内部吸收式太阳能干燥器的制作方法

本发明涉及一种内部吸收式太阳能干燥器，通过热超导传热技术、相变储能技术和吸附除湿技术利用太阳能对农牧区的物料进行中低温烘干，属于干燥设备技术领域。

背景技术：

太阳能干燥技术是太阳能利用技术与干燥操作单元技术相结合的干燥脱水技术。该技术较之传统的干燥技术，将太阳能利用技术引入干燥过程，应用于牧草、粮食、种子、中蒙药、食品等干燥过程，既节约能源，又保护环境，特别适合于偏远、能源紧缺地区。这种干燥技术所获得的物料有许多优点：感觉品质好，物料基本保持了新鲜原料固有的色泽、风味和香气。营养成分高，由于干燥过程中可达到恒温的条件下进行的，这使得营养成分损失极少。脱水彻底，重量轻，适合于长期保存和长途运输。

20世纪90年代初期，我国才开始从事太阳能干燥技术的开发和设备的制造，近三五年来，牧草、粮食等农产品产业发展较快，已有数十条生产线，但生产规模大都较小，从国内外市场需求情况看，我国的太阳能干燥技术的发展前景极为广阔。

长期以来，在收获和制备干草过程中，饲草田间干燥工艺一直是我国干草制备的主体工艺。在饲草收获季节，连续晴数天的机会很少，因此许多地区因饲草收割季节湿潮多雨，苜蓿等优质饲草不能适时制备成干草，导致饲草在田间干燥期间干物质损失严重和营养成分保持率低。根据农业部有关部门统计，我国每年损失贮草大约在3亿吨，饲草干燥已成为制备优质干草的制约瓶颈，先进的饲草干燥设备的研究与开发已迫在眉睫。目前，国内人工干燥牧草设备主要有转筒式饲草干燥机、93QH系列燃煤牧草干燥机组、93QH系列干燥机组、93QH1000型燃油(气)牧草干燥机组,均采用燃油、燃煤和燃气作为主要能源，因此干燥后牧草的成本偏高，产业化比较困难，经济效益不明显。

太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。目前，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。太阳能干燥器符合低碳经济的发展，是可持续的、节能减排产品，是太阳能行业发展的机遇。太阳能产业规模巨大，市场发展具有极大的潜力。近几年政府大力支持太阳能行业的发展，2009年出台了针对太阳能利用的一系列政策，建设资源节约型、环境友好型社会，增强可持续发展能力的要求。太阳能行业的前景是光明的，但道路是曲折的。具体到每个企业，由于每个企业的技术、产品和水平等等不一，所以，能否到达行业光明的彼岸取决于企业的综合实力。目前，我国太阳能干燥器行业产业发展不规范，企业自律性较弱。但是太阳能行业的发展必将会回归理性，企业需更加注重对产品品质的提升。本发明针对我国广大的农村牧区的农作物、农副产品、种子、畜牧产品、中草药等烘干脱水提出一种先进技术解决方案，可以解决能源来源问题，环境压力问题，太阳能利用周期问题、并提高了能源利用率。

技术实现要素：

本发明提供了一种内部吸收式太阳能干燥器，通过真空集热管将太阳辐射能转化为热量，利用热超导传热技术进行热量的传导，显著提高了热量利用率和传导效率；利用相变储能技术平衡温度的变化，有效调控干燥器的烘干温度；利用吸附除湿技术对空气进行除湿，得到干燥空气，从而可以实现对产品进行绿色、保质、无污染的中低温烘干。

本发明采用的技术方案：内部吸收式太阳能干燥器，主要包括太阳能集热装置、干燥箱和控制系统，干燥箱内部从上到下依次设置至少一层相变储能抽屉、至少一层物料烘干抽屉、错流废热回收交换器与至少一层吸附除湿抽屉，并与干燥箱后内壁之间设置隔板，使隔板与干燥箱内壁围成预热空气流道；干燥箱的底部设置循环风机；

相变储能抽屉、物料烘干抽屉与吸附除湿抽屉的底部设置为筛网状；相变储能抽屉中放置固体相变储能材料，物料烘干抽屉中放置待烘干物料，吸附除湿抽屉中放置固体吸附除湿材料；错流废热回收交换器对应的干燥箱前端处设置进气口和排气口；

太阳能集热装置主要包括真空集热管、热超导翅片管、管托和支架，热超导翅片管位于真空集热管内部；真空集热管倾斜布置与水平面成15-45度角；真空集热管的底端连接管托并用支架支撑；真空集热管的顶端与干燥箱的上部密封连接，且热超导翅片管伸入到干燥箱内部的预热空气流道。

进一步优化的，真空集热管的下方设置反光板，反光板与真空集热管相配合倾斜放置并用支架支撑。通过反光板反射透过真空集热管的太阳光，使真空集热管的背光面同样可以接受到太阳光，从而提高了太阳能集热效率和单位面积的集热量。

进一步优化的，干燥箱左右内壁的相应位置处设有支撑相变储能抽屉、物料烘干抽屉、错流废热回收交换器与吸附除湿抽屉的滑道，从而可通过抽拉相应的抽屉方便各种物料的取放或更换。

进一步优化的，相变储能抽屉、物料烘干抽屉、吸附除湿抽屉对应的干燥箱前端处分别设置相应的密封门，起到密封作用，防止干燥箱内部的热量散失。

进一步优化的，热超导翅片管伸入到干燥箱内部的部分上设置散热片，从而可以使流经散热片的干燥空气快速充分吸收热量进行预热。

进一步优化的，干燥箱内壁上贴服保温材料形成保温层，可以有效防止干燥箱内部的热量散失。

进一步优化的，吸附除湿抽屉内设置湿度传感器，并与控制系统连接，监测湿度的变化，并及时提醒更换吸附除湿材料；循环风机与控制系统连接，可以实现对循环风量的调节。

进一步优化的，物料烘干抽屉内设置温度传感器和湿度传感器，并与控制系统连接，用于监测和控制待烘干物料的烘干情况。

进一步优化的，吸附除湿抽屉设置为两层，第一层放置超强吸水绵，第二层放置高吸水树脂。

本发明中太阳能集热装置中的真空集热管吸收太阳能，提供了烘干物料所需的热源；热超导翅片管进行热量的高效传导，将热量从真空集热管传导至干燥箱内部的预热空气流道处，并通过散热片对流经该处的干燥空气进行预热。干燥箱内部，在循环风机的作用下使干燥空气向上流动，进入预热空气流道。干燥空气在流经散热片时吸收热量，得到预热空气。然后，预热空气掉头向下流动，从上到下依次流经相变储能抽屉、物料烘干抽屉、错流废热回收交换器与吸附除湿抽屉，实现了在干燥箱内部的循环流动。

当预热空气流经相变储能抽屉时，如果预热空气的温度高于固体相变储能材料的储能温度，可以将预热空气中的部分热量传输给固体相变储能材料储存起来；当预热空气温度低于储能温度，固体相变储能材料释放其存储的热量对预热空气进行进一步的预热。通过固体相变储能材料的储存或释放热量的过程，可以平衡热量随太阳能变化而产生的波动，有效调控了干燥箱温度的变化，还可以延长干燥时间和提高干燥速率。

当预热空气流经物料烘干抽屉时，通过接触放置其中的待烘干物料进行烘干，并将待烘干物料蒸发出的水分带走，变成了含水分空气。这种预热空气接触待烘干物料并将蒸发水分带走的方式，可以显著提高烘干效率。

当含水分空气流经错流废热回收交换器时，一部分含水分空气进入错流废热回收交换器中的垂直水平弯管，利用残余热量对从进气口进入的新空气行初步预热，然后从排气口中排出，从而提高了对热量的整体利用率。另一部分含水分空气进入错流废热回收交换器内的垂直管，然后直接进入吸附除湿抽屉。

当含水分空气流经吸附除湿抽屉时，吸附除湿材料对含水分空气进行吸水除湿，同时也对进入的新空气也进行干燥除湿，从而得到了干燥空气。干燥空气受到循环风机的作用向上流动，返回到预热空气流道进行下一次循环。

本发明利用太阳能的一体化小型箱式干燥器，装置集成度高，结构紧凑，占地面积小，外观整齐；利用热超导翅片管传导热量提高了传导速率，也降低了传导过程中的热损耗；利用抽屉式结构放置各种物料，从而方便各种物料的取用或更换；利用固体相变储能材料的存储或释放热量的过程，平衡预热空气温度的波动，延长了干燥时间；通过预热空气与待烘干物料的接触并带走蒸发的水分，提高了烘干效率和速率；利用密封门的密封作用和保温层的保温作用，空气在干燥箱内部的持续循环，减少了热量散失，显著提高了热量的整体利用率；通过温度传感器和湿度传感器与控制系统连接，对烘干情况进行监测，实现了数字化控制；本发明可广泛用于农村牧区粮食、种子、果蔬、农副产品、肉食、中草药的烘干。

附图说明

图1为本发明装置正视图；

图2为本发明装置后视图；

图3为本发明装置侧视图；

图4为本发明装置俯视图；

图5为本发明装置剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明作进一步详细的说明。

如图1-5所示，本发明中主要包括太阳能集热装置、干燥箱1和控制系统，干燥箱1内部从上到下依次设置一层相变储能抽屉2、三层物料烘干抽屉3、错流废热回收交换器4与两层吸附除湿抽屉5，并与干燥箱1后内壁之间设置隔板6，使隔板6与干燥箱1内壁围成预热空气流道7；干燥箱1的底部设置循环风机8；干燥箱1内壁上贴服保温材料形成保温层16；

相变储能抽屉2、物料烘干抽屉3与吸附除湿抽屉5的底部设置为筛网状；相变储能抽屉2中放置固体相变储能材料，物料烘干抽屉3中放置待烘干物料，吸附除湿抽屉5中放置固体吸附除湿材料；吸附除湿抽屉5设置为两层，第一层放置超强吸水绵，第二层放置高吸水树脂；

错流废热回收交换器4对应的干燥箱1前端处设置进气口9和排气口10；干燥箱1左右内壁的相应位置处设有支撑相变储能抽屉2、物料烘干抽屉3、错流废热回收交换器4与吸附除湿抽屉5的滑道；相变储能抽屉2、物料烘干抽屉3、吸附除湿抽屉5对应的干燥箱1前端处分别设置相应的密封门18；

太阳能集热装置主要包括真空集热管11、热超导翅片管12、管托13和支架14，热超导翅片管12位于真空集热管11内部；真空集热管11倾斜布置与水平面成15-45度角；真空集热管11的底端连接管托13并用支架14支撑；真空集热管11的顶端与干燥箱1的上部密封连接，且热超导翅片管12伸入到干燥箱1内部的预热空气流道7；热超导翅片管12伸入到干燥箱1内部的部分上设置散热片17；真空集热管11的下方设置反光板15，反光板15与真空集热管11相配合倾斜放置并用支架14支撑；

吸附除湿抽屉5内设置湿度传感器，并与控制系统连接；循环风机8与控制系统连接；物料烘干抽屉3内设置温度传感器和湿度传感器，并与控制系统连接。

本发明中太阳能集热装置中的真空集热管11用于吸收太阳能，太阳光直射或者经反光板15反射到真空集热管11上，真空集热管11将吸收的太阳辐射能转化为热能，提供了烘干物料所需的热量。热超导翅片管12进行热量的高效传导，将热量从真空集热管11传导至干燥箱1内部的预热空气流道7处，并通过散热片17对流经该处的干燥空气进行预热。

干燥箱1内部，在循环风机8的作用下使干燥空气向上流动，进入预热空气流道7。干燥空气在流经散热片17时吸收热量，得到预热空气。然后，预热空气掉头向下流动，从上到下依次流经相变储能抽屉2、物料烘干抽屉3、错流废热回收交换器4与吸附除湿抽屉5，实现了部分热空气在干燥箱内部循环流动。

当预热空气流经相变储能抽屉2时，如果预热空气的温度高于固体相变储能材料的储能温度，可以将预热空气中的部分热量传输给固体相变储能材料储存起来；当预热空气温度低于储能温度，固体相变储能材料释放其存储的热量对预热空气进行进一步的预热。通过固体相变储能材料的储存或释放热量的过程，可以平衡热量随太阳能变化而产生的波动，有效调控了干燥箱1温度的变化，还可以延长干燥时间和提高干燥速率。

当预热空气流经物料烘干抽屉3时，通过接触放置其中的待烘干物料进行烘干，并将待烘干物料蒸发出的水分带走，变成了含水分空气。这种预热空气接触待烘干物料并将蒸发水分带走的方式，可以显著提高烘干效率。物料烘干抽屉3内的温度传感器和湿度传感器可以监测待烘干物料的烘干情况，当烘干完成后，通过打开相应的密封门18并拉出物料烘干抽屉3，可以方便的取出已烘干的物料，以及方便的更换下一批待烘干物料。

当含水分空气流经错流废热回收交换器4时，一部分含水分空气进入错流废热回收交换器4中的垂直水平弯管，利用残余热量对从进气口9进入的新空气行初步预热，然后从排气口10中排出，从而提高了对热量的整体利用率。另一部分含水分空气进入错流废热回收交换器4内的垂直管，然后直接进入吸附除湿抽屉5。

当含水分空气流经吸附除湿抽屉5时，第一层放置的超强吸水绵先对含水分空气进行初次吸水；然后，第二层放置的高吸水树脂进行二次除湿，从而得到干燥空气。同时，进入的新空气也需要流经吸附除湿抽屉5进行干燥除湿，变成干燥空气。干燥空气受到循环风机8的作用向上流动，返回到预热空气流道7进行下一次循环。吸附除湿抽屉5的湿度传感器可以检测吸附除湿材料的湿度变化情况，当控制系统提醒需要更换吸附除湿材料时，通过打开相应的密封门18并拉出吸附除湿抽屉5，可以方便的更换新的吸附除湿材料。

最后需要说明的是，以上文字和附图描述了本发明的主要结构特征和工作原理，但是本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施方式的的限制，在不脱离本发明基本设计构思的前提下，对本发明所做的多种变形方式也应该在本发明的的保护范围内。