本發(fā)明涉及太能輻射熱能利用領域，具體涉及一種干燥器以及集熱液體的流程控制方法。

背景技術：

目前太陽能集熱器內的集熱液體靠自然對流或泵流動。集熱溫度和流量被動調節(jié)，無法根據實際需要動態(tài)通過調整運行狀態(tài)(集熱溫度和流量)以適應天氣及使用需求的變化；而且太陽能集熱器通常采用平板結構的吸熱面來吸收太陽能，且吸熱面的溫度普遍比吸熱管溫度高，形成了一個高溫輻射面和漏熱面，影響集熱效率。

目前對于太陽能集熱器的改進，主要是針對集熱器的集熱溫度進行。如在真空管集熱器內插入金屬管以改變流體流程，或者在平板集熱器的集熱管內進行部分集熱流程的串聯布置等。但是對太陽能集熱器的優(yōu)化十分有限，如何從根本上改變集熱器的集熱量以及提高集熱器的利用率，使集熱器能根據使用需求自動調整集熱液體流程高效運行，是尚待進一步優(yōu)化的問題。

利用太陽能集熱器集熱進行干燥的應用非常廣泛。但是目前太陽能集熱器內的集熱液體靠自然對流或泵流動，集熱溫度受太陽輻射影響大，集熱溫度和集熱量波動大，無法根據干燥器的實際需求動態(tài)調節(jié)。

技術實現要素：

技術問題

本發(fā)明要解決的技術問題是，如何根據干燥器的需求而調整集熱液體的集熱溫度和集熱量。

解決方案

有鑒于此，本發(fā)明的一個實施例提供了一種干燥器，該干燥包括：干燥箱體；以及太陽能集熱器，其包括殼體以及置于所述殼體內的集熱部；其中，所述集熱部包括進液分液管、出液集液管以及置于二者之間的、若干個并列的集熱單元；其中，每個所述集熱單元包括復合拋物聚光器以及跨列式置于所述復合拋物聚光器上的毛細管吸熱器，所述毛細管吸熱器內的集熱液體吸收由所述復合拋物聚光器反射的太能輻射能；所述集熱液體在所述進液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述毛細管吸熱器之間形成流動路徑，所述干燥箱體使所述流動路徑形成閉環(huán)；

且在具有物理意義的前提下，能夠通過可調整的方式接入所述流動路徑的所述毛細管吸熱器的個數。

對于上述干燥器，在一種可能的實現方式中，所述進液分液管和所述出液集液管上分布有若干個電動閥門，通過調整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)，處于開狀態(tài)的電動閥門使得集熱液體在所述進液分液管、所述出液集液管和所述毛細管吸熱器之間形成可調整的、多級毛細管吸熱器吸熱的流動路徑；其中，以進液分液管上游到下游的方向為毛細管吸熱器的吸熱級數遞增的方向，則級數較高的高溫級的毛細管吸熱器的吸熱面積≥處于級數較低的低溫級的毛細管吸熱器的吸熱面積。

對于上述干燥器，在一種可能的實現方式中，還包括控制部，其與各個電動閥門均為電連接，用于調整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)；對于經所述控制部調整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)形成的流動路徑而言，在毛細管吸熱器的吸熱級數遞增的方向上，當毛細管吸熱器的總吸熱級數為奇數時，設于所述進液分液管上的最下游的電動閥門應當關閉，設于所述出液集液管上的最下游的電動閥門應當打開；當毛細管吸熱器的吸熱級數為偶數時，反之。

對于上述干燥器，在一種可能的實現方式中，所述進液分液管上還設有調節(jié)流量控制閥，通過調整所述調節(jié)流量控制閥的開度來調整集熱液體在所述流動路徑中的流量。

對于上述干燥器，在一種可能的實現方式中，所述太陽能集熱器還包括傳感器組，其包括：第一傳感器組，其設于所述進液分液管的上游，用于檢測集熱液體在進口處的特征參數；第二傳感器組，其設于所述出液集液管的下游，用于檢測集熱液體在出口處的特征參數；第三傳感器組，其設于所述太陽能集熱器所處的環(huán)境中，用于檢測環(huán)境參數；以及干燥溫度傳感器，其設于所述干燥箱體內，用于檢測出風溫度；上述(第一、第二、第三)傳感器組以及干燥溫度傳感器分別與所述控制部電連接，用于向所述控制部提供用于調整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)的基準參數。

優(yōu)選地，以所述毛細吸熱器的軸向方向為長度方向，所述復合拋物聚光器與所述毛細吸熱器在該長度方向的尺寸相適應，且所述復合拋物聚光器的截取比的范圍為0～4/5。優(yōu)選地，所述毛細管吸熱器沿長度方向置于所述復合拋物聚光器的焦點圓上，且所述毛細管吸熱器的管徑≤4mm。

對于上述干燥器，在一種可能的實現方式中，將所述兩路及以上的所述毛細管吸熱器并聯形成毛細管組，所述毛細管組的兩側分別通過二級分液器與所述進液分液管和所述出液集液管連通。

本發(fā)明的還提供了一種集熱液體的流程控制方法，該流程控制方法包括：控制部采集太陽能集熱器的參數以及運行數據，還采集干燥箱體內的出風溫度；控制部基于所述參數、所述運行數據以及所述出風溫度，對選定的當前干燥模式下對應的太陽能集熱器的目標函數進行優(yōu)化；控制部獲取目標函數為最優(yōu)值時對應的設于太陽能集熱器的進液分液管和出液集液管上的各個電動閥門的目標開關狀態(tài)；其中，所述最優(yōu)值為給定溫度和流量下最小泵功；控制部將電動閥門的開關狀態(tài)調整為目標開關狀態(tài)，使得太陽能集熱器的集熱液體在進液分液管、出液集液管、毛細管吸熱器和干燥箱體之間形成可調整的流動路徑。

對于上述流程控制方法，在一種可能的實現方式中，該流程控制方法還包括：控制部顯示所述出風溫度以及根據所述參數以及運行數據得出的信息，包括：集熱液體的進出液溫度、流量和壓差；當前的環(huán)境參數；以及各個所述電動閥門的當前的開關狀態(tài)；存儲干燥器的參數以及運行數據，用于后續(xù)調出。

有益效果

本發(fā)明的干燥器提高了發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和效率，具體地，通過采用毛細管吸熱器與復合拋物聚光器組成的集熱單元改善了集熱效率，以及通過改變集熱液體的流動路徑調整集熱效率，改善了太陽能集熱器的集熱溫度和集熱量對干燥器的不同干燥需求的適應性。

附圖說明

當結合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本發(fā)明。此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。

圖1示出本發(fā)明一個實施例的干燥器的結構示意圖一(集熱液體為液態(tài)，有換熱器)；圖2示出本發(fā)明一個實施例的干燥器的太陽能集熱器剖視示意圖；圖3示出本發(fā)明另一個實施例的干燥器的結構示意圖(集熱液體為氣態(tài)，直接干燥)。

圖4示出本發(fā)明的一個實施例的干燥器的太陽能集熱器的控制部的邏輯框圖；圖5-1示出本發(fā)明的一個實施例的干燥器的太陽能集熱器的控制部的一種實施例的邏輯框圖；圖5-2示出本發(fā)明的一個實施例的干燥器的太陽能集熱器的控制部的另一種實施例的邏輯框圖；圖6示出本發(fā)明的一個實施例的干燥器的太陽能集熱器的控制部的一種優(yōu)化方式的邏輯框圖。

附圖標記列表

1、進液分液管 2、毛細管吸熱器 3、出液集液管 4、復合拋物聚光器 5、電動閥門 61、第一溫度傳感器 62、第二溫度傳感器 63、第三溫度傳感器 64、干燥溫度傳感器 7、流量傳感器 81、第一壓差傳感器測點 82、第二壓差傳感器測點 9、流量控制閥 10、風速傳感器 11、太陽輻射傳感器 14、換熱器 15、干燥箱體 16、工質泵 17、信號線 18、底板 19、保溫層 20、框架 21、蓋板玻璃。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細的說明。

本發(fā)明的干燥器屬于太陽能集熱器的一種應用。具體地，通過太陽能集熱器(下文中簡稱為集熱器)作為干燥熱源，對與之相連通的干燥箱體內的被干燥物體進行干燥，更具體地，集熱器內的集熱液體吸收太能輻射能之后作為干燥熱源。不過此處的集熱液體并非物理意義上的液體，如可以解釋為，具有流動性能的、且可以載熱、傳熱的介質即可，可以是液態(tài)介質，如氯化鈣濃溶液、氯化鉀濃溶液等。也可以是氣態(tài)介質等其他具有等同功能的介質，如空氣、氮氣、二氧化碳、氬氣等。在集熱液體為液態(tài)介質的情形下，可以在干燥箱體內設有可以使得集熱液體形成閉環(huán)的裝置(如換熱器)，在集熱液體為氣態(tài)介質的情形下，集熱器直接加熱干燥介質，即無需設置換熱器，直接將干燥箱體充滿的干燥介質與集熱器連通即可。本發(fā)明通過對集熱器的集熱性能進行優(yōu)化來使得集熱器的集熱水平與干燥器的干燥需求更加匹配。

實施例1

圖1示出本發(fā)明一個實施例的干燥器的結構示意圖。主要通過集熱器內的集熱液體所吸收的熱能用于干燥干燥箱體內的被干燥物體。且通過調整集熱器的集熱水平，能夠滿足不同的供熱需求。

如圖1所示，在集熱液體為液態(tài)介質的情形下，該干燥器主要包括：內部設有換熱器14的干燥箱體15以及用于對換熱器提供干燥溫度的太陽能集熱器，太陽能集熱器主要包括殼體以及置于殼體內的集熱部；殼體主要用作集熱部的載體，以及保證陽光可以透過殼體的蓋板玻璃21照射至集熱部。集熱部主要包括進液分液管1、出液集液管3以及置于二者之間的、若干個并列的集熱單元；每個集熱單元包括復合拋物聚光器4(CPC)以及跨列式置于CPC4上的毛細管吸熱器2，毛細管吸熱器2內的集熱液體吸收由CPC4反射的太能輻射能。作為一種優(yōu)選，并列的集熱單元之間為均勻、平行的排布方式。

在本發(fā)明中，集熱液體在進液分液管1、出液集液管3和至少一部分毛細管吸熱器2之間形成流動路徑，而換熱器14使流動路徑形成閉環(huán)，即換熱器14內的集熱液體在完成干燥功能之后經工質泵16泵入進液分液管1的上游，在控制部的控制下完成流動路徑的選擇之后，經出液集液管3的下游流入換熱器14，對干燥箱體15內的被干燥物體進行干燥，如此循環(huán)。且在具有物理意義的前提下，能夠通過可調整的方式接入所述流動路徑的所述毛細管吸熱器的個數；即通過一定的調整方式使得路徑可變。

進一步如圖2所示，殼體的結構主要包括底板18、框架20、保溫層19以及蓋板玻璃21；其中：框架20的上表面覆蓋高透光的蓋板玻璃21，除上表面外的框架20的內側均設有保溫層19；底板18設于框架20底部的保溫層19的上方。

通過將CPC4固定于底板18實現了相應的集熱單元的固定。毛細管吸熱器2的兩端分別與進液分液管1和出液集液管3相連通，換熱器14內的集熱液體通過集熱器上游的集熱器入口經進液分液管1進入毛細管吸熱器2，在毛細管吸熱器2內吸收CPC4反射的熱量后，流至出液集液管3，并通過集熱器下游的集熱器出口流入換熱器14。

作為一種優(yōu)選，為了保證吸熱結構上的穩(wěn)定性以及熱轉換效率，將毛細管吸熱器2置于CPC4的焦點圓的位置上，此處的置于，絕非嚴格意義的置于，而是通過大致置于的位置關系達到集熱效率提高的效果即可，如可以解釋為相對于焦點圓的位置，偏差不超過一定數值即可(如0.5mm)。由于該位置處在整個CPC4的結構范圍內具有收集熱量最密集的優(yōu)點，因此有利于提高毛細管吸熱器2內的集熱液體的集熱效率。

在一種可能的實施方式中，通過一定的調整方式使得路徑可變，如可以是，管路上分布有若干個電動閥門5，通過調整各個電動閥門5的開關狀態(tài)，使得作為吸熱介質的集熱液體經入液分液管1的上游端進入集熱器之后，處于開狀態(tài)的電動閥門使得集熱液體在進液分液管1、出液集液管3和毛細管吸熱器2之間形成可調整的、多級毛細管吸熱器吸熱的目標流動路徑。其中，以進液分液管上游到下游的方向為毛細管吸熱器的吸熱級數遞增的方向，則為了保證集熱具有實際的意義，級數較高的高溫級的毛細管吸熱器的吸熱面積≥處于級數較低的低溫級的毛細管吸熱器的吸熱面積。集熱液體沿該目標流動路徑流動的過程中，僅進入該目標流動路徑所包含的毛細管吸熱器2吸收由CPC4反射的太陽輻射的熱能之后，最后由出液集液管3的下游流出至相應的收集裝置和/或應用場合。

通過調整設置于進液分液管1和出液集液管3之間的若干個電動閥門5的開關狀態(tài)，使得同一個集熱器可以根據實際情況具有不同的目標流動路徑，即不同的集熱強度。在一種可能的實施方式中，各個電動閥門5的開關狀態(tài)可以相對獨立地調整，也可以將其中的一個以上作為一個整體，進行聯動調整。進一步參照圖1，在一種可能的實施方式中，電動閥門5的安裝原則可以為：從集熱液體進入進液分液管的上游開始，在進液分液管1每次通過毛細管吸熱器2對集熱液體進行分液后，在進液分液管1的下游側的主管上安裝并入電動閥門5，從并入第二路電動閥門5起，在毛細管吸熱器2所連接的出液集液管3的相應位置的下游側的主管上也安裝并入電動閥門5。

當然，前述的集熱器主要由由多組小尺度的CPC4以及相應的毛細管吸熱器2構成的集熱單元并列而成。在一種可能的實施方式中，可以在毛細管吸熱管2的長度比較短且管數比較多時，可以將兩路或者兩路以上的毛細管吸熱器2并聯，形成功能相當于之前單個毛細管吸熱器2的毛細管組，即以該毛細管組作為最基本的單元，在進液分液管1和出液集液管3之間設有若干個這樣的毛細管組，不過，每個毛細管組中的各個毛細管吸熱器2需要通過二級分液器實現其與進液分液管1和出液集液管3的連通。

可以看出，除了以單根的毛細管吸熱器2作為一個單獨的最基本單元之外，也可以將多路毛細管吸熱器2并聯形成功能相當的最基本單元。以便進一步提高集熱器的集熱效率。

此外，為了保證集熱部的結構整體性，CPC4與毛細管吸熱器2在長度方向的尺寸應當相適應，此處的相適應，應當解釋為大致相同，此處的大致相同，如可以解釋為毛細管吸熱器2的長度可以略長，且長度差不超過某個臨界數值(如單側不超過2cm)。在一種可能的實施方式中，在CPC4的截取比范圍為0～4/5，且毛細管吸熱器2的外徑不大于4mm(優(yōu)選1～4mm，更優(yōu)選為2～4mm)的情形下，CPC4可以具有與常規(guī)的平板集熱器或者真空管集熱器相當的尺寸(如高度≤50mm)，在CPC4與常規(guī)的集熱器的尺寸相當的情形下，其能夠產生較之于常規(guī)集熱器的至少2～5倍最高可達10倍的聚光比的效果，明顯提高了集熱效率。此外，CPC4可以利用3D打印等方式加工成型。

可以看出，本發(fā)明用CPC4取代了傳統(tǒng)的吸熱板，用毛細吸熱管2取代了傳統(tǒng)的熱管或常規(guī)吸熱管，CPC4的引入增加了毛細管吸熱器2的吸熱熱流密度，減少了散熱面積；由于毛細管吸熱管2可以將毛細管吸熱器2優(yōu)選地置于CPC4的大致焦點圓的位置處，因此充分利用了CPC4的聚光性能，使得集熱器內部的毛細管吸熱管2內的集熱液體的溫度可達到理論上的最高溫升，在高溫物體面積和漏熱量得以減少的前提下，提高了集熱器的集熱效率。

在一種可能的實施方式中，可以通過引入控制部，來實現對各個電動閥門5的開關狀態(tài)的調整。進一步參照圖1，如果控制部得出的反饋結果是使得圖1中的五個電動閥門5中的(2、5)(按照并入順序，五個電動閥門5依次指的是下右、下中、下左、上右、上左，其中電動閥門(2、5)即指的是(下中和上左)位置處的兩個電動閥門5為打開狀態(tài)，則形成目標流動路徑(流程)如圖中的箭頭所示。不過，對于經控制部調整各個電動閥門5的開關狀態(tài)形成的流動路徑而言，仍然是為了保證集熱具有實際意義，在毛細管吸熱器2的吸熱級數遞增的方向上，當毛細管吸熱器2的吸熱級數為奇數時，設于進液分液管1上的最下游的電動閥門5應當關閉，而設于出液集液管3上的最下游的電動閥門5應當打開；當毛細管吸熱器2的吸熱級數為偶數時，則反之。

可以看出，通過改變各個電動閥門5的開關狀態(tài)即可改變集熱液體的流程；通過改變集熱液體的流程，能夠使得出液集液管3的下游具有不同的出液溫度，如：在電動閥門5全開的情形下，形成的集熱液體的目標流動路徑為并聯流程，而在部分電動閥門5打開的情形下，則該目標流動路徑至少包含一部分串聯流程，特別是在并入電動閥門5的級數越高的情況下，集熱液體的集熱溫度會明顯高于單純的并聯流程；由于在上述并聯流程和串聯流程(包括全部串聯以及包含并聯支路的部分串聯)下，集熱液體流過毛細管吸熱器2時所形成的壓損不同，因此在流量相同的情況下，會具有不同的泵送集熱液體的泵功。

此外，如圖1所示，裝置還包括用于檢測集熱器的運行數據的傳感器組，主要用于控制部的參數采集。傳感器組主要包括：

i)第一傳感器組，其設于進液分液管1的上游，用于檢測集熱液體在集熱器進口處的特征參數，如設于集熱液體的入口處(即進液分液管1的上游)的第一溫度傳感器61、流量傳感器7和第一壓差傳感器測點81等；

ii)第二傳感器組，其設于出液集液管3的下游，用于檢測集熱液體在集熱器出口處的特征參數，如設于集熱液體的出口處(即出液集液管3的下游)的第二溫度傳感器62和第二壓差傳感器測點82等；

iii)第三傳感器組，其設于集熱器所處的環(huán)境中，用于檢測環(huán)境參數，如置于環(huán)境中的第三溫度傳感器63、風速傳感器10和太陽輻射傳感器11等；以及

iv)干燥溫度傳感器64，其設于干燥箱體15內，用于檢測換熱器14的出風溫度。

具體地：i)、ii)、iii)中三處的溫度傳感器(61、62、63)分別用于檢測集熱器進、出口處的集熱液體的溫度以及集熱器所在的環(huán)境溫度；i)中的流量傳感器7用于檢測集熱液體的流量；i)、ii)中兩處的壓差傳感器測點(81、82)用于檢測出集熱液體流經集熱器后在集熱器出口處的壓降；iii)中的風速傳感器10用于測試環(huán)境風速；iii)中的太陽輻射傳感器11用于測試太陽輻射強度。

上述(第一、第二、第三)傳感器組以及干燥溫度傳感器64分別與控制部電連接，用于向控制部提供用于調整各個電動閥門5的開關狀態(tài)的基準參數。即上述所有的測試數據通過信號線17傳遞至控制部，控制部可以置于干燥箱體15內部，也可以置于干燥箱體15和集熱器之間，當然也可以設于集熱器的內部。集熱器通過換熱器14給干燥箱體15提供干燥熱源。集熱器根據干燥溫度的需求確定出干燥模式，集熱器對當前干燥模式對應的集熱模式下的集熱液體的流動路徑和流量進行優(yōu)化。即控制部通過控制電動閥門5的開關狀態(tài)來調整集熱液體的流程，最終實現不同的目標干燥過程。

此外，控制部還與設于進液分液管1的上游的流量控制閥9通過信號線17實現電連接，通過調節(jié)流量控制閥9的開度來控制集熱液體在流程內的流量。

不過，控制部最主要的功能是用于根據集熱器的運行狀況來控制電動閥門5的開關狀態(tài)；進而改變集熱液體的目標流動路徑。作為一種具體的實施方式，進一步參照圖4，控制部用于完成對集熱液體的流程控制，該流程控制方法主要包括以下功能：

41)接收功能，其用于采集并上傳集熱器的參數以及能夠表征集熱器運行狀態(tài)的數據(運行數據)；

42)處理功能，其根據接收到的上述數據，結合當前集熱模式所具有的設定的出液溫度，根據一定的優(yōu)化途徑對當前集熱模式下的目標函數進行優(yōu)化；

需要解釋的是，上文中提到的優(yōu)化途徑，可以采用已有的、成熟應用于拆選和調整的優(yōu)化算法(如神經網絡算法、蟻群算法、一一比對等)，也可以根據實際需求進行重新編程，或者對已有算法進行適當的調整，只要能夠通過調整電動閥門5的開關狀態(tài)使得當前集熱模式下的目標函數更優(yōu)即可。

此外，關于當前集熱模式，在一種可能的實施方式中，可以在控制部中預設若干個選定的、經典的目標工作模式，每個目標工作模式可以具有特定的目標函數，以使得其在獲得最優(yōu)值的情況下適用于與目標工作模式對應的場合?；蛘撸部梢愿鶕嶋H情況，在控制部中新增某個或者某幾個新的目標工作模式，以使得其目標函數在獲得最優(yōu)值的情況下適用于與新的目標工作模式對應的場合。其中，最優(yōu)值的種類至少包括以給定流量下最高溫升、給定出液溫度下最大流量以及給定溫度和流量下最小泵功。

43)反饋功能，其用于計算出當前集熱模式的目標函數為最優(yōu)值時對應的各個電動閥門5應具有的開關狀態(tài)，即各個電動閥門5的目標開關狀態(tài)；

44)執(zhí)行功能，其將反饋模塊得出各個電動閥門5應具有的開關狀態(tài)與采集到的各個電動閥門5當前的開關狀態(tài)進行比對，并通過發(fā)送相應的執(zhí)行命令，使得各個電動閥門5的開關狀態(tài)調整為目標開關狀態(tài)。

當然，還可以具備顯示、存儲等其他輔助功能，具體地：

45)顯示功能，其用于將集熱器的實時運行狀態(tài)通過一定的形式顯示，如可以對運行狀態(tài)進行分級，然后以“良好、正常、過熱”等形式予以顯示，或者根據實際情況和需求，將運行狀態(tài)的某些參數予以顯示，或者將某些參數所表征的運行狀態(tài)以動畫流(如集熱液體的流動路徑等)的形式予以顯示；

46)存儲功能，其用于記錄并存儲集熱器的參數以及運行數據；主要是作為備用數據。如可以通過調出數據的方式，便于后續(xù)通過對集熱器的運行狀態(tài)來獲取影響集熱器性能的因素，從而進行改善集熱器性能的研究?；蛘咴诩療崞靼l(fā)生故障時，可以通過調出相關數據作為故障分析的參考數據。

進一步參照圖5-1和圖5-2，在一種可能的實施方式中，控制部可以包括控制裝置和遠程控制裝置兩個組成部分，通過兩個組成部分的相互協作來完成控制部所應具備的上述功能“41～46”；如，兩個部分的分工可以為：控制裝置主要完成相關的核心運算和控制等功能，而遠程控制裝置則主要完成顯示等功能。具體地：

控制裝置作為控制部的核心部件，其主要集成了以下五個功能：

5101)數據采集功能，采集集熱器的運行數據并將該數據發(fā)送到遠程控制裝置，其中：運行數據可以包括但不限于：集熱溫度、流量、集熱液體的流動壓力損失、環(huán)境溫度、風速、太陽輻射強度中的一種或者多種，主要用于根據參數計算集熱器的流體溫升、漏熱量和壓損等表征性能特征的參數，或者某些中間參數，或者用于在遠程控制裝置端將某些參數所反映的運行狀態(tài)予以實時顯示；以及各電動閥門5的當前開關狀態(tài)，用作對電動閥門5的開關狀態(tài)進行調整時的基準狀態(tài)；

5102)模式確認功能，接受遠程控制裝置選擇出的模式確認指令，模式確認指令可以包括：在既有的若干個集熱器運行模式選定某一個作為當前集熱模式，或者可以根據當前的集熱溫度和流量，在遠程控制裝置端手動輸入新的集熱器運行模式，作為當前集熱模式；

5103)運算功能，對當前集熱模式下的目標函數進行優(yōu)化，計算出目標函數獲得最優(yōu)值的情形下對應的各個電動閥門5應具有的目標開關狀態(tài)，并參考前述5101)中的基準狀態(tài)，發(fā)送相應的控制指令給各電動閥門5；

5104)存儲與記錄功能，存儲并記錄集熱器的相關參數以及運行數據(與實時運行狀態(tài)相關的數據)，參數可以包括但不限于集熱器各部件的尺寸(如毛細管吸熱器2和CPC4的尺寸)，運行數據可以包括但不限于集熱溫度、流量、集熱液體流動壓力損失、環(huán)境溫度、風速和太陽輻射強度等；以及記錄各個電動閥門5的開關狀態(tài)(包括當前的和調整后的)。存儲與記錄功能主要是便于在需要時將數據調出，如可以是，在對集熱器的性能進行研究和綜合評價時，或者對集熱器的故障進行分析時，作為參考數據。

除了上述四個在多數情況下應當具備的基本功能之外，還可以具有以下功能：

5105)顯示功能，根據實際需求，可以選擇性地顯示集熱器的部分實時運行狀態(tài)，包括但不限于集熱溫度、流量、集熱液體流動壓力損失、環(huán)境溫度、風速、太陽輻射強度、電動閥門開關狀態(tài)及集熱液體流程。此處的顯示，主要是便于集熱器的現場檢修和操控。

而遠程控制裝置則主要集成了以下兩個功能：

5201)顯示功能，選擇性地接收控制裝置采集的或者計算出的參數或者數據，可以包括但不限于接收集熱溫度、流量、集熱液體流動壓力損失、環(huán)境溫度、風速、和太陽輻射強度，主要用于在遠程控制裝置端具有的顯示界面上進行相應的顯示，以便于用戶了解當前集熱器運行環(huán)境狀況和集熱器運行參數，以及還可以接收各個電動閥門5的開關狀態(tài)，也是主要便于用戶了解當前集熱器的運行狀態(tài)。

5202)模式確認功能，發(fā)送模式確認指令給控制裝置，用于控制裝置選擇出集熱器的當前集熱模式，并對當前模式下的目標函數進行優(yōu)化，以使得集熱液體的流程得以優(yōu)化。

下面主要說明控制裝置采集到的集熱器的參數以及運行數據所能夠參與的計算，如主要用于計算集熱器的溫升、漏熱量和集熱液體的壓力損失。

可以設集熱液體在集熱器入口處的入口溫度為T_in，集熱器的面積為A，集熱液體在集熱器出口處的出口溫度T_out，集熱器的級數(從上游到下游包含的集熱單元的個數)為n，則每一級分配的面積為A_i，假設太陽輻射強度為I，環(huán)境溫度為T_a，集熱液體的流量為m；

則第一級的溫升為：

首先，第一級的溫升滿足以下公式

IA₁-Q_{l_1}＝cm(T_{out_1}-T_{in_1})＝cmΔT₁ (1)

式中，ΔT₁為第一級集熱液體的溫升；c為集熱液體的比熱；T_{in_1}第一級集熱液體的進口溫度，T_{in_1}＝T_in；T_{out_1}為第一級集熱液體的出口溫度，也為第二級集熱液體的入口溫度：T_{in_2}＝T_{out_1}；Q_{l_1}為第一級吸熱器的漏熱量，

式中，h為集熱器外表面與環(huán)境的對流換熱系數，該對流換熱系數僅與環(huán)境風速有關，h＝f(v)；A_{h_1}為第一級毛細管吸熱器2的外表面面積；則可得到集熱液體第一級的溫升為：

設第一級集熱液體的平均溫度為則可得到第一級溫升為：

同樣的計算方法，第二級集熱液體溫升計算公式為：

IA₂-Q_{l_2}＝cm(T_{out_2}-T_{in_2})＝cmΔT₂ (4)

則第i級溫升為：

第n級的溫升為：

可以看出，如果每一級毛細管吸熱器2的集熱面積和吸熱面積相同，則隨著級數的增加，吸熱溫度越來越高，則漏熱量隨之增加；而當級數增加到一定程度后，集熱器的吸熱量與漏熱量相等，此時，集熱液體的溫度達到最高集熱溫度，不會進一步增加，后續(xù)的集熱流程只會白白浪費泵功。因此，要提高集熱器的出液溫度，則需要根據每一級集熱液體溫升后的漏熱量逐級提高每一級的吸熱器面積。

其中，確定每一級管路數和壓降的計算方法為：

由于電動閥門5的關閉是使集熱液體的流程改變的原因，因此，集熱液體的流程的判定過程主要是尋找流程中處于關閉狀態(tài)的電動閥門5。具體流程的判定方法為：

首先判斷是不是單一流程，即是否所有套接的毛細管吸熱器2為并聯。當滿足除進液分液管最末一級的電動閥門5處于關閉狀態(tài)之外，其他所有的電動閥門5都是打開狀態(tài)的情形下，集熱液體即為單一的并聯流程。

在集熱液體不是單一的并聯流程，即集熱液體為多流程的情形下，首先在進液分液管1尋找第一個關閉的電動閥門5。即j＝1，i從1開始逐漸增加，當a(x,1)＝0時，則第一流程的管路數為x；然后在出液集液管3上尋找第二個關閉的電動閥門5，即j＝2，i從x繼續(xù)增加，當a(y,2)＝0時，則第二流程的管路數為y-x；則下一個關閉的電動閥門5應該在進液分液管1上，然后，在進液分液管1上尋找下一個關閉的電動閥門5，即j＝1，i從y繼續(xù)增加，當a(z,2)＝0時，則第三流程的管路數為z-y；依次類推直到i＝n-1便可以得到每一級管路數。最后一列的兩個電動閥門5是為控制集熱液體最后從出液集液管3流出，最后的電動閥門5的開關狀態(tài)受流程數控制：當流程管路數為奇數時，進液分液管1上的電動閥門5是關閉的，出液集液管3上的閥門是開啟的；當流程數為偶數時，進液分液管1上的電動閥門5是開啟的，出液集液管3上的電動閥門5是關閉的。

確定完成流程和每個流程中的毛細管吸熱器2的數目后即可以計算整個集熱器的集熱液體的壓降。其等于每一級的壓降之和。而每一級的壓降等于毛細管吸熱器2的沿程壓降和局部壓降之和。其中：

單根毛細管吸熱器2的沿程壓降為：

式中，λ為沿程壓降系數，由于集熱液體的流動一般為層流，可取L為吸熱管長度；V為吸熱管內集熱液體的流速；g為重力加速度；Re為集熱液體的雷諾數；ρ為集熱液體密度；D為吸熱管外徑；μ為集熱液體動力粘度；

局部壓降為：

式中，ξ為局部壓降系數，由于集熱器的局部壓降主要為進液分液管1到毛細管吸熱器2、毛細管吸熱器2到出液集液管3的管徑突變和流動方向造成的壓降，如在一種具體的實施方式中，ξ可以取為1。

進一步地，由公式(8)可知，對于多級集熱器的集熱液體的出口溫度與太陽輻射強度、集熱器面積、吸熱器面積、漏熱換熱系數、環(huán)境溫度、集熱液體比熱和流量有關系。因此在給定集熱液體種類的情形下，可以認為集熱液體的比熱為常數；在給定太陽輻射強度的情形下下，集熱器的出液溫度與環(huán)境溫度、流量、出液集熱器3的面積、毛細管吸熱器2的面積、漏熱換熱系數等參數有關，即：

而漏熱系數又與風速有關，即：

T_{out_i}＝f(v,A_{h_n},A_n,m,T_a) (12)

以及集熱器的能量利用效率，其除了與集熱液體的吸熱量相關外，還與泵送集熱液體的泵功有關。具體而言：集熱器凈效率＝(集熱液體溫升-泵功)/太陽輻射能量。而泵功則與集熱液體的流量和流程有關系。也就是說，要想獲得更高的集熱器的凈能量利用效率，在滿足集熱液體的供液溫度和流量的前提下，要合理地規(guī)劃集熱液體的流程，以及通過盡量減少集熱液體的壓降來減少泵功。

因此，在不同的太陽輻射條件下，可以通過調整電動閥門5的開關狀態(tài)來調整毛細管吸熱器2的面積、以及通過集熱器的面積和流量來調整集熱器的出液溫度和凈能量利用效率。如集熱器的工作模式可以包括以下三種目標工作模式：

1)給定流量下的最高溫升，該模式適用于對集熱器的集熱溫度有要求的情形。

2)給定出液溫度下的最大流量，該模式適用于對集熱器的集熱量有要求的情形。

3)給定溫度、流量下的最小泵功，該模式適用于要求集熱器節(jié)能運行、自耗功最小的情形。

進一步參照圖1，為更清楚地表達集熱液體的路徑，如可以通過矩陣A＝{a(i,j)}來表示每一個電動閥門5的開關狀態(tài)。其中(i,j)表示電動閥門5的坐標，其中：i表示沿著集熱液體流動方向的列數，j表示沿著集熱液體流動方向的行數。如j＝1時表示該電動閥門5為進液分液管1上的電動閥門5，j＝2時表示該電動閥門5為出液集液管3上的電動閥門5。a(i,j)的值表示坐標為(i,j)的電動閥門5的開關狀態(tài)；如可以是：當a(i,j)＝1時，表示電動閥門5為開啟狀態(tài)，而當a(i,j)＝0時，則表示電動閥門5為關閉狀態(tài)。則整個集熱器的各個電動閥門5的開關狀態(tài)，可以表示為一個n×2的(0,1)矩陣，即可以通過各個a(i,j)的值來描述整個集熱器的集熱液體的流程。

控制部對電動閥門5的開關狀態(tài)進行控制的具體優(yōu)化算法可以概括為：

首先是目標函數的設定：根據用戶需求或者基于研究和/或實踐的分析，設定若干個備選的目標函數，如備選的目標函數可以包括以下三種函數：

i)目標函數得出的指標是給定流量下的最高溫升，即：

當m＝常數時，f₁＝max(ΔT)；其中ΔT表示集熱液體的最大溫升；

ii)目標函數得出的指標是給定出液溫度下的最大流量，即：

當集熱液體出液溫度T_out＝常數時，f₂＝max(m)；

iii)目標函數得出的指標是給定出液溫度下的最小泵功，即：

當出液溫度T_out和集熱液體流量m＝常數時，f₃＝min(P_pump)。

由于干燥溫度已經設定，即集熱溫度也已確定，那么上述目標函數iii)對應的集熱模式即適用于本發(fā)明，即將集熱器應用于干燥器。

遠程控制裝置可以選定上述目標函數中的其中任一個作為當前集熱模式下的目標函數，該目標函數即對應某一種側重點(適用場合下的特定要求)的集熱模式，對該集熱模式進行優(yōu)化的過程具體可以包括：

初始化步驟：隨機生成M個滿足上述能用于描述整個集熱器的集熱液體的流程的n×2的矩陣，即其中的元素a[i,j]的值在0和1之間隨機選取，剔除上述M個矩陣中沒有物理意義的矩陣，如沒有物理意義的矩陣至少包括：

a)造成集熱液體的流程斷路的矩陣，即需保證當a(i,1)和a(i,2)不能同時為0。

進一步參照圖，當時，由于中上和中下兩個電動閥門5同時處于關閉狀態(tài)，會導致集熱器內的集熱液體斷路，即不能實現最基本的集熱器入口流入、出口流出的路徑，屬于無效流程，因此需要在對路徑進行優(yōu)化計算之前予以剔除。

b)剔除高溫級集熱面積小于低溫級面積的矩陣，即每級集熱液體的流程的集熱面積≤后一級的集熱面積，而≥前一級的集熱面積。

進一步參照圖，當時，即所有電動閥門5為打開狀態(tài)，流程為并聯；當時，為三級串聯集熱；

當時，形成兩級集熱，其中低級為一流程集熱，二級為二流程集熱，二級集熱面積大于一級集熱面積，符合要求；

而當時，同樣形成兩級集熱，其中低級為二流程集熱，二級為一流程集熱，二級集熱面積小于一級集熱面積，不符合要求，應予以剔除。剔除的原因為：當低級集熱的溫度足夠高的時候，會造成高級集熱的漏熱量≥太陽輻射量，則集熱器的集熱溫度不會繼續(xù)升高，即高級集熱的集熱面積對集熱器的集熱沒有貢獻，因此需要在對路徑進行優(yōu)化計算之前予以剔除。

計算剔除之后的、具有物理意義的M1個矩陣對應的目標函數值，得到階段最優(yōu)值。將該階段最優(yōu)值對應的矩陣A作為目標矩陣B的初始值；即：選出具有物理意義的M1個矩陣中對應的目標函數值最優(yōu)的那個矩陣，作為目標矩陣B的初始值；

優(yōu)化步驟：按照設定的規(guī)則對上述目標矩陣B進行優(yōu)化，在優(yōu)化過程滿足設定的停止條件時，即得到該集熱模式下的目標函數值。根據目標函數值獲得相應的集熱液體路徑，即為最優(yōu)化之后的集熱液體路徑。控制裝置結合當前的電動閥門5的開閉狀態(tài)，對各個電動閥門5發(fā)送指令，將集熱液體的路徑調整為該目標函數值對應的集熱液體的路徑。

如一種簡單的示例可以是：用戶在遠程控制裝置端將當前的集熱器的目標工作模式設定為由目標函數得出的指標是“給定流量下的最高溫升”所對應的集熱模式，則控制裝置對各個電動閥門5發(fā)出M1個作為初始值的矩陣A對應的控制指令：

如上述M1＝1，矩陣A所對應的控制指令形成的集熱器的集熱液體的路徑為“多級串聯”，如為圖1中的五個電動閥門中的(2、5)為打開狀態(tài)，其余為關閉狀態(tài)，此即初始值對應的階段最優(yōu)值，即將其作為目標矩陣B[n，2]的初始值。根據該階段最優(yōu)值，測試、計算并記錄集熱器的進出口溫差。

對上述階段最優(yōu)值進行優(yōu)化的過程可以為，控制裝置根據設定的規(guī)則(如經驗值、隨機數據交換等)調整矩陣A中的元素值，如將為集熱液體的路徑調整為“最末兩級為串聯”，如為圖1中的5個電動閥門中的(1、5)(下右，上左)為關閉狀態(tài)，其余為打開狀態(tài)，形成的是串并組合的兩級流程，此即對階段最優(yōu)值進行的第一次優(yōu)化。根據該第一次優(yōu)化值。根據該第一次最優(yōu)值，測試、計算并記錄集熱器的進、出口的溫差。

對比階段優(yōu)化值和第一次優(yōu)化值對應的兩種集熱液體的路徑在集熱器進、出口處的溫差，如果第一種(“多級串聯”)進出口溫差大于第二種，則控制裝置重新發(fā)送指令，以“多級串聯”作為當前的集熱液體流程，即不替換目標矩陣B[n，2]的值，根據設定的規(guī)則進行進一步優(yōu)化；如果第一種溫差小于第二種，則需要改變流程，將第一次優(yōu)化值對應的集熱液體的路徑作為當前的集熱液體流程，即目標矩陣B[n，2]的初始值替換為改變流程后的值，根據設定的規(guī)則進行進一步優(yōu)化；直到滿足設定的條件(如迭代或者交換次數)，即將最后一次的優(yōu)化值所對應的集熱液體流程作為該模式下的最優(yōu)值，計算該最優(yōu)值狀態(tài)下的集熱器的集熱液體的進、出口溫差即為最高溫升(出口溫度-進口溫度)，并獲得目標矩陣B[n，2]對應的集熱液體的流程。

當然，為了縮短最優(yōu)化的運算成本以及提高優(yōu)化水平，也可以根據實際需求進行編程或者引入已有的其他用于進行最優(yōu)化選擇的成熟算法。如依然同前一個示例，將當前的集熱器的目標工作模式設定為由目標函數得出的指標是“給定流量下的最高溫升”所對應的模式，發(fā)明人根據實際的需求，對該優(yōu)化過程進行了一種具體的編程，邏輯框圖參照圖6，通過該編程的算法對集熱液體的路徑進行優(yōu)化的具體過程可以為：

601)計算M1個每個矩陣對應的目標函數值，選擇目標函數值最優(yōu)的作為階段最優(yōu)值；提取該階段最優(yōu)值對應的矩陣A并存放到目標矩陣B[n，2]中，作為目標矩陣B[n，2]的初始值。

602)在M1個矩陣里以設定的概率挑選矩陣選擇矩陣A1和A2進行交叉計算，重新生成兩個新矩陣A1’和A2’。交叉計算的方式如下：①在1和n之間隨機生成整數C；②將矩陣A1和A2中的元素a1[i,j]和a2[i,j]中(i>C)的數值進行互換；③剔除矩陣交換之后沒有物理意義的矩陣，同時將沒有物理意義的矩陣用B[n，2]補位代替；生成交叉后的矩陣群體。

其中，矩陣群體中的某個矩陣是否被選中用于交叉計算的概率，與該矩陣對應的目標函數的計算值相關，即：當目標函數為本實施例中所述的求最大值運算的函數時，則矩陣群體中的矩陣對應的目標函數值越大，則被選中用于交叉的概率就越大；相應地，當目標函數為求最小值運算的函數時，則矩陣群體中的矩陣對應的目標函數值越小，則被選中用于交叉的概率就越小。

603)對上述得到的交叉后的矩陣群體進行變異計算，變異計算的方式如下：①在1和n之間隨機生成整數D；②以一定的概率，決定上述矩陣群體中的矩陣個體是否參與變異計算。此處，單一矩陣參加變異的概率完全隨機，與任何其余條件無關；③如果某一個矩陣A參與了變異計算，則將a[i,j](i＝D)對應的數值進行邏輯顛倒，即：如果是1，則變?yōu)?；如果是0，則賦值為1；④剔除矩陣變異之后沒有物理意義的矩陣；依然將沒有物理意義的矩陣用B[n，2]補位代替；生成變異后的矩陣群體。

604)進行上述變異、交叉之后，將目標值最優(yōu)的一個矩陣與B[n，2]的初始值比較，如果對應的目標函數值優(yōu)于初始值，則用階段最優(yōu)值替代初始值，如果初始值更優(yōu)，則繼續(xù)保留初始值，即得到階段最優(yōu)值，對變異后的矩陣群體重復進行前述交叉和變異運算，對階段最優(yōu)值進行進一步優(yōu)化。

605)直至達到設定的迭代次數或者設定的其他停止條件時，在得到的M1個矩陣中，按照其對應的目標函數值，將目標函數值最優(yōu)的一組作為目標矩陣B[n，2]的最優(yōu)值。

606)調節(jié)控制各個電動閥門5的開關狀態(tài)，使得集熱液體的流動路徑為根據目標矩陣B[n，2]的最優(yōu)值所確定的路徑，為最優(yōu)路徑。

根據實際需要，通過調節(jié)進入集熱器的集熱液體的流量，通過控制集熱器內的各個電動閥門5的開閉來調節(jié)集熱液體的流程，結合環(huán)境溫度、風速、太陽輻射、集熱器尺寸等影響因素，針對不同的應用場合，可以在出液集液管3的下游端實現不同的出液溫度。如在夏季時，將出液溫度到100℃以上，然后通過驅動吸收式制冷或者有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)實現對收集的熱能進行制冷或者發(fā)電的利用，提高了集熱器所收集的熱能的轉化率。

實施例2

在集熱液體為氣態(tài)介質的情形下，干燥器的結構如圖3所示，其與圖1的區(qū)別在于，無需在干燥箱體15內設置換熱器14，直接將進液分液管1的上游入口和出液集液管3的下游出口與干燥箱體15連通即可。此時，干燥溫度傳感器64檢測的是出液集液管3的下游出口處伸入干燥箱體15內的出風溫度。

采用本發(fā)明的集熱液體控制方法實現對干燥器內的被干燥物體的干燥步驟具體為：開機后，控制部根據集熱器的參數(如包括集熱器的尺寸、毛細吸熱管2的尺寸、CPC4的尺寸等)和運行數據(如環(huán)境溫度、風速、太陽輻射，集熱液體進出口溫度、壓降和流量等)，對當前集熱模式的目標函數進行優(yōu)化，當目標函數最優(yōu)值的情形下，其對應的各個電動閥門5的開關狀態(tài)所確定的集熱液體的流程即為理論上的最佳流程。集熱液體經最佳流程流出集熱器之后，流入設于干燥箱體內部的換熱器，通過加熱干燥箱體內部的環(huán)境空氣來干燥箱體內部的物體。這種技術情形下，集熱介質與干燥箱體內部的環(huán)境空氣可以通過間壁式換熱器來換熱，不發(fā)生混合。此時的液態(tài)集熱介質可以為水、油、溶液、防凍液等。本發(fā)明包含的要點主要包括：

1)通過以毛細管吸熱器為吸熱裝置，取代了熱管或常規(guī)吸熱管，加工簡單，成本低廉，且毛細管吸熱器2的外徑≤4mm(優(yōu)選為1～4mm，更優(yōu)選為2～4mm)，以及通過以CPC4為聚光裝置，且其截取比范圍為0～4/5，可以利用3D打印等加工工藝成型，有效增加了毛細管吸熱器2的吸熱熱流密度，減少了散熱面積，可以使CPC4的尺寸(高度小于等于50mm)與常規(guī)平板集熱器和真空管集熱器相當，且具有2～5倍甚至高達10倍的聚光比；而且根據實際情況和需求，可以以單根毛細管吸熱器2作為一個基本的吸熱單元，也可以利用二級分液器將多跟毛細管吸熱器2并聯作為一個基本的吸熱單元；且整個集熱器通過金屬管路來連接，因此具有一定的承壓能力，同時在冬季具有防凍裂能力。

2)通過電動閥門5的開關狀態(tài)來調整集熱液體(可以為前述的液態(tài)或者氣態(tài)介質)的流動路徑，且電動閥門5的開關狀態(tài)可以通過控制裝置根據設定溫度、環(huán)境溫度、風速、太陽輻射強度、集熱液體流量和進出流動壓降等參數來決定，使得當前的集熱環(huán)境下的整機的集熱效率最大程度地迎合了應用場合的需求。根據不同的需要，通過調整電動閥門5的開關狀態(tài)來調節(jié)進入集熱器的集熱液體的流程，還可以通過流量控制閥9的開度來調整進入集熱器的集熱液體的流量，從而能夠在最大程度上實現不同干燥曲線要求的燥溫度和干燥過程。

以上結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了詳細地說明，此處的附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解。顯然，以上所述僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何對本領域的技術人員來說是可輕易想到的、實質上沒有脫離本發(fā)明的變化或替換，也均包含在本發(fā)明的保護范圍之內。