[发明专利]一种高集热效率及热利用效率的热分层太阳能干燥系统

说明书

本发明涉及一种高集热效率及热利用效率的热分层太阳能干燥系统。该系统由太阳能集热子系统、热风干燥子系统、水蓄热\空气加热装置和温湿度计等主要部件组成。水蓄热\空气加热装置将太阳能集热子系统和热风干燥子系统耦合在一起。在水蓄热\空气加热装置的中部设置隔板，将其分隔成上、下两个腔，上部为空气加热腔，下部为热分层保温水箱。隔板上开有若干个小孔，热管通过小孔由密封圈固定在隔板上。热管下端从热分层保温水箱吸热，热管上端向空气加热腔放热，以加热空气用于热风干燥。与现有的太阳能干燥装置相比，该太阳能干燥系统不仅使保温水箱具有稳定的热分层，而且太阳能集热效率与热利用效率高。

技术领域

本发明涉及一种高集热效率及热利用效率的热分层太阳能干燥系统，属于太阳能干燥技术领域。

背景技术

太阳能干燥系统具有节能环保等优点。目前，以空气为换热介质的干燥系统由于空气的密度小、比热小、导热系数低，使得太阳能空气集热器的热效率较低。以水为介质的太阳能干燥系统，现阶段通常把太阳能集热器获得的热量以热水的形式储存于保温水箱里面，通过循环泵使保温水箱中温度较高的水与空气进行热交换，加热空气用于热风干燥。在循环泵的作用下，保温水箱中的水被搅合，其温度分布较均匀，上下部温度均较高。一方面，由于太阳能集热器的下循环管道与保温水箱下部连接，导致太阳能集热器入口水温比较高。因而，太阳能集热器的集热效率低。另一方面，当保温水箱中的水温低于干燥工艺所要求的温度时，保温水箱中剩余的热量并不能用于干燥；与热分层保温水箱相比，降低了太阳能干燥系统的热利用率。此外，现阶段以水为换热介质的太阳能干燥系统多采用间壁式换热器，该换热器传热温差较大，换热效率低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有太阳能干燥技术中上述的不足，提供一种高集热效率及热利用效率的热分层太阳能干燥系统。该系统能保持保温水箱内部稳定的热分层，以提高了集热效率和热利用率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种高集热效率及热利用效率的热分层太阳能干燥系统包括太阳能集热子系统、热风干燥子系统和温湿度计，还包括水蓄热\空气加热装置，水蓄热\空气加热装置用于将太阳能集热子系统和热风干燥子系统耦合在一起；在水蓄热\空气加热装置的中部设置隔板，将其分隔成上、下两个腔，上部为空气加热腔，下部为热分层保温水箱；采用热管作为换热元件，利用热管优良的导热性能及等温传热的特点，提高换热性能，并降低传热温差。根据干燥加热所需功率的大小，在隔板上开有若干个小孔，热管通过小孔由密封圈固定在隔板上；热管下端为蒸发段置于热分层保温水箱上部；热管上端为冷凝段置于空气加热腔。太阳能集热子系统采用以水为换热介质的自然循环，将收集的太阳辐射能以热水的形式储存于热分层保温水箱。由于采用自然循环，热分层保温水箱能够形成良好的热分层，温度较高的热水位于热分层保温水箱的上部，温度较低的水位于热分层保温水箱的下部。

热分层保温水箱上部温度较高的热水直接加热热管的蒸发段，蒸发段内的液体工质受热蒸发，变成气体上升至热管的上端即冷凝段，与空气加热腔中的空气进行冷凝换热，释放冷凝热以加热空气加热腔中的空气，用于热风干燥。与此同时，气态工质释放冷凝热变成液体，依靠重力流回热管蒸发段再次蒸发。如此循环往复，热管从热分层保温水箱上部吸热，用于加热空气加热腔中的空气。由于热管直接从热分层保温水箱上部吸热，无需设置热水循环泵，因而热分层保温水箱中的水不会被搅混，干燥过程中能够保持热分层保温水箱中良好的热分层。由于热管等温传热及热分层保温水箱热分层的特性,只要热分层保温水箱中上部的水温高于或等于干燥所需的热风温度，热分层保温水箱中上部的热量就可以用于热风干燥。与现有的太阳能干燥系统相比，可有效提高太阳能集热系统的热利用率。