時應(yīng)注意； （4）在設(shè)計制造時應(yīng)當(dāng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時符合鍋爐設(shè)計制造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責(zé)人： 年 月 日 11