CN111076501A - 一种组合式新型太阳能干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式新型太阳能干燥装置，包括聚光曲面结构及设置在聚光曲面结构上的箱体结构，所述箱体结构底部设有第二吸热板，所述箱体结构下方在位于第二吸热板上方设有进风口，所述箱体结构上方设有出风口，所述箱体结构内部在位于进风口位置上方设有储物格，所述进风口内设有送风机，并通过送风机将第二吸热板上的热量经过储物格后，从出风口送出；本发明的有益效果是：该新型太阳能干燥装置，合理的利用的太阳辐射能，一方面通过光伏板将辐射能转化为电能，另一方面通过镜面将反射的光线聚焦在吸热板上，收集热量用以加热空气，提高了能量利用效率。

Description

一种组合式新型太阳能干燥装置
技术领域
本发明涉及太阳能的光伏光热技术应用领域，具体涉及一种组合式新型太阳能干燥装置。
背景技术
太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，在我国已经在各行各业被广泛利用。目前比较常见的利用方式是光伏发电和光热储能。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。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。但是目前市面上的太阳能干燥机结构设计并不完善，干燥效率较低，仅仅利益太阳能的光热，不能将太阳辐射能利用达到最大化。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供结构设计合理的一种组合式新型太阳能干燥装置。
本发明的技术方案如下：
一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，包括聚光曲面结构及设置在聚光曲面结构上的箱体结构，所述箱体结构底部设有第二吸热板，所述箱体结构下方在位于第二吸热板上方设有进风口，所述箱体结构上方设有出风口，所述箱体结构内部在位于进风口位置上方设有储物格，所述进风口内设有送风机，并通过送风机将第二吸热板上的热量经过储物格后，从出风口送出。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述聚光曲面结构包括曲面板、设置在曲面板一侧的固定杆及设置在曲面板内的反光镜面，所述固定杆底部设有固定底板，所述固定底板上设有紧固螺钉。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述储物格设有两个，包括第一储物格及设置在第一储物格下方的第二储物格，所述第一储物格与第二储物格均采用抽屉式结构，包括储物格本体，所述储物格本体的底板上设有第一通风孔，所述储物格本体的侧板上设有第一固定把手。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述第一储物格底部设有第二均匀导热板，所述第二储物格底部设有第三均匀导热板，所述第二均匀导热板与第三均匀导热板结构相同，均包括导热板本体，所述导热板本体上开设有第二通风孔，所述导热板本体的两侧分别设有固定卡扣，并通过固定卡扣固定在箱体结构内部。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述箱体结构的出风口位置开设有倾斜的出风通道，所述出风通道的一侧设有第一吸热板，所述箱体结构内部在位于第一吸热板下方设有第一均匀导热板。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述反光镜面包括第一倾斜反光镜、水平反光镜及第二倾斜反光镜，所述第一倾斜反光镜及第二倾斜反光镜分别设置在水平反光镜的两侧位置处。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述箱体结构内部在位于第一储物格上方设有红外测温传感器。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述箱体结构顶部设有光伏发电板，所述光伏发电板与第一吸热板之间相互平行，且与水平面之间夹角为30°；所述光伏发电板与送风机电路连接，从而为送风机运转提供电能。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述第一吸热板与第二吸热板均采用抽拉式结构，包括吸热板本体，所述吸热板本体上设有第三通风孔，所述吸热板本体侧面设有第二固定把手。
所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述第一吸热板和第二吸热板均为铜板材料，其表面具有一层涂料性涂层。
本发明的有益效果是：
1）该新型太阳能干燥装置，合理的利用的太阳辐射能，一方面通过光伏板将辐射能转化为电能，另一方面通过镜面将反射的光线聚焦在吸热板上，收集热量用以加热空气，提高了能量利用效率，此外，通过对干燥室内温度的监测，使得干燥室内的温度更容易达到理想要求，实现智能可控；
2）该新型太阳能干燥装置的出风口管路带走一部分光伏板工作时产生的热量的同时，吸热板有效的吸收了光伏板散热和出风口气流的热量，不仅降低了光伏板工作温度和热损耗，也大大减少了装置能量利用的㶲损失。
附图说明
图1为本发明整体三维结构示意图；
图2为本发明整体内部结构图；
图3为本发明第一均匀导热板结构图；
图4为本发明第一储物格结构图；
图5为本发明送风机安装结构图；
图6为本发明固定杆底部安装结构示意图；
图7为本发明的第二均匀导热板结构图；
图8为本发明的结构传热原理分析示意图；
图9为本发明的干燥过程流程图；
图中：1-光伏发电板，2-第一吸热板，3-第一均匀导热板，301-导热板本体，302-第三通风孔，303-第二固定把手，4-第一储物格，401-储物格本体，402-第一通风孔，403-第一固定把手，5-第二均匀导热板，501-导热板本体，502-第二通风孔，503-固定卡扣，6-第二储物格，7-第三均匀导热板，8-第二吸热板，9-反光镜面，901-第一倾斜反光镜，902-水平反光镜，903-第二倾斜反光镜，10-聚光曲面结构，101-曲面板，102-固定支杆，103-固定底板，104-紧固螺钉，11-送风机，12-箱体结构，13-出风口，14-红外测温传感器。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。
如图1-9所示，一种组合式新型太阳能干燥装置，包括光伏发电板1、第一吸热板2、第一均匀导热板3、第一储物格4、第二均匀导热板5、第二储物格6、第三均匀导热板、第二吸热板8、反光镜面9、聚光曲面结构10、送风机11、箱体结构12、出风口13以及固定在箱体结构12内部一侧的红外测温传感器14。
箱体结构12设置在聚光曲面结构10上，具体为聚光曲面结构10的一侧位置，聚光曲面结构10另一侧用于进光，箱体结构12底部设有第二吸热板8，箱体结构12下方在位于第二吸热板8上方设有进风口，箱体结构12上方设有出风口13，出风口13管道直径为45mm；箱体结构12内部在位于进风口与出风口之间设有两个储物格，进风口内设有送风机11，并通过送风机11将第二吸热板8上的热量经过两个储物格后，从出风口13送出；箱体结构12的出风口13位置开设有倾斜的出风通道，出风通道的一侧设有第一吸热板2，箱体结构12内部在位于第一吸热板2下方设有第一均匀导热板3。箱体结构12顶部，具体为出风通道另一侧外表面设有光伏发电板1，光伏发电板1与第一吸热板2之间相互平行，且与水平面之间夹角为30°；第一吸热板2吸收的热量一部分来自光伏发电板1背部散热，一部分来自出风口13带来的热量，两部分热量通过第一均匀导热板3向干燥室内传递。
光伏发电板1与送风机11电路连接，从而为送风机11运转提供电能。
箱体结构12一侧开孔三个，分别用于安装第一储物格4、第二储物格6以及送风机11。
第一储物格4放置在第二均匀吸热板5上，具有抽屉式结构，实现开合；第二储物格6放置在第三均匀吸热板7上，具有抽屉式结构，实现开合；第一储物格4和第二储物格6具有相同的尺寸，长为1200mm，宽为1100mm，高度为170mm，均包括储物格本体401，储物格本体401的底板上设有第一通风孔402，储物格本体401的侧板上设有第一固定把手403。
第二均匀导热板5与第三均匀导热板7结构相同，均包括导热板本体501，导热板本体501上开设有第二通风孔502，导热板本体501的两侧分别设有固定卡扣503，并通过固定卡扣503固定在箱体结构12内部。
聚光曲面结构10半径为1000mm，包括曲面板101、设置在曲面板101一侧的固定杆102及设置在曲面板101内的反光镜面9，固定杆102底部设有固定底板103，固定底板103上设有紧固螺钉104，起到固定和承重作用。
第一均匀导热板3采用抽拉式结构，包括导热板本体301，导热板本体301上设有第三通风孔302，吸热板本体301侧面设有第二固定把手303。
第一吸热板2及第二吸热板8均为铜板材料，表面具有一层涂料性涂层；涂料性涂层采用酞菁绿和自制的铁铜复合氧化物——Fe3CuO5为颜料，以丙烯酸树脂为粘合剂，以乙酸乙脂、乙酸丁脂和二甲苯混合物为溶剂，采用多次喷涂法，在钢板底材上涂层厚度不超过3μm。该涂层的太阳吸收比为0．94～0．96，发射率比为0．37～0．39。
箱体结构12内部在位于第一储物格4上方设有红外测温传感器14。红外测温传感器14固定在箱体结构一侧，其型号为GY-906-BCC，供电电源为3-5V，内置芯片型号：MLX90614ESF-BCC。
第一均匀导热板3、第二均匀导热板5及第三均匀导热板7结构尺寸为长1400mm，宽800mm，厚度为45mm，板面通风孔孔径为40mm；
送风机11由12个对称开孔的送风通道组成，长为1400mm，宽50mm，送风通道直径40mm。送风机11与箱体结构12之间通过焊接方式连接。
工作原理：
一种组合式新型太阳能干燥装置，通过固定在聚光曲面结构10相应位置的三个反光镜面9将外界的太阳光汇聚在第二吸热板8上，通过吸收太阳辐射能实现对来自送风机11外界空气的加热；由于送风通道温度的升高，气体密度降低，热气流上升，通过第三均匀导热板7，当第二储物格6里面放置一定量的物品时，可对其进行干燥除湿；进一步地，产生的热气流在箱体结构12内继续沿着第二均匀导热板5上升，放置在第二均匀导热板5上的第一储物格4内的物品，同样地，可实现对其干燥。考虑到在经过一层干燥损失部分能量的缘故，流入第一储物格4的热流量肯定小于第二储物格6的热流量，因此，需要对第一储物格4所缺少的热量进行补充，实现第一储物格4和第二储物格6盛放的物品均匀干燥，品质相差不大；进一步地，我们在第一储物格4的上方右侧箱体结构12处设置红外测温传感器14，便于在线监测箱体内不同时刻的温度变化情况；光伏发电板1和干燥装置经过排气管路流出的热气流产生的热量被第一吸热板2部分吸收，经过第一均匀导热板3将热量传递给干燥室内，作为对第一储物格4内干燥物品所需热量的补充；进一步地，光伏发电板1工作所产生的电量提供送风机11运转所需的电能；进一步地，根据红外测温传感器14所监测的温度值，通过逻辑电路调控送风机11的风速变化，从而实现对干燥室内温度的调控，保证物品干燥的最佳状态。
工作过程：
该装置放置于室外阳光充足的位置，调试好接受光线角度，将所需的干燥物品放置于第一储物格4和第二储物格6中；进一步地，开启电源，光伏发电板1产生电能提供送风机11运转，控制逻辑电路根据安置在箱体结构12内的红外测温传感器14监测干燥室内温度值；进一步地，设定监测干燥室内温度值变化范围40℃-55℃，当监测温度大于该范围时，送风机11提高转速，加大流入干燥室的风速，降低干燥室内温度；反之，当监测温度小于该范围时，送风机11降低转速，流入干燥室内气流速度减小，提高干燥室内温度；进一步地，如图8所示，详细地分析了该发明结构传热原理，其中Q solar 代表太阳辐射能，Q air 代表气流所带的热量，Q electric 代表光伏发电板提供送风机电能，Q ht1 代表气流与第一储物格的交换热量，Q ht2 代表气流与第二储物格的交换热量，Q abs 代表余热吸收量，Q exit 代表与外界交换热流量；由能量守恒定律可知，Q solar +Q air =Q electric + Q ht1 + Q ht2 +Q abs +Q exit 。进一步地，太阳辐射能可以通过太阳光度计测得辐射热流量，气流温度和储物格之间的温度也可以通过热电偶测温计测量，送风机电能转化可以通过实测功率大小得到，进而可以进一步得到该装置能量分析结果，评价其性能指标；进一步地，根据所在地域的光照时间和物品的种类，综合考虑物品的干燥时间t，根据实际的干燥结果，确定物品的最佳干燥时间，对后续研究具有一定的指导意义。
本发明改变了常规的设计方式，结合了光伏和光热技术，将太阳辐射能利用最大化。通过进风口风机风速的智能调节，实现干燥室内循环空气量的调节，进一步保证了干燥室内温度的合理性和干燥效率的提高。另外，集热板的运用和合理的气流流道布置，降低光伏板发电的温度，提高光伏发电效率，产生的余热被进一步利用到干燥室内，对于以后太阳能干燥机的改进设计具有一定的借鉴作用。

Claims (10)

1.一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，包括聚光曲面结构（10）及设置在聚光曲面结构（10）上的箱体结构（12），所述箱体结构（12）底部设有第二吸热板（8），所述箱体结构（12）下方在位于第二吸热板（8）上方设有进风口，所述箱体结构（12）上方设有出风口（13），所述箱体结构（12）内部在位于进风口位置上方设有储物格，所述进风口内设有送风机（11），并通过送风机（11）将第二吸热板（8）上的热量经过储物格后，从出风口（13）送出。
2.根据权利要求1所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述聚光曲面结构（10）包括曲面板（101）、设置在曲面板（101）一侧的固定杆（102）及设置在曲面板（101）内的反光镜面（9），所述固定杆（102）底部设有固定底板（103），所述固定底板（103）上设有紧固螺钉（104）。
3.根据权利要求1所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述储物格设有两个，包括第一储物格（4）及设置在第一储物格（4）下方的第二储物格（6），所述第一储物格（4）与第二储物格（6）均采用抽屉式结构，包括储物格本体（401），所述储物格本体（401）的底板上设有第一通风孔（402），所述储物格本体（401）的侧板上设有第一固定把手（403）。
4.根据权利要求1所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述第一储物格底部（4）设有第二均匀导热板（5），所述第二储物格底部（6）设有第三均匀导热板（7），所述第二均匀导热板（5）与第三均匀导热板（7）结构相同，均包括导热板本体（501），所述导热板本体（501）上开设有第二通风孔（502），所述导热板本体（501）的两侧分别设有固定卡扣（503），并通过固定卡扣（503）固定在箱体结构（12）内部。
5.根据权利要求1所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述箱体结构（12）的出风口（13）位置开设有倾斜的出风通道，所述出风通道的一侧设有第一吸热板（2），所述箱体结构（12）内部在位于第一吸热板（2）下方设有第一均匀导热板（3）。
6.根据权利要求2所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述反光镜面（9）包括第一倾斜反光镜（901）、水平反光镜（902）及第二倾斜反光镜（903），所述第一倾斜反光镜（901）及第二倾斜反光镜（903）分别设置在水平反光镜（902）的两侧位置处。
7.根据权利要求3所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述箱体结构（12）内部在位于第一储物格（4）上方设有红外测温传感器（14）。
8.根据权利要求5所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述箱体结构（12）顶部设有光伏发电板（1），所述光伏发电板（1）与第一吸热板（2）之间相互平行，且与水平面之间夹角为30°；所述光伏发电板（1）与送风机（11）电路连接，从而为送风机（11）运转提供电能。
9.根据权利要求5所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述第一均匀导热板（3）采用抽拉式结构，包括导热板本体（301），所述导热板本体（301）上设有第三通风孔（302），所述吸热板本体（301）侧面设有第二固定把手（303）。
10.根据权利要求5所述的一种组合式新型太阳能干燥装置，其特征在于，所述第一吸热板（2）和第二吸热板（8）均为铜板材料，其表面具有一层涂料性涂层。
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