1立方米太阳能热风干燥箱设计-开题报告.doc

1、开题报告学生姓名： 学 号： 所在学院： 专 业： 设计(论文)题目： 1立方米太阳能热风干燥箱设计 指导教师： 20xx 年 3月 5 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写

2、文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一、 课题背景能源是人类社会生存和发展的物质基础。建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的常规能源体系，曾极大地推动、并继续支撑着人类社会的发展。但化石燃料的大规模开采和使用，已使资源日益枯竭、环境不断恶化，还

3、诱发了不少国家之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至引起冲突和局部战争。从能源消费结构来看，我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭消费约占总能耗的67%，这是导致环境严重污染、生态逐年恶化的根本原因之一。因此，大力开拓新能源与可再生能源的实际应用成为我国解决能源和保护生态环境的重要战略任务。与此同时太阳能引起人类的注意。太阳能是新能源与可再生能源的重要组成部分。太阳能属于分布性洁净的自然能源，能就地开发利用，具有使用期限长，不污染环境和破坏生态平衡等特点。太阳能的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益，环境效益，而且还有明显的经济价值1。我国地域辽阔，是太阳能资源丰富的国家之一，三分之二的

4、地区年辐射总量大于5020MJ/m2，年日照数在2200h以上。我国太阳能资源分布的总趋势是西高东低、北高南低，高海拔（如西藏高原）大于低海拔地区。太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬2235，这一带青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳能年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云多雨多，在北纬3040地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的升高而增长。干燥作业涉及国民经济的广泛领域，它不仅是农产品、化工产品、木制品等许多行业不可或缺的基本生产环节，同时也是我国

5、的耗能大户所用能源占国民经济总能耗的12%左右。另外,干燥过程造成的污染又常常是我国环境污染的重要来源2。当前，能源与环境问题已经成为我国国民经济可持续发展的瓶颈问题，干燥节能与环保日益重要。针对太阳能干燥虽然我国在利用太阳能干燥已有多年历史，但目前和今后相当长的一段时期内应用还很小，我国仍以传统的常规干燥为主，但由于全球面临的能源与环境问题日益严重，预计今后在太阳能干燥技术的应用方面会有一定的发展，且发展前景较好3。 太阳能干燥比较适于农副产品的干燥，一般温度在60以下，不会破坏食品的营养价值，目前对于食品的干燥方式主要有自然干燥,热风干燥,微波干燥,远红外干燥以及真空冷冻干燥4 等，但是微

6、波干燥 、冷冻干燥等干燥方式因其投资大、成本高 、大量使用一次能源 、对环境污染严重 、操作复杂 、仅应用于大型干燥工业 ，并未得到我国广大小型干燥用户的认可。我国广大小型干燥用户仍以传统的平铺晒 、晾开晒等干燥方式来干燥枸杞 、中草药 、谷物等高附加值的产品5。但是，这种传统的露天自然干燥方法存在诸多弊端 ： 在很大程度上取决于阳光的有效性，需要大的开放空间面积，且容易受到外来物质的污染，如凋落物、灰尘等，且鸟、啮齿动物和昆虫都可与之直接接触。太阳直晒也会导致产品质量较低和干燥时间影响产品质量或造成霉烂变质。因而很难得到质地优良的产品。而太阳能热风干制是目前采用较为普遍的一种方法，整个干制过

7、程可受人为控制和调整，在缩短干制时间的同时，可有效提高产品的质量，热风干制法对干燥条件要求较高，不适条件会导致产品营养成分损失，收缩严重，色泽及风味品质降低，直接影响其商品价值6 。二 选题的目的和意义 因为不确定的价格上升和化石燃料的快速消耗在替代性能源形式上加快可再生能源的发展7-8。太阳能是一种丰富的、可再生的、可持续的能源，它吸引了世界各地的许多杰出的研究人员在太阳领域工作。在发展中国家，太阳能干燥装置能满足对健康不断增长的需求和对低成本天然食品可持续收入的需要9。用于干燥农业产品的太阳能干燥装置被证明是最有效的节能设备，不仅节约能源而且还节省了大量的时间、占地面积也减少，提高了产品质

8、量和人们的生活方式。太阳能干燥系统并不能完全依赖于太阳能，因为它的功能除了在结合了其他形式的辅助热源外，也在减少燃料消耗方面有一定的影响。太阳能干燥箱适用于颗粒较小的固体物料，即热空气从物料间穿过。属于热风循环干燥器，广泛用于保鲜食品、农副产品、经济作物等，如红枣、蔬菜、水果、药材菌类，鲜花粮种，鱼虾昆虫，木器化工等10 。太阳能干燥系统采用无尘干燥，自动控温，低温风干，保原色味，操作简单，节能省心，移动方便，防鼠防盗。勿需专人看管，是广大种养殖户及城乡居民必备家电11。三 干燥种类若按干燥器操作压力分类可分为常压式和真空式两类干燥器。常压干燥设备的传热可以采用任何一种或几种型式同时传热，而真

9、空干燥设备的特点是以传导传热和辐射传热居多，而且多数以间歇生产方式为主，真空干燥设备主要处理热敏性物料和有溶剂回收的物料。若按干燥器操作方式可分为间歇操作和连续操作两类。若按干操器给热量方式分类可以分为对流加热干燥器、传导加热干燥器、其他（辐射加热、高频加热）以及多种传热方式的干燥器等。按使用干燥介质的种类分类对流换热可以分为空气、热风、烟道气、过热蒸汽、为干燥介质的干燥器12 。对流干燥 使热空气或烟道气与湿物料直接接触，依靠对流传热向物料供热，水汽则由气流带走。在干燥过程中,对流干燥空气参数如温度、相对湿度和空气流速随着时间的推移而改变,即干燥是在变化的条件下进行的。对流干燥在生产中应用最

10、广，它包括气流干燥、喷雾干燥、流化干燥、回转圆筒干燥和厢式干燥等。 传导干燥 湿物料与加热壁面直接接触，热量靠热传导由壁面传给湿物料，水汽靠抽气装置排出。它包括滚筒干燥、冷冻干燥、真空耙式干燥等。 辐射干燥 热量以辐射传热方式投射到湿物料表面，被吸收后转化为热能，水汽靠抽气装置排出，如红外线干燥。 介电加热干燥 将湿物料置于高频电场内，依靠电能加热而使水分汽化，包括高频干燥、微波干燥。在传导、辐射和介电加热这三类干燥方法中，物料受热与带走水汽的气流无关，必要时物料可不与空气接触。四 太阳能热风干燥箱的工作原理及结构特点4.1太阳能热风干燥箱的工作原理太阳能干燥是以太阳能代替常规能源来加热干燥介

11、质(被加热的空气)的干燥过程,该装置利用太阳能集热板将空气加热 ，加热后的干热气体对物料进行干燥 ，通过热空气与湿物料接触并进行对流换热,继而再经过物料表面与物料内部之间的传热 、传质过程，使物料中的水分逐步汽化并扩散到空气中去,最终达到干燥的目的13 。 图1太阳能热风干燥系统 1.料框2.倾角调整3.回风管4.热风炉5.热风调节阀 6.冷风调节阀7.离心风机8.阳光板盖板干燥过程实际上是一个传热、传质的过程，它包括以下几个方面： 太阳能直接或间接加热物料表面，热量从物料表面传至内部。 物料表面的水分首先蒸发，并有流经表面的的空气带走。此过程的速率主要取决于空气温度、相对湿度和空气流速及物料

12、与空气接触的表面积等外部条件。此过程称外部条件控制过程。也称恒速干燥过程。 物料内部的水分获得足够的能量后，在含水率梯度（浓度梯度）或蒸汽压力梯度的作用下，由内部迁移至物料表面。此过程的速率主要取决于物料性质、温度和含水率等内部条件。此过程称内部条件控制过程，也称降速干燥过程14。物料的干燥速率的大小取决于上述两种控制过程当中的主要矛盾方面，即由两个过程中较慢的一个速率控制。一般来说非吸湿性的疏松性物料，两种速率大致相等；而吸湿性的多孔物料，如黏土、谷物、木材和棉质物等物料，干燥的前期取决于表面水分汽化速率，后期由于物料内部水分扩散传递速率滞后于表面水分汽化，导致干燥速率的下降。太阳能干燥是热

13、空气与湿物料间对流换热，热量由物料表面传至内部，物料内的温度是外高内低。而物料内的水分是由内向外迁移，其含水率是内高外低。由于温差和湿度差对水分的推动方向正好相反，结果温差削弱了内部水分扩散的推动力。当物料内部温差不大时，温差的影响可以忽略不计。另外在干燥工艺上可以采取一些措施，来减少这种影响。物料干燥过程中，水分不断地由物料转移至空气中，使空气的相对湿度逐渐增大，因此需要及时排除一部分湿空气同时从外界吸入一部分新鲜空气，减少干燥室空气的湿度，才能使干燥过程连续进行。4.2太阳能热风干燥箱的工作原理及结构特点热风干燥箱由角钢、不锈钢板以及冷钢板构成。保温层则由高密度硅酸铝棉填充，高密度硅酸铝棉

14、保证了烘箱的保温性，也确保了使用者的安全性。加热器为太阳能集热板安装位置可是底部、顶部或两侧。用数显智能仪表来控制温度。热风循环烘箱风道设计有两种：水平送风和垂直送风。典型干燥箱结构如图2所示，干燥箱整体长度为 3m，宽度为 0.9m，高度为 0.7m，一般为 5 节或 6 节串联运行。a) 干燥箱平面示意图b) 干燥箱立体剖视图 图 2 干燥箱结构 本次设计采用集热器型太阳能干燥装置，此装置由太阳能空气集热器与干燥箱组合而成，将通过集热器加热到一定温度的空气通入箱体上部 ，下部排出湿空气，利用空气的密度不同在箱体中形成压力层 ，处在底部的冷空气会受压排出，干燥箱体内部采用层状干燥方式，该方式

15、可以更均匀 、更充分的干燥物料 。4.3 太阳能热风干燥箱的特点太阳能干燥与常规能源干燥方式相比既有优势也有不足。优势体现在:1) (陈红意 15)在于操作简单、技术要求低,应用范围大。夏璐 16对龙眼的热风干燥特性进行了研究,通过对带壳龙眼不同温度和风速条件下的干燥实验,建立了其热风干燥的数学模型2) 热效率高，节约能源。据估算,干燥一吨农副产品,要消耗一吨以上原煤,若是烟叶则需耗煤2.5吨。太阳能与常规能源联合供热的干燥装置,一般可节能20%30%以上。3) 投资少、运行费用低、回收期短。一个设计合理的太阳能千燥系统具有显著的经济效益。4) 清洁安全。太阳能干燥系统利用的是太阳能,节约了常规能源,减少了环境污染;干燥所得物料不受外界条件影响,也很清洁。5) 利用强制通风作用，箱内设有可调式分风板，物料干燥均匀；6) 整机噪音小，运转平稳；7) 温度自控，安装维修方便不足之处是太阳能干燥对气