CN206803620U - 一种耦合双效集热器的混合式太阳能干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耦合双效集热器的混合式太阳能干燥装置，解决了现有技术中利用太阳能进行干燥时，太阳能利用率低、干燥效率低的问题，包括倾斜设置的上述双效平板式太阳能集热器、干燥室、热水储罐和换热器，所述双效平板式太阳能集热器的进风口与进风管道连接，进风管道内设置有风机，出口风与所述干燥室连通；所述干燥室内设置有物料托盘，顶部安装有透明盖板，一侧还设置有通风口；热水储罐置于干燥室外，换热器置于干燥室内，换热器的一侧开口通过第一四通阀分别与双效平板式太阳能集热器的水集热管的出水口和热水储罐进水口连接；另一侧开口通过第二四通阀分别与水集热管的进水口和热水储罐出水口连接。

Description

一种耦合双效集热器的混合式太阳能干燥装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能低温热利用技术领域，具体的说，是涉及一种耦合双效集热器的混合式太阳能干燥装置。

背景技术

太阳能是目前应用最广泛的可再生能源，太阳能在干燥领域已经受到国内外众多学者的关注，太阳能在物料干燥领域得到广泛应用的主要原因是物料干燥温度与太阳能低温高效热利用相匹配。太阳能干燥过程中存在集热效率低、周期性变化等缺点，导致物料干燥过程中品质低下、干燥时间较长。因此迫切需要解决的关键问题是提高太阳能低温热利用效率、改善物料干燥品质、优化干燥能力与能源匹配度等方面。

经检索发现，公开号为CN105841444A申请基于太阳能综合利用的花生干燥系统，该装置包括太阳能集热器、储热水箱、控制系统、干燥室等组件，利用太阳能结合电辅助加热对干燥室内的花生进行全天候的干燥。缺少在提高太阳能利用效率上作深入的探讨。公开号为CN105222371A公布一种太阳能干燥装置，该干燥装置的组成包括油箱、真空集热管、干燥系统以及液气换热器等，本实用新型利用较高温度的导热油在液气换热器中与空气进行热交换后，热空气对干燥箱内的待干燥物质进行干燥。由于本实用新型采用的导热油作为工质，存在普遍适用性差、操作工艺复杂等问题。

综上所述，现有技术中利用太阳能进行干燥时，对于太阳能利用率低、干燥效率低的问题，尚缺乏有效的解决方案。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是为提供一种耦合双效集热器的混合式太阳能干燥装置及干燥方法。该干燥装置利用具有较高太阳能利用效率的双效平板型太阳能集热器，同时利用自动控制模块和电加热辅助模块，实现物料的持续和控温干燥，提高待干燥产品的干燥质量。

为解决以上的技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种双效平板式太阳能集热器，包括玻璃盖板、集热板、保温板和侧面挡板，玻璃盖板、保温板和侧面挡板围成双层空气腔，集热板固定于所述空气腔中；相对的两个侧面挡板上均设置有开口；

所述集热板包括若干个水集热管和若干个条形吸热板，水集热管和条形吸热板交替分布，相邻水集热管和条形吸热板之间固定连接；水集热管的入水口和出水口分别通过管道引出长方形空腔外。

玻璃盖板、保温板和侧面挡板围成的空气腔内可以通入空气，水集热管内可以通入循环水，使用时，将太阳能集热器倾斜放置，使集热器的玻璃盖板朝向太阳，太阳光通过玻璃盖板照射在集热板上，条形吸热板吸热，一方面对空气腔内的空气进行加热，加热后的空气可以用于后续的加热干燥工序。另一方面，由于条形吸热板和水集热管相邻设置，条形吸热板吸热产生高温，会对水集热管中的循环水进行加热，同时，水集热管也会吸收热量对其中的循环水加热，被加热的循环水可以暂时储存，或在后续的加热工序中使用，一方面提高了太阳能的利用效率，另一方面延长太阳能的有效使用时间。

在太阳能集热器的底面设置保温板，可以有效防止热量的散失，进一步提高了太阳能的利用率。

进一步的，所述若干个水集热管之间相互连通，且平行设置。当水集热管之间相互连通时，仅需将一个入水口引出长方形空腔外，通过一个入水口便可以将所有的水集热管充满，简化了集热管的结构。

进一步的，所述若干个水集热管之间相互串联，构成蛇形排列结构。当水集热管之间串联时，可以延长循环水在集热器中的停留时间，可以有效提高被加热后的循环水的温度，具有更高的利用价值。

进一步的，所述若干个水集热管之间并联。并联的多个水集热管起到分流的作用，降低了循环水循环过程中的运动阻力。

进一步的，水集热管的直径为2-5cm，条形吸热板的宽度为3-7cm。

进一步的，所述条形吸热板为口型吸热板，其材质为镀膜铝合金，横截面为菱形，菱形的边长为1-2cm，菱形锐角的角度为20°-45°。该结构属于上下空气腔对应的结构形式，加工工艺简单。对上下空气腔内空气的流动起到扰动作用，强化其传热能力，同时上下空气腔的空气温升比较均匀。

进一步的，所述空气腔的厚度为4-7cm。

一种耦合双效集热器的混合式太阳能干燥装置，包括倾斜设置的上述双效平板式太阳能集热器、干燥室、热水储罐和换热器，所述双效平板式太阳能集热器的进风口与进风管道连接，进风管道内设置有风机，出口风与所述干燥室连通；

所述干燥室内设置有物料托盘，顶部安装有透明盖板，透明盖板倾斜设置，干燥室的一侧还设置有通风口；

热水储罐置于干燥室外，换热器置于干燥室内，换热器的一侧开口通过第一四通阀分别与双效平板式太阳能集热器的水集热管的出水口和热水储罐进水口连接；另一侧开口通过第二四通阀分别与双效平板式太阳能集热器的水集热管的进水口和热水储罐出水口连接。

空气在风机的作用下输送进入双效平板式太阳能集热器中进行加热，加热后的热风输送进入干燥室内，对物料托盘上的物料进行加热干燥，对物料加热干燥后的带有较多水分的降温后的风通过干燥室上的通风口流出干燥室。流动的热风对物料具有更好的干燥效果。

循环储罐中的水在水集热管内循环加热，如果天气晴朗，只需空气即可得到良好的干燥效果时，调节第一四通阀，加热后的热水进入热水储罐储存。在夜晚或天气阴的情况下，调节第一四通阀，在循环水泵的作用下经加热后的热水进入换热器中，对干燥室内的空气进行辅助加热，提高了物料的干燥效果，延长了太阳能的有效加热时间。

干燥室顶部的透明盖板，允许太阳光照射在物料托盘上的物料，对物料进行辅助加热。同时，盖板透明的设置，便于观察物料的干燥情况。

进一步的，所述物料托盘设置2-4层，物料托盘为网状结构。

物料托盘为网状结构，允许热风通过，可以提高物料干燥的效率，设置多层时，可以提高待干燥物料的盛放量。

进一步的，双效平板式太阳能集热器的出风口与干燥室的连接处位于干燥室的底部，物料托盘位于干燥室的中部，通风口位于干燥室的上部。

物料托盘位于进风口和通风口之间，位于热风的流通路径中，有利于提高物料的加热干燥速度。

进一步的，所述热水储罐中设置有电加热丝。电加热丝加热后，可以对热水储箱中的循环水加热，用以辅助向干燥箱内提供热量。

更进一步的，上述混合式太阳能干燥装置还包括自动控制模块，自动控制模块包括水温监测传感器、空气温度监测传感器和控制器，所述第一四通阀、第二四通阀、水温监测传感器、空气温度监测传感器和电加热丝的开关均与控制器连接。

自动控制模块可以控制整个干燥装置的运行状态，可以提高物料干燥后的品质。

利用上述混合式太阳能干燥装置对物料进行干燥的方法，包括如下步骤：

1)将第一四通阀开关转向热水储箱，将第二四通阀开关转向水集热管管道，循环水进行蓄热过程；

2)开启风机，使空气经双效平板式太阳能集热器加热后进入干燥室内，实现对干燥箱内部物料的干燥，干燥后的湿空气通过通风口直接排放到室外；

3)物料干燥完成后关闭风机；

或，

1)将第一四通阀开关转向换热器，将第二四通阀开关转向热水储罐，热水储罐中的热水流入换热器中，同时自动控制模块完成电辅助模块的相应启停；

2)开启风机，使空气经双效平板式太阳能集热器加热后进入干燥室内，与换热器进中的热水行热量交换过程，实现对干燥箱内部物料的干燥，干燥后的湿空气直接排放到室外；

3)物料干燥完成后关闭风机。

本实用新型的有益技术效果为：

(1)本实用新型的耦合双效集热器的太阳能干燥系统可以有效的提高太阳能利用效率，改善单纯平板型太阳能空气集热器热效率低的问题。

(2)本实用新型利用控制系统可以控制干燥的空气温度及不同状况下的运行状态，提高干燥物料的品质。

(3)本实用新型利用电辅助加热系统可以实现白天干燥与夜间干燥交替进行，实现对物料的持续干燥，正好与夜间低电价相匹配。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是双效平板式太阳能集热器的横向剖视图；

图3是双效平板式太阳能集热器的纵向剖视图。

其中，1-热水储罐，2-电加热丝，3-控制器，4-通风口，5-透明盖板，6-物料托盘，7-风机，8-第二四通阀，9-换热器，10-第一四通阀，11-双效平板式太阳能集热器，12-水集热管，13-水集热管的出水口，14-水集热管的入水口，15-保温板，16-空气腔，17-条形吸热板，18-循环水泵。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，一种耦合双效集热器的混合式太阳能干燥装置，包括倾斜设置的双效平板式太阳能集热器11、干燥室、热水储罐1和换热器9，双效平板式太阳能集热器11的进风口与进风管道连接，进风管道内设置有风机7，出口风与干燥室的底部连通；干燥室内设置有物料托盘6，顶部安装有透明盖板5，透明盖板5倾斜设置，干燥室的上端设置有通风口4；热水储罐1置于干燥室外，换热器9置于干燥室内，换热器9的一侧开口通过第一四通阀10分别与双效平板式太阳能集热器11的水集热管12的出水口和热水储罐1进水口连接；另一侧开口通过第二四通阀8分别与双效平板式太阳能集热器11的水集热管12的进水口和热水储罐1出水口连接。

其中，如图2和图3所示，双效平板式太阳能集热器11，包括玻璃盖板、集热板、保温板15和侧面挡板，玻璃盖板、保温板15和侧面挡板围成空气腔，集热板固定于所述空气腔中；相对的两个侧面挡板上均设置有开口；

集热板包括7个水集热管12和8个吸热板17，水集热管12和条形吸热板17交替分布，相邻水集热管12和条形吸热板17之间固定连接；水集热管12的入水口和出水口分别通过管道引出空气腔16外。

7个水集热管12之间相互连通，且平行设置。作为一种实施方式，7个水集热管12之间相互串联，构成蛇形排列结构。作为另一种实施方式，7个水集热管12之间并联。水集热管12的直径为2-5cm，条形吸热板17的宽度为3-7cm。条形吸热板为口型吸热板，其材质为镀膜铝合金，横截面为菱形，菱形的边长为1-2cm，菱形锐角的角度为20°-45°。口型吸热板中间横着的对角线为薄铝板，起固定作用。由于条形吸热板的横截面为菱形结构，像嘴的形状，所以将其命名为口型换热板。

空气腔的厚度为4-7cm。

物料托盘6沿竖直方向设置2层，物料托盘6为网状结构，孔径的大小根据待干燥的物料的粒径进行调节，选择的原则是，物料放置在物料托盘6上，完整的物料颗粒都不会通过小孔掉下，极个别小粒径或不完整的颗粒除外。

热水储罐1中设置有电加热丝2和自动控制模块，自动控制模块包括水温监测传感器、空气温度监测传感器和控制器3，所述第一四通,10、第二四通阀8、水温监测传感器、空气温度监测传感器和电加热丝2均与控制器3连接，水温监测传感器放置于热水储罐的底部，空气温度监测传感器放置于干燥室内，分别对循环水和干燥室内空气的温度进行检测。当循环水或/和干燥室内空气的温度低于待干燥物料的温度设定值时，控制器3控制电加热丝2加热，辅助物料干燥。

(1)白天光照良好的情况下，条形吸热板17利用吸收的太阳辐射能加热空气，空气经过PVC管道进入干燥室内，对物料托盘6上的物料进行干燥，最终由通风口4排到室外。太阳能集热器中的水集热管12在第一四通阀10的控制下将热水中的热量存储在热水储罐1中，在第二四通阀8的控制下，热水储罐1的回水管与太阳能集热器中的水集热管12相连接。

(2)夜间或白天光照较差时，经过PVC管道的空气与干燥室内的换热器9进行热量交换，从而形成适宜干燥物料的空气温度。在热水储罐1中热量不足时，电辅助模块在自动控制模块的控制下启动电加热模块，水-空气热交换器9与热水储罐1之间形成一个闭环的回路。

在干燥物料过程中，自动控制模块根据水温监测传感器、空气温度监测传感器反馈回来的值，控制四通阀的转向及电辅助模块的启停。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双效平板式太阳能集热器，其特征在于：包括玻璃盖板、集热板、保温板和侧面挡板，玻璃盖板、保温板和侧面挡板围成空气腔，集热板固定于所述空气腔中；相对的两个侧面挡板上均设置有开口；

所述集热板包括若干个水集热管和若干个条形吸热板，水集热管和条形吸热板交替分布，相邻水集热管和条形吸热板之间固定连接；水集热管的入水口和出水口分别通过管道引出长方形空腔外。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：所述若干个水集热管之间相互连通，且平行设置。

3.根据权利要求2所述的太阳能集热器，其特征在于：所述若干个水集热管之间相互串联，构成蛇形排列结构；

或，所述若干个水集热管之间并联。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：水集热管的直径为2-5cm，条形吸热板的宽度为3-7cm。

5.根据权利要求4所述的太阳能集热器，其特征在于：所述条形吸热板为口型吸热板，其材质为镀膜铝合金，横截面为菱形，菱形的边长为1-2cm，菱形锐角的角度为20°-45°。

6.一种耦合双效集热器的混合式太阳能干燥装置，其特征在于：包括倾斜设置的权利要求1-4任一所述双效平板式太阳能集热器、干燥室、热水储罐和换热器，所述双效平板式太阳能集热器的进风口与进风管道连接，进风管道内设置有风机，出口风与所述干燥室连通；

所述干燥室内设置有物料托盘，顶部安装有透明盖板，透明盖板倾斜设置，干燥室的一侧还设置有通风口；

热水储罐置于干燥室外，换热器置于干燥室内，换热器的一侧开口通过第一四通阀分别与双效平板式太阳能集热器的水集热管的出水口和热水储罐进水口连接；另一侧开口通过第二四通阀分别与双效平板式太阳能集热器的水集热管的进水口和热水储罐出水口连接。

7.根据权利要求6所述的混合式太阳能干燥装置，其特征在于：所述物料托盘设置2-4层，物料托盘为网状结构。

8.根据权利要求6所述的混合式太阳能干燥装置，其特征在于：双效平板式太阳能集热器的出风口与干燥室的连接处位于干燥室的底部，物料托盘位于干燥室的中部，通风口位于干燥室的上部。

9.根据权利要求6所述的混合式太阳能干燥装置，其特征在于：所述热水储罐中设置有电加热丝。

10.根据权利要求9所述的混合式太阳能干燥装置，其特征在于：还包括自动控制模块，自动控制模块包括水温监测传感器、空气温度监测传感器和控制器，所述第一四通阀、第二四通阀、水温监测传感器、空气温度监测传感器和电加热丝的开关均与控制器连接。