管内相变储能太阳能干燥器的制作方法

本发明涉及太阳能干燥器，特别是涉及一种管内相变储能太阳能干燥器，属于太阳能利用、储能技术和干燥技术领域。

技术背景

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，由于干燥过程在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。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用可再生能源--太阳能作为干燥热源，对干燥介质热空气进行循环加热，同时采用余热回收装置对热空气的余热进行二次利用，解决了能源来源，环境压力和太阳能利用周期的问题，提高能源利用率的高效直热箱式太阳能干燥器。

本发明通过以下方式实现：

本发明包括真空集热管，干燥箱壳体、热超导管，真空集热管倾斜设置，集热管采用双层管，双层管夹层中有工质，内管内设有储能相变材料，内管外壁有镀膜吸收层，热超导管一端穿过内管密封塞置于真空集热管内，内管与外管管口之间设有密封胶圈；热超导管另一端置于干燥箱壳体内，由热超导管翅片固定板固定。

所述真空集热管置于集热器支架上，集热器支架底部设有管托，真空集热管1底端置于管托上。

所述集热器支架下方设有反光板。

所述干燥箱壳体前端面上设有双开门，内壁上设有干燥箱保温材料，干燥箱壳体中部设有至少一层干燥器物料架，干燥器物料架上设有防物料散落网，干燥器物料架与干燥箱壳体之间设有气体流道；干燥器物料架下方设有热交换器，位于热交换器处的干燥箱壳体壁上设有百叶窗网，热交换器下方为排气箱，排气箱壁上设有风机。

本发明的创新点：

1．完全利用太阳能的先进整体干燥设备，装置集成度高，结构紧凑，占地面积小，完全利用太阳能进行物料烘干脱水，干燥速率快，能效比极高，使用方便，自动化程度高，应用范围极广。

2．太阳能集热和干燥过程一体设计，首创真空集热管+热超导翅片管集热和二次反光补热技术，太阳能总热利用率提高至80%以上。

3．首创真空集热管管中相变储能，平衡太阳能随时间变化产生的温度和热流量波动，控制热量输出，实现24小时连续过程干燥。

4．干燥箱体内集成错流式废气热交换器，回收排除湿热废气中热量，用于新风预热，装置能效比显著提高。热交换器

5．多功能设计干燥箱体，设计多层物料架，既可采用抽屉式物料箱，也可以采用抽插式物料盘，进出料方便；冷热流道保温板隔离，节约空间，气流畅通；底部设计集气排气箱和导流板，便于废气排出和冷凝水分离排出。

6．采用低温性能好的翅片热超导管，单向传热，冷凝段翅片强化传热和增加传热面积，不仅太阳能回收效率高，而且干燥空气通过双流程的翅片被加热，热交换效率高。

7．装置气候适应性好，冬夏秋冬兼可使用，即使在-40℃的冬季，也可正常工作。

8．利用热超导管集热和传输，热阻小，直接加热干燥空气，干燥温度高，可在50-150℃之间进行干燥作业，这是常规太阳能干燥完全达不到的。

9．自动调节干燥温度，实现恒温干燥过程。干燥装置控制设计采用PWM控制风机流量，风机流量根据设定干燥温度调节。

10．利用风机进行强制对流，提高干燥速率。

附图说明

图1为本发明装置-I型 正视图；

图2为本发明装置-I型 后视图；

图3为本发明装置-I型 侧视图；

图4为本发明装置-I型 俯视图；

图5为本发明装置-I型 剖面图；

图6为本发明装置-II型 正视图；

图7为本发明装置-II型 后视图；

图8为本发明装置-II型 侧视图；

图9为本发明装置-II型 俯视图；

图10为本发明装置-II型 剖面图。

具体实施案例

本发明主要由太阳能集热储能部分、物料烘干箱部分、废热回收部分、空气循环输送部分和自动控制部分组成。

太阳能集热储能部分，主要功能是利用太阳能提供干燥器热源，设计采取热超导集热和二次反光技术，提高太阳能利用效率；真空管内充装相变储能材料，调节太阳能随时间变化产生的温度和热流量波动。该部分包括：真空集热管1、相变储能材料2、热超导管3、管托4、真空管密封塞5、反光板19以及安装支架18。

物料烘干箱部分，主要功能盛装被烘干物料，进料和出料方便，能够在较短时间内均匀烘干物料，保证产品的质量。设计双开门多层物料插盘支架、冷热风隔热流道保温干燥箱结构，具有结构紧凑，热损失小，适用物料灵活，干燥均匀，速度快，物料进出方便等优点。该系统包括：干燥箱壳体10、内保温材料9、干燥物料架11、干燥器双开门12、新风进口百叶窗网15、排气箱16。

废热回收部分，主要功能是回收含湿量较高的排出废气中的热量用于预热进入干燥器的新鲜空气，提高装置整体能源利用效率。该系统由错流废热交换器14、防物料散落网13以及密封结构件组成。错流交换器14可设计成垂直管式、水平管式、板式等高效交换器。

空气循环输送部分，主要功能是吸引新鲜干燥空气进入干燥器，经过废热回收交换器预热后，再流经热超导管散热翅片被加热温度升高，通过物料层与物料接触，物料中水分蒸发进入干燥空气，经过废热回收交换器预热新风后，经风机17排出。

自动控制部分，主要功能是调节循环风量，控制烘干温度、湿度和烘干时间。风机风量是根据控制烘干温度的设定值，通过变频器调节风机输入频率从而调节循环风量。

本发明装置的工作原理是，当太阳光照射到真空集热管1上时，集热管内管上的镀膜吸收层吸收太阳辐射，并将其转换为热能，热能恒温储存于相变材料中。当热超导管3散热端输出热量时，热超导管内工作流体吸收热量蒸发成气相，气体工质在管内气相通道内在压力差的作用下流向另一端，并在此处放热凝结。释放出的热量通过翅片传导加热流经空气。凝结的液体在毛细力的作用下返回热管蒸发段继续吸热蒸发，如此周而复始，从而实现热量的高效传输。

发明装置-I集热系统不设置反光板，发明装置-II集热系统设置反光板19，透过真空集热管1的阳光和从装置前窗口射入反光板的阳光，被反射和折射，从背面打到真空集热管1上，显著增加单位面积的集热量。

室外新鲜空气被风机17抽吸，通过百叶窗网15进入干燥器的废热回收交换器14，与经过物料层排出的湿热废气间接进行热量交换，新鲜空气被预热，湿热废气温度降低，水蒸气部分冷凝。被预热的新鲜空气经过隔离流道，向上经过热超导管的翅片散热端8，被加热到设定温度，经过物料层20烘干物料。排出的湿热废气流经废热回收交换器14，与新鲜空气进行间接热量交换，预热入口新鲜空气。经热交换后的废气，经过风机17排出干燥装置，干燥器的干燥温度由风量来调节。

本发明以太阳能为热源，利用真空集热管集热和储能，二次反光增强太阳能利用率，并利用热超导翅片管单向传输热量加热循环干燥空气，集成废气余热回收预热新风，一体化小型箱式干燥器设计，结构紧凑，占地面积小，外观整齐，物料进出方便，具有能源综合效率高，干燥温度恒定，可靠性好，完全自动化控制等特点，可广泛用于农村牧区粮食、种子、果蔬、农副产品、肉食、中草药的烘干脱水保存。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的先进技术解决方案。发明装置采用可再生能源--太阳能作为干燥热源，对干燥介质热空气进行循环加热，同时采用余热回收装置对热空气的余热进行二次利用，该系统解决了能源来源问题，环境压力问题，太阳能利用周期问题、并提高了能源利用率。

小型农副产品干燥器

装置设计：

太阳能集热：φ58x1800或φ58x1800 真空集热-热超导翅片管18支；

加热段翅片：φ56x650，材料：铝合金；

反光板：1500x1000mm，2块；

干燥箱：1500x650x1650mm

干燥架：4层，不锈钢，底板100目不锈钢筛网；

储能材料：BT-XB80 氯化石蜡储能材料，相变温度：80 ^oC，质量：18x2.0 kg；

储能量：7.0-14.0 MJ

系统风机：254×90，2 台；

废气余热回收装置：2台垂直列管错流管板交换器，A=4m² ；

干燥器生产能力：180-200kg/天（脱水能力）；

物料干燥温度：50-80 ^oC；

排气废热回收率：80%；

干燥器最高使用温度：120℃；

使用环境温度：-40℃-+40℃。