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開題報告 學生姓名： 學 號： 所在學院： 專 業(yè)： 設計(論文)題目：10立方米太陽能熱風干燥箱設計 指導教師： 20XX年 3 月 6 日  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1.結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，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濟發(fā)展、人民生活、社會進步等領域都是必不可少的物質基礎。它既是國民發(fā)展的動力，同時也是權衡一個國家國力、人民生活水平以及國家文明發(fā)達程度的重要指標之一。保持穩(wěn)定的能源供應，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 ,而且年日照時數更是達到2000h以上[4]。其中尤其要數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,太陽能干燥設備的熱損失就會相對小,太陽能的可利用系數屬我國最大。自1975年以來,我國對太陽 能干燥技術的研究開發(fā)和推廣應用,進行了大量工作,取得了可喜的成果。 1.太陽能干燥技術及其利用 干燥，是農產品制造與儲存過程中的極其重要程序。就目前而言，中國絕大多數食品加工企業(yè)多數采用的都是常壓的熱風干燥法[6]。太陽能干燥，就是使用太陽能輻射所產生的熱量，使產品中的水分減少，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)聯合供熱干燥、集熱器和溫室結合式干燥等[7]。 1.1太陽能干燥的利用 1.1.1太陽能干燥農副產品 在農業(yè)生產過程和農副產品加工生產的過程中，為了方便對農副產品進行運輸和存儲，干燥便成了其中一個十分重要的環(huán)節(jié)，當然這個環(huán)節(jié)也是耗能量非常大的環(huán)節(jié)。經過許多試驗證實，使用太陽能干燥相關產品的所用時間較短，具有衛(wèi)生質量高、效率高、品質好等許多優(yōu)點，飽受贊譽[8]，使產品擁有較高的經濟效益[9]。如今有專家對太陽能干燥這些產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物的質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品它的質量依然是能夠獲得肯定的。用太陽能干燥設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，一般適應于個人農戶，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的成本。 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用，對國內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，因為當前科學技術一系列問題，到目前為止絕大部分農戶依然繼續(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大的壓力；也是因為老鼠蟲害、大氣污染等問題的產生，對干燥之后的產品產生了相當大的不良影響。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重要，這樣才能獲得更好的經濟利潤 ，這也是最近這些年年來世界上各個國家大多數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 ，根據相關方面的統(tǒng)計，現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，而且經常會出現龜裂等情況，這樣大大影響木材的品質，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[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，該技術在鹽業(yè)方面的利用也有了持續(xù)的增強，在現在食用鹽生產過程中，食鹽是鹵水中提出的大粒鹽須經過粉碎、洗鹽、離心脫水、加碘、干燥等工藝，產品含水在0. 5%以下才能包裝儲存[25]。干燥設備通常采用振動式流化床或固定式流化床，并配備鼓風機、引風機、熱源、除塵器等。 2.太陽能熱風干燥系統(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）；真空管面對臺風時的阻力小，抵抗臺風的能力強，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 真空管集熱器的結構示意 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側，擱板是一種活動的網狀結構，擱板的網狀結構的孔眼大小選擇應該足以保證被干燥的物料不會從中漏下。 2.4風機 如果擱板上已經擺放好了準備要干燥的產品后，將會對干燥箱內空氣的流動產生一定程度的阻力，為了在干燥室內產生一個相對良好的風速，所以應該在干燥室的頂部放置一臺風機；調節(jié)風機的風力的大小便可以方便地調節(jié)干燥箱中的空氣流速和通風量，并且能及時將濕空氣排出干燥箱[26]。 3.工作過程 1.太陽 2.風機 3.太陽能空氣集熱器 4.管道 5.干燥箱 圖2 太陽能熱風干燥機結構 如何確定太陽能熱風干燥機集熱器的安裝傾角，這個角度應該和當地的緯度基本保持相同，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換成熱能，該熱能用對熱集熱器內的空氣進行加熱，使空氣的溫度漸漸的上升。在風機的推動下，導致干燥室內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)地向干燥室內進行流動。 加熱后的氣流將熱量傳導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，與此同時便實現了干燥介質之間的強制循環(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副產品。 5.結束語 干燥這個行業(yè)，耗能相對較高，所以節(jié)能減排的任務也相對較重[31]。在我國，許許多多的農產品、林業(yè)產品與食品，其中大多數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的作用，近年來，我國相關部門對太陽能干燥這方面的產業(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，2008. 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