具有提高的干燥效率的改進(jìn)型太陽能干燥器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種干燥效率提高的改進(jìn)型太陽能干燥器。所述干燥器由太陽能吸收器/收集器（9）和干燥腔（6）組成。所述收集器的一端連接至強制送風(fēng)機（10），其另一端連接所述干燥腔。所述干燥腔具有抽屜，待干燥的材料保持在所述抽屜中的金屬絲網(wǎng)上。當(dāng)所述干燥器以再循環(huán)模式運行時，所述干燥器進(jìn)一步將顏色指示硅膠放置于所述金屬絲網(wǎng)下面。所述干燥腔的另一端具有引風(fēng)機（11）。所述兩個直流風(fēng)機都采用10瓦特的光伏板（3）運行。由陽極氧化鋁制成的V型槽反射器（4、5、7、8）固定在所述收集器上，并可選地固定在所述干燥腔上。包含了跟蹤電路以自動跟蹤所述干燥器。還包含了鎖定機構(gòu)（14）以幫助所述裝置抵擋強風(fēng)載荷。提供了：一旦來自干燥腔的廢氣的濕度下降至預(yù)設(shè)值之下時，所述干燥器進(jìn)一步對廢氣進(jìn)行可編程再循環(huán)，該過程有助于加快干燥速率。
【專利說明】具有提高的干燥效率的改進(jìn)型太陽能干燥器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有提高了的干燥效率的改進(jìn)型太陽能干燥器。本發(fā)明尤其涉及一種改進(jìn)型太陽能干燥器，其通過在恰當(dāng)使用反射器的情況下的對準(zhǔn)/跟蹤的組合來提高收集器上的太陽能輻射入射。更具體地，本發(fā)明涉及在一天的日射時間段中獲得相對更均勻的干燥空氣溫度，這是通過提高從吸熱板到流動空氣的熱傳遞的效率并通過適當(dāng)?shù)脑傺h(huán)提高加熱空氣的使用效率從而提高干燥器的總效率來實現(xiàn)的。
【背景技術(shù)】
[0002]可參照由A.Fudholi 等人發(fā)表于“Renewable and Sustainable Energy Reviews(可再生能源及可持續(xù)能源評論)” 14期(2010)第1-30頁的文章“Review of solar dryersfor agricultural and marine products (用于農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品的太陽能干燥器綜述)”。該文章是針對被干燥的產(chǎn)品、技術(shù)和經(jīng)濟性方面對不同類型的太陽能干燥器的綜述。對用于農(nóng)產(chǎn)品的太陽能輔助干燥系統(tǒng)發(fā)展的技術(shù)方向的討論是就以下幾個方面展開的:緊湊型收集器設(shè)計、高效、整體式儲存以及長使用壽命的干燥系統(tǒng)。然而，沒有涉及到本發(fā)明中設(shè)想的任何改進(jìn)。
[0003]可參照由Kothari 等人發(fā)表于“International Journal of Renewable EnergyTechnology (國際可再生能源技術(shù)期刊)”(2009,第一卷，第一期)的文章“Performanceevaluation of exhaust air recirculation system of mixed mode solar dryer for dryingof onion flakes (對用于干燥洋蔥片的混合模式太陽能干燥器的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的性能評估)”的論文，已發(fā)現(xiàn)不具有排氣再循環(huán)的干燥效率比具有排氣再循環(huán)的干燥效率高21%，并且在具有再循環(huán)過程的情況下單位時間中去除的濕氣也更少。已進(jìn)一步提出了使用干燥劑的建議。沒有提到使用熱氣能夠根據(jù)熱氣的水含量而排出或再循環(huán)的智能再循環(huán)設(shè)計。
[0004]可參照由F.K.Forsona等人發(fā)表于“Renewable Energy (可再生能源)” 32(2007) 2306-2319 頁的文章 “Design of mixed-mode natural convection solar cropdryers:Application of principlesand rules of thumb (混合模式自然對流太陽能作物干燥器的設(shè)計:拇指原則和拇指規(guī)則的應(yīng)用)”。該文章概述了基本設(shè)計構(gòu)想的應(yīng)用與用于設(shè)計并建造太陽能干燥器的拇指規(guī)則的系統(tǒng)化結(jié)合。然而，沒有涉及到本發(fā)明中設(shè)想的具體改進(jìn)。
[0005]可參照由V.Shanmugam 和 E.Natarajan 發(fā)表于“Applied Thermal Engineering(實用熱能工程)”27 (2007) 1543-1551 頁的文章 “Experimental study of regenerativedesiccant integrated solar dryer with and without reflective mirror(對具有和不具有反射鏡的可再生干燥劑整體式太陽能干燥器的實驗研究)”。這里報道了利用干燥劑整體式太陽能干燥器的間接強制對流。該系統(tǒng)以兩種模式運行:日照時間和非日照時間。在日照時間期間，強制來自平板收集器的熱氣流到干燥腔以便對產(chǎn)品進(jìn)行干燥，同時干燥劑床直接以及通過反射鏡接收太陽輻射。在非日照時間中，通過借助可反轉(zhuǎn)風(fēng)機使干燥腔中的空氣循環(huán)通過干燥劑床來運行干燥器。干燥劑床上包括反射鏡可使干燥劑材料的再生更快。進(jìn)一步指出的是，在所有的干燥實驗中，大約60%的濕氣通過利用太陽能的空氣加熱去除，而剩下的濕氣則由干燥劑去除。顯然，該運行將包括使用大量的干燥劑，尤其是當(dāng)食物產(chǎn)品中包括大量濕氣時。沒有涉及到本發(fā)明中設(shè)想的在吸收器/收集器側(cè)上使用反射器(尤其是用于間接干燥的反射器)，也沒有涉及到將收集器出口溫度控制在小范圍內(nèi)的裝置。也沒有提及對干燥劑的智能循環(huán)和保存的任何嘗試。
[0006]可參照由Maiti等人于7月27日提交的印度專利申請N0.1550/DEL/2009。其中，具有高縱橫比的PV板組件與V型槽中的N-S反射器適配以提高板上的日射量，從而提高所獲得的電力。但其中沒有提及在太陽能干燥器的收集器上使用這種反射器組件。
[0007]可參照由J.Mumba 開發(fā)的太陽能干燥器(“Energy Conservation and Management(能源保存與管理)”第37卷，第5期，615-621頁，1995)。其設(shè)計并開發(fā)了具有光伏供電的空氣循環(huán)的太陽能谷物干燥器。在太陽能空氣加熱器中的收集器與干燥腔之間包含了光伏太陽能電池以向直流風(fēng)機供電。該系統(tǒng)的主要缺點在于:這種類型的結(jié)構(gòu)能達(dá)到的溫度很低(60°C)，因而不適合干燥所有食物產(chǎn)品。沒有提及風(fēng)機速度與太陽日射量之間同步以保持干燥過程中的平衡。也沒有提及對太陽能干燥器的其它運行(例如，通過同一 PV板對濕度傳感器、電磁閥和跟蹤系統(tǒng)的運行)進(jìn)行控制。
[0008]可參照由Gikuru Mwithiga和Stephen Kigo開發(fā)的太陽能干燥器，其發(fā)表于“Journal of Food Engineering (食品工程雜志)”74 (2006)247-252，其中設(shè)計并測試了具有有限太陽跟蹤能力的小型單元。干燥器可調(diào)節(jié)為以15°的增量跟蹤太陽。該性能通過如下進(jìn)行測試:在干燥器裝載有咖啡豆時或在沒有裝載的條件下，一天對干燥器與水平面之間的角度進(jìn)行一次、三次、五次或九次的調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)的主要缺點在于:需不斷監(jiān)測干燥器的位置以調(diào)節(jié)跟蹤機構(gòu)。沒有提及跟蹤過程的高性價比自動化以及用于提高太陽日射量的其它裝置(例如，
[0009]通過使用反射器)的高性價比自動化。
[0010]可參考由P.N.Sarsavadia開發(fā)的太陽能輔助式干燥器發(fā)，其表于“RenewableEnergy (可再生能源)”32 (2007) 2529-2547，在該太陽能干燥器中，部分空氣在干燥后經(jīng)過再循環(huán)被再次供給到干燥腔中。該文章沒有公開關(guān)于再循環(huán)的決策智能系統(tǒng)。
[0011]可參照Schoenau 等人在 WREC 1996 中的報告 一 “Evaluation of energyconservation potential by exhaust air recirculation for a commercial type heatedair batch air dryer (對通過商用型批量加熱空氣的空氣干燥器進(jìn)行排氣再循環(huán)而獲得的節(jié)能潛力的評估)”。盡管該干燥器不是太陽能運行干燥器，但作者認(rèn)為從干燥過程開始進(jìn)行的排氣再循環(huán)可對干燥空氣質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，并且可使干燥時間大大增加。該文章中提到:再循環(huán)是通過手動完成的，并且在開始再循環(huán)之前必須滿足某些條件，例如:排氣干球溫度必須比室外溫度至少高10°C ;排氣相對濕度必須降至50%或更低，并且必須比室外相對濕度低。該文章沒有公開關(guān)于再循環(huán)的決策智能系統(tǒng)。
[0012]可參照Sutherland和Trevor L.的名為“太陽能水果干燥器”的美國專利N0.5584127 (1996)，其中開發(fā)了一種基于太陽能的干燥結(jié)構(gòu)，該干燥結(jié)構(gòu)可單獨使用或與輔助熱源結(jié)合使用。該發(fā)明還涉及從干燥艙放出一部分用過的干燥氣并將另一部分用過的干燥氣再循環(huán)入干燥艙。然而，沒有涉及到關(guān)于用于提高干燥效率的干燥運行模式。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)表明，盡管有許多設(shè)計太陽能干燥器以提高干燥過程的效率的方法，但還沒有關(guān)于使用反射器以提高吸收器/收集器溫度并從而提高收集器出口空氣溫度的熱傳遞效率的報告。也沒有提到使用單個低功率PV板來控制多種功能，例如，速度與日射量同步的風(fēng)機的運行、濕度控制器和用于排出/再循環(huán)干燥器出口空氣的電磁閥的運行，以及干燥器的自動跟蹤(如果可行的話)。所有這些改進(jìn)一同完成了在使運行保持簡單且具有高性價比的同時提高太陽能干燥效率的共同目標(biāo)。
[0014]發(fā)明目的
[0015]本發(fā)明的主要目的是提供一種干燥效率提高了的改進(jìn)型干燥器。
[0016]本發(fā)明的另一個目的是提供太陽能反射器以提高收集器上的太陽能日射量，從而提高干燥空氣溫度。
[0017]本發(fā)明的又一個目的是提供一種在干燥箱上的可折疊反射器，可折疊反射器使得單元可以以直接模式或間接模式運行。
[0018]本發(fā)明的又一個目的是通過在入口位置和出口位置處的直流風(fēng)機提供強制空氣對流。
[0019]本發(fā)明的又一個目的是提供風(fēng)機速度(因此，空氣的質(zhì)量流量)與太陽能干燥器上的太陽能日射量的同步。
[0020]本發(fā)明的又一個目的是，通過直接由PV板運行風(fēng)機而實現(xiàn)同步，來自該板的功率輸出隨太陽日射量變化，而功率輸出的變化又會使風(fēng)機速度變化。
[0021 ] 本發(fā)明的又一個目的是在日射期間提供更均勻的干燥空氣溫度。
[0022]本發(fā)明的又一個目的是通過自動跟蹤使投射在所述單元上的任何陰影最小化，所述自動跟蹤帶有對所述單元的自動鎖定從而確保所述單元對于高達(dá)15km/hr的風(fēng)速也保持穩(wěn)定。
[0023]本發(fā)明的又一個目的是監(jiān)測來自干燥器的出口空氣的濕度。
[0024]本發(fā)明的又一個目的是只要來自干燥器的出口空氣的濕度低于特定閾值就再循環(huán)所述來自干燥器的出口空氣。
[0025]本發(fā)明的又一個目的是通過出口空氣的這種再循環(huán)實現(xiàn)較高干燥溫度，從而實現(xiàn)較高熱利用率。
[0026]本發(fā)明的又一個目的是設(shè)計所述單元使得通過受濕度控制的電磁閥的動作自動控制出口空氣的再循環(huán)。
[0027]本發(fā)明的又一個目的是使回收的熱空氣在再次進(jìn)入太陽能干燥器之前可選地通過干燥劑。
[0028]本發(fā)明的又一個目的是直接由所述板運行風(fēng)機，以便在通過電池和充電控制器運行所有其它電氣系統(tǒng)時使風(fēng)機速度與日射量同步。
[0029]本發(fā)明的又一個目的是由用于運行直流風(fēng)機的同一 PV板對所有電氣運行系統(tǒng)供電。
[0030]本發(fā)明的又一個目的是具有干燥器的控制和內(nèi)部條件的數(shù)字顯示。
[0031]本發(fā)明的又一個目的是在更大型的太陽能干燥器中包含上面所述內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0032]相應(yīng)地本發(fā)明提供了一種干燥效率提高了的改進(jìn)型太陽能干燥器，所述改進(jìn)型太陽能干燥器包括:干燥腔(06)和太陽能收集器/吸收器(09)，所述干燥腔和所述太陽能收集器/吸收器相互連接并通過用于自動鎖定和跟蹤的旋轉(zhuǎn)軸(2)和鎖定銷(14)放置在公共基座(01)上；其中，所述干燥腔由抽屜和干燥劑組成，所述抽屜具有用于放置待干燥物品的金屬絲網(wǎng)，所述干燥劑放置在位于所述金屬絲網(wǎng)下方的金屬托盤(23)上用于干燥所述待干燥物品，所述收集器/吸收器由金屬板和雙層玻璃組成以便吸收太陽日射并加熱通過所述收集器/吸收器的氣流；多個風(fēng)機(10和11)，其連接至所述收集器/吸收器的入口處和所述太陽能干燥腔的出口處以誘導(dǎo)空氣對流通過隔熱管(12)，所述隔熱管將所述收集器/吸收器的端部與所述干燥腔的端部連接，所述風(fēng)機由位于所述太陽能干燥器后側(cè)的光伏PV板(3)供電，所述風(fēng)機的速度可選地由多個調(diào)節(jié)器(15和16)調(diào)節(jié)；多個反射器(7和8)，其附接在所述收集器/吸收器上以提高日射量和干燥空氣溫度；另外的多個反射器(4和5)，其附接在所述干燥腔上以促進(jìn)干燥；電磁閥(13)，其附接在所述隔熱管的各端部并由可編程濕度控制器和濕度傳感器控制；顯示板(17)，其設(shè)在所述太陽能干燥器的后面以顯示內(nèi)部濕度(18)、計時器條件(19)、收集器出口空氣的溫度(20)、干燥器出口空氣的溫度(21)以及微型充電調(diào)控器的充電條件(22 )。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]在本說明書所附的圖1-圖11的各附圖中，所有尺寸均以cm為單位。
[0034]圖1:表示了太陽能干燥器的俯視圖。
[0035]圖2:表示了太陽能干燥器的正視圖。
[0036]圖3:表示了太陽能干燥器的右側(cè)視圖。
[0037]圖4:表示了太陽能干燥器的后視圖。
[0038]圖5:表示了 PV板的供電電路。
[0039]圖6:表示了涉及由濕度控制器操作的電磁閥的電路。
[0040]圖7:表不了該系統(tǒng)的跟蹤電路。
[0041]圖8:表示了按比例擴大的間接式太陽能干燥器的示意圖。
[0042]圖9:表示了收集器側(cè)上有反射器和沒反射器時，圖8中收集器上的太陽能日射量的變化。
[0043]圖10:表示了在使用圖8中干燥器(在收集器側(cè)有以及沒有反射器)進(jìn)行實驗期間記錄的收集器出口(T。。)處干燥空氣溫度的變化和環(huán)境溫度(Tam)的變化(虛線表示有反射器，實線表示沒有反射器)。
[0044]圖11:表示了太陽能干燥器的右側(cè)視圖，所有部件都標(biāo)了編號。
[0045]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，圖中的元件簡單地示出，并不一定按比例繪制。例如，為了幫助提高對本發(fā)明的實施例的理解，圖中一些元件的尺寸可相對于其它元件是放大的，然而，這不意在限制本發(fā)明的范圍。
【具體實施方式】
[0046]盡管本發(fā)明可有多種修改和替換形式，但其特定實施例已經(jīng)以示例的方式在圖中顯示并將在下面詳細(xì)說明。然而，應(yīng)理解，其不意在將本發(fā)明限制為所公開的特定形式，相反，本發(fā)明包括落在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替換物。
[0047]相應(yīng)地本發(fā)明提供了一種干燥效率提高了的改進(jìn)型太陽能干燥器，所述改進(jìn)型太陽能干燥器包括:干燥腔(06)和太陽能收集器/吸收器(09)，所述干燥腔和所述太陽能收集器/吸收器相互連接并通過用于自動鎖定和跟蹤的旋轉(zhuǎn)軸(2)和鎖定銷(14)放置在公共基座(01)上；其中，所述干燥腔由抽屜和干燥劑組成，所述抽屜具有用于放置待干燥物品的金屬絲網(wǎng)，所述干燥劑放置在位于所述金屬絲網(wǎng)下方的金屬托盤(23)上用于干燥所述待干燥物品，所述收集器/吸收器由金屬板和雙層玻璃組成以便吸收太陽日射并加熱通過所述收集器/吸收器的氣流；多個風(fēng)機(10和11)，其連接至所述收集器/吸收器的入口處和所述太陽能干燥腔的出口處以誘導(dǎo)空氣對流通過隔熱管(12)，所述隔熱管將所述收集器/吸收器的端部與所述干燥腔的端部連接，所述風(fēng)機由位于所述太陽能干燥器后側(cè)的光伏PV板(3)供電，所述風(fēng)機的速度可選地由多個調(diào)節(jié)器(15和16)調(diào)節(jié)；多個反射器(7和8)，其附接在所述收集器/吸收器上以提高日射量和干燥空氣溫度；另外的多個反射器(4和5)，其附接在所述干燥腔上以促進(jìn)干燥；電磁閥(13)，其附接在所述隔熱管的各端部并由可編程濕度控制器和濕度傳感器控制；顯示板(17)，其設(shè)在所述太陽能干燥器的后面以顯示內(nèi)部濕度(18)、計時器條件(19)、收集器出口空氣的溫度(20)、干燥器出口空氣的溫度(21)以及微型充電調(diào)控器的充電條件(22 )。
[0048]在本發(fā)明的一個實施例中，干燥器的容量在0.5-1.0kg濕質(zhì)量范圍內(nèi)。
[0049]在本發(fā)明的又一個實施例中，收集器/吸收器相對于水平面以20_26°C范圍內(nèi)的角度傾斜。
[0050]在本發(fā)明的又一個實施例中，附接在收集器/吸收器上的反射器使日射量提高了40-50%并使干燥空氣溫度提高了 10-20°C。
[0051]在本發(fā)明的又一個實施例中，附接在干燥腔上的反射器在直接干燥期間提高了日射量，并且所述反射器可選地能用于蓋住干燥腔從而將直接式太陽能干燥器轉(zhuǎn)換為間接式太陽能干燥器。
[0052]在本發(fā)明的又一個實施例中，采用PV板對風(fēng)機、自動跟蹤電路和濕度控制器供電。
[0053]在本發(fā)明的又一個實施例中，采用了至少兩個風(fēng)機和調(diào)節(jié)器以及四個反射器來提
高干燥效率。
[0054]在本發(fā)明的又一個實施例中，風(fēng)機由PV板直接供電，當(dāng)環(huán)境日射量在380-1200Wm_2的范圍內(nèi)變化時，該風(fēng)機所呈現(xiàn)的風(fēng)機速度在2550-5450rpm范圍內(nèi)，風(fēng)機速度與日射量同步有助于控制流過太陽能干燥器的氣流量，這進(jìn)一步控制了干燥空氣溫度。
[0055]在本發(fā)明的又一個實施例中，干燥劑為顏色指示硅膠。
[0056]在本發(fā)明的又一個實施例中，太陽能干燥器的自動跟蹤速率設(shè)為直到風(fēng)速為15kmh 1 為 4 分鐘 I。。
[0057]在本發(fā)明的又一個實施例中，用于發(fā)生再循環(huán)的用過的空氣的編程濕度閾值設(shè)為(20%，更加優(yōu)選地設(shè)為< 15%。
[0058]在本發(fā)明的又一個實施例中，位于按比例擴大的太陽能干燥器的收集器上的反射器組件中的長寬縱橫比保持為> 2.5。
[0059]在本發(fā)明的又一個實施例中，太陽能干燥器沿東西方向放置，反射器沿南北方向裝配在收集器上并且具有可隨季節(jié)調(diào)節(jié)的角度。
[0060]在本發(fā)明的又一個實施例中，收集效率和干燥效率分別在45-70%范圍內(nèi)和12-40%范圍內(nèi)，這取決于環(huán)境條件、使用方式、載荷程度、待干燥的材料以及將要干燥的程度。
[0061]在本發(fā)明的又一個實施例中，圖1-7中的改進(jìn)型太陽能干燥器可作為間接式干燥器或直接式干燥器或日射量提高了的直接式干燥器運行。
[0062]在本發(fā)明的又一個實施例中，圖1-7中的改進(jìn)型太陽能干燥器，用于日射量提高了的直接干燥的、干燥腔上的反射器可方便地用于蓋住干燥腔從而將直接式太陽能干燥器轉(zhuǎn)換為間接式干燥器。
[0063]在本發(fā)明的又一個實施例中，單個IOW PV板對直流風(fēng)機和圖1-7中改進(jìn)型太陽能干燥器中的所有電氣應(yīng)用供電。
[0064]在本發(fā)明的又一個實施例中，在圖1-7中的改進(jìn)型太陽能干燥器中，風(fēng)機速度與日射量同步有助于控制通過所述單元的空氣流，該空氣流又使得能更好地控制干燥空氣溫度，干燥空氣溫度在72°C至83°C之間變化，與之相比，對于在位于北緯21° 46'東經(jīng)72° Ili處的印度古吉拉特邦的包納加爾在三月進(jìn)行的實驗，對于2700rpm的風(fēng)機在62°C至90°C之間變化。
[0065]在本發(fā)明的又一個實施例中，在收集器上具有反射器的改進(jìn)型太陽能干燥器可按比例擴大為靜止的直接或間接式太陽能干燥器，如按圖8所示設(shè)計。
[0066]在本發(fā)明的又一個實施例中，在圖1-7中的改進(jìn)型太陽能干燥器中，在開始空氣的再循環(huán)時，200-400g的顏色指示硅膠被放置在金屬絲網(wǎng)下方的托盤中，金屬絲網(wǎng)容納用于干燥的材料。
[0067]在本發(fā)明的又一個實施例中，可通過將含濕硅膠放置于拋物面太陽能集中器的聚焦區(qū)域而再次干燥該含濕硅膠，拋物面太陽能集中器達(dá)到了高達(dá)120°C的溫度。
[0068]在本發(fā)明的再一個實施例中，在圖1-7和圖8中的改進(jìn)型太陽能干燥器中，最大收集器效率和最大系統(tǒng)干燥效率分別處于45-70%范圍內(nèi)和12-40%范圍內(nèi)，這取決于環(huán)境條件、使用方式、載荷程度、待干燥的材料以及將要干燥的程度。
[0069]尤其，為了圖示，本發(fā)明公開了具有提高了的干燥效率的小容量太陽能干燥器，如按照圖1-7中的設(shè)計(參見下文)。該干燥器由太陽能吸收器/收集器和干燥腔組成。收集器的一端連接至強制送風(fēng)機，其另一端經(jīng)過狹槽連接干燥腔。干燥腔具有抽屜，待干燥的材料保持在抽屜中的金屬絲網(wǎng)上，使得可從上表面和下表面這兩個表面進(jìn)行干燥。該干燥器還包括用于在該干燥器以再循環(huán)模式(參見下文)運行時將顏色指示硅膠放置于金屬絲網(wǎng)下面的裝置。干燥腔的另一端具有引風(fēng)機。兩個風(fēng)機都采用10瓦特的光伏板運行。由陽極氧化鋁制成的V型槽固定在收集器上和干燥腔這兩者上。
[0070]引入了跟蹤電路以自動跟蹤由同一光伏板供電的干燥器。還引入了鎖定機構(gòu)以抵抗強風(fēng)載荷。干燥器還具有一旦來自干燥腔的用過的空氣的濕度下降至預(yù)設(shè)值之下時就對來自干燥腔的用過的空氣進(jìn)行可編程再循環(huán)的裝置，該過程有助于加快干燥速率，尤其是對于更難去除的濕氣。進(jìn)一步公開了對于按比例增大的適當(dāng)?shù)嘏帕械撵o止干燥器，在收集器上采用反射器，如圖8所示(參見下文)，該改進(jìn)使得干燥空氣溫度更高。
[0071]改進(jìn)型小容量太陽能干燥器的配置如布置在第01至04頁圖中的圖1至圖4所示，該干燥器的部件從(I)至(23)編號。該太陽能干燥器由位于共同基座(Ol)上的兩個不同單元中的太陽能收集器/吸收器(09)和干燥腔(06)構(gòu)成?？蚣苡设帜局瞥?。收集器的外體由6mm的膠合板制成。在兩個膠合板之間插入了 20mm厚的絕熱板(thermacol insulationsheet)。太陽能收集器的尺寸為0.50mmX0.55mm。收集器傾斜并定向為在特定季節(jié)期間接收最大太陽能輻射量。
[0072]在本示例中，收集器定向為面向南方并相對于水平面傾斜24.6°。吸收器/收集器允許太陽日射穿過5_的雙層玻璃并在金屬板上被吸收。吸熱板由涂有1_厚的鍍鋅鐵薄層的黑墊(mat-black)組成。加熱的金屬板又將流過該金屬板的空氣流加熱。該腔靠近地面的一端具有0.06mX0.065m的開口，用于使氣流進(jìn)入。由于吸收器/收集器傾斜，所以加熱的空氣以很小的阻力使所述單元抬起。接著，空氣流過置于與吸收器/收集器連接的干燥腔中的食品。圖5-圖7中圖示了所述單元的電子電路圖。由10瓦特的光伏板運行的兩個風(fēng)機(一個在吸收器/收集器(10 )的入口處強制送風(fēng)而另一個在干燥腔(11)的最末端處的引風(fēng))有助于吸入周圍空氣。
[0073]可有兩種運行模式。當(dāng)直接連接至PV板時，空氣流量由太陽日射量控制(圖5)，當(dāng)為了控制實驗而通過電池連接時，風(fēng)機的速度可使用調(diào)節(jié)器(15和16)調(diào)節(jié)。由粘在PVC塊上的陽極氧化鋁薄層制成的四個反射器(其中兩個位于收集器側(cè)(07和08)，另外兩個位于干燥器側(cè)(04和05))附接至相應(yīng)的腔。風(fēng)機入口和出口處附接有電磁閥(13)，其可利用可編程濕度控制器和傳感器進(jìn)行控制(圖6)。該電磁閥可在預(yù)定濕度水平閉合，從而熱空氣可利用隔熱管(12)再循環(huán)。此時，顏色指示硅膠被引入到淺鋁托盤(23)中，所述淺鋁托盤位于干燥腔中金屬絲網(wǎng)的正下方。電子控制系統(tǒng)被設(shè)計和構(gòu)造成自動跟蹤置于旋轉(zhuǎn)軸(02)上的整個單元。系統(tǒng)包括具有鎖定結(jié)構(gòu)的簡單機電裝置，以抗擊強風(fēng)載荷(圖3)。整個電子電路的供電是使用帶備份電池的同一 10瓦特光伏板(03)完成的。顯示板設(shè)置在所述單元的背面，該顯示板顯示內(nèi)部濕度(18)、計時器條件(19)、收集器出口空氣的溫度T。。(20)以及干燥器出口空氣的溫度Td。(21)。微型充電調(diào)控器(22)的充電條件也能從顯示板上看到。
[0074]本發(fā)明中所涉及的科學(xué)原理為:孔上的太陽輻射入射可通過使用適當(dāng)傾斜的反射器使額外的太陽能輻射反射和改向來增強。
[0075]當(dāng)隔熱箱蓋有雙層玻璃窗時，太陽輻射可容易地進(jìn)入透明的玻璃罩，但當(dāng)輻射被箱中的材料吸收并轉(zhuǎn)換為熱量時，熱輻射就不能容易地逸出玻璃罩，因而熱量的大部分被保持在內(nèi)部，因此，發(fā)生了熱量的不斷積累，從而使得內(nèi)部溫度升高到最終通過隔熱體和玻璃罩的加熱速率等于失熱速率的程度。
[0076]眾所周知，黑色表面比任何其它顏色的表面都能更好地吸收輻射能量。因此，在本發(fā)明中，引入了一個或多個陽極氧化鋁反射器以將額外的太陽能輻射反射和引導(dǎo)到傾斜的收集器/吸收器的頂部玻璃窗中，收集器/吸收器側(cè)靠近地面?zhèn)染哂虚_口。
[0077]由于吸收器/收集器傾斜，所以加熱的空氣以很小的阻力進(jìn)入整個單元并使整個單元抬起。接著，空氣流過置于與吸收器/收集器連接的干燥腔中的食品。吸收器表面與環(huán)境之間的溫度差提高導(dǎo)致收集器上輻射入射的絕對量更高和熱傳遞效率提高，這使得單兀的整體效率提聞。
[0078]本發(fā)明的另一方面是傾斜的收集器/吸收器組件，其通過比水平的主加熱腔更有效地在早晨和傍晚捕集低高度的太陽光束而向水平的主干燥腔提供額外的熱量。待加熱的材料裝載在干燥腔側(cè)處的托盤上。
[0079]本發(fā)明能夠從任何產(chǎn)品上去除甚至最后一絲濕氣，本發(fā)明提出了在干燥過程的后面階段使熱的且?guī)缀醺稍锏目諝庠傺h(huán)。反射器使得輻射集中度提高，與之相結(jié)合的是，再循環(huán)使空氣更熱，從而提高了干燥效率。
[0080]然而，僅僅當(dāng)含濕量限于空氣中時再循環(huán)才有用。但是原則上，所有的濕氣都能在例如硅膠的干燥劑的幫助下被去除，但實際上由于需要大量的硅膠所以這是不可行的。為了避開這一困境，本發(fā)明公開了采用可編程再循環(huán)系統(tǒng)，即，僅當(dāng)干燥空氣濕度低于預(yù)編程限值時才允許進(jìn)行再循環(huán)的系統(tǒng)。而且，這種低濕度空氣還將傾向于更熱，因此，這就使得導(dǎo)致明顯更高溫度的再循環(huán)總體上更加有意義，該明顯更高溫度對去除最后一點濕氣是很重要的。另外，由于該可編程設(shè)備，硅膠的使用量可大大減少，同時可繼續(xù)獲得好處。盡力一天內(nèi)完成干燥過程有相當(dāng)大的好處，而上面的改進(jìn)對這有著相當(dāng)大的幫助。
[0081]本發(fā)明具有以下特征:
[0082]I)光伏(PV)板裝配有V型槽太陽能反射器。
[0083]2)太陽能干燥器能夠如圖1-圖7所述地自動跟蹤整個單元，并相應(yīng)地制造了合適的設(shè)備。
[0084]3)圖1-圖7中單元的自動鎖定，其賦予了抵抗陣風(fēng)的穩(wěn)定性并有助于抵擋高達(dá)15km/h的風(fēng)速。
[0085]4)當(dāng)干燥器的尺寸較大時，例如圖8所示干燥器和相應(yīng)干燥器，需要對裝配有反射器的靜止干燥器的設(shè)計和方向進(jìn)行優(yōu)化以便自動跟蹤。
[0086]5)太陽能干燥器能夠?qū)崿F(xiàn)更高的運行溫度，這是通過弓I導(dǎo)來自干燥器的比入口空氣溫度更高的用過的空氣，并通過借助空氣(尤其是含最少濕氣的出口空氣)的再循環(huán)利用熱空氣來實現(xiàn)更高的運行溫度而進(jìn)行的。
[0087]6)—旦熱空氣的濕度通過提供受濕度傳感器控制的閥而降低至閾值之下，太陽能干燥器能夠改變熱空氣的路徑。
[0088]7)—旦通過允許空氣穿過保持在容納待干燥物質(zhì)的金屬絲網(wǎng)下方的顏色指示硅膠床而實現(xiàn)了閾值，太陽能干燥器就能夠使空氣中的濕度最小化。
[0089]8)太陽能干燥器能夠通過步驟(5)和(6)節(jié)約硅膠的使用。
[0090]9)通過將使用過的硅膠放置在適當(dāng)尺寸的拋物面太陽能集中器的聚焦區(qū)域處而使得使用過的硅膠在100-120°C下再生，拋物面太陽能集中器被保持在太陽能干燥器的旁邊。
[0091]10)太陽能干燥器能夠通過上面新穎且具有創(chuàng)造性的步驟(5)- (7)去除產(chǎn)品中
最后一絲濕氣。
[0092]11)太陽能干燥器能夠運行作為傳統(tǒng)直接式干燥器或作為在干燥腔上裝配有反射器的直接式干燥器或作為間接式干燥器的干燥器，所述運行取決于待干燥的物質(zhì)和干燥的地點和季節(jié)。相應(yīng)地，將反射器置于干燥腔上，當(dāng)該反射器以最佳方式定位時，干燥效率提高，或者當(dāng)該反射器折疊地位于干燥器上方時，干燥器轉(zhuǎn)換為適于干燥更精致的物質(zhì)的間接式干燥器，或者當(dāng)反射器被卸下時，干燥器轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)的直接式干燥器。
[0093]12)在圖1-圖7的干燥器中，不僅風(fēng)機而且單元中的所有電氣裝置的運行都來自具有IOW輸出的同一 PV板。
[0094]示例
[0095]下面示例以示例的方式給出，因此不應(yīng)理解為是對本發(fā)明范圍的限制。
[0096]Tam為以。C衡量的環(huán)境溫度，T。。為以。C衡量的收集器出口溫度或干燥空氣溫度，Td。為來自干燥器出口的空氣溫度，RH%為干燥腔內(nèi)部的相對濕度，Wt為以g衡量的小樣品的重量。
[0097]示例 1:
[0098]在一種情形中選取的圖1-圖7中的太陽能干燥器沒有任何反射器，在另一種情形中在收集器側(cè)上有反射器。在三月份的典型的兩天中在幾乎相同的環(huán)境條件下進(jìn)行了測量，表1中列出了從上午11點至下午4點30分記錄的干燥空氣溫度。
[0099]表1:使用和沒有使用反射器的單元內(nèi)部的干燥空氣溫度分布
【權(quán)利要求】
1.一種具有提高了的干燥效率的改進(jìn)型太陽能干燥器，包括:干燥腔(06)和太陽能收集器/吸收器(09)，所述干燥腔和所述太陽能收集器/吸收器相互連接并通過用于自動鎖定和跟蹤的旋轉(zhuǎn)軸(2)和鎖定銷(14)放置在公共基座(01)上；其中，所述干燥腔由抽屜和干燥劑組成，所述抽屜具有用于放置待干燥物品的金屬絲網(wǎng)，所述干燥劑放置在位于所述金屬絲網(wǎng)下方的金屬托盤(23)中以干燥所述待干燥物品，所述收集器/吸收器由金屬板和雙層玻璃組成以便吸收太陽日射并加熱經(jīng)過所述收集器/吸收器的空氣流；多個風(fēng)機(10和11)，所述風(fēng)機連接至所述收集器/吸收器的入口處和所述太陽能干燥腔的出口處以誘導(dǎo)空氣對流通過隔熱管(12)，所述隔熱管將所述收集器/吸收器的端部與所述干燥腔的端部連接，所述風(fēng)機由設(shè)置在所述太陽能干燥器后側(cè)的一個或多個光伏PV板(3 )供電，所述風(fēng)機的速度可選地由多個調(diào)節(jié)器(15和16)調(diào)節(jié)；多個反射器(7和8)，所述反射器附接在所述收集器/吸收器上以提高日射量和干燥空氣溫度；另外的多個反射器(4和5)，所述另外的多個反射器附接在所述干燥腔上以促進(jìn)干燥；電磁閥(13)，所述電磁閥附接在所述隔熱管的各端部并由可編程濕度控制器和濕度傳感器控制；以及顯示板(17)。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，所述干燥器的容量在0.5-1.0kg濕質(zhì)量范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)太陽能干燥器，其中，所述收集器/吸收器相對于水平面在20-26°的范圍內(nèi)傾斜。
4.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，附接在所述收集器/吸收器上的所述反射器使所述日射量提高了 40-50%并使干燥空氣溫度提高了 10-20°C。
5.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，附接在所述干燥腔上的所述反射器在直接干燥期間提高了日射量，并且所述反射器可選地能用于蓋住所述干燥腔從而將直接式太陽能干燥器轉(zhuǎn)換為 間接式太陽能干燥器。
6.權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，所述PV板用于向所述風(fēng)機、自動跟蹤電路和濕度控制器供電。
7.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，所述風(fēng)機由所述PV板直接供電，當(dāng)環(huán)境日射量在380-1200W πm2的范圍內(nèi)變化時，所述風(fēng)機呈現(xiàn)2550-5450rpm范圍內(nèi)的風(fēng)機速度，風(fēng)機速度與日射量的同步有助于控制流過所述太陽能干燥器的空氣流量，這進(jìn)一步控制了干燥空氣溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，采用了至少兩個風(fēng)機和調(diào)節(jié)器以及四個反射器來提高干燥效率。
9.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，所述干燥劑為顏色指示硅膠。
10.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，所述太陽能干燥器的自動跟蹤速率設(shè)為在直到風(fēng)速高達(dá)ISkmtT1時為4分鐘1°。
11.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，用于發(fā)生再循環(huán)的用過的空氣的編程濕度閾值設(shè)為< 20%，更加優(yōu)選地設(shè)為< 15%。
12.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，位于按比例擴大的太陽能干燥器的收集器上的反射器組件的長寬縱橫比保持為> 2.5，所述太陽能干燥器沿東西方向放置，所述反射器沿南北方向裝配在收集器上并具有能隨季節(jié)調(diào)節(jié)的角度。
13.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，收集效率和干燥效率分別在45-70%范圍內(nèi)和12-40%范圍內(nèi)，這取決于環(huán)境條件、使用方式、載荷程度、待干燥的材料以及將要干燥的程度。
14.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型太陽能干燥器，其中，所述顯示板置于所述太陽能干燥器后面以顯示內(nèi)部濕度(18)、計時器條件(19)、收集器出口空氣的溫度(20)、干燥器出口空氣的溫度(21)以及 微型充電調(diào)控器的充電條件(22)。
【文檔編號】F26B3/28GK104011490SQ201180071899
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月16日
【發(fā)明者】P·K·高希, S·邁蒂, P·A·佩泰爾, J·N·巴拉迪亞, S·S·肖漢, M·L·桑加尼, P·V·帕瑪, K·埃斯瓦蘭, P·V·阿格拉瓦特 申請人:科學(xué)與工業(yè)研究會