10立方米太阳能热风干燥箱的设计含开题及13张CAD图
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10立方米太阳能热风干燥箱的设计含开题及13张CAD图,10,立方米,太阳能,热风,干燥箱,设计,开题,13,CAD
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翻译原文： Study of orange peels dryings kinetics and development of a solar dryer by forced convection橘子皮干燥动力的研究和强制对流太阳能干燥器的发展现状Romdhane Ben Slama Michel Combarnous 摘要：该太阳能干燥器项目旨在利用太阳能作为热源，在该地区频繁使用，用于干燥易腐烂的产品。太阳能干燥器利用自然光来干燥产品，不会降低产品的干燥质量。干燥装置主要由太阳能空气集热器和干燥室组成。将太阳辐射转化为热的太阳能集热器，在流动的空气中增加了适当的挡板能使其有效性增加。收集器的效率可以达到80%。集热器的出口端的热空气到达干燥室，该干燥室中的热传递与该产品干燥是通过对流来完成的。干燥动力学的研究表明，除了对温度和干燥的空气速度的依赖性，干燥速率也取决于干燥产品的切片方式。主要在于干燥空气与产品的接触表面，因此，在湿基含水率在一个天中从76%降低到13%。然后，我们以健康的方式获得干燥的产品，并在如此频繁风沙的该地区使用任意干燥空气来干燥产品，这样不会降低任何更多的干燥产品的质量，而且干燥的总效率达到28%。由Elsevier出版有限公司出版关键词：太阳能；干燥；橘子；对流；动力学；效率1.引言在突尼斯，太阳能是非常丰富的，特别是在南方。因此，使用太阳能在越来越多的在干燥领域（能源安全和环境保护）将是明智和有利可图的。两种类型的烘干机，直接和间接式干燥机，在这里提出的设想，进行测试的是国民学校的工程师加布，在突尼斯，以干燥的农业食品产品为目的，例如橘子皮。橘子皮富含维生素C，研究表明它们可以降低血液中的胆固醇水平。在我们的这片地区，突尼斯南部，它是常见于干燥干枣，香料，辣椒，鱼等。在此之前，已经进行了一项干燥动力学的研究。对同一时间的间接和直接干燥进行了测试。在全球，太阳能干燥的类型很不同。我们可以列举其中的一些：l 工业干燥器隧道式烟囱（自然条件对流）：太阳能集热面收集太阳能使命名AH 时间角度 d Ta 环境温度 KC 比热 JKg-1K-1 W，X 产品含水量 Kg/Kg DMDH 扩散太阳辐射入射到水平平面 Wm-2 u 由正常的角和附带的太阳光线形成的 D(i) 扩散太阳辐射入射到集热器 Wm-2 角度 d GH 总太阳辐射入射到水平平面 Wm-2 V 空气流速 m/sG(i) 总太阳辐射入射到集热器 Wm-2 (t) 太阳偏角 d h 太阳纬度 d 地点纬度 d i 太阳能集热器倾斜度 d 反照率ID 直射太阳能量 Wm-2 效率LV 汽化潜热 JKg-1 T0 一天的计算时间 hm 水分蒸发量 Kg 指数：Q 所获太阳能量 kWh i, in 初始QV 体积吞吐量 m3s-1 f 结束S 集热面积 m2 u 有用的Ti 产品初始温度 K re 收到的 e 入口 s 出口i其转换为热能，这种干燥机一般用于工业(Turhan，2006；Janjaietal，2008；Ferreiraetal，2008)。改进它们是由塞西等人（Sethi and Arora，2009）。l 家用干燥机： 直接强制通风干燥机 (Gauhar etal，1998; Hossain and Bala, 2007; Gbaha et al，2007)。 太阳能烟囱间接干燥器 (Hachemi et al.,1998; Pangavhane et al., 2002; Lahsanietal.,2004; Jain, 2005). 间接强制通风干燥机(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). 混合式自然对流太阳能干燥器(Forson et al., 2007). 本文是jairaj（jaira et al.，2009）对许多热门品种太阳能干燥器的回顾。干燥产品的类型也各不相同：l 木头：它放在一个充满热空气温室大棚（bentaieb et al.，2008）。压力差保证了空气在烟囱中的流通。l 柠檬、番茄、辣椒、辣椒、杏、葡萄、肉类、鱼、药草和香料 (Chen et al., 2005; Togrul and Pehlivan,2002; Kamil et al.,2006; Janjaia et al., 2008).l 这项研究的对象是橘子皮，这涉及到干燥动力学研究及试验干燥器的设计。2. 干燥动力学研究 2.1 对象 干燥动力学曲线是任何实际烘干机制造的关键因素。所以，他们研究各种(Ait Mohamed et al., 2008; Hadri et al., 2008)产品，如辣椒、沙丁鱼、香蕉、木材、胡萝卜等。在这里我们研究橘子皮和描绘它们的干燥动力学曲线。这些曲线是用烘干实验室细胞获得的，与控制程序，温度、压力、风量、干燥水分和速度息息相关。 2.2 干燥动力学的结果由于第一种存在表面水的情况下，该产品在开始时比在最终的干燥速率快。这个速度是最高的，因为该产品是分散的（正方形55毫米），因此，包括最高的传热表面，在同样的方式，这个比例的干燥是正比于加热的温度（图1）和干燥速度（图2）。最后一条曲线构成了橘子皮干燥特征曲线。在图3中，从3到4千克水/千克干物质的初始水分的基础上，根据时间，水分含量和干燥的速度减少，在12000s时停止，约3小时30分，从1.24到2.1米/秒的空气干燥温度为75。 对于干燥速度的曲线，在图4中，我们观察到的曲线交叉，因为随着空气流速提高，干燥速率也提高了，在这段时间结束的时候（3小时30分钟），产品已经干燥了，相反的情况下较低的气流速度，需要更多的干燥时间。（见图5）。3. 试验干燥机的设计 间接干燥器的设计包括三个不同的部分：l 配备了隔板的太阳能空气集热器(Ben Slama,1987,2007;BenSlamaetal.,1996)尺寸2 米1米。l 干燥的外壳尺寸70厘米70厘米70厘米。l 一个电风扇，以确保热空气从平板太阳能集热器的强制循环，50瓦（他们可以由光伏设备提供）。 3.1太阳能空气集热器 集热器配有挡板，其有利于湍流，从而使传热效率提高（见图6），使用了三种配置：l 最佳挡板的集热器出现在我们的参考文献中，即横向和纵向混合挡板。l 混合的挡板及集热器，但是，横向挡板稍微倾斜的方向，以减少压力损失。l 没有隔板的收集器用于比较。图1.含水量和空气温度的干燥速率。空气流速= 2.1米/秒图2含水率和空气流速的干燥速率 空气温度= 75.图3时间和空气流速的含水量函数 温度= 75. 收集器有2个空气导管：l 一个是在玻璃和减震器之间存在滞止气流。l 另一个是在吸收减震器和绝缘体之间，包括一些挡板和流通的空气。图4干燥速度函数的时间和速度。温度= 75.图5间接干燥的照片 挡板放置在绝缘层上，并且固定在该吸收剂上。（见图7） 3.2 干燥外壳 在集热器的出口处，将空气穿过干燥室，并将热传递给该产品用来干燥。为了让空气流动，两个形状干燥室必须曲折运行过程中没有死角（见图8）。干燥室中包含几盘产品，每一个可以包含多达三公斤的产品干。产品设置在“盘”内的干燥，以这样一种方式使空气曲折地流动为了获得较高的传热。此外，在干燥外壳中的流动更受青睐当气流从简单的弯曲流到双弯曲时。因此，空气是分布方式更均匀的，这样避免了仍然潮湿的区域和其他已经干燥的区域的混合。效率要从20%提高到25%，特别是当负载最高时（高于10公斤）。对于低质量的产品的干燥，空气是不受整体运行轨迹的约束，但直流产品在开放的空间生产。图6太阳能空气集热器的详细说明:（a）它的组成（b）直挡板(c)斜挡板（d）所产生的流动图7干燥外壳（a）空气流曲流（b）双气流在弯曲处 3.3操作 在集热器底部，进入底部的环境空气被太阳能加热。由于挡板，传热增加，并在集热器出口处，空气拥有一个足够高的温度。它通过干燥室，将热传递给该产品以进行干燥，并承载其中的水分。然后，它是由一个低功率的电动风机确保与外部进行强制通风。图8 空气流量集热器功能的效率 温度必然是可变的4.试验结果 一方面单独测量大部分集热器的效率，另一方面测量整个干燥机的效率。我们在测量结束时对被干燥的产品的质量进行测量。 4.1太阳辐射测量 接收的能量是每天从位于军事基地附近的气象站测量漫辐射DH和总辐射GH的水平辐射量得来的。在水平方向上的测量转换的集热器的倾斜计划进行如下： 在倾斜集热器的总辐射等于直接和散射辐射的总和，然后：G(i)=(Gh-Dh)(cos(i)+sin(i)/tg(h)+D(i) (1) 也可以在表格中写下：G(i)=(Gh-Dh)(sin(i+h)/sin(h)+D(i) (2) 与：D(i)=(1+cos(i)/2Dh+(1-cos(i)/2Gh (3) 太阳纬度“小时”是由其弯曲处的任何时时刻给出的：Sin(h)=sin()sin()+cos()cos()cosAH (4) 4.2干燥器能量效率的测定 温度用热电偶铁康铜测量，精度0.5,对于重量，一个精度为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结束时的速度快，然后，一个恒定的最终水分为15%。 湿效率评估：h=e (wi - wf) / wi (8) 和wf= 15%的校正效率：c=e(wi-wf)/(wi-15) (9)正如众所周知的是，干燥速度初始比在干燥结束时快，那么一个恒定的最终水分为15%。4.3试验曲线 通常对于空气的太阳能收集器，可以根据空气流量（m 3 /小时/m2）绘制效率曲线（图8），根据正常化效益（m 2/w）（图9）。温度是不恒定的，但取决于太阳能和空气流量。 即使是适度的流量（35m3 /h/m2），使效率达到70%最佳挡板和46%没有挡板的集热器。这种差异是由于空气和减震器之间的湍流对流造成的，甚至时由于挡板的存在造成的。 4.3.1集热器效率 在图10中，能量效率由表达式给出：=QvCT/(G(i)S) (10) 根据所使用的挡板的规定，直或倾斜，效率各不相同。与无挡板的集热器相比，在流动方向的斜板有更好的效率为25%(Ben Slama1987, 2007; Ben Slama et al, 1996).图9显示的是60%的效率，作为参考，温度上升40时无挡板，63用直挡板，80在阳光下的热通量为1000W/m2. 4.3.2干燥效率 通过类比太阳能空气集热器，根据被干燥产品初始质量的水分含量（图10）和效益的函数，给出了两种类型太阳能干燥器的效率曲线（图11）（Ben slama et al.，1996；Ben slama和bouabdallah，1996；machlouch et al，2006）。对于图9 太阳能集热器效率按标准化利润图10 产品干燥初期干燥功能的效率一个质量为8公斤的产品，要干燥它，效率从20%增加到30%左右，使用大约有轻微倾斜挡板。20%的效率，在直挡板的情况下减少水分含量可能只有3%，在有斜挡板的情况下只有13%。正是由于这样的事实，在环境中的空气达到更高的温度的情况下，使用挡板。 4.3.3压降 对于一个空的干燥器，压力下降，空气流量增加。然而，在直挡板的情况下比斜的高。事实上，倾斜方向的流动，利于减少死角，方便冷却空气流入。该干燥机的产品增加压力损失超过50%的负载（lahsani et al.，2004）。（见图12）。 4.3.4 解释由干燥动力学研究曲线显示：图11 根据标准化减肥的干燥效率图12 空气流量的压力降 在开始时，随着时间的推移，产品的含水量比干燥掉的多，因为在开始时，水的存在而在表面上。 干空气流速和干燥温度成正比。 橘子皮切片提高干燥速度。 干燥速度随时间而减少，并伴随产品水分的减少。 该试验表明，太阳能集热器的出口温度达到了92，而干燥外壳的温度在50。该干燥器使用最佳倾斜角度挡板的集热器，相比使用了集热器与直挡板效率提高了14%。后者被证明是不足以降低水分含量，满意的阈值对产品的保护（也就是说比如15%）。然而，提供斜挡板的方向流动，干燥只有一天就足够了，两个条件让干燥使人满意，即，温度和空气流速足够高。由于横向和纵向挡板，可以增加空气流速并且使湍流器空气温度上升。因为斜横隔板所产生的压力损失在右挡板是不一样大的。另一方面，在干燥室中的流动是优先进行的，气流均匀干燥；避免区域产品是过干的或还是湿的。 4.3.5一些可能的改进 有了这项工作，我们结束了一个由太阳能空气集热器提供的间接太阳能干燥器的设计，还包括斜折流板的方向上的流动。这些挡板可以使弯曲气流在干燥器内的流动而不产生很大的压力损失。横隔板将空气分布在所有集热器表面上的并且能进行更好的传热。 如果在每一个板不填充的产品，那么在干燥的外壳内的空气通道容易离开一部分。其产生的气流也在弯曲处产生良好的传热。 干燥动力学可以突出的测试参数，即：温度，绝对湿度的产品干燥，以及干空气速度。 关于干燥温度，温度从57升为75，干燥速度从1.5公斤/公斤上升到3公斤/千克干物质. 关于干燥的空气流速，空气流速为1.24米/秒和2.1米/秒，干燥速度分别从2至3公斤/公斤增加至3公斤/千克。 同时利用热空气事先在干燥外壳减少死角，对于10公斤的初始质量，总有效率从20%提高到25%。 最后，关于太阳能集热器的安装和干燥器中的动力流体，没有挡板的集热器在流量为35m3h-1m-2时的效率比一个有挡板的集热器效率从40%增加到60%，更好的仍然是为斜挡板的集热器，效率达到70%。 还应强调一些实践方面的问题： 作为冷却液的输出温度超过90时使用双层玻璃以减少对流损失。 在减少吸收的辐射损失时使用同样的方式，以使吸收剂选择性通过减少的发射率系数为0.2。 为干燥室开孔的部位应能够避免死角的形成。5 结束语 虽然许多产品干燥的论文已发表在自然杂志上，但一些点必须强调，目前，在我们看来，相比单独的产品，本文提出了一个更大的领域：l 众所周知，空气集热器可用于干燥，特别是当我们用这样一种方式利用太阳能时，产品有没有直接接触太阳辐射。l 呈现一些产生真正经济效益的产品，橘子皮，干燥动力学曲线已在准稳态下描绘，可用于类似的应用程序，并在本文的第一部分有提到。l 本文的第二部分，主要是对一个真正的空气干燥器系统2个主要的关键点进行了处理： 挡板的存在，即使在低空气流量也可以提高太阳能集热器的效率。 自然对流和强制对流之间的结合，通过使用风扇，尽可能精确地控制干燥过程中的质量。致谢 作者要感谢安妮在写论文的最后一个版本的帮助。参考文献Ait Mohamed, L., Ethmane Kane, C.S., Kouhila, M., Jamali, A.,Mahrouz, M., Kechaou, N., 2008. 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