太阳能烘干房设计与应用

１７ : ０0
48.3
40.5
19.9
三、新疆哈密葡萄干太阳能干燥项目
1. 太阳能燃煤联合干燥与纯燃煤烘干运行费用对比
整个干燥季,5天晴好天气,纯太阳能干燥;2天多云天气,太阳能与燃 煤联合干燥;3天阴雨天气,完全靠燃煤干燥。 按800kg物料完全干燥所
需的热量1500MJ/d计算，取1kg动力煤热值为23MJ,则纯燃煤烘干能耗
太阳能烘干房设计与应用
Contents
1
2 3 4
太阳能干燥技术发展前景
太阳能干燥关键部件 太阳能干燥系统设计 太阳能干燥典型案例分析
５
结论
太阳能干燥技术发展前景
一、太阳能干燥技术发展前景
影响太阳能干燥推广应用的主要因素
我国太阳能干燥应用处于起步阶段，国内成功运营的大型太阳 能干燥装置并不普遍，影响太阳能干燥推广应用的主要因素如下： 1.太阳能是间歇性能源，能源密度低、不连续、不稳定;单独使 用太阳能时,烘房温度低、波动大、干燥周期长; 2.简易太阳能干燥系统虽投资少，但容量小，热效率低；而大、 中型系统投资大、占地面积大; 3.太阳能干燥常须要与其它能源结合，如太阳能－热泵、太阳能 －热风炉等，使干燥装备的总投资增加; 4.迄今尚未解决热风存储的问题，一般常用的岩石、卵石储能 等，造价高且无合适的安装位置; 5.需要根据不同物料设计不同的干燥工艺,不利于工厂规模化生 产。
一、太阳能干燥技术发展前景
太阳能干燥技术的应用前景
虽然太阳能干燥技术的推广应用还存在问题，但我国是农业大国，农产
品及生物资源丰富，目前农民自制的土烤房干燥能耗大，环境污染严重，不 利于大规模推广。一般农产品要求的干燥温度比较低，大约在４０～５５ ℃
之间，刚好与太阳能低温热利用的特点相吻合，并且太阳能干燥与传统干燥
（４）干燥装置散热损失Q４
这项损失与干燥装置的温度和保温情况有关，一般按经验取前三项 和５%左右，即Q４＝0.05( Q1+ Q2+ Q3）
三、太阳能干燥系统设计
Part 2
空气集Part 热器面 1 积计算
空气集热器面积参照《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》公 式计算：
三、太阳能干燥系统设计
吸热体涂层吸收比0.92 ,发射率0.15
1.92m2
２m×1m×0.1m、２m×1m×0.15m 45kg
太阳能干燥核心部件
太阳能烘干房
普通农副产品干燥 传统土烤房
药材、食品干燥 不锈钢烤箱
太阳能干燥系统的设计
三、太阳能干燥系统设计
Part 1
Part 1 热负荷 计算
物料干燥装置的热负荷取决于物料干燥过程中所需消耗的热量，一 般由四项组成，物料干燥总热负荷Q为： Q= Q1+ Q2+ Q3+ Q4 （１）湿物料预热升温所需热量Q1 Q1＝mρ (C１＋ C2W)(t1-t2) 式中：m—物料干燥量，kg; ρ —物料的密度，kg／m3; C１, C2 —物料和水的定压比热容，kJ(kg·K); W —物料的初始含水率； t1、t2 —物料干燥过程前后的平均温度，℃。 （２）物料中水分蒸发所需热量Q２ Q 2 ＝m s ·γ 式中：ms—物料水分蒸发量，kg; γ —水的汽化潜热，KJ／Kg;
温(55～60)℃ 。
三、新疆哈密葡萄干太阳能干燥项目 主要设备选型
1.空气集热器
结合哈密地区的日照情况，配置8块CP-SAC-1系列太阳能空气集热器，
在干燥季晴好天气情况下，可提供该烘干房整个干燥季所需热量。 2.循环风机 根据相关设计规范，将8块空气集热器分成1组,配备CY-270P离心风机1 台，风量1700m3/h,风压300Pa。 3.辅助干燥设备 根据客户要求，保留原有燃煤烘干系统作为辅助热源，当阴雨天太阳辐
烤房温度(℃)
26.2 41.3 55.4 57.8 58.2 56.1 54.8 50.3
环境温度(℃)
21.2 21.6 22.7 23.3 23.6 24.1 22.3 21.4
０９:００
１０ : ０0 １１ : ０0 １２ : ０0 １３ : ０0 １４ : ０0 １５ : ０0 １６ : ０0
照不足时手动操作使用。
三、新疆哈密葡萄干太阳能干燥项目
太阳能空气集热器安装
三、新疆哈密葡萄干太阳能干燥项目
以下为系统运行中某一天的温度数据，烘房内湿物料为 800kg, 集热器平面太阳总辐照量为１９.６MJ/m2。
时间 空气集热器温度(℃)
28.3 48.4 64.9 68.2 71.5 68.6 62.4 55.7
普通农副产品干燥 传统土烤房
太阳能干燥典型案例分析
一、嘉普通太阳能干燥试验装置
太阳能干燥系统
二、云南中烟太阳能干燥项目
干燥房内物料布置
二、云南中烟太阳能干燥项目
太阳能空气集热器安装
二、云南中烟太阳能干燥项目 工程概况
2010年我司与云南中烟工业有限责任公司合作开发一套太阳能干燥烟草 的试验装置,地点位于在云南省楚雄市。 太阳能烤烟的周期为 4 天，在烤烟过程中严格控制各阶段的温湿度；变
黄 38—40℃，定色期 40—50℃，在这两个阶段保持相对湿度 75—80％，干
燥期温度 50—60℃，相对湿度 30—40％。该装置集热面积 50 平米，有辅助 的煤炉加热，一次可装鲜叶 500kg。 在非烟草干燥季节, 为提高太阳能干燥装置的利用率，干燥系统可用于挂 面干燥和培育鲜菇。干燥挂面一次投料 600—750kg，烘干温度 30 一 40℃。 用太阳能干燥挂面，干燥周期短,生产效率大幅提高 。
总体而言，太阳能干燥比普通干燥工艺稍显复杂，但节能明显 ，应用前景好，相关行业应当加大对先进太阳能干燥设备的技术投 入和推广力度。
为65kg动力煤。动力煤和工业电价分别按0.85元／kg、１元(kw· h)计 算,则整个干燥季联合干燥比纯燃煤烘干能耗降低４８％，运行费用减 少４６％。
太阳能与燃煤联合干燥
类
别
太阳能干燥
6 48 48
燃煤烘干
4 167 142
纯燃煤烘干
10 417 354
干燥时间／d 干燥季耗能／ （kw· h) 干燥季运行费 用／元
五、 结 论
不管是温室型太阳能干燥装置还是空气集热器型太阳能干燥装 置，一般都是根据物料特性量身订做干燥工艺，包括干燥房结构和 干燥系统设计等。
根据嘉普通公司多年的设计与应用情况来看，太阳能干燥装置 通常与常规能源配合使用，这样能保证干燥房内温、湿度恒定，避 免物料变质。其适用于低温干燥（４０～６０）℃,各地可结合当 地太阳能资源和气候条件和物料特点，选择合适的干燥系统，最好 就地取材设计施工，兼顾干燥效果和经济效益。
三、新疆哈密葡萄干太阳能干燥项目
干燥房内物料布置
三、新疆哈密葡萄干太阳能干燥项目 工程概况
1.烘干房规格 烘干房并排共4间，均为一层平顶砖房，层高约3m，楼顶尺寸为2.5m×5m （东西×南北），内墙四周布置５０mm泡沫保温板，烤房后紧邻一大块空旷地，
集热器安装场所 ;
2.热负荷计算 从4间烤房中选取1间进行干燥作业，白天太阳能、燃煤联合干燥，晚上自 然风干,按10天干燥800kg葡萄干产量进行设计，干燥前鲜果含水率约75%，干 燥后干果含水率约25%，据此计算得出干燥所需热量约为150MJ/天 ; 3.干燥温度 按客户提供的干燥工艺要求，烘干房内温度控制为：初温(45～50)℃，终
太阳能干燥关键部件
二、太阳能干燥核心部件 平板型太阳能空气集热器
二、太阳能干燥核心部件 嘉普通平板型太阳能空气集热器技术参数
序 号 项 目 参 数
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
９ １０
风 量 工作压力 导热介质 最大瞬时效率截距 总热损系数 闷晒温度 吸热体热性能 采光面积
轮廓尺寸 整机重量
50m³ /(m2· h)－70 m³ / (m2· h) 1.5bar 空气 η0,a＝0.64 U≤7W/（m2.K） 110℃（辐照度≥900W、环境温度30℃时）
技术相比具有以下优势： 1.与自然晾晒相比，太阳能干燥系统设计有专门的干燥室，物料放在室 内，免遭灰尘、降雨等恶劣环境影响，可大幅提高产品质量和干燥效率 ; 2.与常规能源干燥装置相比，运行费用低，且节省燃料，减少大气污染 ; 随着我国太阳能干燥技术的逐渐完善，应用太阳能干燥农副产品具有广
阔的发展前景。
A c— 空气集热器总面积, m2;
Va —单位面积空气集热器流量 , 一般为５０～７０ m3/(m2·h); 在集热器面积一定的情况下，在一定范围内风量越大，风温就越低， 一般可根据物料的干燥工艺灵活调整风量。
太阳能干燥核心部件
Part ４
烘房内 空气 Part 1 流动分布
药材、食品干燥 不锈钢烤箱
三、太阳能干燥系统设计
Part 1
Part 1 热负荷 计算
（３）换气排湿热损失Q３ Q3=（Cp+ da /1000·C水）·L ·(t3-t4)
Cp — 湿空气定压比热容, kJ(kg·K); da — 环境空气的含湿量, g/kg干空气;
L —干燥过程中需要更换的空气总质量 ,kg; t3、t4 —烘房内空气温度和环境温度，℃。
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空气流量 计 Part 1算
供热系统的空气流量计算有两种方法： (1) 根据空气初态和终态的参数，查湿空气的焓－湿图，求得初态 和终态的含水率，若已知干燥物料的排水量，即可求所需的空气量。 (2) 根据空气集热器风量和集热器面积计算系统风量。 V= Ac ·Va
V — 空气容积流量, m3/h;