太阳能苜蓿干燥装置设计方案

1、目录目录1.引言.11.1 本研究的目的及意义.11.2 国内外牧草干燥技术发展概况.21.2.1 牧草干燥方法简介.21.2.2 国外研究现状.41.2.3 国内研究现状.51.3 主要研究内容.62.太阳能牧草干燥概述.72.1 牧草资源及市场概述.72.2 我国的能源环境概述.72.3 太阳能干燥及其特点.82.4 太阳能干燥国内外技术现状.82.5 太阳能干燥的优势.92.5.1 太阳能干燥与自然干燥相比具有以下优势:.92.5.2 太阳能干燥与采用常规能源的干燥装置相比具有以下优势:.103.干燥基本理论.113.1 太阳能干燥装置的物料衡算.113.2 太阳能干燥装置的热能衡算.1

2、24.干燥装置的设计.134.1 太阳能干燥器的基本类型.134.2 太阳能干燥装置方案选择.144.3 太阳能空气集热器的设计.144.3.1 三种空气集热器的比较研究.154.3.2 集热器所用材料.174.3.3 太阳能集热器的安装方式.174.4 太阳能空气集热器与热风炉串联集成设计.184.5 控制系统的设计.194.6 换热系统的设计.194.6.1 换热装置的构造组成.194.6.2 载料车的构造组成.204.7 烘干工艺流程.215.结论.22参考文献.23致谢25亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等

3、） ，此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的Q&Q:2215891151，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要1太阳能苜蓿干燥装置设计方案太阳能苜蓿干燥装置设计方案1.1.引言引言太阳能苜蓿干燥装置的设计方案主要考虑大农户的使用, 它的设计思想基于连续烘干作业, 不受天气和夜间的影响。采用此方法的最大好处是白天利用太阳能产生热风,晚上用热风炉加热, 二者相互配合, 取长补短, 可大大缩短烘干周期。烘干室地面铺设轨道, 料盘架用小车推入, 内墙壁采用保温隔热层,安装太阳能空气集热器时选择最佳的位置接受阳光的辐射。集热装置的集气管与热风炉进气

4、孔接通, 使太阳能采气系统和热风炉加热系统结合起来。太阳能空气集热器直接吸收太阳辐射能, 空气则由于温室效应而被加热。干燥室内安装轴流风机, 使空气在干燥室中不断循环, 并使其上下穿透物料层, 使物料表面增加与热空气接触的机会。在混合型太阳能干燥装置内, 装有干湿球温度传感器控制进风和排风。白天可根据天气情况随时启动热风炉补充加热, 夜晚主要用热风炉提供热风。1.1 本研究的目的及意义苜蓿是世界上栽培最早、面积最广、最重要的饲草原料之一，不仅产草量高，草质优良，而且富含蛋白质、多种维生素和矿物质，其干物质中粗蛋白质含量为15%-25%，相当于豆饼的一半，比玉米高1一1.5倍，有“牧草之王”的美

5、称。同时种植牧草，还可改土肥田、提高粮食单产。全世界苜蓿种植面积达5亿亩，但由于苜蓿为豆科牧草，含有较多的胶体物质和较少的碳水化合物而不易青贮，收割的苜蓿必须及时干燥，否则就会发霉变质甚至腐烂，致使动物无法食用。青干草是草产品流通的主要形式，同时也是发展绿色畜牧业的重要的蛋白质资源。目前，己开发的牧草产品有草粉、草颗粒、草块、草饼、草捆、叶块、叶粒和浓缩叶蛋白等。牧草产品在国际、国内均具有非常广阔的市场，亚洲已成为世界上最大的苜蓿产品进口市场，年总需求量240一255万吨，其中，2紫花苜蓿是生产量和销售量最大的牧草产品，在美国已成为仅次于小麦、玉米和水稻的第四大农作物，成为美国农业的支柱产业。

6、苜蓿草产品国际市场售价为200230美元/吨，优质草粉高达300美元/吨;国内苜蓿产品售价多在1100一1400元/吨，优质产品达1600一1800元/吨;我国出口的粗蛋白含量为15%的草粉，价值1200元/吨，蛋白质含量增加1%，售价增加100元(黄浩平，2001)。我国是蛋白质饲料资源短缺的国家，同时对牧草产品需求量较大，据有关专家分析和国外的生产实践，在各类畜禽的饲喂标准中，牧草产品在牛羊饲料中可占到60%，猪饲料中可占到10%一15%，鸡饲料中可占到3%一5%，可用于配合饲料的牧草产品市场前景广阔，另一方面，我国适宜冷季放牧的草地仅占全年放牧草地的24.3%，还有75%以上地区的牧畜冬

7、季缺草，同时，适于收割调制干草储备过冬的草地只占全国草地面积的25%，而且70%以上分布在东部和南部湿润地区，这种地区间和季节性的不平衡将会推动我国牧草产品的发展和流通。中国畜牧业九五计划和2010年远景规划指出，突出发展草食型、节粮型畜牧业，已成为当前和今后一段时间内农业结构调整的当务之急，随着我国农业实施粮一经一饲(3:1:l)三元结构调整，苜蓿将成为发展可持续农业的首选饲料作物，发展优质豆科草粉将成为开发蛋白质饲料资源的一项新技术产业。近几年我国苜蓿草的种植发展很快，目前已有10多个省大面积种植，但由于受气候条件的限制，除西北等少雨地区，苜蓿靠自然晾晒外，其它地区苜蓿主要收获季节均在雨季

8、，现蓄期和初花期收割的青绿牧草含水量在70%一85%之间，而安全贮存标准需将其水分降到14%以下.因为没有烘干设备，收获后的苜蓿大多变质、腐烂，失去其饲用价值和商业价值，造成农牧民丰产不丰收，极大地挫伤了农牧民种草的积极性(卢英林2002)。1.2 国内外牧草干燥技术发展概况1.2.1牧草干燥方法简介牧草的干燥方法主要有自然干燥法、人工干燥法、化学干燥法等。自然干燥法是先将苜蓿收割后就地摊晒，待植株体内的水分下降到45%左右时堆晒。在自然干燥过程中，由于豆科牧草苜蓿含有较多胶体物质和较少碳水化合物，分散失水速度较慢，且茎杆较叶片的干燥时间长，当苜蓿叶干燥到含水率15%一20%时，3苜蓿茎的水分

9、含量是35%40%，在晒制过程中，因叶片先于茎秆干燥而造成脱落，使苜蓿干草的蛋白质、胡萝卜素、叶绿素、含量急剧减少，从而失去应cV有的饲喂价值和商业价值(韩建国，1998;李鸿翔，1999)。另外，在光照时间短、光照强度低、潮湿多雨的地方，很难只利用阳光来晒制干草而必须结合利用草堆的发酵产热降低水分来共同完成牧草干燥过程.发酵干燥法就是将收获后的牧草先进行摊晾，使其水分降低到50%左右草堆集成3米一5米高的草垛逐层压实，垛的表层可以用土或薄膜覆盖，使草垛发热在二三天内，使垛温达到60一70，随后在晴天时开垛晾晒，将草干燥，当遇到连阴雨天时，可以保持温度不过分升高的前提下，而发酵更长的时间，此法

10、晒制的干草养物质损失较大(韩建国，1998)。人工干操法干燥牧草，主要有三种形式:（1）常温通风干燥，是先建干燥库房，设置大功率鼓风机，地面安置通风管道，需干燥的牧草，经收割压扁后，堆在通风管道上，开动鼓风机完成干燥。此法占地面积大、效率低。（2）低温烘干法，是先建造牧燥室、空气预热锅炉、设置鼓风机和牧草传送设备，用煤或电作能量将空气加热到90150，鼓入干操室，利用热气流经数小时完成干操。（3）高温快速干操法，主要用来生产粉，利用高温气流(温度500一1000以上)，将切碎的青草(长约25mm)在数分钟甚数秒钟内使水分降至14%15%，再由粉碎机粉碎成粉状或直接压制成干草块。整个过程由恒温器

11、和电子仪器控制。采用高温快速干操法调制的干草粉可保存幼嫩青草和绿饲料养分的90%95%，在一公斤干草粉内含有120g一200g粗蛋白，200g一400g胡萝卜素和低于240g的粗纤维。干草粉的特点是营养完善而品质高，含有生物价值完善的蛋白质、丰富的胡萝卜素、叶黄素、维生素E和维生素K，可作为维生素、蛋白质的补充料使也是猪、禽、幼牛等配合饲料必不可少的组成部分。另一特点是压制成颗粒状或饼状容易保存，便于运输，商品性强。但此干燥法的干燥成本较高一般不易被接收。化学干操是指将苜蓿收割后喷洒化学药剂加速干燥。干澡剂改变了牧草角质层结构或溶解了角质层，促进水分的散失，缩短了田间自然干燥的时间，降4低营养

12、物质的损失。 自然干操法不需要特殊的设备、成本低，但易受自然气候条件的制约，而且劳度大、效率低，干燥过程持续时间长、营养物质损失较大，收获后压扁苜蓿茎秆是常用的机械加速干澡的方法，苜蓿茎经过压裂后干操所需干燥时间与未压裂的同类相比，前者仅为后者的l/2一l/3(韩建国，1998)。化学干燥剂的使用可以显著地提高速度，有效的减少营养物质的损失。但其干操原理及干燥剂的组配还有待进一究。目前，国外普遍采用人工高温快速干燥法千操牧草，这种方法可以克服自然对天气状况的依赖，并减少微生物、生理生化过程、雨淋和枝条折断等因素对干草质量的影响，但人工干燥法的成本高。我国牧草人工干燥研究起步较晚，有关牧草干参数

13、及工艺研究甚少。1.2.2国外研究现状国外关于牧草人工干燥和化学干燥的研究较早，美国1910年在路易斯安那州建立了第一个用脱水苜蓿生产草粉的企业。当时所用的干燥机为垂直安装有七个传送带的传送型，由鼓风炉送进90一120的热风。1926年在路易斯安那州农业试验站设计出了介质温度为800的第一台滚筒式干燥机，热效率为59%。1929年在这种型号的基础上又设计出了滚筒直径1.85m，长12.5m，功率15.5kw，生产能力为12O0kg/h千苜蓿的干燥机。前苏联于1928一1930年开始牧草烘干实验，1933研制成功并在生产上应用的CTII一0.1型风动式(筒式)干燥机，生产能力1OO kg/h干草

14、(包括将草粉压制成块状饲料)。目前，俄罗斯应用ABM机组，每小时生产草粉1.6一1.8吨。荷兰用AS一25型草粉加工机组，该设备生产能力为1250kg/h，工艺流程与俄罗斯ABM型机组相仿。B.J.Hong，(1987)研究表明，电镜下压扁茎秆最明显的效果就是将木质化和非木质化的细胞分开，压扁使茎秆分成许多部分，从而增加茎秆表面积，减弱了保持水分的能力，从而提高了干操速度。Harris等人研究了化学干燥的机理及化学药剂的使用。Harris等认为苜蓿收割后水分散失的主要障碍为茎叶表面的角质层及蜡质，以有机溶剂溶解茎叶表面的蜡质后，破坏了蜡质层的结构，改变蜡粒的排列方式，从而加速了水分的散失。长链

15、脂肪酸甲醋结合于蜡质表面，促进了水分在蜡质表面的运输，从而促进了水分的散失，加快了苜蓿的干燥速度。Meredith等研究了碱金属碳酸盐溶液及钾盐对加快苜蓿干燥速度的研究中发现:碱金属的碳酸盐如5Li CO 、Na CO 、K CO 均可加快 苜蓿干燥速度，而钾盐溶液:KCl、 232323K CO 、KHS0 、KOH、K S0 中较为有效地是KOH和K CO ，并且确定K CO 的234242323浓度为0.16M。eghart等在化学药剂对加快苜蓿干燥的研究中选用十六碳和十八碳脂肪酸甲酯与X一77表面活化剂作为处理，发现长链脂肪酸甲酯与X一77表面活化剂的混合液的效果较好，但以2%的长链脂

16、肪酸甲酯+1%一77+0.2M K CO 的23干燥效果最好。1.2.3国内研究现状国内由于受到牧草种植面积、经济效益等多方面的影响，对自然干燥法加快牧草脱水途径研究较多，化学干燥也有报道。张秀芬等研究了压扁苜蓿茎秆对加快干燥速度的影响，发现压扁苜蓿茎秆可以加快其干燥速度，并且压扁苜蓿茎秆后，苜蓿茎、叶干燥速度趋于一致，减少了叶及幼嫩部分的损失(张秀芬，1997;高彩靛，1997)。王钦指出，自然干燥法中压扁干燥的紫花苜蓿比普通干燥的牧草干物质损失减少2一3倍，碳水化合物损失减少2一3倍，粗蛋白质损失减少3一5倍;但在阴雨天，茎秆压扁的牧草营养物质易被淋失，从而产生不良效果(王钦1995)。孙

17、京魁研究了薄层摊晒法、小捆晒制法、搭架晒制法不同晒制方法处理的苜蓿青干草中粗蛋白和粗纤维含量，结果表明，搭架晒制苜蓿青干草，可有效地防止叶片和花蕾脱落，从而保存了叶片中所含粗蛋白、钙、磷及多种微量元素和维生素。搭架晒干的粗蛋白显著(P0.05)高于小捆晒制和薄层摊晒，粗蛋白分别提高了0.82%和1.91%;粗纤维显著降低(p0.05)，降低率分别为0.91%和1.61 % (孙京魁，2000)。将田间收割后晒至含水率45%左右的苜蓿移入棚内鼓风晾干或控温干燥，干草的品质与适口性则更为理想。干草晒至一定程度，就需打捆。高彩霞研究结果表明在不同含水量(从30%降到8%)的条件下打捆，随着含水量的降

18、低，茎叶比显著增加(p0.01)，叶片损失率增大，茎叶比与打捆前干物质含量呈一元非线性相关(高彩俊，1997)。张秀芬等研究了1.5%碳酸钾，0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸氢钠、碳酸钙及0.5%吲哚乙酸对苜蓿干燥速度的影响，结果表明K CO 和NaHCO 的干燥效果较好，K CO 处理可以减少苜23323蓿营养的损失。但以干燥速度、粗蛋白含量、叶量损失、胡萝卜素含量综合评定各药剂的效果以NaHCO 的效果最好，吲哚乙酸次之，第三为CaCO 和我336K CO ，五种药剂中效果最差(张秀芬，1987)。王钦对紫花苜蓿和禾本2342POKH科牧草用O.2M K CO 进行干操处理，结果显示2%浓

19、度的K CO 为最适浓度，干2323燥时间紫花苜蓿需72小时，禾本科牧草为48小时。我国人工干燥进行草粉生产起步较晚。多数地区采用自然干燥法干燥牧草，然后用锤片式粉碎机加工草粉，由于饲草的形状和物理机械性能不同，再加上牧草干燥不充分，水分含量较高，所以用其加工饲草时，生产率低，耗能高，劳动条件差，很不经济。且在干燥过程中，叶片及嫩枝脱落，其营养损失远远大于重量损失，结果是所生产的草粉粗蛋白的含量低，而粗纤维的含量较高，严重影响草粉的质量。1974一1987年，东北、北京、广东等省都先后从荷兰、日本、法国等国引进人工快速高温干燥设备，开始了人工干燥豆科牧草草粉的生产。这些设备产量较高，时产125

20、0一1750kg/h，草粉质量好，但设备昂贵(每台50一120万美元)，能耗大，不适应国内草粉生产需要.1989年，中国船舶公司713所研制的93QH一300型牧草快速、高温烘干加工机组，贵州农业大学研制的弧一100型牧草烘干机组，北京市奥贝尔实业有限公司绿色植物研究所、北京农业大学农牧结合课题组联合研制的格林王一2101型分体式绿色饲料小型加工机组以及沈阳远大科技实业有限公司生产的苜蓿草干操成套设备等填补了我国没有牧草高温干燥机的空白，但设备成本仍然较商，可以说，我国采用人工高温干操法加工草粉的研究和生产正在进行之中，而有关牧草的千操工艺研究目前未见详细报道.本研究从低温干操入手，探讨苜蓿薄

21、层干操特性，进而为高温干燥机设计及工艺参数选择提供参考。1.3 主要研究内容基于传统露天自然干燥方法的诸多弊端：效率低，周期长，占地面积大，易受阵雨和梅雨等气候条件的影响，也易受风沙、灰尘、苍蝇和虫蚁等的污染，难以保证被干燥农副产品品质的现状，太阳能干燥的重要性在世界范围内日益明显，特别是在某些日照充分的地域，利用丰富的、可更新的和干净的太阳能堪称一本万利。此太阳能苜蓿干燥装置采用混合型方案，由最新研制的太阳能空气集热器、隧道式烘干窑和热风炉组成。这种干燥装置利用太阳能空气集热器把太阳的光辐射能转换成热能把空气加热到6070，然后通过串联在系统7上的热风炉把热风通入干燥窑，再由通风机吹入干燥装

22、置内，通过热空气与牧草接触，在冷热空气对流方式下进行热交换，已达到干燥的目的。设计过程主要测算太阳能集热器的热效率，干燥装置干燥过程中的耗热量、排湿量。通过计算进而从空气太阳能集热器的选型、集热器材料的选择、集热器集热板面积数量的选择；进而确定干燥装置的容积。2.2.太阳能牧草干燥概述太阳能牧草干燥概述2.1 牧草资源及市场概述我国有草地近60亿亩, 为耕地面积的4倍, 占国土面积的40%左右其中, 人工改良草场已超过8000万亩, 饲草资源十分丰富但是由于种草的绝大部分地区是交通不便、 经济不很发达、技术也较落后的农村山区和牧区, 饲草资源的开发与利用受到制约为提高饲草的利用价值和经价值,

23、归结起来主要的有两条途径一是发展草地畜牧业, 就地转化二是将牧草进行加工、变成商品, 做为饲料资源和原料来开发二者相辅相成, 互为依托, 互为补充草粉生产是实现牧草商品化的一种方式这已为国外的经验所肯定和证明在对国外草粉生产设备进行分析后, 结合我国种草地区的经济、能源、交通、科技、生产和使用条件, 我国自制的牧草烘干机应满足以下条件以太阳能为热源。我国不可能象国外那样, 以石油产品为燃料, 以高达900以上的燃气为干操介质为适应我国农村的经济体制和使用条件, 机组不宜太大, 生产能力也不宜要求过高机组结构应尽可能地简单, 使用操作和维护保养应尽量简便, 无调整或少调整机组工作可靠安全运行成本

24、低, 机组生产应有一定效益。2.2 我国的能源环境概述随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对能源的需求日益增大，年增长率约为5%。我国自然资源总量排世界第七，能源资源总量居世界第三位，但由于人口众多，人均占有量仅为世界平均水平的50%。据测算，目前我国已探明的煤炭可采储量为1145亿吨，剩余己探明石油储量为24亿吨。据估算，到2010年，中国主要矿产资源中有40%多不能满足经济发展要求;到2020年，8只有不足15%的品种尚可满足社会发展需求。(燃烧一吨煤平均排放CO:490kg、灰尘：13.6 kg、SO :14.8kg)而SO 是形成酸雨的主要成分。1997年以来，我22国酸性

25、废气排放居世界第二位，全国酸雨污染面积达国土面积的30%以上，在全球空气污染最严重的10个城市中，中国占7个。自1992年联合国召开全球环境与发展大会后，我国政府在“提高能源利用效率，改善能源结构”的条款中明确提出:因地制宜地开发、利用和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能和生物能等清洁能源技术。2.3 太阳能干燥及其特点（1）太阳能干燥是以太阳能代替常规能源来加热干燥介质(最常用的是空气)的干燥过程，通过热空气与湿物料接触并把热量传递给湿物料，使其水分汽化并被带走，从而实现物料的干燥。我国太阳能干燥总采光面积己达1.5万平方米左右，主要用来干燥牧草、谷物、水果、肉制品、木材、中药、皮革、化肥、染

26、料等，均取得了较好的社会及经济效益。一般牧草、农副产品的干燥，要求干燥温度较低，大约在40一70之间，这正好与太阳能热利用领域中的低温利用相匹配。（2）太阳能干燥的特点：太阳能干燥与常规能源干燥方式相比既有优势也有不足。优势体现在:节煤省电。据估算，干燥一吨农副产品，要消耗一吨以上原煤，若是烟叶则需耗煤2.5吨。太阳能与常规能源联合供热的干燥装置，一般可节能20%-30%以上。投资少、运行费用低、回收期短。一个设计合理的太阳能干燥系统具有显著的经济效益。清洁安全。太阳能干燥系统利用的是太阳能，节约了常规能源，减少了环境污染;干燥所得物料不受外界条件影响，也很清洁。不足之处是太阳能干燥对气象条件

27、依赖性大、可控性差、不稳定，问题通常是采用辅助能源或是增加储热设备。2.4 太阳能干燥国内外技术现状随着太阳能热利用的深入发展，太阳能干燥器越来越广泛地应用于工农业生产。截止到目前为止，国外已建成集热面积超过500平方米的大型太阳能干燥器8座，其中美国4座、印度3座、阿根廷1座，用于干燥葡萄、牧草、烟叶、谷9物、木材等。日本的太阳能干燥技术主要用于干燥稻谷，也可用于干燥小麦、大豆、牧草、烟叶。欧洲各国也在研究用太阳能干燥牧草和谷物。这些干燥器大多属于集热器型干燥器且基本上与常规能源结合。20年来，我国太阳能干燥应用研究和其它太阳能热利用一样，经历了一个由浅入深、由简单的小试验到较完善的生产试验

28、的过程。到目前为止，已建成各种类型的太阳能干燥器一百多座。七十年代，一些生产单位首先搞起了太阳能干燥，据不完全统计，从1976一1986年10年间，分别由几十个单位建成了近6座试验性和生产性的太阳能干燥装置，总采光面积达5000多平方米，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目性，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。到八十年代后期，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

29、的、全面的探索和研究，内容包括物料干燥特性试验研究，太阳能空气集热器研究，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，主要包括干燥装置的优化设计、物料干燥过程的计算机模拟、干燥特性方程的拟和、干燥装置传热传质特性分析等。我们所自80年代研究太阳能干燥以来，先后做过版纳橡胶干燥、大理洱源梅子果品干燥项目和昆明木材厂的木材干燥，均取得了很好的效果。2.5

30、 太阳能干燥的优势2.5.1太阳能干燥与自然干燥相比具有以下优势:（1）能较大幅度的缩短干燥时间，我们曾于2002 年4 月在大理对梅子进行太阳能干燥的初期试验, 所设计使用的装置属温室集热器型太阳能干燥装置,在对梅子系列产品的试验后表明干燥时间至少可以缩短12天以上，干燥周期(自然干燥需1820 天, 太阳能干燥8 天)。10（2）提高产品质量。对于产品质量问题, 在过去并不引起人们的关注,这主要是因为在过去不同质量的产品其价位差很小,人们对健康问题不太注重。各种太阳能干燥装置都采用专门的干燥室, 可避免灰尘、忽然降雨等污染和危害, 又由于干燥温度较自然干燥高, 还具有杀虫灭菌的作用。在试验

31、中, 我们采用的干燥装置除上述优点外, 还可使产品在色泽上有很大的改观; 在干燥过程中不必频繁翻动物料, 物料的表皮损坏很小, 对其后一步的加工意义很大, 可产生较大的经济效益。(3) 节约干燥场地(土地资源)对于农户小批量的干燥来说, 干燥场地的问题不大, 但是对于工厂、企业要进行大规模的干燥时, 场地的问题就值得考虑。对于太阳能干燥可以节约场地这一点不难理解, 能缩短干燥周期, 就意味着单位时间单位面积的干燥量增加。以洱源县的茈碧湖果品食品开发有限公司为例, 其年加工梅子为1500 吨, 现有的100 多亩的晒场基本能满足需要, 而在产品需求量大的春秋两季则必须再租借临时场地才能应急, 随

32、着公司的规模扩大,土地已是一大问题。在土地资源更为紧张的东部沿海地区, 这一点更为重要。2.5.2 太阳能干燥与采用常规能源的干燥装置相比具有以下优势:(1) 节省燃料。就当纯蒸发一千克水计算, 约需要590 千卡的热量。据此估算, 干燥一吨农副产品, 要消耗1吨以上的原煤, 若是烟叶则需耗煤2.5 吨, 据统计我国烟叶产量约为420 万吨, 目前大多采用农民自制的土烤房进行干燥,能耗很大, 若采用太阳能干燥则节能效果非常明显。我国河南省长葛县在70 年代末对太阳能烤烟的试验中能有效节约25% - 30% 的常规能源。泰国在上个世纪80 年代中期在这方面做过大量工作, 其采用太阳能作为辅助能源

33、烟叶干燥,试验证明能有效地节约30% - 40% 的常规能源。（2）具有环境保护功能。我国大气污染严重, 40% 的国土面积已有酸雨, 这主要源于煤, 石油等燃烧后的废气排放, 燃烧一亿吨化石燃料将释放约7700 万吨CO 和460 万吨SO 和NO。采用太阳能干燥工农业产品, 在节约化石燃料的22同时, 又可以缓解环境压力。（3）运行费用低。就初投资而言, 二者相差不大。但是在系统运行时, 采用常规能源的机械干燥设备其燃料的费用是很高的, 洱源县茈碧湖果品食品开发有限公司就购买一台采用燃煤的干燥设备, 价值10 余万元, 一次可干燥800 11千克梅子, 但须耗煤900 千克。若采用太阳能干

34、燥, 设备投(初投资) 二者相差不大, 但是其运行时利用的是免费的太阳能资源, 就算太阳能干燥不能完全取代采用常规能源的干燥手段, 通过设计使二者有机结合, 可让太阳能提供的能量占到总能量消耗的较大比例, 同样可节约大量运行费用。此外太阳能干燥装置各部分工作温度属中低温, 安全可靠, 而使用燃料的机械干燥装置还存在安全 隐患。3.3.干燥基本理论干燥基本理论3.1 太阳能干燥装置的物料衡算(1)相关设计参数山西地区89 月的白天平均温度=29，冷空气相对湿度=35% ， 日1T1均太阳能辐射量为I =17534 kJ/( d)；经过集热系统后热空气温度2m=42，相对湿度=17%；干燥后排出湿

35、空气温度=35，相对湿度2T23T=47%。太阳能集热器集热效率为=50%。32）干燥系统每天的排湿量干燥系统每天的排湿量计算值为：tkMms/式中，日均排湿量，kg/d；k苜蓿的干燥系数，即苜蓿干制过程中sm气化的水分质量与湿苜蓿质量的比值，约为0.75；M湿苜蓿质量，kg；t 烘干时间，d。计算得到干燥系统每天的排湿量为：kg/d10015200075. 0sm3）干燥过程耗热量的计算太阳能集热器每天需要供给的有效热量为152312eeHHmQs12式中，H某一状态下空气的焓值，kJ/kg；e某一状态下的空气含湿量，kg/kg。计算得到干燥过程中每批物料耗热量为：g148264kJ/k00

36、968. 001861. 015.5439.67100Q表1 空气在3 种状况下的含湿量（e）及焓值（H）冷空气 热空气 干燥后湿空气（T1=29，1=35%） （T2=42，2=17%） （T3=35，3=47%）含湿量 =0.00973 =0.00968 =0.018611/kgkge1e2e3e焓值 =54.15 =67.39 =83.101/kgkgH1H2H3H4）太阳能集热器采光面积的计算集热器的采光面积值为：IrQF 式中，r热损失系数，即集热系统供给热量与换热装置实际利用热量的比值；I哈密地区日均太阳能辐射量，kJ/()；太阳能集热器集热效率，dm 2%。因为自然条件、风阻及安

37、装误差等原因造成换热装置热效率的损失，使得理论与实际产生差别，通过热损失系数r加以矫正，r= 1.6。由以上条件可以计算出太阳能干燥装置的太阳能集热板的面积为:206.27%50175341482646 . 1mF太阳能集热器实际面积为28，由14 块北京九阳太阳能设备厂制造的板式太2m阳能板组成。133.2 太阳能干燥装置的热能衡算 1111He2222He3333He图31 太阳能干燥装置干燥原理图空气在干燥过程中状态参数变化如图3一l所示，假设太阳能干燥器在稳条件下连续作业，且进入温室的热量全部用来使物料内的水分蒸发。对于太阳集热器一温室型干燥装置，假设干燥所需空气量为Lkg，则集热器和

38、温室所提的能量为:）集01cchh(LIAQ）室12sshh(LIAQ其中，为集热器面积，；为辐射强度，/;为干燥时间,h；cA2mIkJ2m为集热器热效率；为温室的热效率；为温室的采光面积，csSA2m4.4.干燥装置的设计干燥装置的设计4.1 太阳能干燥器的基本类型我国各地试验的各种太阳能干燥装置有多种形式，大体上可分为:温室型、集热器型、集热器与温室结合型和抛物面聚光型等。温室型太阳能干燥器:干燥器的结构与栽培农作物的温室相似，温室即为干燥室，待干物料置于温室内，直接吸收太阳辐射，温室内的空气被加热升温，物料脱去水分，达到干燥的目的。温室型干燥器一般都设有排风装置，排去含湿量大的空气，加

39、快物料的干燥周期。这种干燥器结构简单，造价低廉。温室型干燥器如果通风不好，将直接影响干燥效果。集热器型太阳能干燥器:由太阳能空气集热器与干燥室组合而成的干燥装置，这种干燥器利用集热器把空气加热，然后通入干燥室，物料在干燥室内实现对流热量交换过程，达到干燥的目的。干燥器一般设计为主动式，用风机鼓风以增强对流换热效果。这种干燥器适合不能受阳光直接曝晒的物料干燥，如牧草、干燥室空气集热器14鹿茸、啤酒花、切片黄蔑、木材、橡胶等。集热器温室型太阳能干燥装置:物料一方面直接吸收透过玻璃盖层的太阳辐射，另一方面又受到来自空气集热器的热风冲刷，以辐射和对流换热方式加热物料，适用于干燥那些含水率较高、要求干燥

40、温度较高的物料。聚光型太阳能干燥器:一般的聚光型太阳能干燥器属于中温干燥，可提供80120的干燥温度，类似于普通的聚光集热器，由聚光镜、集热吸收管等组成。干燥速度快但结构复杂，造价较高。牧草含水率较高，适宜干燥温度为40一70，所以此实验我们选择集热器一温室型干燥装置。此处省略 NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 字。烘干颗粒状的物料，可以在每层不锈钢管上放上筛板托盘，在托盘上盛放物料进行烘干。载料车装好物料后，将车推到进料口处，使车轮的走向与导轨方向一致，用顶升车将载料车升起送入换热装置内，使车轮置入导轨中，载料车即可在换热装置内前后移动。151. 方管骨架 2.不锈钢管 3.

41、筛板托盘 4.滚轮（单位：mm）图42 载料车构造简图4.7 烘干工艺流程混联式太阳能苜蓿烘干机可以烘干散粒状、穗状、条状、片状等物料20。烘干穗状物料时可以采取逆流洞道式烘干方式。载料车备有多辆，装载物料后送入换热装置，置于轨道上，可以沿轨道方向移动。烘干开始后，通过调节离心式鼓风机转速、配风口、百叶窗等选择合适烘干的条件，经过一段时间就从出料口倒出一辆载料车，再从进料口进入置于其他载料车后面，如此循环可以保证每辆车上物料都得到充分烘干。厢式烘干主要用于烘干散粒状、条状等物料，物料置于载料车的筛板托盘上，送入换热装置后不必倒车，直至烘干。5.5.结论结论此太阳能苜蓿干燥装置通过苜蓿烘干试验表

42、明，可以满足包括苜蓿等牧草在内的多种农产品的烘干要求，缩短干燥时间66.7%，提高了产品的商品价值，基本满足设计要求，设备耗能32 kJ/d，每个干燥周期耗能480 kJ，但仍需进行进一步优化，需要解决太阳能集热器除尘、余热利用等问题。1617参考文献参考文献1 马涛，侯旭杰，李涌泉微波真空技术在无核葡萄干制中应用的研究J食品科学，1999，（9）：46482 侯旭杰，张宾，热衣木江，等无核葡萄干护色保绿技术试验J 塔里木农垦大学学报，2000，12(1)：912Hou Xujie, Zhang Bin, Reyimujian, et al. Technological Experiment

43、in Keeping Seedless Raisin GreeJ. Journal of Tarim University of Agricultural Reclamation，2000，12(1)：912(in Chinese with English abstract)3 缪仁杰，李淑兰太阳能利用现状与发展前景J应用能源技术，2007，（5）：2833Liao Renjie, Li Shulan. Actuality and prospect of solarEnergys ApplicationJ. Applied Energy Technology，2007，（5）：2833(in

44、Chinese with English abstract)4 陆维德太阳能利用技术发展趋势评述J世界科技研究与发展，2007，29(1)：9599Lu Weide. The development trend of solar utilization technologyJ. World Science Technology Research and Developmen2007，29(1)：9599(in Chinese with Englishabstract)5 孙玉芳，李景明，刘耕，等国内外可再生能源产业政策比较分析J农业工程学报，2006，22(1)：47Sun Yufang,LiJingming,Liu Gen,et al.Comparative analysis on renewable energy development policies in China and other countriesJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2006，22(1)：4