本發(fā)明涉及一種內(nèi)置儲(chǔ)能箱式太陽(yáng)能干燥器，屬于太陽(yáng)能利用、儲(chǔ)能技術(shù)和干燥技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

太陽(yáng)能干燥技術(shù)是太陽(yáng)能利用技術(shù)與干燥操作單元技術(shù)相結(jié)合的干燥脫水技術(shù)。該技術(shù)較之傳統(tǒng)的干燥技術(shù)，將太陽(yáng)能利用技術(shù)引入干燥過(guò)程，應(yīng)用于牧草、糧食、種子、中蒙藥、食品等干燥過(guò)程，既節(jié)約能源，又保護(hù)環(huán)境，特別適合于偏遠(yuǎn)、能源緊缺地區(qū)。這種干燥技術(shù)所獲得的物料有許多優(yōu)點(diǎn)：感覺(jué)品質(zhì)好，物料基本保持了新鮮原料固有的色澤、風(fēng)味和香氣。營(yíng)養(yǎng)成分高，由于干燥過(guò)程中可達(dá)到恒溫的條件下進(jìn)行的，這使得營(yíng)養(yǎng)成分損失極少。脫水徹底，重量輕，適合于長(zhǎng)期保存和長(zhǎng)途運(yùn)輸。

20世紀(jì)90年代初期，我國(guó)才開(kāi)始從事太陽(yáng)能干燥技術(shù)的開(kāi)發(fā)和設(shè)備的制造，近三五年來(lái)，牧草、糧食等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，已有數(shù)十條生產(chǎn)線，但生產(chǎn)規(guī)模大都較小，從國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求情況看，我國(guó)的太陽(yáng)能干燥技術(shù)的發(fā)展前景極為廣闊。

長(zhǎng)期以來(lái)，在收獲和制備干草過(guò)程中，飼草田間干燥工藝一直是我國(guó)干草制備的主體工藝。在飼草收獲季節(jié)，連續(xù)晴數(shù)天的機(jī)會(huì)很少，因此許多地區(qū)因飼草收割季節(jié)濕潮多雨，苜蓿等優(yōu)質(zhì)飼草不能適時(shí)制備成干草，導(dǎo)致飼草在田間干燥期間干物質(zhì)損失嚴(yán)重和營(yíng)養(yǎng)成分保持率低。根據(jù)農(nóng)業(yè)部有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年損失貯草大約在3億噸，飼草干燥已成為制備優(yōu)質(zhì)干草的制約瓶頸，先進(jìn)的飼草干燥設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)已迫在眉睫。目前，國(guó)內(nèi)人工干燥牧草設(shè)備主要有轉(zhuǎn)筒式飼草干燥機(jī)、93QH系列燃煤牧草干燥機(jī)組、93QH系列干燥機(jī)組、93QH1000型燃油(氣)牧草干燥機(jī)組,均采用燃油、燃煤和燃?xì)庾鳛橹饕茉?，因此干燥后牧草的成本偏高，產(chǎn)業(yè)化比較困難，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。

太陽(yáng)能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。目前，各國(guó)政府都將太陽(yáng)能資源利用作為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。太陽(yáng)能干燥器符合低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是可持續(xù)的、節(jié)能減排產(chǎn)品，是太陽(yáng)能行業(yè)發(fā)展的機(jī)遇。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大，市場(chǎng)發(fā)展具有極大的潛力。近幾年政府大力支持太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展，2009年出臺(tái)了針對(duì)太陽(yáng)能利用的一系列政策，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力的要求。太陽(yáng)能行業(yè)的前景是光明的，但道路是曲折的。具體到每個(gè)企業(yè)，由于每個(gè)企業(yè)的技術(shù)、產(chǎn)品和水平等等不一，所以，能否到達(dá)行業(yè)光明的彼岸取決于企業(yè)的綜合實(shí)力。目前，我國(guó)太陽(yáng)能干燥器行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不規(guī)范，企業(yè)自律性較弱。但是太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展必將會(huì)回歸理性，企業(yè)需更加注重對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用太陽(yáng)能作為干燥熱源，內(nèi)置相變儲(chǔ)能材料調(diào)節(jié)熱流和溫度，并對(duì)干燥介質(zhì)熱空氣進(jìn)行循環(huán)加熱，同時(shí)采用余熱回收裝置對(duì)熱空氣的余熱進(jìn)行二次利用，該系統(tǒng)解決了能源來(lái)源問(wèn)題，環(huán)境壓力問(wèn)題，太陽(yáng)能利用周期問(wèn)題、并提高了能源利用率的內(nèi)置儲(chǔ)能箱式太陽(yáng)能干燥器。

內(nèi)置儲(chǔ)能箱式太陽(yáng)能干燥器，包括真空集熱管，干燥箱殼體、熱超導(dǎo)管，真空集熱管傾斜設(shè)置，集熱管1采用雙層管，內(nèi)管外壁有鍍膜吸收層，內(nèi)管與外管管口之間設(shè)有密封膠圈；帶有導(dǎo)熱翅片的熱超導(dǎo)管一端穿過(guò)真空管密封塞置于真空集熱管內(nèi)，另一端置于干燥箱殼體內(nèi)，干燥箱殼體內(nèi)干燥器料架上方設(shè)有放置相變儲(chǔ)能球或固體儲(chǔ)能球的儲(chǔ)能材料支撐篦子。

所述真空集熱管置于集熱器支架，集熱器支架底部設(shè)有管托，真空集熱管底端置于管托上。

所述集熱器支架下方設(shè)有反光板。

所述干燥箱殼體前端面上設(shè)有雙開(kāi)門，內(nèi)壁上設(shè)有干燥箱保溫材料，干燥箱殼體中部設(shè)有至少一層干燥器料架，干燥物料架上設(shè)有防物料散落網(wǎng)，干燥器料架與干燥箱殼體之間設(shè)有氣體流道；干燥器料架下方設(shè)有廢熱交換器，位于廢熱交換器處的干燥箱殼體壁上設(shè)有百葉窗網(wǎng)，廢熱交換器下方為排氣集氣箱，排氣集氣箱壁上設(shè)有風(fēng)機(jī)。

本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)：

1．完全利用太陽(yáng)能的先進(jìn)整體干燥設(shè)備，裝置集成度高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，完全利用太陽(yáng)能進(jìn)行物料烘干脫水，干燥速率快，能效比極高，使用方便，自動(dòng)化程度高，應(yīng)用范圍極廣。

2．太陽(yáng)能集熱和干燥過(guò)程一體設(shè)計(jì)，首創(chuàng)真空集熱管+熱超導(dǎo)翅片管集熱和二次反光補(bǔ)熱技術(shù)，太陽(yáng)能總熱利用率提高至80%以上。

3．內(nèi)置相變儲(chǔ)能材料，調(diào)節(jié)太陽(yáng)能溫度和熱流量隨時(shí)間波動(dòng)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)恒流條件下的恒溫輸出加熱，不僅可以延長(zhǎng)烘干作業(yè)時(shí)間，而且還能提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4．干燥箱體內(nèi)集成錯(cuò)流失廢氣余熱交換器，回收排除濕熱廢氣中熱量，用于新風(fēng)預(yù)熱，裝置能效比顯著提高。

5．多功能設(shè)計(jì)干燥箱體，設(shè)計(jì)多層物料架，既可采用抽屜式物料箱，也可以采用抽插式物料盤，進(jìn)出料方便；冷熱流道保溫板隔離，節(jié)約空間，氣流暢通；底部設(shè)計(jì)集氣排氣箱和導(dǎo)流板，便于廢氣排出和冷凝水分離排出。

6．采用低溫性能好的翅片熱超導(dǎo)管，單向傳熱，冷凝段翅片強(qiáng)化傳熱和增加傳熱面積，不僅太陽(yáng)能回收效率高，而且干燥空氣通過(guò)雙流程的翅片被加熱，熱交換效率高。

7．裝置氣候適應(yīng)性好，冬夏秋冬兼可使用，即使在-40℃的冬季，也可正常工作。

8．利用熱超導(dǎo)管集熱和傳輸，熱阻小，直接加熱干燥空氣，干燥溫度高，可在50-150℃之間進(jìn)行干燥作業(yè)，這是常規(guī)太陽(yáng)能干燥完全達(dá)不到的。

9．自動(dòng)調(diào)節(jié)干燥溫度，實(shí)現(xiàn)恒溫干燥過(guò)程。干燥裝置控制設(shè)計(jì)采用PWM控制風(fēng)機(jī)流量，風(fēng)機(jī)流量根據(jù)設(shè)定干燥溫度調(diào)節(jié)。

10．利用風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流，提高干燥速率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明裝置-I型 正視圖；

圖2為本發(fā)明裝置-I型 后視圖；

圖3為本發(fā)明裝置-I型 側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明裝置-I型 俯視圖；

圖5為本發(fā)明裝置-I型 剖面圖；

圖6為本發(fā)明裝置-II型 正視圖；

圖7為本發(fā)明裝置-II型 后視圖；

圖8為本發(fā)明裝置-II型 側(cè)視圖；

圖9為本發(fā)明裝置-II型 俯視圖；

圖10為本發(fā)明裝置-II型 剖面圖。

具體實(shí)施案例

本發(fā)明的內(nèi)置相變儲(chǔ)能箱式太陽(yáng)能干燥器，主要由太陽(yáng)能集熱加熱部分、儲(chǔ)能材料部分、物料烘干箱部分、廢熱回收與空氣循環(huán)部分和自動(dòng)控制部分組成。

太陽(yáng)能集熱加熱部分，主要功能是提供干燥器熱源，設(shè)計(jì)采取熱超導(dǎo)集熱和二次反光技術(shù)，提高太陽(yáng)能利用效率。太陽(yáng)能集熱加熱部分包括：真空集熱管1、導(dǎo)熱翅片2、熱超導(dǎo)管3、管托4、真空管密封塞5、管外密封膠圈6、熱管翅片散熱端7.

相變儲(chǔ)能部分，主要功能平衡太陽(yáng)能隨時(shí)間變化產(chǎn)生的溫度和熱流量波動(dòng)，延長(zhǎng)烘干干燥時(shí)間，提高干燥速率。該部分包括：儲(chǔ)能材料支撐篦子20、相變儲(chǔ)能球8（或固體儲(chǔ)能才材料顆塊兒）。

物料烘干箱部分，主要功能盛裝被烘干物料，進(jìn)料和出料方便，能夠在較短時(shí)間內(nèi)均勻烘干物料，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)計(jì)雙開(kāi)門多層物料插盤支架、冷熱風(fēng)隔熱流到保溫干燥箱結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，熱損失小，適用物料靈活，干燥均勻，速度快，物料進(jìn)出方便等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)由干燥箱保溫材料9、干燥箱殼體10、干燥物料架11、雙開(kāi)門12、進(jìn)口百葉窗15、排氣箱子16和風(fēng)機(jī)17組成。

廢熱回收部分，主要功能是回收含濕量較高的排出廢氣中的熱量用于預(yù)熱進(jìn)入干燥器的新鮮空氣，提高裝置整體能源利用效率。該系統(tǒng)由錯(cuò)流廢熱交換器14、防物料散落網(wǎng)13以及密封結(jié)構(gòu)件。錯(cuò)流交換器14可設(shè)計(jì)成垂直管式、水平管式、板式等高效交換器形式。

空氣循環(huán)輸送部分，主要功能是吸引新鮮干燥空氣進(jìn)入干燥器，經(jīng)過(guò)廢熱回收交換器預(yù)熱后，再流經(jīng)熱超導(dǎo)管散熱翅片被加熱，溫度升高，通過(guò)物料層與物料接觸，物料中水分蒸發(fā)進(jìn)入干燥空氣，經(jīng)過(guò)廢熱回收交換器預(yù)熱新風(fēng)后，經(jīng)風(fēng)機(jī)17排出。

自動(dòng)控制部分，主要功能是調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量，控制烘干溫度、濕度和烘干時(shí)間。風(fēng)機(jī)風(fēng)量是根據(jù)控制烘干溫度的設(shè)定值，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)輸入頻率從而調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量。

本發(fā)明裝置的工作原理是，當(dāng)太陽(yáng)光照射到真空集熱管1上時(shí)，集熱管內(nèi)管1上的鍍膜吸收層吸收太陽(yáng)輻射能，并將其轉(zhuǎn)換為熱能。熱量通過(guò)導(dǎo)熱翅片2傳遞給熱超導(dǎo)管3的蒸發(fā)管。熱超導(dǎo)管內(nèi)工作流體吸收熱量蒸發(fā)成氣相，氣體工質(zhì)在管內(nèi)氣相通道內(nèi)在壓力差的作用下流向另一端，并在此處放熱凝結(jié)。釋放出的熱量通過(guò)翅片傳導(dǎo)加熱流經(jīng)空氣。凝結(jié)的液體在毛細(xì)力的作用下返回?zé)峁苷舭l(fā)段繼續(xù)吸熱蒸發(fā)，如此周而復(fù)始，從而實(shí)現(xiàn)熱量的高效傳輸。

發(fā)明裝置-I集熱系統(tǒng)不設(shè)置反光板，發(fā)明裝置-II集熱系統(tǒng)設(shè)置反光板19，透過(guò)真空集熱管1的陽(yáng)光和從裝置前窗口射入反光板的陽(yáng)光，被反射和折射，從背面打到真空集熱管1上，顯著增加單位面積的集熱量。

室外新鮮空氣被風(fēng)機(jī)17抽吸，通過(guò)百葉窗15進(jìn)入干燥器的廢熱回收交換器14，與經(jīng)過(guò)物料層排出的濕熱廢氣間接進(jìn)行熱量交換，新鮮空氣被預(yù)熱，濕熱廢氣溫度降低，水蒸氣部分冷凝。被預(yù)熱的新鮮空氣經(jīng)過(guò)隔離流道，向上經(jīng)過(guò)熱超導(dǎo)管的翅片散熱端7，被加熱，反向通過(guò)相變儲(chǔ)能材料8，經(jīng)過(guò)物料層20烘干物料。排出的濕熱廢氣流經(jīng)廢熱回收交換器14，與新鮮空氣進(jìn)行間接熱量交換，預(yù)熱入口新鮮空氣。經(jīng)熱交換后的廢氣，經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)17排出干燥裝置，干燥器的干燥溫度由風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)。

當(dāng)被加熱空氣流過(guò)儲(chǔ)能材料時(shí)，熱空氣溫度高于相變儲(chǔ)能材料8溫度，部分熱量傳輸給相變材料儲(chǔ)能8儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)熱空氣溫度低于相變儲(chǔ)能材料8溫度時(shí)，相變儲(chǔ)能材料8恒溫輸出熱量，實(shí)現(xiàn)能量和溫度平衡調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的相變儲(chǔ)能箱式太陽(yáng)能干燥器，以太陽(yáng)能為熱源附加相變儲(chǔ)能技術(shù)，利用真空集熱管和二次反光板21收集太陽(yáng)能，并利用熱超導(dǎo)翅片管單向傳輸熱量加熱循環(huán)干燥空氣，輔以相變儲(chǔ)能材料調(diào)節(jié)溫度，集成廢氣余熱回收預(yù)熱新風(fēng)，一體化小型箱式干燥器設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，外觀整齊，物料進(jìn)出方便，具有能源綜合效率高，干燥溫度恒定，可靠性好，完全自動(dòng)化控制等特點(diǎn)，可廣泛用于農(nóng)村牧區(qū)糧食、種子、果蔬、農(nóng)副產(chǎn)品、肉食、中草藥的烘干脫水保存，也適合于小型輕工業(yè)、制藥業(yè)、精細(xì)化學(xué)品、服裝加工業(yè)等的產(chǎn)品中低溫烘干。

小型農(nóng)副產(chǎn)品干燥器

裝置設(shè)計(jì)：

太陽(yáng)能集熱：φ58x1800φ或φ58x1800 真空集熱-熱超導(dǎo)翅片管18支；

加熱段翅片：φ56x650，材料：鋁合金；

反光板：1500x1000mm，2塊；

干燥箱：1500x650x1650mm

干燥架：4層，不銹鋼，底板100目不銹鋼篩網(wǎng)；

儲(chǔ)能材料：BT-XB80 氯化石蠟儲(chǔ)能球，相變溫度：80℃，直徑：φ25

儲(chǔ)能材料質(zhì)量：90 kg；

儲(chǔ)能量：18.0-35.0 MJ

系統(tǒng)風(fēng)機(jī)：φ254×90，2 臺(tái)；

廢氣余熱回收裝置：2臺(tái)垂直列管錯(cuò)流管板交換器，A=4m2 ；

干燥器生產(chǎn)能力：180-200kg/天（脫水能力）；

物料干燥溫度：50-80 ℃；

排氣廢熱回收率：80%；

干燥器最高使用溫度：80℃；

使用環(huán)境溫度：-40℃-40℃。