CN102334543A

CN102334543A - 一种基于太阳能的智能谷物烘干装置

Info

Publication number: CN102334543A
Application number: CN2011102146555A
Authority: CN
Inventors: 胡耀华; 刘觉晓; 蒋国振; 陈康乐; 侯俊才; 李群卓; 杨有刚; 郭康权
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2012-02-01

Abstract

一种基于太阳能的谷物烘干装置，属于农业机械与自动控制领域。该装置是一种面向中小型用户的基于太阳能的节能型谷物烘干设备，该设备利用太阳能集热器，通过工质吸热以及工质与干燥仓空气的交换，使太阳能转变为热能并蓄积起来，可在夜间或没有太阳辐射的条件下从而实现太阳能代替传统的油气燃料成为烘干机热源。同时考虑到太阳能不足时，利用辅助的远红外加热器作为补偿。在人机操控方面，由单片机实时接收温湿度传感器采集的料仓数据，进行处理分析，从而调节热风送风量、太阳能工作效率，实现烘干过程的自动控制。本装置设有安全水分、失水速率设置按钮，从而可满足各类型谷物、种子的干燥要求。该装置节能环保，有较高的经济效益，有广阔的应用前景。

Description

一种基于太阳能的智能谷物烘干装置

技术领域

本发明涉及一种基于太阳能的智能谷物烘干装置，是一种面向中小型用户的基于太阳能的节能型谷物烘干设备，该设备利用太阳能集热器，通过工质吸热以及工质与干燥仓空气的交换，使太阳能转变为热能并蓄积起来，可在夜间或没有太阳辐射的条件下从而实现太阳能代替传统的油气燃料成为烘干机热源。同时考虑到太阳能不足时，利用辅助的远红外加热器作为补偿。本发明属于农业机械与自动控制领域。

背景技术

干燥是粮食生产过程中的关键环节，也是实现粮食生产全程机械化的重要组成部分。粮食烘干机械化技术是应用谷物烘干机械在不损害粮食品质的前提下，在较短时间内使粮食含水率达到国家安全贮存标准(14％±0.5)的干燥技术。谷物烘干设备在烘干过程中不但要使粮食的含水量降至安全水分，还要注意保证粮食各项品质指标，特别是营养成分、口感、爆腰率等。各项指标决定着商品的价值，如果是种子烘干还要保证发芽率等。因此研制、推广优质高效的谷物烘干设备是我国农业生产提高水平、增加效益的重要工作。

我国粮食干燥存在的主要的问题是烘干能力不足，烘干机型庞杂，烘干工艺落后，没有形成专业的生产厂家，通用化、标准化、系列化程度极低，单位能耗较高。存在数量少，干燥机械化水平低；制造质量差；型号多、类型杂；自动控制水平低；有热源污染与制造成本高等问题。

因此，设计一款节能环保且能自动控制的干燥装置十分必要。

针对现有的干燥装置的缺点，本发明公开的基于太阳能的智能谷物烘干装置，可实现更高效率的利用太阳能满足节约能源，保护谷物活性且能自动控制的装置。

本发明公开的基于太阳能的智能谷物烘干装置，可根据不同的谷物特性，确定其最大允许的失水速率和最高允许的温度，从而保证谷物既能满足贮藏需要又能不失活性。在太阳能能量过高时，关闭阀门，保证其烘干效果。在太阳能能量不足时，有远红外补偿加热装置补偿加热。该装置可实现高效地利用太阳能，从而可满足各类型谷物、种子的干燥要求，可以实现烘干过程的自动控制。该装置节能环保，有较高的经济效益，有广阔的应用前景。

发明内容

本设计针对现有技术的问题和缺陷，本发明的目的是公开一种基于太阳能的智能谷物烘干装置，其特征在于根据不同的谷物特性，确定其最大允许的失水速率和最高允许的温度，从而保证谷物既能满足贮藏需要又能不失活性。在太阳能能量过高时，关闭阀门，保证其烘干效果。在太阳能能量不足时，有远红外补偿加热装置补偿加热。

针对现有技术的问题和缺陷，本发明的目的是公开一种基于太阳能的智能谷物烘干装置，其特征是由设备主要由真空管型太阳能集热器[1]、热交换器[2]、重力循环式补偿加热料仓[3]和控制器[4]四部分构成；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其重力循环式补偿加热料仓[3]内壁[5]、外壳[6]、螺旋提升机[7]、远红外加热管[8]、鼓风机和风管[9]等部分组成；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其控制器[4]由单片机[10]、温度检测控制电路[11]、湿度检测控制电路[12]、太阳能集热器换热阀开关电路[13]、键盘与LCD显示电路[14]、压力传感器[15]、报警电路[16]和远红外补偿加热电路[17]等部分构成；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其系统控制电路由单片机[10]控制整个系统，可控制各个设备的启停，并可以根据需求自动开关、调整各设备的运转状态；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其系统控制电路由单片机[10]控制整个系统，可接收温度检测控制电路[11]、湿度检测控制电路[12]和压力传感器[15]的温度、湿度和压力传感器信号，并对其信号分析比较，做出相应动作；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其系统控制电路由单片机[10]控制整个系统；针对烘干过程中的温度检测控制电路[11]进行温度实时检测，并形成闭环反馈，通过调整太阳能集热器换热阀开关电路[13]，从而使温度稳定在额定工作温度；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其湿度检测控制电路[12]对湿度进行实时监测，并计算其干燥过程中谷物的降水速率，保证降水速率稳定在额定速率，保持谷物活性，同时检测到谷物水分达到安全水分时立即通过单片机[10]控制停止烘干；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其重力循环式补偿加热料仓[3]而谷物靠自重下落，并配以螺旋式提升机[7]，形成循环式烘干。其中热空气由下方吹入谷仓，运动方向与谷物相反，虽不是薄层干燥，但由于热风气压较大且从谷物中贯穿，所以烘干效果较好；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其利用太阳能集热器[1]，其热交换器[2]内通过工质吸热以及工质与干燥仓空气的交换，使太阳能转变为热能并蓄积起来，可在夜间或没有太阳辐射的条件下从而实现太阳能代替传统的油气燃料成为烘干机热源；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其当太阳能不足时，利用辅助的远红外加热电路[17]作为补偿加热；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其单片机[10]实时接收温、湿度传感器[11]、[12]采集的料仓数据，进行处理分析，从而调节热风送风量，实现烘干过程的自动控制；

所述的智能上水及报警装置，其特征在于其由键盘与LCD显示电路[14]设有安全水分、失水速率设置按钮，从而可满足各类型谷物、种子的干燥要求。该装置节能环保，有较高的经济效益，有广阔的应用前景。

与现有技术相比，本发明在于其可根据不同的谷物特性，确定其最大允许的失水速率和最高允许的温度，从而保证谷物既能满足贮藏需要又能不失活性。在太阳能能量过高时，关闭阀门，保证其烘干效果。在太阳能能量不足时，有远红外补偿加热装置补偿加热。由单片机实时接收温、湿度传感器采集的料仓谷物的数据，进行处理分析，从而调节热风送风量，实现烘干过程的自动控制；

附图说明

图1是烘干装置装配图

图2是热交换系统图

图3是重力循环式谷物料仓

图4是料仓内传感器安装图

图5谷物容量报警电路

具体实施方式

下面结合附图给出具体的实施例。

如图1所示，该装置主要由真空管型太阳能集热器[1]、热交换器[2]、重力循环式补偿加热料仓[3]和控制器[4]四部分构成；由控制器[4]控制整个系统，真空管型太阳能集热器[1]吸收太阳能并蓄积起来；由热交换器[2]将冷空气与热管接触成为热空气后进入料仓[3]，完成对谷物的烘干，循环后再排出；当太阳能能量过高时，热交换器[2]内的阀门可以关闭，防止料仓[3]内温度过高或失水速率过快导致谷物失去活性，降低营养品质。当太阳能能量过低时，热交换器[2]内的阀门全开仍然满足不了烘干的要求时，重力循环式补偿加热料仓[3]内的远红外补偿加热系统动作，对谷物加热烘干。

如图2所示，在热交换时，通过优化设计，提高换热比，即尽可能选用导热好的材料制作热管，尽可能增大热管与空气的接触面积，增加热管与空气的接触时间，使热量最大限度转化为空气热能；在工作时，做好保温，尽量减少热量的散失；考虑到将来对太阳能集热器效率的自动控制，实现热交换的可控性。

如图3所示，重力循环式谷物料仓属于竖式谷仓，由内壁[5]、外壳[6]、螺旋提升机[7]、远红外加热管[8]、鼓风机和风管[9]等部分组成。而谷物靠自重下落，并配以螺旋式提升机[7]，形成循环式烘干。其中热空气由下方吹入谷仓，运动方向与谷物相反，虽不是薄层干燥，但由于热风气压较大且从谷物中贯穿，所以烘干效果较好。

如图4所示，料仓内温度、湿度和压力传感器布置位置，针对烘干过程中的温度、湿度和压力实时检测，并形成闭环反馈，通过调整太阳能集热器热管通闭从而使温度稳定在额定工作温度。

如图5所示，谷物容量报警电路，在谷仓内设置三个压力传感器，当谷仓内无谷物时，传感器1不触发，此时若按下“开始”按钮，蜂鸣器会警告；若上料过程中，谷物厚度达到传感器2的高度，蜂鸣器间歇警告三次，提醒操作人员停止上料，三次后停止；若上料仍未停止，则出发传感器3，即到得极限位置，则蜂鸣器持续警告，知道操作者打开“出料”按钮放出多余的谷物使传感器3回到未触发状态为止。

与现有技术相比，本发明可根据不同的谷物特性，确定其最大允许的失水速率和最高允许的温度，从而保证谷物既能满足贮藏需要又能不失活性。在太阳能能量过高时，关闭阀门，保证其烘干效果。在太阳能能量不足时，有远红外补偿加热装置补偿加热。该装置可实现高效地利用太阳能，从而可满足各类型谷物、种子的干燥要求，可以实现烘干过程的自动控制。该装置节能环保，有较高的经济效益，有广阔的应用前景。

Claims

1.一种基于太阳能的智能谷物烘干装置，其特征是由设备主要由真空管型太阳能集热器[1]、热交换器[2]、重力循环式补偿加热料仓[3]和控制器[4]四部分构成。

2.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其重力循环式补偿加热料仓[3]内壁[5]、外壳[6]、螺旋提升机[7]、远红外加热管[8]、鼓风机和风管[9]等部分组成。

3.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其控制器[4]由单片机[10]、温度检测控制电路[11]、湿度检测控制电路[12]、太阳能集热器换热阀开关电路[13]、键盘与LCD显示电路[14]、压力传感器[15]、报警电路[16]和远红外补偿加热电路[17]等部分构成。

4.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由系统控制电路由单片机[10]控制整个系统，可控制各个设备的启停，并可以根据需求自动开关、调整各设备的运转状态。

5.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由系统控制电路由单片机[10]控制整个系统，可接收温度检测控制电路[11]、湿度检测控制电路[12]和压力传感器[15]的温度、湿度和压力传感器信号，并对其信号分析比较，做出相应动作。

6.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由系统控制电路由单片机[10]控制整个系统；针对烘干过程中的温度检测控制电路[11]进行温度实时检测，并形成闭环反馈，通过调整太阳能集热器换热阀开关电路[13]，从而使温度稳定在额定工作温度。

7.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由湿度检测控制电路[12]对湿度进行实时监测，并计算其干燥过程中谷物的降水速率，保证降水速率稳定在额定速率，保持谷物活性，同时检测到谷物水分达到安全水分时立即通过单片机[10]控制停止烘干。

8.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由重力循环式补偿加热料仓[3]而谷物靠自重下落，并配以螺旋式提升机[7]，形成循环式烘干。其中热空气由下方吹入谷仓，运动方向与谷物相反，虽不是薄层干燥，但由于热风气压较大且从谷物中贯穿，所以烘干效果较好。

9.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由利用太阳能集热器[1]，其热交换器[2]内通过工质吸热以及工质与干燥仓空气的交换，使太阳能转变为热能并蓄积起来，可在夜间或没有太阳辐射的条件下从而实现太阳能代替传统的油气燃料成为烘干机热源。

10.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由当太阳能不足时，利用辅助的远红外加热电路[17]作为补偿加热。

11.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由由单片机[10]实时接收温、湿度传感器[11]、[12]采集的料仓数据，进行处理分析，从而调节热风送风量，实现烘干过程的自动控制。

12.根据权利要求1所述的谷物烘干装置，其特征由键盘与LCD显示电路[14]设有安全水分、失水速率设置按钮，从而可满足各类型谷物、种子的干燥要求。该装置节能环保，有较高的经济效益，有广阔的应用前景。