太阳能干燥

吸收式干燥技术

（1）自然循环吸收式太阳能干燥器

如图1所示，透过玻璃的太阳辐射被涂黑表面吸收，同时也被待干燥物吸收，结果使干燥器内的空气温度升高。热空气容易从含有水分的物品中夺得水分而湿化，由于自然对流作用，从上部的孔眼中流出，湿度较低的冷空气则从底部孔眼流入，形成不断循环的过程，从而使待干燥物除去水分，得到干燥。

（2）自然循环半直接吸收式太阳能干燥器

如图2所示，半直接吸收式是首先将待干燥物品放入后房预热干燥室预热，待失去水分25%~30%后，再移至前房干燥室，直至烘干为止。自然循环吸收式太阳能干燥器的主要优点是结构简单、造价低廉、维修费用低，可以连续作业，不需要循环动力。

（3）强迫循环吸收式太阳能干燥器

强迫循环吸收式是利用小型风机强迫空气循环，吸收被太阳能加热的干燥物料中的水分使其干燥。它同样可以分为直接吸收式和半直接吸收式两种。强迫循环的干燥效果比自然循环的要好，因为它可以根据待干燥物品的生产工艺要求，进行风量、气温和湿度的调节。缺点是需要消耗动力，且维修和产品成本相对较高。

对流式干燥技术

这种干燥技术的太阳能集热（空气集热器）和物料干燥分开，由风机将空气送至空气集热器加热后，再进入干燥室对物品进行烘干并吸收物料中的水分，见图3。太阳能集热方式大多采用专门设计的空气集热器，也可采用一般的热水器，将水加热后，再经热交换器将空气加热。

太阳能—热泵联合干燥技术

热泵干燥是一种节能效果显著的干燥技术，20世纪70年代在欧洲开始广泛使用。热泵与常规的干燥设备一起组成热泵干燥装置，其工作原理如图4所示。干燥介质在干燥器内全部循环使用。热泵工质在蒸发器中吸收来自干燥过程排放废气中的热量使废气中的大部分水蒸气在蒸发器中被冷凝下来直接排掉；从蒸发器出来的制冷剂蒸汽，经压缩机绝热压缩后进入冷凝器。在冷凝器高压下热泵工质冷凝液化放出冷凝潜热，加热来自蒸发器的已降温去湿的低温空气，低温空气加热到要求的温度后，进入干燥器内作干燥介质。而从冷凝器出来的热泵工质经膨胀阀绝热膨胀，再进入蒸发器，如此循环。

20世纪80年代以前，国内只有4座太阳能干燥设备，总采光面积仅183㎡。自其被国家“七五”计划列为重点科技攻关项目后，从应用、基础研究到生产试验有许多研究开发，成绩显著，建成了10多座大、中型太阳能干燥示范装置，总采光面积在3000㎡以上。农村一般都用燃煤烘干机烘干农产品，这种传统加工方法不仅耗煤，而且煤烟经常混入烘干机中，使加工质量下降。采用太阳能干燥器不仅节约成本、降低污染，而且由于干燥温度较自然干燥高，还具有杀虫、灭菌的作用，使产品在色泽上有很大的改观。太阳能干燥的方式有两种：一种为加透明盖板进行直接曝晒，称为吸收式；另一种是利用太阳能加热某种流体，然后将此流体直接或间接加热待干燥的物体，称为间接式或对流式。对流式太阳能干燥器一般以空气为工质，空气在太阳能集热器中被加热，在干燥器内与干燥的湿物料接触，热空气把热量传给湿物料，使其中水分汽化，并把水蒸气带走，从而使湿物料干燥。

太阳能干燥机应用前景

虽然太阳能干燥技术的推广应用还存在不少问题，但由于全球面临的能源与环境问题日益严重，太阳能作为一种清洁丰富的可再生能源不可忽视。我国在太阳能热水器的推广应用方面已见成效，目前我国是世界上生产太阳能热水器最多的国家。预计今后我国在太阳能干燥技术的应用方面也会有一定的发展，特别是一些小型、简易的太阳能干燥室，在日照条件好，而经济又欠发达的偏远地区，有较好的应用前景。

我国是农业生产和出口大国之一，农产品及生物资源丰富，物种多样，特别是在广大的西部地区。为了促进地方经济的发展，将本地区具有资源优势及开发利用前景的农产品、生物资源产品作为地方支柱产业发展，因此近年来，农副产品及生物资源产品加工业发展迅速。但随着我国加入WTO和人们对产品质量和食品卫生问题的关注，现有的农副产品加工技术含量低，产品质量不高，产品附加值低，从而导致产品缺乏市场竞争力，难以形成支柱产业。产品干燥是加工过程中的一个重要工艺过程，目的是除去物料中多余的水分，以便于产品加工、运输、贮藏和使用。采用常规能源干燥农产品，投资大，需消耗大量能源，致使农产品成本增高，并造成不同程度的环境污染。一般农产品要求的干燥温度比较低，大约在40-55℃之间，正好与太阳能热利用领域中的低温热利用相匹配，并且能缩短干燥周期，提高产量质量等优势，因此我国应用太阳能干燥农副产品，具有广阔的发展前景。

太阳能应用于木材干燥有两个方向:

(1)对于偏远地区的小型木材加工厂，适于发展简易的温室型、半温室型或小规模集热器型的太阳能干燥装置;

(2)对于中、大型木材加工企业，适于发展材积为50一100m3的大型太阳能干燥装置，并将太阳能干燥作为预干，即高含水率阶段用太阳能干燥，低含水率阶段用常规干燥。在气温高、湿度大、电价适中的地区，适于采用太阳能与热泵联合干燥。

太阳能干燥机建议

(1)太阳能在干燥行业的应用应该引起足够的重视。太阳能适于一些物料中、低温干燥，也可做适于高温干燥物料的预干。

(2)增加科研投人，不断提高太阳能干燥的供热效率，降低干燥成本。据有关资料报道，我国与国际水平的差距主要在透光材料和吸热板的涂层工艺方面，虽然清华大学和中国科学院等单位已在某些方面取得了显著的成绩，但主要集中在太阳能热水器方面，对太阳能干燥的研究投入太少。

(3)希望我国政府对太阳能干燥给予政策上的鼓励与扶持，增加一些经费投入并加大宣传力度。包括太阳能干燥在内的太阳能热利用是符合中国国情的可再生能源项目，应大力推广应用 。2100433B

太阳能干燥机结构的设计可有多种选择。根据干燥机内气流的流动方式，可将太阳能干燥机分为自然对流型和强迫对流型两种。

太阳能干燥机自然对流型

自然对流型太阳能干燥机中无附加风机，气流靠温差的作用在于燥室内流动。根据结构的不同，主要有箱式、棚式、温室式、盘架式和烟囱式几种。

太阳能干燥机强迫对流型

强迫对流型太阳能干燥机靠温差和气流出口和进口的高度差作为气流流动动力的自然对流型太阳能干燥机受到多方面的制约。特别是当料层较厚、颗粒细、孔隙度小时，’气流阻力大，仅靠自然对流不能满足对气流速度的要求。一些改进型的太阳能干燥机，气流需通过附加的装置如蓄热器、空气集热器及管道等，没有附加动力，气流是不能实现有效流动的。此外，自然对流型太阳能干燥机的排气温度较高，热利用率低。应利用风机来实现废热利用。

根据常规能源使用情况可将强迫对流型太阳能干燥机分为普通强迫对流型、蓄热型和带常规能源的太阳能干燥机。

(1)普通强迫对流型太阳能干燥器

该类型干燥器不需其他能源加热空气，空气的加热只靠太阳能集热器，由电机驱动风扇保证干燥机内气流的流动。普通强迫对流型太阳能干燥机主要有温室型、集热器型和温室—集热器型3种类型。

(2)蓄热型太阳能干燥机

在太阳能干燥机中加蓄热器的目的主要是为了延长于燥时间。太阳辐射强时，贮存部分能量，控制热空气温度，避免过度干燥。太阳辐射弱或无太阳辐射时，提取贮存的热量进行干燥作业。使用附加蓄热装置的不足之处是增加了投资和操作费用，在使用蓄热于燥之前应作技术经济分析。

作为蓄热体的物质可以是天然的，也可以是人造的。水、石块等多用在农作物的干燥上，比合成材料便宜。而盐水、石蜡、硅胶、分子筛等多用于潜热蓄热和化学蓄热。

(3)附带常规能源的太阳能干燥机

由于夜晚和阴雨天无阳光可用，太阳能干燥是间歇过程。虽然可在干燥系统中加蓄热装置，但所蓄的热量也是有限的。又因为太阳能的分散性，太阳能空气集热器加热的热空气温度较低。因此，对于一些需要连续干燥或在较高温度下干燥的物料，需加辅助能源。

增加常规能源加热方式

在干燥系统中增加常规能源加热有两种方式：一种方式为有阳光时利用太阳辐射加热空气，增加的常规能源只在夜晚或阴雨天使用，常规能源只是对太阳辐射加热的辅助；另一种方式是太阳能集热器只作为预热器，主要能源为常规能源。在这种情况下，太阳能只作为辅助热源。

太阳能干燥机优点

太阳能干燥机在使用上的优点和不足主要是由太阳辐射的特殊性决定的。与利用其他能源的干燥方法相比，太阳能干燥有下列优点：

(1)干净卫生，对物料和环境没有污染；

(2)太阳能取之不尽，不存在能源枯竭间题；

(3)太阳能处处都有，不需开采和运输；

(4)干燥过程中其他能源消耗低，操作费用低。

太阳能干燥机缺点

(1)分散性大，热值低。

太阳常数为1353 W/㎡，在天气较为晴朗的情况下，中午垂直投射于1㎡面积上的太阳能最多在1 kW左右，阴雨天更低。如果干燥机的生产量大，那么就需要较大面积的集热器，占地面积大，设备投资费用高。

(2)温升小，干燥速度低。

完全依靠太阳能，干燥介质(热空气)的温升低，仅能使空气的温度上升至40~70℃所以，一般情况下，太阳能只能用于低温干燥。

(3)间歇性和不稳定性。

太阳的辐射强度受纬度、季节、天气及时间的影响大。低纬度地区太阳辐射强度高，高纬度地区太阳辐射强度低。冬季及阴雨季节太阳辐射强度很弱，无太大利用价值。一天中不同时间，太阳能辐射强度不断变化，由此造成‘了干燥介质温度不稳定，给干燥过程的控制带来了不少困难。

(4)干燥效率低。

太阳能空气集热器的热效率一般在60%~80%之间，干燥装置系统效率为20%~40 %。