太陽能苜蓿干燥裝置設計方案(doc畢業設計論文)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 器的選型、集熱器材料的選擇、集熱器集熱板面積數量的選擇；進而確定干燥裝置的容積。 牧草資源及市場概述我國有草地近60億畝, 為耕地面積的4倍, 占國土面積的40%左右其中, 人工改良草場已超過8000萬畝, 飼草資源十分豐富但是由于種草的絕大部分地區是交通不便、 經濟不很發達、技術也較落后的農村山區和牧區, 飼草資源的開發與利用受到制約為提高飼草的利用價值和經價值, 歸結起來主要的有兩條途徑一是發展草地畜牧業, 就地轉化二是將牧草進行加工、變成商品, 做為飼料資源和原料來開發二者相輔相成, 互為依托, 互為補充草粉生產是實現牧草商品化的一種方式這已為國外的經驗所肯定和證明在對國外草粉生產設備進行分析后, 結合我國種草地區的經濟、能源、交通、科技、生產和使用條件, 我國自制的牧草烘干機應滿足以下條件以太陽能為熱源。我國不可能象國外那樣, 以石油產品為燃料, 以高達900℃以上的燃氣為干操介質為適應我國農村的經濟體制和使用條件, 機組不宜太大, 生產能力也不宜要求過高機組結構應盡可能地簡單, 使用操作和維護保養應盡量簡便, 無調整或少調整機組工作可靠安全運行成本低, 機組生產應有一定效益。 我國的能源環境概述隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，對能源的需求日益增大，年增長率約為5%。我國自然資源總量排世界第七，能源資源總量居世界第三位，但由于人口眾多，人均占有量僅為世界平均水平的50%。據測算，目前我國已探明的煤炭可采儲量為1145億噸，剩余己探明石油儲量為24億噸。據估算，到2022年，中國主要礦產資源中有40%多不能滿足經濟發展要求。到2020年，只有不足15%的品種尚可滿足社會發展需求。(燃燒一噸煤平均排放CO:490kg、灰塵： kg、SO :)而SO 是形成酸雨的主要成分。1997年以來，我22國酸性廢氣排放居世界第二位，全國酸雨污染面積達國土面積的30%以上，在全球空氣污染最嚴重的10個城市中，中國占7個。自1992年聯合國召開全球環境與發展大會后，我國政府在“提高能源利用效率，改善能源結構”的條款中明確提出:因地制宜地開發、利用和推廣太陽能、風能、地熱能、潮汐能和生物能等清潔能源技術。 太陽能干燥及其特點（1）太陽能干燥是以太陽能代替常規能源來加熱干燥介質(最常用的是空氣)的干燥過程，通過熱空氣與濕物料接觸并把熱量傳遞給濕物料，使其水分汽化并被帶走，從而實現物料的干燥。米左右，主要用來干燥牧草、谷物、水果、肉制品、木材、中藥、皮革、化肥、染料等，均取得了較好的社會及經濟效益。一般牧草、農副產品的干燥，要求干燥溫度較低，大約在40一70℃之間，這正好與太陽能熱利用領域中的低溫利用相匹配。（2）太陽能干燥的特點：太陽能干燥與常規能源干燥方式相比既有優勢也有不足。優勢體現在:①節煤省電。據估算，干燥一噸農副產品，要消耗一噸以上原煤。太陽能與常規能源聯合供熱的干燥裝置，一般可節能20%30%以上。②投資少、運行費用低、回收期短。一個設計合理的太陽能干燥系統具有顯著的經濟效益。③清潔安全。太陽能干燥系統利用的是太陽能，節約了常規能源，減少了環境污染。干燥所得物料不受外界條件影響，也很清潔。不足之處是太陽能干燥對氣象條件依賴性大、可控性差、不穩定，問題通常是采用輔助能源或是增加儲熱設備。 太陽能干燥國內外技術現狀隨著太陽能熱利用的深入發展，太陽能干燥器越來越廣泛地應用于工農業生產。截止到目前為止，國外已建成集熱面積超過500平方米的大型太陽能干燥器8座，其中美國4座、印度3座、阿根廷1座，用于干燥葡萄、牧草、煙葉、谷物、木材等。日本的太陽能干燥技術主要用于干燥稻谷，也可用于干燥小麥、大豆、牧草、煙葉。歐洲各國也在研究用太陽能干燥牧草和谷物。這些干燥器大多屬于集熱器型干燥器且基本上與常規能源結合。20年來，我國太陽能干燥應用研究和其它太陽能熱利用一樣，經歷了一個由淺入深、由簡單的小試驗到較完善的生產試驗的過程。到目前為止，已建成各種類型的太陽能干燥器一百多座。七十年代，一些生產單位首先搞起了太陽能干燥，據不完全統計，從1976一1986年10年間，分別由幾十個單位建成了近6座試驗性和生產性的太陽能干燥裝置，總采光面積達5000多平方米，太陽能干燥應用呈現出十分興旺的發展趨勢。但由于一開始對太陽能干燥的規律和機理缺乏系統的基礎性研究，這期間建造的太陽能干燥裝置有一定的盲目性，系統設計不夠合理，干燥器結構不盡完善，使用壽命短，太陽能干燥試驗裝置存在低水平重復現象。到八十年代后期，為了提高太陽能干燥的研究和應用水平，“太陽能干燥”被列為國家“七五”重點科技攻關項目三級課題，對太陽能干燥領域進行系統的、全面的探索和研究，內容包括物料干燥特性試驗研究，太陽能空氣集熱器研究，太陽能空氣集熱器熱性能試驗方法，太陽能干燥器評價方法的研究，以及建成了多座大中型太陽能干燥示范裝置?？梢哉f，太陽能干燥的研究和應用在“七五”期間達到了它的鼎盛時期，無論是理論研究，還是應用技術都具有較高的水平，在國際上也有一定的地位。進入九十年代，太陽能干燥主要朝技術開發和實際應用方向發展，主要包括干燥裝置的優化設計、物料干燥過程的計算機模擬、干燥特性方程的擬和、干燥裝置傳熱傳質特性分析等。我們所自80年代研究太陽能干燥以來，先后做過版納橡膠干燥、大理洱源梅子果品干燥項目和昆明木材廠的木材干燥，均取得了很好的效果。 太陽能干燥的優勢:（1）能較大幅度的縮短干燥時間，我們曾于2022 年4 月在大理對梅子進行太陽能干燥的初期試驗, 所設計使用的裝置屬溫室——集熱器型太陽能干燥裝置,在對梅子系列產品的試驗后表明干燥時間至少可以縮短12天以上，干燥周期(自然干燥需18—20 天, 太陽能干燥8 天)。（2）提高產品質量。對于產品質量問題, 在過去并不引起人們的關注,這主要是因為在過去不同質量的產品其價位差很小,人們對健康問題不太注重。各種太陽能干燥裝置都采用專門的干燥室, 可避免灰塵、忽然降雨等污染和危害, 又由于干燥溫度較自然干燥高, 還具有殺蟲滅菌的作用。在試驗中, 我們采用的干燥裝置除上述優點外, 還可使產品在色澤上有很大的改觀。 在干燥過程中不必頻繁翻動物料, 物料的表皮損壞很小, 對其后一步的加工意義很大, 可產生較大的經濟效益。(3) 節約干燥場地(土地資源)對于農戶小批量的干燥來說, 干燥場地的問題不大, 但是對于工廠、企業要進行大規模的干燥時, 場地的問題就值得考慮。對于太陽能干燥可以節約場地這一點不難理解, 能縮短干燥周期, 就意味著單位時間單位面積的干燥量增加。以洱源縣的茈碧湖果品食品開發有限公司為例, 其年加工梅子為1500 噸, 現有的100 多畝的曬場基本能滿足需要, 而在產品需求量大的春秋兩季則必須再租借臨時場地才能應急, 隨著公司的規模擴大,土地已是一大問題。在土地資源更為緊張的東部沿海地區, 這一點更為重要。 太陽能干燥與采用常規能源的干燥裝置相比具有以下優勢:(1) 節省燃料。就當純蒸發一千克水計算, 約需要590 千卡的熱量。據此估算, 干燥一噸農副產品, 要消耗1噸以上的原煤, 噸, 據統計我國煙葉產量約為420 萬噸, 目前大多采用農民自制的土烤房進行干燥,能耗很大, 若采用太陽能干燥則節能效果非常明顯。我國河南省長葛縣在70 年代末對太陽能烤煙的試驗中能有效節約25% 30% 的常規能源。泰國在上個世紀80 年代中期在這方面做過大量工作, 其采用太陽能作為輔助能源煙葉干燥,試驗證明能有效地節約30% 40% 的常規能源。（2）具有環境保護功能。我國大氣污染嚴重, 40% 的國土面積已有酸雨, 這主要源于煤, 石油等燃燒后的廢氣排放, 燃燒一億噸化石燃料將釋放約7700 萬噸CO 和460 萬噸SO 和NO。采用太陽能干燥工農業產品, 在節約化石燃料的22同時, 又可以緩解環境壓力。（3）運行費用低。就初投資而言, 二者相差不大。但是在系統運行時, 采用常規能源的機械干燥設備其燃料的費用是很高的, 洱源縣茈碧湖果品食品開發有限公司就購買一臺采用燃煤的干燥設備, 價值10 余萬元, 一次可干燥800 千克梅子, 但須耗煤900 千克。若采用太陽能干燥, 設備投(初投資) 二者相差不大, 但是其運行時利用的是免費的太陽能資源, 就算太陽能干燥不能完全取代采用常規能源的干燥手段, 通過設計使二者有機結合, 可讓太陽能提供的能量占到總能量消耗的較大比例, 同樣可節約大量運行費用。此外太陽能干燥裝置各部分工作溫度屬中低溫, 安全可靠, 而使用燃料的機械干燥裝置還存在安全 隱患。 太陽能干燥裝置的物料衡算(1)相關設計參數山西地區8～9 月的白天平均溫度 =29℃，冷空氣相對濕度 =35% ， 日1T1?均太陽能輻射量為I =17534 kJ/( d)；經過集熱系統后熱空氣溫度2m=42℃，相對濕度 =17%；干燥后排出濕空氣溫度 =35℃，相對濕度2T2?3T=47%。太陽能集熱器集熱效率為 =50%。3??2）干燥系統每天的排濕量干燥系統每天的排濕量計算值為： tkMms/?式中， —日均排濕量，kg/d；k—苜蓿的干燥系數，即苜蓿干制過程中sm氣化的水分質量與濕苜蓿質量的比值，；M—濕苜蓿質量，kg；t —烘干時間，d。計算得到干燥系統每天的排濕量為：kg/??sm3）干燥過程耗熱量的計算太陽能集熱器每天需要供給的有效熱量為[15] ??231eHQs??式中，H—某一狀態下空氣的焓值，kJ/kg；e—某一狀態下的空氣含濕量，kg/kg。計算得到干燥過程中每批物料耗熱量為： ??g14826kJ/????Q表1 空氣在3 種狀況下的含濕量（ e）及焓值（ H）冷空氣 熱空氣 干燥后濕空氣（T1=29℃， ф 1=35%） （ T2=42℃， ф 2=17%） （T3=35℃，ф 3=47%）含濕量 = = =??kge1e2e3e焓值 = = =4）太陽能集熱器采光面積的計算集熱器的采光面積值為： ?IrQF?式中，r—熱損失系數，即集熱系統供給熱量與換熱裝置實際利用熱量的比值；I—哈密