CN203550484U - 多储热罐太阳能干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及物料干燥领域，公开了一种多储热罐太阳能干燥装置。该装置包括太阳能集热器和干燥室，所述太阳能集热器采用热管式真空玻璃管型太阳能集热器，所述多储热罐太阳能干燥装置还包括储热罐和换热器，且设置有两个或者两个以上的储热罐；所述太阳能集热器分别与各储热罐通过储热换热管路相连接，并由太阳能集热器与储热罐连接构成集储热回路；且所述各储热罐分别通过放热换热管路与换热器相连接，并由换热器与各储热罐连接构成相互独立的放热回路，所述各放热回路上设置有分别对各放热回路的换热状态进行控制的放热控制阀。该装置可针对干燥所需热能选择最适宜储热罐供热，不但能够提高干燥效果，还可以提高储热罐热能的利用率。

Description

多储热罐太阳能干燥装置

技术领域

本实用新型涉及物料干燥领域，尤其是一种太阳能干燥装置。

背景技术

如今随着能源需求的加大，不可再生能源的逐渐枯竭，能源危机日渐严重，对于每一分能源的使用都应更合理化。太阳能作为一种可再生的清洁能源如今对其利用逐渐普及。

利用太阳能干燥设备，对工业及农副产品进行干燥作业，就是如今对太阳能利用的一种方式。其具有很多优点：太阳能干燥装置可以充分利用太阳能，节约常规能源，经济效益显著，有效地提高干燥温度，缩短干燥时间，干燥物可避免泥沙，灰尘的污染，从而可得到优质产品，有利于环境保护。

干燥物料通常是指将热量加于物料使其挥发水分而获得一定含水量的固体产品的过程，物料的干燥过程大体上可以分为两个阶段，恒速干燥阶段和降速干燥阶段，恒速干燥阶段主要去除物料表面含有的自由水以及从物料内部通过毛细管道迁移到表面的内部水；在降速干燥阶段，物料表面含水量达到临界值以后，干燥速度明显下降，之后物料内部与表面出现湿度梯度，使内部水分向外扩散，再从表面蒸发。从此可以看出，为提高干燥效率，在恒速干燥阶段，需加大空气流动，将蒸发的水分迅速带走，以提高干燥速率，而在降速干燥阶段，物料蒸发水分变少，需提高温度加快水分从内向外移动，以提高干燥速率。

目前常见的太阳能干燥装置主要有温室型、集热器型、集热器-温室型以及整体型等等。目前常见的太阳能干燥装置主要有温室型、集热器型、集热器-温室型以及整体型等等。在现有技术中，集热器型干燥装置主要包括两种结构，一种为太阳能集热器与干燥室的组合，另一种如图1所示，即太阳能集热器、储热罐以及干燥室的组合。在太阳能集热器与干燥室组合的方式中，太阳能集热器通过风管与干燥室相连，风管内设置有风机为空气流动提供动力，这里所选用的太阳能集热器一般为太阳能空气集热器，太阳能集热器将太阳辐射转化为热能加热空气，热空气通过风管传输入干燥室中，使干燥室温度上升，加速干燥室空气流动，从而对干燥室中物料进行干燥，而在干燥室中冷却并带有大量水蒸气的空气从干燥室的出风口排出，同时因为风机作用，又有源源不断的外界空气进入太阳能集热器中被加热而后送入干燥房，如此就完成了整个干燥循环。这种干燥装置结构简单，操作简便，但是受天气、时间影响很大，只能在太阳辐射充足的时候进行干燥作业，无法支持长时间持续干燥，被吸入太阳能集热器中的外界空气有可能温度较低或者含有大量水蒸气，对干燥都有较大影响。

在另一种集热器型干燥装置（即太阳能集热器、储热罐以及干燥室的组合）中，如图1所示，太阳能集热器通过储热换热管路与储热罐连接构成集储热回路，储热罐通过放热换热管路与位于干燥室内的换热器连接构成放热回路。太阳能集热器收集太阳辐射转化的热能通过集储热回路进入储热罐中储存起来，在需要干燥物料的时候，储热罐中所储存的热能通过放热回路进入换热器释放热能，换热器位于干燥室中，所以，热能就扩散到干燥室使干燥室温度上升，从而达到干燥物料的效果。为达到更好的干燥效果，这种结构的干燥装置通常在干燥室设置有排湿风机。这种干燥装置的好处在于可以在平时将太阳能储存起来，在干燥时再使用，相对于前一种结构的干燥装置，所受的天气影响相对较小。但是这种结构的干燥装置也存在一些不足之处：首先，虽然设置有排湿风机，但并不能像前一种干燥装置一样使热能很好地随着空气流动扩散；第二，排湿风机的运转不可避免地带走大量热能；第三，现有技术中普遍采用单个储热罐实现储热功能，但是单个储热罐储存热能有限，难以储存足够热能满足长时间的干燥物料需求，而制作大容量储热罐技术难度很大，施工要求高，成本高昂，而且其稳定性相对也会降低，一旦储热罐出现问题就会影响到干燥系统的运行，而且，单一储热罐储存热能单一，而干燥物料的种类不同，阶段不同所需热能都会有所不同，直接单一地供热不但可能影响所干燥物料的品质，还会使储存热能利用率低下，造成能源浪费。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多储热罐太阳能干燥装置，提高干燥效果以及储存热能的利用率。

本实用新型提供的多储热罐太阳能干燥装置，包括太阳能集热器和干燥室，所述太阳能集热器采用热管式真空玻璃管型太阳能集热器，所述多储热罐太阳能干燥装置还包括储热罐和换热器，且设置有两个或者两个以上的储热罐；

所述太阳能集热器分别与各储热罐通过储热换热管路相连接，并由太阳能集热器与储热罐连接构成集储热回路；且所述各储热罐分别通过放热换热管路与换热器相连接，并由换热器与各储热罐连接构成相互独立的放热回路，所述各放热回路上设置有分别对各放热回路的换热状态进行控制的放热控制阀；

所述多储热罐太阳能干燥装置设置有循环送风系统，所述循环送风系统包括两端均与干燥室相连通的循环风管、设置于循环风管上的风机、设置于循环风进风段内的冷凝器，所述换热器位于冷凝器和风机之间的循环风管内。

优选地，由太阳能集热器与各储热罐连接构成相互独立的集储热回路，各太阳能集储热回路上设置有分别对各集储热回路的换热状态进行控制的储热控制阀。

优选地，所述储热换热管路包括入口段、出口段及位于入口段和出口段之间换热段，所述换热段位于储热罐内，所述入口段与太阳能集热器的出口总管相连接，所述出口段与太阳能集热器的入口总管相连接，所述太阳能集热器的出口总管上设置有储热循环泵；所述储热控制阀分别设置在各储热换热管路的入口段上。

优选地，所述换热器数量与储热罐数量相等，所述放热换热管路包括入口管和出口管，由所述出口管连通对应储热罐的出口和对应换热器入口，由所述入口管连通对应储热罐的入口和对应换热器出口，所述各放热换热管路的出口管均设置有放热循环泵，所述放热控制阀分别设置在各放热换热管路的出口管上。

优选地，所述循环送风系统的数量与换热器数量相等，所述各换热器分别设置于对应循环送风系统的循环风管内。

优选地，所述的多储热罐太阳能干燥装置设置有控制系统，所述控制系统包括控制器、与控制器相连的位于干燥室中的干燥室温度传感器、与控制器相连的位于储热罐中的储热罐温度传感器，所述放热控制阀为与控制器相连的电控阀门，所述的储热控制阀为与控制器相连的电控阀门。

本实用新型的有益效果是：在该多储热罐太阳能干燥装置中配置有两个或两个以上储热罐，可以扩大太阳能储热容量，达到长时间干燥物料的效果，相对于大型的单一储热罐，其技术难度低、施工要求更小，稳定性更高。该多储热罐太阳能干燥装置，可根据所干燥物料的不同热能需求，选择最适宜的储热罐供热，达到更优的干燥效果，同时提高储热罐热能利用率。送风系统的设置可以使热能随着空气在干燥室中循环流动，既可以带走干燥室中水蒸气，又可以让热能在干燥室中扩散更均匀，有利于提高干燥效果。冷凝器可以让干燥房中排出的的水蒸气冷凝成液态水排出送风管，同时使保留有一定热能的空气通过送风系统回到干燥室，从而提高系统的热能利用率。

附图说明

图1是现有技术中一种太阳能干燥装置的示意图；

图2是本实用新型所提供的多储热罐太阳能干燥装置示意图。

图中标记：1为太阳能集热装置，2为储热罐，3为换热器，4为干燥室，5为储热换热管路，6为放热换热管路，7为循环风管，8为风机，9为冷凝器，10为储热循环泵，11为储热控制阀，12为放热控制阀，13为控制器，14为干燥室温度传感器，15为储热罐温度传感器，16为放热循环泵。

在图2中，连线上的黑色实心箭头表示管路中的传热介质的流动方向，连线上空心箭头表示信号的传输方向，干燥室4内的大箭头表示空气的流动方向。

具体实施方式

下面对本实用新型所提供的多储热罐太阳能干燥装置进行具体说明。

如图2所示，本实用新型所提供的多储热罐太阳能干燥装置，包括太阳能集热器1和干燥室4，所述太阳能集热器1采用热管式真空玻璃管型太阳能集热器，所述多储热罐太阳能干燥装置还包括储热罐2和换热器3，且设置有两个或者两个以上的储热罐2；所述太阳能集热器1分别与各储热罐2通过储热换热管路5相连接，并由太阳能集热器1与储热罐2连接构成集储热回路；且所述各储热罐2分别通过放热换热管路6与换热器3相连接，并由换热器3与各储热罐2连接构成相互独立的放热回路，所述各放热回路上设置有分别对各放热回路的换热状态进行控制的放热控制阀12；所述的多储热罐太阳能干燥装置设置有循环送风系统，所述循环送风系统包括两端均与干燥室4相连通的循环风管7、设置于循环风管7上的风机8、设置于循环风管7进风段内的冷凝器9，所述换热器3位于冷凝器9和风机8之间的循环风管7内。其中，太阳能集热器1的作用是将太阳辐射转化为热能，热能通过传热介质经由储热换热管路5传输入储热罐2中储存起来，同时低温传热介质又从储热罐2中流出补充到太阳能集热器1中，这样就完成了整个集储热循环，太阳能集热器1、储热罐2以及储热换热管路5所构成的循环回路就是集储热回路。在需要干燥物料的时候，将物料置于干燥室4中，储热罐2中的热能通过传热介质经由放热换热管路6传输至换热器3中释放出来，同时在换热器3中释放热量以后的低温传热介质又会进入储热罐2中，这样就完成了整个放热循环，换热器3、储热罐2以及放热换热管路6所构成的循环回路就是放热回路。接下来，换热器3再将热能通过送风系统传入干燥室4，达到干燥物料的效果。热管式真空玻璃管型太阳能集热器所用的传热介质为液态，相对于气态传热介质，更有利于传热介质在储热罐2中的换热，热能传输效率也更高。在多储热罐太阳能干燥装置中配置两个或两个以上储热罐2，可以扩大太阳能储热容量，达到长时间干燥物料的效果，特别是在长时间没有充足太阳辐射的时候，作用尤其明显。相对于大型的单一储热罐，设置多个储热罐的技术难度与施工要求更低，稳定性更高。单一的大型储热罐，一旦出现问题就会给整个干燥系统工作带来很大的不利影响，甚至可能让干燥工作直接瘫痪；使用本实用新型所提供的多储热罐太阳能干燥装置，即使其中一个储热罐出现问题，也不会对整个系统工作带来太大影响，所以其稳定性更高。在物料干燥过程中，不同种类的物料或者在物料干燥的不同阶段，所需的热能不同，由换热器3与各储热罐2构成相互独立的放热回路，同时各放热回路上设置有分别对各放热回路的换热状态进行控制的放热控制阀，就可以在干燥物料时，针对所干燥的物料不同的热能需求，通过控制放热控制阀，选择最适宜的储热罐对干燥供热，既可以达到更好的干燥效果，又可以提高储热罐2中储存热能的利用率。这里所说的由换热器3与各储热罐2构成相互独立的放热回路是指各储热罐都可以独立地为换热器提供热能的放热回路。循环送风系统的设置可以使热能随着空气在干燥室4中循环流动，既可以带走干燥室4中水蒸气，又可以让热能在干燥室4中扩散更均匀，有利于提高干燥效果。所述的冷凝器9可以让干燥室4中排出进入循环风管的水蒸气冷凝成液态水，排出循环风管7，同时使保留有一定热能的空气通过送风系统回到干燥室7，相对于传统的直接将干燥室7空气排出，再引入新空气的方法，具有更高的热能利用率，且不用担心因引入外界新空气而带来杂质或多余水蒸气。冷凝器9位于循环风管7的进风段内，可以避免干燥室4中排出的水蒸气对循环送风系统中的其他部件（风机8、换热器3、循环风管7）产生影响。在实际搭建该多储热罐太阳能干燥装置时，一般会将循环风管7两端设置在相隔较远的位置，以便热空气可以在干燥室4中充分循环。

在上述方案中，如果在将各储热罐2连接在同一集储热回路上，则会使储热方式相对固定，不便于针对干燥需求进行储热，所以，作为优选方式，由太阳能集热器1与各储热罐2连接构成相互独立的集储热回路，各太阳能集储热回路上设置有分别对各集储热回路的换热状态进行控制的储热控制阀11。同样，这里所说的太阳能集热器1与各储热罐2连接构成相互独立的集储热回路是指太阳能集热器1可以独立地分别为各个储热罐输送热能的集储热回路。这样就可以通过调节储热控制装置，根据所干燥物料不同的热能需求，分别在各储热罐4中储存对应所需的热能。此外，也可以根据太阳辐射量的不同，选择最适宜的储热罐2储热。

作为上述方案的优选实施方式，所述储热换热管路5包括入口段、出口段及位于入口段和出口段之间换热段，所述换热段位于储热罐2内，所述入口段与太阳能集热器1的出口总管相连接，所述出口段与太阳能集热器1的入口总管相连接，所述太阳能集热器1的出口总管上设置有储热循环泵10；所述储热控制阀11分别设置在各储热换热管路5的入口段上。首先，太阳能集热器1转化太阳辐射产生热能，加热传热介质，加热后的传热介质（即高温传热介质）通过储热换热管路5的入口段进入换热段，在换热段中，高温传热介质释放热能，换热段位于储热罐内，所以热能自然进入储热罐中，在换热段释放热能以后温度降低的传热介质（即低温传热介质）再通过储热换热管路5的出口段进入太阳能集热器1继续被加热，这就是整个的集储热循环，这样的循环使太阳能集热器1所转化的热能源源不断的被传输入储热罐2中储存起来，储热循环泵10为储热介质的传输提供动力。为更好地进行热交换，位于储热罐2中的储热换热管路5的换热段一般选择导热性能优良的管道，而且设置为盘管型（即管路是弯曲的），增大与储热罐2内的蓄热介质的接触面；而入口段与出口段则选择隔热性能好的管道，还可以在管道表面包裹保温层，从而减少热能在太阳能集热器1与储热罐2之间传输的损失。所述储热罐所采用的蓄热介质最好选用相变蓄热材料，相变蓄热材料在单位体积上有更大的蓄热容量。在储热时，通过调节设置于各储热换热管路的入口段的储热控制阀11，可以选择最适宜的储热罐2进行储热。

在上述方案中，如果多个储热罐2与同一换热器3相连，可能会导致该换热器3单位时间内热能转换量达到上限，而无法很好地转换与其连接的各个储热罐3所输送的热能，所以，作为优选方式，所述换热器3数量与储热罐2数量相等，所述放热换热管路6包括入口管和出口管，由所述出口管连通对应储热罐2的出口和对应换热器3入口，由所述入口管连通对应储热罐2的入口和对应换热器3出口，所述各放热换热管路6的出口管均设置有放热循环泵16，所述放热控制阀12分别设置在各放热换热管路6的出口管上。在进行物料干燥时，首先，传热介质在储热罐中被加热，加热后的传热介质（高温传热介质）从储热罐2的出口进入放热换热管路6出口管，再从换热器3的入口进入换热器3，在换热器3中，高温传热介质放热，释放的热能被循环送风系统送入干燥室4用于干燥物料，高温传热介质放热后变成低温传热介质，低温传热介质经过换热器3的出口和放热换热管路6的入口管，从储热罐2入口进入储热罐2中继续被加热，如此完成了整个放热循环。所述的放热循环泵16的作用是为储热罐和换热器之间的传热介质的传输提供动力。在此，可以通过对分别设置在各放热换热管路6的出口管上的放热控制阀12的调节，控制各个储热罐2在与其对应的换热器3中完成放热，这样不但可以选择适宜储热罐2放热，而且不会发生因换热器3的工作效率问题使储热罐2输出的热能不能充分释放的问题。

上述换热器3数量与储热罐2数量相等的方案中，如果各换热器3都处于同一送风系统中，则可以多个换热器3同时放热，再通过同一送风系统传入干燥室4，使干燥室4温度快速上升，达到干燥物料要求，但是同一送风系统送风角度单一，无法使热空气在干燥室4扩散最均匀，所以，作为优选方式，所述循环送风系统的数量与换热器3数量相等，所述各换热器3分别设置于对应循环送风系统的循环风管7内。这样就可以让多个送风系统从不同角度作用于同一干燥室4，使干燥室4快速升温的同时，让热能在干燥室中散布更加均匀，提高干燥效果，缩短干燥所需时间。

人为控制各储热罐2的放热较为麻烦，所以，作为优选方式，所述的多储热罐太阳能干燥装置设置有控制系统，所述控制系统包括控制器13、与控制器13相连的位于干燥室4中的干燥室温度传感器14、与控制器13相连的位于储热罐2中的储热罐温度传感器15，所述放热控制阀12为与控制器13相连的电控阀门，所述的储热控制阀11为与控制器13相连的电控阀门。其中，干燥室温度传感器14可以感受干燥室4温度，并转换为可用输出信号，储热罐温度传感器15可以感受储热罐2温度，并转换为可用输出信号。干燥室温度传感器14和储热罐温度传感器15将这些可用输出信号传输入控制器，控制器根据这些输入信号控制与其相连的放热控制阀12（放热控制阀为电控阀门），从而选择适宜储热罐2进行供热。同样，控制器也可根据输入信号对储热控制阀11（储热控制阀也是电控阀门）进行调节，从而选择适宜储热罐储热。这样不但能节省大量人力，还能使调节更加及时准确。

Claims (6)

1.多储热罐太阳能干燥装置，包括太阳能集热器（1）和干燥室（4），其特征在于：

所述太阳能集热器（1）采用热管式真空玻璃管型太阳能集热器，所述多储热罐太阳能干燥装置还包括储热罐（2）和换热器（3），且设置有两个或者两个以上的储热罐（2）；

所述太阳能集热器（1）分别与各储热罐（2）通过储热换热管路（5）相连接，并由太阳能集热器（1）与储热罐（2）连接构成集储热回路；且所述各储热罐（2）分别通过放热换热管路（6）与换热器（3）相连接，并由换热器（3）与各储热罐（2）连接构成相互独立的放热回路，所述各放热回路上设置有分别对各放热回路的换热状态进行控制的放热控制阀（12）；

设置有循环送风系统，所述循环送风系统包括两端均与干燥室（4）相连通的循环风管（7）、设置于循环风管（7）上的风机（8）、设置于循环风管（7）进风段内的冷凝器（9），所述换热器（3）位于冷凝器（9）和风机（8）之间的循环风管（7）内。

2.如权利要求1所述的多储热罐太阳能干燥装置，其特征在于：由太阳能集热器（1）与各储热罐（2）连接构成相互独立的集储热回路，各太阳能集储热回路上设置有分别对各集储热回路的换热状态进行控制的储热控制阀（11）。

3.如权利要求2所述的多储热罐太阳能干燥装置，其特征在于：所述储热换热管路（5）包括入口段、出口段及位于入口段和出口段之间换热段，所述换热段位于储热罐（2）内，所述入口段与太阳能集热器（1）的出口总管相连接，所述出口段与太阳能集热器（1）的入口总管相连接，所述太阳能集热器（1）的出口总管上设置有储热循环泵（10）；所述储热控制阀（11）分别设置在各储热换热管路（5）的入口段上。

4.如权利要求3所述的多储热罐太阳能干燥装置，其特征在于：所述换热器（3）数量与储热罐（2）数量相等，所述放热换热管路（6）包括入口管和出口管，由所述出口管连通对应储热罐（2）的出口和对应换热器（3）入口，由所述入口管连通对应储热罐（2）的入口和对应换热器（3）出口，所述各放热换热管路（6）的出口管均设置有放热循环泵（16），所述放热控制阀（12）分别设置在各放热换热管路（6）的出口管上。

5.如权利要求4所述的多储热罐太阳能干燥装置，其特征在于：所述循环送风系统的数量与换热器（3）数量相等，所述各换热器（3）分别设置于对应循环送风系统的循环风管（7）内。

6.如权利要求2、3或者4所述的多储热罐太阳能干燥装置，其特征在于：设置有控制系统，所述控制系统包括控制器（13）、与控制器（13）相连的位于干燥室（4）中的干燥室温度传感器（14）、与控制器（13）相连的位于储热罐（2）中的储热罐温度传感器（15），所述放热控制阀（12）为与控制器（13）相连的电控阀门，所述的储热控制阀（11）为与控制器（13）相连的电控阀门。

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