1、综述 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 4 月 27日（一） 设计题目：1立方米太阳能干燥箱的设计 （二） 主要设计参数： 环境条件： 干球温度：60 相对湿度：70% 干燥箱容积：1立方米 太阳能集热器面积：A=3m（三） 设计要求：1.环境工况及需求分析 2.空气循环热力计算 3.室外换热器的设计计算 1.最佳风量 太阳能干燥是指以太阳能为能源进行的干燥过程。干燥装置由空气集热器、干燥箱、连接集热器与干燥箱之间的风管、风机组成。分析：当空气流量很小时，集热器效率很低，使得集热器出口温度很低，焓值很小，造
2、成干燥室出口含湿量很小，除湿量也很少。 当空气流量很大时，集热器效率趋于定值，当太阳辐射量一定，随着空气流量的变大，集热器出口温度变小，当集热器出口温度低于干燥箱温度时，除湿量为0. 故存在最佳风量，使得太阳能干燥系统除湿量达到最大。现以江苏省南京地区六月气候条件为参考，来计算1立方米干燥箱的最佳风量。已知各参数：集热器进口空气状态T1=27 1=65%干燥室湿空气状态T3=60 3=70%集热器面积A=3m集热器单位面积集热量I=239.436 求得： T1=27 1=65% 查焓湿图得h1=68kJ/kg d1=15.2g/kgT3=60 3=70% h3=323.64kJ/kg d3=9
3、5.49g/kg集热器吸热量六月正午时太阳辐射强度Io=812太阳辐射量集热器效率 下图为不同空气流量G下的干燥箱除湿量W的变化。从图中可以看出当空气流量G=0.018kg/s时，干燥箱的除湿量达到最大W=5.2kg/h. 图1. 不同空气流量下的除湿量 2.空气循环热力计算如图3所示为干燥过程I-d原理图，图中显示干燥过程的两个典型热力工程。其中1-2为湿空气流经集热器的加热过程，此过程中含湿量d不变（d1=d2），温度升高（t2t1），焓增加（h2h1）。2-3 过程为湿空气在干燥箱中流经被干燥物料的过程，此过程中空气加热物料使其蒸发水分，蒸汽所含的热量又回到空气中，因此可与近似认为2-3
4、过程为等焓过程（h2=h3），同时2-3过程中相对湿度增加（32），含湿量增大（d3d2）。图4. 干燥过程I-d原理图通过上节计算已知求得：T1=27 1=65% 查焓湿图得h1=68kJ/kgd1=15.2g/kgT3=60 3=70% h3=323.64kJ/kgd3=95.49g/kg集热器吸热量六月正午时太阳辐射强度Io=812太阳辐射量集热器效率空气流量 G=0.018kg/s除湿量绝干空气消耗量集热器出口温度T2=66.7 d2=d1=15.2g/kg 查焓湿图得 h2=107.26kJ/kg1=10%内能变化排气热损失 表1不同时刻集热器单位面积集热量1:表2不同时刻单位面积的
5、太阳辐射强度2:3. 室外换热器的设计计算由于从干燥室出口排出的湿空气温度很高如直接排出浪费能源。现利用温度（T1=27 )较低的新风与干燥室出口湿空气（T3=60）进行换热，使进入集热器的新风温度升高，集热器出口温度随之升高，从而提高干燥效率，达到节约能源的目的。 图5.太阳能干燥系统现干燥I-d过程为如图4，状态点1为经过换热器的新风出口温度（T1）,1-2过程为集热器加热过程，2-3过程为在干燥室的干燥过程。 图6. 换热后的干燥I-d过程1) 选型：套管式换热器2) 布置方式：逆流 流体1：干燥箱排出的高温湿空气流体2：环境新风 图7.套管式换热器示意图 3) 热力计算 已知参数：新风
6、进口温度T1=27 湿空气进口温度T3=60空气流量G=0.018kg/s换热器的最大放热量 求得：当新风出口温度为T1=45，换热器效率达到最佳且集热器出口温度满足条件。此时湿空气的出口温度为T3=42 图8. 逆流温度变化确定物性数据: 1)热侧物性参数：湿空气进口温度T3=60湿空气出口温度T3=42湿空气定性温度 空气流量G=0.018kg/s湿空气密度湿空气导热系数湿空气普朗特数湿空气动力黏度湿空气运动黏度湿空气定压比热Cp1=1.005辅助参数R辅助参数P根据P、 R查温度校正系数图=0.860.8故取单管程单壳程湿空气放热量 2)冷侧热物性参数：新风进口温度T1=27新风出口温度T1=45新风定性温度空气流量G=0.018kg/s新风密度新风定压比热Cp2=1.005新风导热系数新风普朗特数新风动力黏度新风运动黏度 3)：换热器热力计算：平均温差 管内直径管径厚度管程流通截面积管内流速换热管数
