CN108895774A - 一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器 - Google Patents

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戴敏
张晓婉
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Abstract

本发明公开了一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，包括储热室和干燥室，干燥室顶部设置有排气孔，底部右侧进风口连通储热室，内部安装有物料铺放层，储热室顶部设置有线性菲涅尔透镜，内部安装有储热铜管，储热铜管连接有风机。本发明通过菲涅尔透镜将太阳光聚焦后采用储热铜管进行储热，并通过风机吹动储热铜管内收集的热气流向干燥室，实现干燥室内的物料烘干，热能利用率高，烘干效果好，结构相对简化，造价降低。

Description

一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器
技术领域
本发明涉及一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，属于干燥器技术领域。
背景技术
太阳能干燥是一种行之有效的方法，对发展农村经济，节约常规能源，避免环境污染，提高产品质量，改变落后的生产加工方式和农民致富都将起积极作用。日常生活中干燥方式多为自然干燥，其干燥温度低，干燥时间长，干燥条件（如阳光强度、风速、空气相对湿度等）无法控制，容易出现干燥效果差，干燥不均匀等现象，容易受到环境因素的污染侵蚀，干燥效果不理想。一般农产品要求的干燥温度比较低，大约在40～55℃之间，与太阳能热利用领域中的低温热利用相匹配，不仅能大大缩短干燥周期，显著提高产品质量，还不会破坏其食品的营养价值。因此应用太阳能干燥农副产品，具有广阔的发展前景。
目前主要存在的太阳能干燥器主要有两种：一种是常见的温室型太阳能干燥装置，另一种是集热器型太阳能干燥装置，这种干燥装置的空气集热器和干燥室是分开的，可较好地与常规能源空气加热系统相结合，组成连续操作的大型混合型太阳能干燥装置，但是其干燥换热过程以对流换热为主，且太阳能与物料之间多了一次热交换过程，比普通的温室型太阳能干燥装置的干燥效率要低。结合两种干燥器优点的集热器-温室型太阳能干燥装置，系统庞大，整体性不好，且造价昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，以解决上述现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，包括储热室和干燥室，干燥室顶部设置有排气孔，底部右侧进风口连通储热室，内部安装有物料铺放层，储热室顶部设置有线性菲涅尔透镜，内部安装有储热铜管，储热铜管连接有风机。
优选的，上述干燥室顶部为梯形结构，包括两对称的坡面玻璃板和固定连接在两坡面玻璃板顶部的太阳能电池板。
优选的，上述干燥室侧壁从内到到外依次包括黑体材料层、保温层和铝合金层。
优选的，上述物料铺放层采用抽屉式结构，设置多层，采用框型支架支撑。
优选的，上述储热铜管在竖直方向上设置三排，上面两排储热铜管交错布置，最下一排储热铜管右端连接到进气风腔，左端连接到过渡风腔一，中间一排储热铜管左端连接到过渡风腔一，右端连接到过渡风腔二，最上面一排储热铜管右端连接到过渡风腔二，左端连接到出气风腔，出气风腔的出气口连接到进风口，风机安装在进气风腔侧壁上。
优选的，上述储热室内侧壁设置有锡箔纸层。
优选的，上述储热铜管表面设置有高吸收率的黑色涂料层。
优选的，上述储热铜管采用同轴双管结构，包括相互嵌套的不同管径的内管和外管，内管和外管间两端密封，并在内管与外管间的空腔内设置石蜡层。
优选的，上述储热铜管内设置有扰流子，扰流子为螺旋结构。
优选的，上述线性菲涅尔透镜聚焦长度方向与储热铜管长度方向相一致。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
1）本发明通过菲涅尔透镜将太阳光聚焦后采用储热铜管进行储热，并通过风机吹动储热铜管内收集的热气流向干燥室，实现干燥室内的物料烘干，热能利用率高，烘干效果好，结构相对简化，造价降低；
2）本发明采用顶部的玻璃板能够实现太阳光的透射，实现干燥室内成为温室环境，提高室内温度，太阳能利用率大大提高，而且设置有太阳能电池板，能够实现太阳能的收集储存，便于干燥器的风机供电，更加节能；
3）干燥室内壁采用黑体材料层，增大对入射辐射的吸收率，可以提高干燥室内整体温度，保温层提高保温效果；
4）抽屉式结构的物料铺放层，便于物料的加装与取出，框型支架支撑温度可靠，热气流流动不受影响；
5）采用三排蛇形结构的储热铜管，能够大大提高储热铜管的热能吸收面积，空气加热更快速，热能利用率更高，过渡风腔一和过渡风腔二起到匀风的作用，冷空气由下而上历经三个回程被储热铜管加热，换热过程一直处于小温差换热的状态，减少了换热过程的不可逆损失；
6）储热室内壁贴有高反射率且隔热的锡箔纸，阳光经过反射被铜管吸收，减少太阳能量损失；
7）铜管表面设置有高吸收率的黑色涂料层，增强对太阳能的吸收能力；
8）采用双管结构且双管间填充有低熔点的石蜡层，太阳能投射到外部铜管表面被吸收，转化为热能加热套管内石蜡并使其融化，将太阳能储存于石蜡的融化潜热中；
9）内管中填充的扰流子将空气扰动成湍流，增强与铜管的换热，石蜡的潜热释放出来，将空气加热为热空气同时冷凝，再被太阳能加热融化，形成循环并且储存热能；
10）能够将菲涅尔透镜聚焦的太阳光照射到多排储热铜管上，提高太阳能收集面，利用率更高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视结构示意图；
图3是本发明的左视结构示意图；
图4是本发明的储热室结构示意图；
图5是储热铜管结构示意图；
图6是菲涅尔透镜聚光示意图；
图7是太阳能储能风机机组示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图6所示，一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，包括储热室1和设置在储热室1左侧的干燥室2，干燥室2顶部设置有排气孔3，底部右侧进风口4连通储热室1，内部安装有物料铺放层13，储热室1顶部设置有线性菲涅尔透镜5，内部安装有储热铜管6，储热铜管6连接有风机7，储热铜管材质为高导热性的紫铜，储热室1和干燥室2外侧壁为一体结构，采用隔板隔开。
优选的，上述干燥室2顶部为梯形结构，包括两对称的坡面玻璃板8和固定连接在两坡面玻璃板8顶部的太阳能电池板9，太阳能电池板9连接到蓄电池，蓄电池安装在干燥室后侧壁外部，蓄电池连接到风机7，干燥室2侧壁从内到到外依次包括黑体材料层10、保温层11和铝合金层12，保温层采用硅酸铝材质，黑体材料层，增强对太阳能的吸收能力，铝合金管层起到保护作用，干燥室外形类似一个房屋，太阳光短波透射过玻璃盖板，在室内反射出的长波无法射出，坡面玻璃板8倾斜角与当地纬度相等，干燥室顶部前后侧钻有共计6个排气孔，干燥后的湿空气由此排出。
优选的，上述物料铺放层13采用抽屉式结构，设置多层，采用框型支架14支撑，框型支架固定连接在干燥室2内底部。
优选的，上述储热铜管6在竖直方向上设置三排，上面两排储热铜管6交错布置，最下一排储热铜管6右端连接到进气风腔15，左端连接到过渡风腔一16，中间一排储热铜管6左端连接到过渡风腔一16，右端连接到过渡风腔二17，最上面一排储热铜管6右端连接到过渡风腔二17，左端连接到出气风腔18，出气风腔18的出气口连接到进风口4，风机7安装在进气风腔15侧壁上，储热铜管实现了三层三回程布置，上中下层管子数分别为6、5、5，共16根管子，管子间隔按照线性菲涅尔透镜的焦距均匀布置，风机7采用三个，将外部环境中温度较低的空气送入进气风腔15，进气风腔15平均分配风量至最下层各储热铜管内管，冷空气由下而上历经三个回程被储热铜管加热，换热过程一直处于小温差换热的状态，减少了换热过程的不可逆损失。
优选的，上述储热室1内侧壁设置有锡箔纸层19。
优选的，上述储热铜管6表面设置有高吸收率的黑色涂料层23。
优选的，上述储热铜管6采用同轴双管结构，包括相互嵌套的不同管径的内管20和外管21，内管20和外管21间两端密封，并在内管20与外管21间的空腔内设置石蜡层22。
优选的，上述储热铜管6内设置有扰流子24，扰流子为螺旋结构，内管中填充的扰流子将空气扰动成湍流，增强与铜管的换热，石蜡的潜热释放出来，将空气加热为热空气同时冷凝，再被太阳能加热融化，形成循环并且储存热能。
优选的，上述线性菲涅尔透镜5聚焦长度方向与储热铜管6长度方向相一致。
太阳能储能风机示意图如图7所示：
风机包括三个回路：第一个回路是太阳能电池板稳压回路，将太阳能电池板、二极管、稳压模块连接，第二个回路是充电回路，将稳压模块、二极管、开关、蓄电池连接；第三个回路是蓄电池驱动风机回路，连将蓄电池、开关、三个并联的小风机进行连接。蓄电池支持充放电同时进行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：包括储热室（1）和干燥室（2），干燥室（2）顶部设置有排气孔（3），底部右侧进风口（4）连通储热室（1），内部安装有物料铺放层（13），储热室（1）顶部设置有线性菲涅尔透镜（5），内部安装有储热铜管（6），储热铜管（6）连接有风机（7）。
2.根据权利要求1所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：干燥室（2）顶部为梯形结构，包括两对称的坡面玻璃板（8）和固定连接在两坡面玻璃板（8）顶部的太阳能电池板（9）。
3.根据权利要求1所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：干燥室（2）侧壁从内到到外依次包括黑体材料层（10）、保温层（11）和铝合金层（12）。
4.根据权利要求1所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：物料铺放层（13）采用抽屉式结构，设置多层，采用框型支架（14）支撑。
5.根据权利要求1所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：储热铜管（6）在竖直方向上设置三排，上面两排储热铜管（6）交错布置，最下一排储热铜管（6）右端连接到进气风腔（15），左端连接到过渡风腔一（16），中间一排储热铜管（6）左端连接到过渡风腔一（16），右端连接到过渡风腔二（17），最上面一排储热铜管（6）右端连接到过渡风腔二（17），左端连接到出气风腔（18），出气风腔（18）的出气口连接到进风口（4），风机（7）安装在进气风腔（15）侧壁上。
6.根据权利要求1所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：储热室（1）内侧壁设置有锡箔纸层（19）。
7.根据权利要求1所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：储热铜管（6）表面设置有高吸收率的黑色涂料层。
8.根据权利要求1所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：储热铜管（6）采用同轴双管结构，包括相互嵌套的不同管径的内管（20）和外管（21），内管（20）和外管（21）间两端密封，并在内管（20）与外管（21）间的空腔内设置石蜡层（22）。
9.根据权利要求8所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：储热铜管（6）内设置有扰流子，扰流子为螺旋结构。
10.根据权利要求1所述的一种具有储热功能的光电热耦合太阳能干燥器，其特征在于：线性菲涅尔透镜（5）聚焦长度方向与储热铜管（6）长度方向相一致。
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