專利名稱：一種太陽能連續(xù)烘干系統(tǒng)與烘干方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種烘干系統(tǒng)，特別是涉及一種利用太陽能實現(xiàn)的連續(xù)烘干系統(tǒng)與烘干方法，屬于生活生產(chǎn)機械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能烘干/干燥就是利用太陽能干燥設(shè)備，對工業(yè)及農(nóng)副產(chǎn)品進行干燥作業(yè)。其過程是使待干燥的物料，或者直接吸收太陽能并轉(zhuǎn)換為熱能，或者通過太陽能集熱器加熱的空氣進行對流換熱而獲得熱能，繼而再經(jīng)過待干燥物料表面與物料內(nèi)部之間的傳熱傳質(zhì)過程，使物料中的水分逐步汽化并擴散到空氣中去，最終達到干燥的目的。目前主要應(yīng)用或者試驗應(yīng)用于谷物雜糧類、果品類、蔬菜類、木材、中草藥、茶葉、鮮花、植物葉片、食品(如魚、臘腸等)、天然橡膠、污泥、唐三彩等物質(zhì)的烘干/干燥。太陽能烘干作原理是利用太陽能集熱器固定太陽能用于物品的烘干。太陽能集熱器是利用太陽能把循環(huán)工質(zhì)加熱升溫以固定并利用太陽能的裝置，根據(jù)循環(huán)工質(zhì)的不同可以分為多種類型?，F(xiàn)有技術(shù)“太陽能空氣集熱器在葡萄干燥中的應(yīng)用研究”(http://WWW.cstif. com/html/newshowl3085. html)公開了一種太陽能干燥設(shè)備與方法,采用太陽能空氣集熱器獲得熱空氣，鼓入烘干室形成熱風，使得空氣與被烘干物料間產(chǎn)生溫差與相對濕度差，從而加速物料水分擴散蒸發(fā)，達到干制的目的。太陽能空氣集熱器是以空氣為循環(huán)工質(zhì)太陽能集熱器，其特點是利用太陽能直接提高空氣溫度，不需要二次換熱直接可以得到烘干操作所需要的熱風，因此能迅速獲得熱風，短期內(nèi)烘干效率高，這正是利用太陽能空氣集熱器獲得熱風用于烘干物品的技術(shù)方案的優(yōu)點。這類設(shè)備與方法最大局限在于受日照時間長短的影響，隨著太陽落下，停止提供熱風，則無法現(xiàn)實繼續(xù)烘干。因此只能適用于較小規(guī)模的烘干操作處理，或者需要配置較大功率的輔助能源作為補充，不能最大限度實現(xiàn)利用太陽能節(jié)約能源的初衷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種連續(xù)烘干系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)與方法利用太陽能實現(xiàn)對物品的連續(xù)烘干處理。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供太陽能連續(xù)烘干方法的技術(shù)方案如下一種太陽能連續(xù)烘干方法，由太陽能供熱系統(tǒng)提供熱空氣用于烘干物品；其特征在于所述太陽能連續(xù)烘干方法同時使用太陽能空氣集熱器與太陽能水集熱器提供熱源；首先將經(jīng)太陽能空氣集熱器加熱的空氣直接用于烘干物品，在太陽能空氣集熱器提供熱空氣干燥物品的同時，太陽能水集熱器加熱水箱中的水；當太陽能空氣集熱器提供的熱空氣溫度低于預(yù)先設(shè)定值時，停止太陽能空氣集熱器供熱，同時將由太陽能水集熱器加熱的水經(jīng)熱交換后獲得熱空氣，并將獲得的熱空氣用于烘干物品；太陽能空氣集熱器與太陽能水集熱器交替供熱實現(xiàn)連續(xù)烘干。上述技術(shù)方案設(shè)計了兩種利用太陽方式提供烘干所需熱源，一是太陽能空氣集熱器，二是太陽能水集熱器。太陽能空氣集熱器利用空氣作為循環(huán)工質(zhì)，可以很快獲得熱空氣進行烘干操作。與此相對的是，太陽能水集熱器利用水作為循環(huán)工質(zhì)，具有升溫速度慢，但保溫蓄能時間長的特征。因此，如果兩種集熱器同時啟動，空氣集熱器可以迅速提供熱風烘干物品，而水集熱器則加熱水箱中的蓄水，并利用不斷升溫的熱水儲藏太陽能。隨著太陽降落，空氣能集熱器不能提供足夠高溫度的熱空氣時，則利用水箱中的熱水通過熱交換獲得熱空氣用于物品的繼續(xù)烘干操作，從而實現(xiàn)連續(xù)烘干。在必要的情況下，如果熱水提供的熱能不足以保證熱風供應(yīng)時間持續(xù)到空氣集熱器重新工作提供熱空氣，則可以采用他輔助能源提供熱空氣烘干物品。本發(fā)明還提供一種太陽能連續(xù)烘干系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下一種太陽能連續(xù)烘干系統(tǒng)，由供熱系統(tǒng)通過氣路管道經(jīng)總風口向烘干室鼓入熱空氣用于干燥烘干室內(nèi)物品；所述供熱系統(tǒng)包括太陽能空氣集熱器，經(jīng)太陽能空氣集熱器加熱的空氣沿第一氣路管道鼓入烘干室；其特征在于所述供熱系統(tǒng)還包括太陽能水集熱器，經(jīng)太陽能水集熱器加熱的水儲蓄在水箱中，再通過熱交換獲得熱空氣沿第二氣路管道鼓入烘干室；所述太陽能連續(xù)烘干系統(tǒng)還包括自動控制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)部信號或/與外部信號或/與外部信號與內(nèi)部信號的比較結(jié)果判斷選擇鼓入烘干室的熱空氣源，再控制各熱源對應(yīng)的氣路啟閉，將熱空氣鼓入烘干室。上述系統(tǒng)中，自動控制系統(tǒng)一般包括中央控制單元，信號輸入單元、信號輸出單元、存儲單元，中央控制單元根據(jù)內(nèi)部信號或/與外部信號或/與外部信號與內(nèi)部信號的比較結(jié)果判斷選擇鼓入烘干室的熱空氣源，再通過信號輸出單元控制各熱源對應(yīng)的氣路啟閉，將熱空氣鼓入烘干室。中央控制單元判斷選擇熱源的方式可以是方式一，根據(jù)內(nèi)部信號判斷選擇熱源。例如在系統(tǒng)工作的日照、天氣條件相對穩(wěn)定的情況下，首先在存儲單元中預(yù)設(shè)不同熱源供熱的時間條件，再由中央控制單元根據(jù)系統(tǒng)運行時間條件啟閉不同的氣路管道；方式二，根據(jù)外部信號判斷選擇熱源。例如信號輸入單元接收人工通過輸入設(shè)備輸入的不同熱源的直接選擇信號指令，再收中央控制單元根據(jù)該指令啟示相應(yīng)的氣路；方式三，根據(jù)外部信號與內(nèi)部信號的比較結(jié)果判斷選擇熱源。信號輸入單元接收的外部數(shù)據(jù)信息與內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)信息比較結(jié)果是指利用信號輸入單元聯(lián)接的傳感器獲取指定條件數(shù)據(jù)，再將該數(shù)據(jù)與預(yù)先內(nèi)置的閾值加以比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷應(yīng)當選擇的不同熱源。具體例如，自動控制系統(tǒng)利用溫度傳感器獲取太陽能空氣集熱器提供的熱空氣溫度數(shù)據(jù)T與太陽能水集熱器的水箱中水溫數(shù)據(jù)TW，再由中央控制單元根據(jù)實時T、Tw值分別與系統(tǒng)中預(yù)設(shè)值的比較結(jié)果判斷應(yīng)該提供熱空氣的熱源并控制不同氣路管道的工作狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)對氣路啟閉的控制一般利用必要的電路實現(xiàn)，例如通過繼電器控制不同氣路上的風機的運停。物品烘干操作的理想狀態(tài)是烘干室內(nèi)熱空氣從下向上輸送，同時保證烘干室空間中熱空氣的均勻分配。因此，上述烘干系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計是在烘干室底部布置風管，將熱風從烘干室的下層空間向上均勻輸送。風管是一個叉型箱體結(jié)構(gòu)，由位于叉柄處的進風管聯(lián)接烘干系統(tǒng)的總風口引入熱風。進風管后端聯(lián)接氣流分配室，以調(diào)節(jié)進入風管的熱風風壓保證熱風均勻分配。氣流分配室聯(lián)接分枝狀的多路送風管，送風管管壁上沿軸向排列送風孔作為熱空氣出口。風管的形狀主要依照烘干室的地面形狀設(shè)計，其整體結(jié)構(gòu)只要滿足依此實現(xiàn)引入熱風、調(diào)節(jié)風壓、輸送熱風的功能即可。在風管結(jié)構(gòu)中，為保證最終實現(xiàn)熱空氣在烘干室內(nèi)的均勻分配可以從四方面進行優(yōu)化設(shè)計一、在氣流分配室中增加導流片。導流片是布置在氣流分配室中垂直于氣流分配室底面的片狀結(jié)構(gòu)，位于進風管接口處呈放射狀排列，靠近進風管的端頭間距小于位于氣流分配室中的端頭間距。導流片的作用是阻擋、分流從進風管鼓入的高速氣流，使其在氣流分配室中形成環(huán)流，以便于最終均勻進入各送風管。導流片數(shù)量至少為二片，呈八字排列；二、使送風管盡量伸延分布至烘干室的各地面區(qū)域；三、調(diào)節(jié)送風孔的開孔方向。送風孔最簡化的開孔方向是垂直于烘干室地面向上開孔，但在必要時為消除烘干室內(nèi)的某些送風死角，也可以在送風管壁上沿軸向呈螺旋狀排列形成多角度的開孔方向，并且也可以沿軸向排列多列開孔方向不同的送風孔；四、調(diào)節(jié)送風管管徑或送風孔孔徑。如果送風管較長會出現(xiàn)送風管末端(以靠近氣流分配室為起始端)風壓顯著降低情況，則沿軸向排列的相同開孔面積的送風孔熱空氣流速降低，無法實現(xiàn)熱空氣的均勻輸送。為平衡送風管的熱風輸出，本發(fā)明可以采用兩種方式設(shè)計送風管方式一、送風管采用柱狀管件，其上送風孔開孔面積自送風管聯(lián)接氣流分配室的一端起沿軸向逐漸減小；方式二、送風管采用錐形管件，其管徑自與氣流分配室聯(lián)接端頭起向另一端逐漸減小，同時保持送風管上送風孔開孔面積相同。本發(fā)明進一步提供上述方式二中的具體設(shè)計技術(shù)方案風管設(shè)計是將送風管設(shè)計為靜壓不變的無分支均勻送風風管，具體是根據(jù)系統(tǒng)使用要求既定送風孔平均送風速度，進而設(shè)計開孔面積，同時設(shè)計送風管上送風孔等距排列，依次計算送風管在第一個送風孔處的管徑。送風管的設(shè)計計算步驟如下步驟S1、根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需要給定送風孔的送風平均速度Vtl ；步驟S2、計算靜壓速度Vj與送風孔面積依式V。= μ Vj計算靜壓速度V」，式中，流量系數(shù)取近似值μ = 0.6,
Z0送風孔開孔面
權(quán)利要求
1.一種太陽能連續(xù)烘干方法，由太陽能供熱系統(tǒng)提供熱空氣用于烘干物品；其特征在于所述太陽能連續(xù)烘干方法同時使用太陽能空氣集熱器(11)與太陽能水集熱器(12)提供熱源；首先將經(jīng)太陽能空氣集熱器(11)加熱的空氣直接用于烘干物品，在太陽能空氣集熱器提供熱空氣干燥物品的同時，太陽能水集熱器加熱水箱中的水；當太陽能空氣集熱器(11)提供的熱空氣溫度低于預(yù)先設(shè)定值時，停止太陽能空氣集熱器(11)供熱，同時將由太陽能水集熱器(12)加熱的水經(jīng)熱交換后獲得熱空氣，并將獲得的熱空氣用于烘干物品；太陽能空氣集熱器與太陽能水集熱器交替供熱實現(xiàn)連續(xù)烘干。
2.一種太陽能連續(xù)烘干系統(tǒng)，由供熱系統(tǒng)(I)通過氣路管道經(jīng)總風口(2)向烘干室(3)鼓入熱空氣用于干燥烘干室(3)內(nèi)物品；所述供熱系統(tǒng)包括太陽能空氣集熱器(11)，經(jīng)太陽能空氣集熱器(11)加熱的空氣沿第一氣路管道鼓入烘干室(3);其特征在于所述供熱系統(tǒng)(I)還包括太陽能水集熱器(12)，經(jīng)太陽能水集熱器(12)加熱的水儲蓄在水箱(121)中，再通過熱交換獲得熱空氣沿第二氣路管道鼓入烘干室(3);所述太陽能連續(xù)烘干系統(tǒng)還包括自動控制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)部信號或/與外部信號或/與外部信號與內(nèi)部信號的比較結(jié)果判斷選擇鼓入烘干室(3)的熱空氣源，再控制各熱源對應(yīng)的氣路啟閉，將熱空氣鼓入烘干室(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述烘干室(3)底部布置風管(4)，風管(4)是叉型箱體結(jié)構(gòu)，進風管(41)位于叉柄處；進風管(41)外側(cè)端聯(lián)接總風口(2)，內(nèi)側(cè)端聯(lián)接氣流分配室(42);從氣流分配室(42)分出至少二送風管(43)，送風管(43)上沿軸向排列送風孔(431)，氣流分配室(42)內(nèi)靠近進風管(41)處布置至少二導流片(44);所述導流片(44)是垂直于風管(4)底面的矩形片狀結(jié)構(gòu)，以進風管(41)軸線為中心呈放射狀布置， 靠近進風管(41)的外側(cè)端頭的間距小于位于氣流分配室(42)中內(nèi)側(cè)端頭的間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述氣流分配室(42)呈矩形，內(nèi)側(cè)長邊聯(lián)接送風管(43 )，外側(cè)長邊正中聯(lián)接進風管(41);所述送風管(43 )平行等距排列，間距d，均垂直于氣流分配室(42)內(nèi)側(cè)長邊；所述進風管(43)內(nèi)徑D ;所述導流片(44)數(shù)量二片，以進風管(41)中軸線呈八字對稱排列，二導流片(44)分別與氣流分配室(42)外側(cè)長邊呈45°夾角，二導流片(44)外側(cè)端頭的間距為D/3，內(nèi)側(cè)端頭連線與氣流分配室(42)內(nèi)側(cè)長邊間距為Id 2d。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述送風管(43)是如下二種方式之一 方式一、送風管(43)為柱狀管件，送風孔(431)開孔面積自送風管(43)聯(lián)接氣流分配室(42)的一端起沿軸向逐漸減??； 方式二、送風管(43)為錐形管件，管徑自聯(lián)接氣流分配室(42) —端起向遠端逐漸減小，送風管(43)上送風孔(431)開孔面積相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于在所述方式二中，送風孔(431)等距排列；送風管(43)管徑變化計算方法依如下步驟實施 步驟S1、根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需要給定送風孔的送風平均速度Vtl ； 步驟S2、計算靜壓速度 ' 和送風孔面積& 依式Vtl = μ Vj計算靜壓速度 '，式中，流量系數(shù)取近似值μ = O. 6，送風孔開孔面積
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述水箱(121)有輔助加熱裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述烘干室(3)配有活動烘干車(31);所述烘干車(31)有稱量裝置與自動控制系統(tǒng)的信號輸入單元聯(lián)接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括補風管路，補風管路由電磁閥控制向總風口(2)補入冷風。
10.一種利用權(quán)利要求9所述的太陽能連續(xù)烘干系統(tǒng)實現(xiàn)的連續(xù)烘干方法，其特征在于依照如下步驟實施 步驟100啟動太陽能空氣集熱器與太陽能水集熱器，將需烘干物品放置在烘干車上放入烘干室，根據(jù)待干燥藏毯特征及烘干工藝要求確定T1、T2、Tw(l、Wtl值，根據(jù)天氣條件確定h值，在自動控制系統(tǒng)內(nèi)預(yù)設(shè)!\、T2、Tw0, w0, t0值，進入步驟200 ；步驟200自動控制系統(tǒng)開啟第一氣路管道，將經(jīng)太陽能空氣集熱器加熱的熱空氣鼓入烘干室，進入步驟300 ； 步驟300自動控制系統(tǒng)檢測烘干車上物品質(zhì)量W，若w < Wtl進入步驟600，否則進入步驟 310 ； 步驟310自動控制系統(tǒng)檢測總風口溫度T，若T ST2，進入步驟311，否則進入步驟312 ； 步驟311啟動補風電磁閥補入冷空氣，進入步驟310 ； 步驟312自動控制系統(tǒng)檢測烘干車上物品質(zhì)量W，若w < Wtl進入步驟600，否則進入步驟 400 ； 步驟400自動控制系統(tǒng)檢測烘干系統(tǒng)運行時間t，若t > h，進入步驟500，否則進入步驟 310 ； 步驟500自動控制系統(tǒng)檢測總風口溫度LgT1彡T彡T2，進入步驟510，若T彡T2，進入步驟520，若T < T1步驟530 ； 步驟510自動控制系統(tǒng)檢測烘干車上物品質(zhì)量W，若w < Wtl進入步驟600，否則進入步驟 500 ； 步驟520啟動補風電磁閥補入冷空氣，進入步驟500 ； 步驟530自動控制系統(tǒng)關(guān)閉第一氣路管道，檢測太陽能水集熱器熱水箱水溫Tw，若Tw彡Twtl，進入步驟531，反之進入步驟532 ； 步驟531自動控制系統(tǒng)將太陽能水集熱器水箱中熱水引至熱交換器加熱冷空氣，開啟第二氣路管道將加熱后的空氣鼓入烘干室，進入步驟500 ； 步驟532自動控制系統(tǒng)啟動熱水箱輔助加熱裝置，進入步驟500 ； 步驟600關(guān)閉供熱系統(tǒng)氣路管道，結(jié)束烘干操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能烘干系統(tǒng)與方法。針對現(xiàn)有技術(shù)中太陽能烘干系統(tǒng)與方法無法持續(xù)烘干的缺陷，本發(fā)明提供了一種太陽能連續(xù)烘干系統(tǒng)與方法。本烘干系統(tǒng)通過氣路管道向烘干室鼓入熱空氣，供熱系統(tǒng)包括太陽能空氣集熱器與太陽能水集熱器，前者加熱的空氣直接鼓入烘干室，后者加熱的水通過熱交換獲得熱空氣鼓入烘干室，連續(xù)烘干系統(tǒng)中的自動控制系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)部信號或外部信號判斷選擇鼓入烘干室的熱空氣源并啟閉管路。本發(fā)明同時使用兩種換熱工質(zhì)的太陽能集熱器，造成利用太陽能的時間差，解決了太陽能烘干系統(tǒng)或方法受日照時間條件限制無法實現(xiàn)連續(xù)烘干操作的技術(shù)問題，對大型物品的太陽能烘干操作能夠大幅度節(jié)約電能，具有非常良好的烘干效果。
文檔編號F26B9/06GK103033028SQ20131002383
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者洪亮, 李金祥, 索朗德吉 申請人:拉薩市城關(guān)區(qū)地毯廠