我国太阳能干燥的研究与应用

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引言

人类利用太阳能历史最悠久、应用最广泛的应属太阳能干燥。自从人类学会狩猎、耕种、

养殖以来，就学会了利用太阳能把食品、农副产品干燥加工，保存起来。这种直接的摊晒、晾晒的干燥方法一直延续了几千。

直到现在，可算是被动式的太阳能干燥应用。这种传统的方法干燥效率低、周期长、占

地面积大，易受风沙、天气的影响，也容易受灰尘、苍蝇、虫蚁的污染，影响食品和农产品的质量，造成损失。

七十年代以来，世界各国开始重视能源问题，开展了太阳能热利用研究，其中也开始了

太阳能干燥的研究。这种以科学原理为基础，主动地利用太阳能对产品进行干燥的工艺和技术，是本文所讨论的太阳能干燥的范围。

在我国，太阳能干燥首先是在一些生产单位搞起来的，如山西省稷山县姚村的红枣干燥、

北京市大兴县青云店的小麦干燥、海南岛岭脚热作场的橡胶干燥等等。从1976—1986年10 年问，据不完全统计，分别由几十个单位建成了近 60座试验性的和生产性的太阳能干燥装置，总采光面积达5000多m2,太阳能干燥应用呈现出十分兴旺的发展趋势。但由于一开始对太阳能干燥的规律和机理缺乏系统的基础性研究，这期间建造的太阳能干燥装置有一定的盲卧

注，系统设计不够合理，干燥器结构不尽完善，使用寿命短，太阳能干燥试验装置存在低水

平重复现象。

太阳能干燥直接为工农业生产服务的应用前景，以及在发展过程中存在的问题，引起了

国家有关部门和科研单位的重视。中国太阳能学会热利用专业委员会组织专家对我国太阳能

干燥的现状和发展进行了调研和论证，为我国太阳能干燥的研究目标和发展方向，以及制定七五”科技攻关计划提供了科学的依据。为了提高太阳能干燥的研究和应用水平，太阳能

干燥”被列为国家七五”重点科技攻关项目三级课题，对太阳能干燥领域进行系统的、全面的探索和研究，内容包括应用基础性研究和示范性工程。七五”计划结束时，太阳能干燥

项目圆满完成，取得了一批重大科研成果，其中包括，物料干燥特性试验研究，太阳能空气集热研究，太阳能空气集热器热性能试验方法，太阳能干燥器评价方法的研究，以及建成了

多座大中型太阳能干燥示范装置。可以说，太阳能干燥的研究和应用在七五”期间达到了它

的鼎盛时期，无论是理论研究，还是应用技术都具有较高的水平，在国际上也有一定的地位。

进入九十年代，太阳能干燥主要朝技术开发和实际应用方向发展，据不完全统计，到目

前为止，全国太阳能干燥装置总采光面积约为15000m2,成绩是巨大的。但与近千万平方米

保有量的太阳能热水器相比，太阳能干燥的发展就显得落后了。这其中有各种各样的原因：首先，太阳能干燥没有很好地实现产品化、商品化，没有形成规模化产业，当然，这也与太

阳能干燥应用多样化、不容易统一的特点有关；其次，太阳能干燥有较强的技术性，特别是与干燥工艺有密切关系。从事太阳能干燥的不少科研单位由于经费问题和体制的改变，停止

了太阳能干燥的开发和推广工作，而应用的对象大多在技术力量薄弱的农村，不容易掌握新

的技术，造成技术与用户之间的脱节；第三，与千家万户一年四季都能使用的太阳能热水器不一样，太阳能干燥应用在农村有很强的季节性，使用率不高，应用在工业上，需要的能量

一般都很大，单纯利用太阳能又解决不了问题。这都是影响太阳能干燥推广应用的客观原因。

总的来说，太阳能干燥的技术是成熟的，应用于农副产品的加工，能提高产品质量、缩短干燥周期、减少能耗，有较好的经济和社会效益，值得大力提倡和推广。本文将回顾和介绍我国20年来太阳能干燥基础研究和开发应用的发展过程与取得的成果。由于从事该项研究

和应用工作的单位很多，报道难免挂一漏万，敬请原谅。

1物料干燥特性的研究

太阳能干燥的对象我们称之为物料。不同物料有不同的干燥特性，即使是同一种物料在

不同干燥阶段也会表现出不同的特性。因此，只有掌握了干燥过程物料的内部特性，才能确

定合理的干燥工艺。物料的内部因素包括物料自身的成分、结构、形状、含水量、湿分与物

料的结合形式，以及导热系数、比热容等热物理参数。干燥工艺的本质是一个传热、传质的过程，禾U 用干燥介质的物理特性，如温度、相对湿度、比热容等，配合不同的物料在不同的干燥阶段，组织气流、设定风速以及与物料的接触方式等等。只有掌握了内在的规律性，才

能达到保证产品质量、节约能源，取得最佳经济效益的目的。

为此，物料干燥特性的研究”列入国家七五”科技攻关项目，由天津大学热能研究所主持，中国农业科学院气象研究所、中国科学院广州能源研究所、上海机械学院太阳能室等单

位参加承担了该项任务。根据攻关任务的要求，天津大学设计建造了物料干燥特性试验台” 该装置使用200mm200mm风道系统，有加热、加湿设备，配有空气流量（流速）、温度、相

对湿度和物料温度、重量等参数测量的传感器和数字显示仪表，并采用微机实现试验工况的

自动调节控制。在此装置上，天津大学做了生姜、虾仁、月见草油胶丸、胡萝卜脯、红薯条、香菇、山楂、苹果、鸭梨、陈皮、丹参、虾饲料、脉通丸、蚊香、玉米粒、花生仁、香肠等17种物料的干燥特性。中国农业科学院气象研究所做了人参、西洋参、金针菇、生地、金养

麦、天麻、猴头菇7 种物料的干燥特性。中国科学院广州能源研究所做了西红柿干燥特性试

验。上海机械学院做了当归、佛手片、芦笋、桔皮4种物料试验。上述物料包括了名贵中药、

中成药片、药丸、食用菌、水产、果脯、蔬菜、饲料、日用品、粮食、腊味、油料等13种门

类共29个品种。根据所获得的大量的数据，绘制了相应的物料干燥特性曲线，建立了有关物料的干燥数学模型，提出了合理干燥工况的建议。所得的物料干燥特性，不仅对这些物料本

身有实用意义，而且对同类物料也有一定的参考价值，同时也为太阳能干燥装置的设计、建

造和运行提供了科学依据。

1984年，清华大学也对两种中药材（黄芪、甘草软片）的干燥特性进行了实验研究。在

不同温度、湿度状况下测定它们的w — T[w――湿基含水率（％） , T――干燥时间（h）〕和

R一 w [R ――干燥速率，（g/m2, h〕的关系曲线，得出平衡含水率。研究的结果可帮助