太陽能干燥用空氣集熱器設(shè)計(jì)

1、太陽能干燥用空氣集熱器設(shè)計(jì)摘要：我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，干燥作業(yè)是農(nóng)副產(chǎn)品加工過程中一個(gè)必要地環(huán)節(jié)，而且耗能巨大.長(zhǎng)期以來大多數(shù)農(nóng)副產(chǎn)品仍然采用原始地?cái)倳穹椒ㄟM(jìn)行干燥.這種自然攤曬地方法，干燥周期長(zhǎng)，易受蟲蟻、蒼蠅、煙塵污染和雨水侵襲，影響產(chǎn)品質(zhì)量或造成霉?fàn)€變質(zhì).我國(guó)各地太陽能資源豐富，所以設(shè)計(jì)并且利用太陽能空氣集熱器為當(dāng)務(wù)之急，它對(duì)于提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，提高農(nóng)民地科技應(yīng)用意識(shí)和素質(zhì)，節(jié)省能源和保護(hù)環(huán)境具有十分深遠(yuǎn)地意義.關(guān)鍵詞：干燥。太陽能。平板型集熱器。有限元分析SolardryingwithaircollectordesignABSTRACT:Ourcountryisalargeagric

2、ulturalnation,dryhomeworkisagriculturalandsidelineproductsprocessingprocessanecessarylink,andenergydissipationgreat.Long-termsincemostagriculturalandsidelineproductsstillusingtheoriginalamortizemethodfordrysun.Thisnaturalboothsunmethod,dryingcycleislong,vulnerabletobugant,flies,dustpollutionandrainw

3、atertoinvade,affectproductqualityorcausemildewmetamorphism.Ourcountrysolarisrichinresources,sodesignandusesolarenergyaircollectorforpreoccupations.Toimprovethelevelofagriculturalproductionandimprovingfarmerstechnologyapplicationconsciousnessandquality,saveenergyandprotecttheenvironmentisverymeaningf

4、ul.KEYWORDS:Dry。Solar。Plate-typecollector。Finiteelementanalysis畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交地畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師地指導(dǎo)下進(jìn)行地研究工作及取得地成果.盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝地地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過地研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)地學(xué)位或?qū)W歷而使用過地材料.對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)地個(gè)人或集體，均已在文中作了明確地說明并表示了謝意.作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

5、地規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）地印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）地印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目地前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡夭糠只蛉?jī)?nèi)容.作者簽名：日期：TOC o 1-5 h z1前言1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.1本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題地目地、意義1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.2太陽能干燥技術(shù)簡(jiǎn)介1.2太陽能空氣集熱器地預(yù)備知識(shí)1. HYPERLINK l bookma

6、rk8 o Current Document 2.1太陽能知識(shí)1. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.2太陽能干燥技術(shù)及設(shè)備地引入2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.3太陽能干燥技術(shù)利用現(xiàn)狀3. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.3.1溫室型太陽能干燥器4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.3.2集熱器型太陽能干燥器4 HYPERLINK l bookmark18 o Curre

7、nt Document 2.3.3集熱器-溫室型太陽能干燥器4. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.3.4整體式太陽能干燥器5 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.3.5聚光型太陽能干燥器5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.4集熱器型太陽能干燥系統(tǒng)5. HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2.5太陽能空氣集熱器與研究6. HYPERLINK l bookmark28 o Current

8、Document 2.6太陽能空氣集熱器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方法8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.7太陽能干燥地展望8.2.7.1綜合利用太陽能干燥系統(tǒng)8.2.7.2加強(qiáng)混合型太陽能干燥地開發(fā)研究和推廣工作9.2.7.3發(fā)展小型多樣化地太陽能干燥裝置9.2.7.4研制出高效率、低成本地空氣集熱器9.2.8ANSYS在工程中地使用93平板型空氣集熱器地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.0. HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.1集熱器地結(jié)構(gòu)1.0. HYPERLINK l bookmark34 o Current Doc

9、ument 3.2集熱器方向地配置1.1. HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3.3集熱器地傾角地確定61.2. HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 3.4集熱器材料地選擇1.3. HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.5空氣集熱器地結(jié)構(gòu)1.5.3.6我地設(shè)計(jì)地solidwork裝配圖及零件圖164空氣集熱器地集熱性能分析2.1.2.1 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 4.1熱載體空氣地相關(guān)參數(shù)及

10、集熱器地相關(guān)數(shù)據(jù)214.2ANSYS有限元分析流程圖4.3用有限元地分析軟件ANSYS來分析集熱性能.214.3.1建模、.2.2.2.44.3.2網(wǎng)格地劃分.2.5.2.62.8.2.94.3.3負(fù)載及約束4.3.4分析5結(jié)論參考文獻(xiàn)致謝3.0.外文文獻(xiàn)3.11前言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題地目地、意義畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本學(xué)科地基本理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，提高分析與解決實(shí)際問題地能力，完成工程師地基本訓(xùn)練和初步培養(yǎng)從事科學(xué)研究工作地重要環(huán)節(jié).畢業(yè)設(shè)計(jì)也是完成教案計(jì)劃達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)地一個(gè)重要地教案環(huán)節(jié)；學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合性地運(yùn)用幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析、解決一個(gè)問題，在畢業(yè)論文地過程中，所學(xué)

11、知識(shí)得到疏理和運(yùn)用，它既是一次檢閱，又是一次鍛煉.使學(xué)生地實(shí)踐動(dòng)手、動(dòng)筆能力得到鍛煉，增強(qiáng)了即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng)，去創(chuàng)造地自信心.畢業(yè)設(shè)計(jì)以下具有目地：通過閱讀有關(guān)資料對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)地發(fā)展有進(jìn)一步地了解.融匯、貫通幾年里所學(xué)習(xí)地專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)理論知識(shí).綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)和技能提高獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題地能力.培養(yǎng)和提高與設(shè)計(jì)群體合作、相互配合地工作能力.太陽能干燥技術(shù)簡(jiǎn)介人們很早就開始利用太陽能進(jìn)行干燥.將收劑好地農(nóng)作物置于太陽下曝曬脫水干燥或是采用煤、木炭等在室內(nèi)烘制以便長(zhǎng)期保存，是人類利用太陽能歷史最悠久、應(yīng)用最廣泛地技術(shù).自從人類學(xué)會(huì)狩獵、耕種、養(yǎng)殖以來，就學(xué)會(huì)了利

12、用太陽能把食品、農(nóng)副產(chǎn)品干燥加工，保存起來.這種直接地?cái)倳?、晾曬地干燥方法一直延續(xù)了幾千年.但這種傳統(tǒng)地農(nóng)作物干燥法存在著較多地問題和不足.這種傳統(tǒng)地方法干燥效率低、周期長(zhǎng)、占地面積大，易受風(fēng)沙、天氣地影響，也容易受灰塵、蒼蠅、蟲蟻地污染，影響食品和農(nóng)產(chǎn)品地質(zhì)量，造成損失.所以為了高效地利用太陽能干燥技術(shù)，設(shè)計(jì)一種設(shè)備來收集太陽能并且用來干燥是必要地，太陽能空氣集熱器是一種利用太陽能把空氣加熱升溫地裝置，把熱風(fēng)送入裝有物料地干燥室，就組成了集熱器型干燥器.空氣集熱器是太陽能干燥工藝中最常用地關(guān)鍵地部件，太陽能空氣集熱器產(chǎn)生地?zé)犸L(fēng)也可以用作采暖用途，因此，應(yīng)當(dāng)作全面地理論分析和實(shí)用性研究.2太陽

13、能空氣集熱器地預(yù)備知識(shí)2.1太陽能知識(shí)太陽是離我們最近地一顆恒星.它是一個(gè)熾熱地氣體球體，表面溫度在6000度左右，中心溫度，根據(jù)理論推算可達(dá)4000萬度.太陽內(nèi)部高溫核聚變反應(yīng)所釋放地輻射能.太陽不斷地以光線地形式向廣漠地宇宙空間輻射出巨大地能量.這種輻射能叫做太陽能.太陽向宇宙空間發(fā)射地輻射功率位3.8%023kW地輻射值，其中20億分之一到達(dá)地球大氣層.到達(dá)地球大氣層地太陽能，30%被大氣層反射，23%被大氣層吸收，其余地到達(dá)地球表面，其功率為8x1013kW.太陽輻射能穿越大氣層，因受到吸收、散射及反射地作用，故未被吸收或散射而能夠直達(dá)地表地太陽輻射能稱為直接輻射能；而被散射地輻射能，

14、則稱為漫射輻射能，地表上各點(diǎn)地總太陽輻射能即為直接和漫射輻射能二者地總和1.20世紀(jì)以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)地發(fā)展和人民生活水平地提高，對(duì)能源地需求量不斷增長(zhǎng).化石能源資源地有限性，以及他們?cè)谌紵^程中對(duì)全球氣候和環(huán)境所產(chǎn)生地影響日益為人們所關(guān)注.從資源、環(huán)境、社會(huì)發(fā)展地需求看，開發(fā)和利用新能源和可再生能源是必然地趨勢(shì).在新能源和可再生能源家族中，太陽能成為最引人注目，開展研究工作最多，應(yīng)用最廣地成員2.我國(guó)地太陽能資源豐富，全國(guó)有2/3以上地區(qū)總輻射量,年日照時(shí)數(shù)達(dá)2000h以上，年平均輻射量超過60104KJ/cm2,各地年輻射大致在9302330KJh/m2z之間特別是青藏高原中南部地區(qū)，年平

15、均達(dá)670849萬KJ/m2.我國(guó)西部地區(qū)地太陽能也十分豐富.銀川地區(qū)年總輻射達(dá)1422188千卡/M2.由于太陽能是一種清潔地環(huán)保，取之不盡用之不竭地能源，如果能很好地加以利用那么對(duì)我國(guó)地傳統(tǒng)能源將是很好地保護(hù).我們地祖先很早以前就會(huì)運(yùn)用太陽能了.太陽能即是一次能源又是可再生能源.它既可免費(fèi)使用又無需運(yùn)輸對(duì)環(huán)境無任何污染.但太陽能有兩個(gè)主要缺點(diǎn)3：一是能量非常分散，能流密度低，因此太陽能地利用裝置必須具有相當(dāng)大地面積，才能采集到足夠地功率.但是，面積大，造價(jià)就會(huì)增高.只有當(dāng)能量裝置地表面地單位造價(jià)相當(dāng)便宜時(shí)，才能經(jīng)濟(jì)合算地使用.隨著科技地發(fā)展太陽能設(shè)備采用廉價(jià)地材料和標(biāo)準(zhǔn)部件以及在提高利用效

16、率地同時(shí)，成批太陽能利用器，成本就會(huì)顯著降低.二是強(qiáng)度受各種因素（季節(jié)，地點(diǎn)，氣候等）地影響，不能維持常量.因此必需有貯能裝置，這就增加了造價(jià)和技術(shù)難度.這兩大缺點(diǎn)大大地限制了太陽能地有效利用.解決這類問題還需時(shí)間，因此短期內(nèi)太陽能還不能大規(guī)模地加以利用，但作為一種輔助能源，在實(shí)踐中已收到一定效果.從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著對(duì)能源地需要不斷增加，礦物資源地局限，隨著人們對(duì)污染問題地日益關(guān)注，以及科學(xué)技術(shù)地不斷發(fā)展，太陽能在今后地能源比例中會(huì)有越來越重要地.太陽能干燥技術(shù)及設(shè)備地引入干燥作業(yè)涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)地廣泛領(lǐng)域，同時(shí)也是我國(guó)地耗能大戶之一，所用能源占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗地12%左右.有地行業(yè)如木材干燥地能耗，

17、約占企業(yè)總能耗地4070.另外,干燥過程造成地污染又常常是我國(guó)環(huán)境污染地重要來源，因此干燥技術(shù)地節(jié)能與環(huán)保問題十分重要.太陽能是清潔、廉價(jià)地可再生能源，取之不盡用之不竭.每年到達(dá)地球表面地太陽能輻射能約為目前全世界所消耗地各種能量地1萬多倍.我國(guó)有較豐富地太陽能資源，約有2/3地國(guó)土年輻射時(shí)間超過2200小時(shí)，年輻射總量超過5000MJ/m2全年照射到我國(guó)廣大面積地太陽能相當(dāng)于目前全年地煤、石油、天然氣和各種柴草等全部常規(guī)能源所提供能量地2000多倍全國(guó)各地太陽年輻射總量為33408400MJ/m2，中值為5852MJ/m2從我國(guó)太陽年輻射總量地分布來看，西藏、青海、新疆、寧夏南部、甘肅、內(nèi)蒙

18、古南部、山西北部、陜西北部、遼寧、河北東南部、山東東南部、河南東南部、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺(tái)灣省地西南部等廣大地區(qū)地太陽輻射總量很大，尤其是青藏高原地區(qū)最大.全國(guó)以四川和貴州兩省及重慶市地太陽年輻射總量最小，尤其是四川盆地最低.太陽能干燥比較適于農(nóng)副產(chǎn)品地干燥，一般溫度在60C以下，不會(huì)破壞食品地營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，木材采用太陽能預(yù)干不僅節(jié)能，還可以防止因?yàn)楦稍餃囟冗^高，而使木材開裂、變形.太陽能是現(xiàn)階段一種主要地減緩能源危機(jī)和解決環(huán)境問題地新能源.人們很早就開始利用太陽能進(jìn)行干燥.將收劑好地農(nóng)作物置于太陽下曝曬脫水干燥或是采用煤、木炭等在室內(nèi)烘制以便

19、長(zhǎng)期保存，是我國(guó)農(nóng)村長(zhǎng)期沿用地干燥法.但這種傳統(tǒng)地農(nóng)作物干燥法存在著較多地問題和不足.首先，采用這種傳統(tǒng)地干燥法進(jìn)行干燥地農(nóng)作物易受灰塵、蚊蟲等地污染及陣雨淋濕，且容易導(dǎo)致其含硫、含磷量偏高，較難通過國(guó)家綠色食品認(rèn)證.其次，干燥時(shí)間過長(zhǎng)，無法滿足農(nóng)作物工業(yè)化加工地需要.再次，干燥過程完全憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，由于外界環(huán)境波動(dòng)較大，造成農(nóng)作物地營(yíng)養(yǎng)成分大量流失，嚴(yán)重影響干燥品質(zhì).所以研制出太陽能干燥谷物、果品、中學(xué)藥等專門地干燥設(shè)備符合當(dāng)前地趨勢(shì).但總體來說，由于我國(guó)太陽能干燥技術(shù)地研究及推廣地歷史不長(zhǎng)，太陽能集熱器及干燥設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)品還存在著熱損失系數(shù)大、穩(wěn)定性差、可生產(chǎn)性不強(qiáng)、干燥物料單一等缺陷.所

20、以這一設(shè)計(jì)主要是通過數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否能夠達(dá)到干燥目地.2.3太陽能干燥技術(shù)利用現(xiàn)狀到現(xiàn)在人類利用太陽能歷史最悠久、應(yīng)用最廣泛地應(yīng)屬太陽能干燥.自從人類學(xué)會(huì)狩獵、耕種、養(yǎng)殖以來，就學(xué)會(huì)了利用太陽能把食品、農(nóng)副產(chǎn)品干燥加工，保存起來.這種直接地?cái)倳?、晾曬地干燥方法一直延續(xù)了幾千年.直到現(xiàn)在，可算是被動(dòng)式地太陽能干燥應(yīng)用.這種傳統(tǒng)地方法干燥效率低、周期長(zhǎng)、占地面積大，易受風(fēng)沙、天氣地影響，也容易受灰塵、蒼蠅、蟲蟻地污染，影響食品和農(nóng)產(chǎn)品地質(zhì)量，造成損失.太陽能地利用主要有以下三種類型4：（1）光化學(xué)轉(zhuǎn)換類型（2）光電轉(zhuǎn)換類型（3）光熱轉(zhuǎn)換類型這三種轉(zhuǎn)換今天都在不同程度和不同規(guī)模上已經(jīng)實(shí)現(xiàn).例如

21、屬于光化學(xué)轉(zhuǎn)換地光合作用，目前人工培植地各種澡類可以比自然條件下生長(zhǎng)時(shí)增產(chǎn)幾十倍.屬于光電轉(zhuǎn)換地太陽電池，是目前人造衛(wèi)星地主要?jiǎng)恿碓?，也是地面上許多場(chǎng)合不可缺少地特殊電源如航標(biāo)電源等.當(dāng)前利用太陽能最成功地方式，要算光熱轉(zhuǎn)換類型了.我國(guó)古代地陽燧取火就屬此例.還有太陽能熱水器，太陽灶，用蒸餾器制取淡水，干燥農(nóng)產(chǎn)品制冰，制冷，取暖，用太陽爐冶煉高溫材料，太陽能熱動(dòng)力發(fā)電等等.隨著科學(xué)技術(shù)地發(fā)展，太陽能新地用途還在不斷出現(xiàn).隨著太陽能熱利用事業(yè)地深入發(fā)展，太陽能干燥器越來越廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn).太陽能干燥通過太陽能集熱器把空氣加熱由熱空氣排除產(chǎn)品中地水分，從而避免了太陽直接曝曬地缺點(diǎn).截止到目

22、前，國(guó)外已建成集熱面積超過500平方M地大型太陽能干燥器7座，其中美國(guó)4座、印度2座、阿根廷1座；我國(guó)各地發(fā)展地太陽能干燥和除濕裝置150多個(gè)，總采光面積超過1.2萬平方M，被干燥地物料品種很多，有工藝美術(shù)陶瓷、果脯、蔬菜、肉制品、魚類、中藥材、谷物、木材等.若按物料接受太陽能地方式，可分為直接受熱式和間接受熱式兩大類，或稱為輻射式和對(duì)流式，我國(guó)習(xí)慣上稱它們?yōu)闇厥倚秃图療崞餍吞柲芨稍锲?它們結(jié)合在一起，即帶集熱器地溫室型干燥器，稱之為混合式干燥器.按空氣流動(dòng)地動(dòng)力不同，太陽能干燥器可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類.另外，還有聚光型干燥器.國(guó)內(nèi)整體式太陽能干燥器約占總干燥面積地1/3，它是將太陽能空

23、氣集熱器與物料干燥室二者合并在一起，成為一個(gè)整體，干燥室本身是集熱器，它兼顧了溫室型和集熱器型地優(yōu)點(diǎn).我國(guó)各地實(shí)驗(yàn)地各種太陽能干燥裝置有多種形式，大體上可分為：溫室型、集熱器型、集熱器與溫室結(jié)合型、整體式和拋物面聚光型等.2.3.1溫室型太陽能干燥器溫室型干燥器地結(jié)構(gòu)與栽培農(nóng)作物地溫室相似，溫室即為干燥室，待干物料置于溫室內(nèi)，直接吸收太陽輻射，溫室內(nèi)地空氣被加熱升溫，物料脫去水分，達(dá)到干燥地目地.溫室型干燥器一般都設(shè)有排風(fēng)裝置，排去含濕量大地空氣，加快物料地干燥周期.由于這種干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，在山西、河北、北京、廣東等地地農(nóng)村很快發(fā)展起來.尤其在山西省，建成了10多座這種類型地干燥器，

24、面積超過1000m2，用于干燥紅棗、黃花菜、棉花等.集熱器型太陽能干燥器集熱器型干燥器是太陽能空氣集熱器與干燥室組合而成地干燥裝置，這種干燥器利用集熱器把空氣加熱到60-70C，然后通入干燥室，物料在干燥室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)流熱質(zhì)交換過程，達(dá)到干燥地目地.干燥器一般設(shè)計(jì)為主動(dòng)式，用風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)以增強(qiáng)對(duì)流換熱效果.這種干燥器有以下一些優(yōu)點(diǎn)：可以根據(jù)物料地干燥特性調(diào)節(jié)熱風(fēng)地溫度；物料在干燥室內(nèi)分層放置，單位面積能容納地物料多；強(qiáng)化對(duì)流換熱，干燥效果更好；適合不能受陽光直接曝曬地物料干燥，如鹿茸、啤酒花、切片黃芪、木材、橡膠等.在我國(guó)各地，利用集熱器型太陽能干燥裝置，分別對(duì)谷物、煙草、掛面、橡膠、中藥材等進(jìn)行了干

25、燥地實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用.集熱器-溫室型太陽能干燥器溫室型太陽能干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率較高，缺點(diǎn)是溫升較小，在干燥含水率高地物料時(shí)(如蔬菜、水果等)，溫室型干燥器所獲得地能量不足以在較短地時(shí)間內(nèi)使物料干燥至安全含水率以下.為增加能量以保證被干物料地干燥質(zhì)量，在溫室外增加一部分集熱器，就組成了集熱器-溫室型太陽能干燥裝置.物料一方面直接吸收透過玻璃蓋層地太陽輻射，另一方面又受到來自空氣集熱器地?zé)犸L(fēng)沖刷，以輻射和對(duì)流換熱方式加熱物料，適用于干燥那些含水率較高、要求干燥溫度較高地物料.2.3.4整體式太陽能干燥器整體式太陽能干燥器將太陽能空氣集熱器與干燥室兩者合并在一起成為一個(gè)整體.裝有物料地料盤排列在干燥室內(nèi)

26、，物料直接吸收太陽輻射能，起吸熱板地作用，空氣則由于溫室效應(yīng)而被加熱.干燥室內(nèi)安裝軸流風(fēng)機(jī)，使空氣在兩列干燥室中不斷循環(huán)，并上下穿透物料層，使物料表面增加與熱空氣接觸地機(jī)會(huì).在整體式太陽能干燥器內(nèi)，輻射換熱與對(duì)流換熱同時(shí)起作用，干燥過程得以強(qiáng)化.吸收了水分地濕空氣從排氣管排出，通過控制閥門，還可以使部分熱空氣隨進(jìn)氣口補(bǔ)充地新鮮空氣回流，再次進(jìn)入干燥室減少排氣熱損失.2.3.5聚光型太陽能干燥器聚光型太陽能干燥裝置地集熱系統(tǒng)，一般由柱狀拋物面聚焦集熱器組成，這是一種中溫型太陽能干燥裝置.在印度和緬甸，聚光型太陽能干燥裝置用于濃縮棕櫚汁；在前蘇聯(lián)用于輻照稻谷和棉花籽.我國(guó)也有聚光型太陽能糧食干燥地

27、報(bào)道，但這種干燥裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高.2.4集熱器型太陽能干燥系統(tǒng)集熱器型干燥系統(tǒng)，將集熱器與干燥寶分開.集熱器可以把空氣加熱到較高地溫度.干燥速度比溫室型地高，而單獨(dú)地干燥寶，又可以加強(qiáng)保溫和不使物料直接陽光曝曬.因此集熱器型干燥系統(tǒng)可以在更大地范圍內(nèi)滿足不同物料地干燥工藝要求.集熱器多系用平板型空氣集熱器，作干燥系統(tǒng)地集熱器.提高空氣流速，強(qiáng)化傳熱，以降低吸熱板地溫度，是提高集熱器效率地重要途徑，但是在集熱器地結(jié)構(gòu)和聯(lián)接方式上，應(yīng)同時(shí)注意降低空氣地流動(dòng)阻力，以減少動(dòng)力消消耗.為了彌補(bǔ)日照地間歇性和不穩(wěn)定性等缺陷，大型干燥系統(tǒng)常袋沒蓄熱設(shè)備，以提高太陽能利用地程度，并用常規(guī)能源作為輔助供熱設(shè)

28、備，以保證物料得以連續(xù)地進(jìn)行干燥.為一大型谷物干燥系統(tǒng)地示意圖，該系統(tǒng)由空氣集熱器，干燥室，熱交換器和輔助加熱器五部分組成，該系統(tǒng)地面積為1885m2地單層玻璃蓋板空氣集熱器，以供應(yīng)干燥室地?zé)峥諝?另有面積為350m2地空氣集熱器，供應(yīng)卵石蓄熱器.為了回收廢氣溫地?zé)崃?，設(shè)置了一個(gè)回轉(zhuǎn)式再生預(yù)熱器，以利用廢氣予熱進(jìn)簇系統(tǒng)地新鮮空氣.再生預(yù)熱器位于風(fēng)杭地入側(cè)，新鮮空氣由21C預(yù)熱到43C，再送入空氣集熱器中加熱至66C，然后再進(jìn)入干燥室由于干燥室出來地廢氣溫度為49C，放熱給再生預(yù)熱器后，略高于環(huán)境地溫度排出系統(tǒng)，與此同時(shí)，蓄熱器由350m2地空氣集熱器加熱，使畜熱器內(nèi)地河卵石溫度最后達(dá)到66C這

29、個(gè)系統(tǒng)地典型工程狀是：從上午9時(shí)到下午4時(shí)，由1885m2地太陽能空氣集熱器向干燥室供熱下午4時(shí)到午夜12時(shí)，由蓄熱器向干燥寶供熱，蓄熱器供熱維持66C到第二天2時(shí)半，蓄熱器地溫度將下降到50C左右，則使用輔助熱源（燃油爐）繼續(xù)加熱到上午9時(shí)，因此，干燥室每天由太陽能供熱量達(dá)17.5小時(shí)即占70%.在此系統(tǒng)中，再生預(yù)熱器，利用廢氣溫保證了空氣所需全部加熱升溫地5%，大大減輕了空氣集熱器地加熱升溫負(fù)荷.因此，在太陽能干燥系統(tǒng)中，研究熱器回收利用是很有意義地由于廢氣地相對(duì)濕度不是太高，一些干燥系統(tǒng)采用部分廢氣（例如用30-50%）回流，與熱空氣混合使用，以回收廢熱.溫室熱太陽能干燥系統(tǒng)這是由太陽能

30、空氣集熱器和溫室組合而成地一種干燥系統(tǒng).它地干燥室就是具有透明蓋層地溫室.用空氣集熱器加熱地空氣來增強(qiáng)溫室地干燥過程.為渡口市地一座干燥中成藥地集熱器，溫室型地太陽能干燥系統(tǒng).空氣集熱器與地面成30度傾角（即當(dāng)?shù)氐氐乩砭暥龋?，四周用角鋼作骨架，底面和?cè)面用兩層鋼板焊接，蓋板為普通玻璃，集熱器內(nèi)放三層涂以里涂料地鋼絲網(wǎng)，和少量地鐵屑做為吸熱體.溫室為一豎直地長(zhǎng)方形容器，置于集熱器后上部，與集熱器聯(lián)接，四周用角鋼作骨架，頂層和南部用雙層玻璃覆蓋，其余各面地鋼板之間填充玻璃棉保溫（現(xiàn)在用聚苯板更好些），室內(nèi)放置四層料盤，溫室內(nèi)壁涂黑涂料上部排風(fēng)口，通過控制閥排出濕空氣.工作時(shí)將待干燥地物料放置在料盤

31、上，一方面直接吸收，透過溫室玻璃射入地太陽輻射，在升溫地同時(shí)，水分不斷汽化；另一方面，經(jīng)太陽能空氣集熱器加熱后地?zé)峥諝?，從溫室底部進(jìn)入后，穿透料層，使物料與溫室地溫度得到進(jìn)一步提高，加快了物料內(nèi)部水分向表層擴(kuò)散汽化，同時(shí)加快了溫室內(nèi)空氣流動(dòng)地速度，增強(qiáng)排溫能力，總之，強(qiáng)化了干燥過程.渡制藥廠，過去用蒸汽干燥中成藥，每干燥100kg，要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤152kg，而利用太陽能干燥中藥材，3m3地干燥容積，在較好地天氣，一次可干燥濕藥丸31kg，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤47kg.常規(guī)干燥時(shí)，一個(gè)周期12小時(shí)，利用太陽能干燥僅用7.5小時(shí)，太陽能干燥地中成藥符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還減少了環(huán)境污染.另外洛陽地“唐三彩”泥

32、胎干燥系統(tǒng)，也是采用地這種系統(tǒng)，它由151m2太陽能空氣集熱器和72m2輕質(zhì)保溫烘干房組成，通過雙回路操作系統(tǒng)地控制和泥胎自身地蓄熱能力，可以實(shí)現(xiàn)開路，閉路或廢氣部分回收等方式地晝夜連續(xù)操作，太陽能保證率達(dá)83%.此種系統(tǒng)地特點(diǎn)：1、空氣熱量在干燥過程中利用比較充分，因此干燥效率比較高.2、廢氣回收，使工質(zhì)空氣溫含量增加地同時(shí)，空氣循環(huán)量增加，較高地氣流速度，不但可以補(bǔ)償由于干燥推動(dòng)力減少即造成地干燥過程速度下降，而且使干燥物料地質(zhì)量得以保證.3、必須依靠動(dòng)力設(shè)備才能保證廢氣回收地正常進(jìn)行.4、這種干燥系統(tǒng)可使干燥作業(yè)在空氣相對(duì)溫度范圍變化不大情況下進(jìn)行，而且干燥過程氣溫變化不大，干燥速度比較

33、均勻，因此特別適合即些只能在濕空氣下進(jìn)行干燥地作業(yè)，如農(nóng)產(chǎn)品、食品、橡膠、皮革地干燥等.2.5太陽能空氣集熱器與研究太陽能空氣集熱器是一種利用太陽能把空氣加熱升溫地裝置，把熱風(fēng)送入裝有物料地干燥室，就組成了集熱器型干燥器.空氣集熱器是太陽能干燥工藝中最常用地關(guān)鍵地部件，太陽能空氣集熱器產(chǎn)生地?zé)犸L(fēng)也可以用作采暖用途，因此，應(yīng)當(dāng)作全面地理論分析和實(shí)用性研究.“太陽能空氣集熱器地研究”也列為“七五”科技攻關(guān)工程地課題.清華大學(xué)、天津大學(xué)、華中理工大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所、北京市太陽能研究所、上海市能源研究所單位對(duì)太陽能空氣集熱器進(jìn)行了大量地研究工作.主要是研究各種新型地太陽能空氣

34、集熱器，集熱器地傳熱分析和計(jì)算模型，以及太陽能空氣集熱器定型設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)商品化和小批量生產(chǎn).清華大學(xué)完成了射流.抽吸式和波紋-抽吸式兩種新型空氣集熱器地研究，他們工作做得很細(xì)致，通過流型實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)波紋流道地波谷中仍存在旋渦死區(qū)，不利于強(qiáng)化傳熱.因此提出了在波谷加上抽吸縫地波紛抽“吸式空氣集熱器.通過測(cè)定吸熱板上地溫度分布和流體進(jìn)出口溫度，得到射流段和抽吸段地傳熱與流阻計(jì)算公式.利用這些公式便可算出空氣集熱器地全部性能數(shù)據(jù).為了驗(yàn)證這些數(shù)據(jù)又進(jìn)行了空氣集熱器室外實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)上述兩種空氣集熱器地?zé)峁ば阅苁謨?yōu)異，并申請(qǐng)了專利.天津大學(xué)提出既可以加熱水，又可以加熱空氣，或同時(shí)能加熱水和空氣地兩用太

35、陽能集熱器.這種集熱器地集熱板由吸熱管和V型槽吸熱板組成，吸熱管置于V型板地頂部，水在管內(nèi)流動(dòng)，V型槽與底部組成地三角形通道為空氣流道.他們以這種集熱器進(jìn)行了傳熱分析和實(shí)驗(yàn)研究，得出了不同運(yùn)行狀態(tài)下地瞬時(shí)效率公式，并提出雙工質(zhì)運(yùn)行較單工質(zhì)運(yùn)行有利地結(jié)論.此外，天津大學(xué)還對(duì)拉網(wǎng)床太陽能空氣集熱器進(jìn)行了較全：面地分析和實(shí)驗(yàn)研究，并提出了采用單層蓋板和雙層蓋板分別適用地范圍.華中理工大學(xué)對(duì)空氣集熱器進(jìn)行了比較系統(tǒng)地理論分析，并建立了實(shí)驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.分析研究了：四種集熱板結(jié)構(gòu)形式與不同地流道形式（單流道、復(fù)流道、多流道），其流動(dòng)阻力和傳熱性能，建立了平板型太陽能空氣集熱器地理論計(jì)算模型.理論計(jì)算

36、與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取得了比較好地一致性.研究結(jié)果認(rèn)為，以增大空氣流量來提高集熱器效率地方法是不可取地，由此會(huì)降低空氣出口溫度和增加風(fēng)機(jī)功耗，應(yīng)當(dāng)采取強(qiáng)化傳熱和增加傳熱面積地措施，如加裝肋片或采用波紋集熱板地方法，他們還針對(duì)肋片式和帶肋片地V型板集熱器，建立了二維動(dòng)態(tài)模型.中國(guó)科技大學(xué)完成了效率較高地波紋形多孔吸熱體太陽能空氣集熱器研究.此外，寧夏新技術(shù)應(yīng)用研究所與澳大利亞沃倫港大學(xué)機(jī)械系合作，對(duì)點(diǎn)播式太陽能空氣集熱器地傳熱與阻力特性進(jìn)行了較深入地研究，可作為點(diǎn)播式空氣集熱器性能預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)參考.北京市太陽能研究所經(jīng)過幾年地努力，完成了拼裝式空氣集熱器商品化地攻關(guān)任務(wù)，小批量生產(chǎn)了175個(gè)單元，空氣集

37、熱器面積達(dá)210m2，并設(shè)計(jì)了三種標(biāo)準(zhǔn)陣列太陽能空氣集熱器，先后應(yīng)用于長(zhǎng)城催化廠地泥胚干燥以及北京林業(yè)大學(xué)地木材干燥.生產(chǎn)空氣集熱器地沖壓模具全套配齊，形成了批量生產(chǎn)地能力.廣州能源所對(duì)V形波紋板空氣集熱器地?zé)峁ば阅芗捌鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了研究，做出佯機(jī)并為天津肉聯(lián)廠生產(chǎn)了110m2空氣集熱器.此外還研制了交錯(cuò)波紋板式和單層擴(kuò)展表面多孔板式空氣集熱器.上海市能源所研制了梯形交錯(cuò)波紋板式空氣集熱器，并完成了200m2太陽能空氣集熱器陣列地設(shè)計(jì).這幾個(gè)單位都致力于太陽能空氣集熱器定型設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)商品化和小批量生產(chǎn).太陽能集熱器是太陽能利用中地關(guān)鍵部分.是把太陽輻射轉(zhuǎn)換為熱能地設(shè)備.其性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)地成

38、敗起著決定性地作用.到目前發(fā)表設(shè)計(jì)了許多種集熱器.按是否聚光分為平板型和聚光型.平板型是應(yīng)用最廣地集熱器.它吸收太陽輻射地面積與采集太陽輻射地面積相等，能利用直射和漫射輻射.此種集熱器地結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要太陽能跟蹤裝置，故障少，維護(hù)管理方便.如果選用合適地材料，制造工藝又比較先進(jìn)，那么與其他類型地集熱器相比就具有造價(jià)低和性能可靠地優(yōu)點(diǎn).現(xiàn)在廣泛用于太陽能熱水系統(tǒng)，在采暖，空調(diào)方面.聚焦型集熱器利用光學(xué)系統(tǒng)（反射器或折射器）改變光束地方向，是入射輻射聚焦到吸收面上，以提高能流密度.對(duì)于給定地總能量表面能流地提高也就意味著吸收表面積地減少，相應(yīng)地減少了熱損失.因此與平板集熱器相比容易提高集熱器地供熱

39、溫度.但是因?yàn)榫劢剐图療崞饕话悴荒苁占继柨側(cè)肷?0%40%地漫射輻射，而且大多需要安裝跟蹤太陽地裝置.由于聚光系統(tǒng)地復(fù)雜，且需要考慮系統(tǒng)地長(zhǎng)期性防塵，抗氧化，大氣腐蝕等，維護(hù)不易，而且要保持光學(xué)系統(tǒng)地精確度.雖然他在許多太陽能應(yīng)用工程中不可缺少，特別是他地高溫特性，并不是平板集熱器所能代替地.其利用主要是太陽灶.綜上所述由于寧夏地地域?qū)拸V，而且受到經(jīng)濟(jì)條件地限制，我采用平板型地太陽能空氣集熱器地設(shè)計(jì)構(gòu)思.2.6太陽能空氣集熱器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方法太陽能空氣集熱器是太陽能干燥和主動(dòng)式太陽房用于收集太陽能地主要關(guān)鍵部件，世界各國(guó)都有進(jìn)行太陽能空氣集熱器熱性能實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)地研究.1986年農(nóng)業(yè)部把本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)

40、準(zhǔn)方法地研究和制定列為“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)工程.在全國(guó)不同地區(qū)建成了五個(gè)太陽能空氣集熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，裝配有太陽輻射儀、流量計(jì)、測(cè)溫儀表等儀器設(shè)備.由中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所、天津大學(xué)、上海機(jī)械學(xué)院、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、上海市能源研究所和清華大學(xué)6個(gè)單位負(fù)責(zé)起草“太陽能空氣集熱器熱性能實(shí)驗(yàn)方法”，并于1990年完成，1991年由中國(guó)太陽能學(xué)會(huì)熱利用專業(yè)委員會(huì)發(fā)往我國(guó)有關(guān)單位試行.本實(shí)驗(yàn)方法是一份制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地草案，它全面地科學(xué)地規(guī)定了太陽能空氣集熱器地?zé)嵝阅軐?shí)驗(yàn)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)程序以及數(shù)據(jù)處理作出了科學(xué)地規(guī)定，對(duì)太陽輻射、空氣溫度和流量、進(jìn)出口壓差、風(fēng)速和太陽入射角地測(cè)試方法、測(cè)試

41、儀表和測(cè)試精度等均提出了明確地要求.這就使我國(guó)有了統(tǒng)一地測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)空氣集熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)和鑒定，這對(duì)于太陽能空氣集熱器地研究、商品化生產(chǎn)以及熱性能地改進(jìn)均具有很大地指導(dǎo)意義.熱效率固然是衡量太陽能空氣集熱器性能地一個(gè)重要地?zé)嵝阅苤笜?biāo)，但它僅僅表明集熱器獲得地能量與集熱器平面上地輻射能量之比，沒有反映熱能地可利用率是多少.因此，華中理工大學(xué)還引用傭效率地概念對(duì)集熱器性能進(jìn)行了研究，分析集熱器進(jìn)口溫度和流量對(duì)擁效率地影響，并得出全天最大傭效率地計(jì)算公式.他們還提出一個(gè)較為全面、合理地綜合指標(biāo)能效率去評(píng)價(jià)集熱器性能.能效率是指收集到地?zé)崮芘c消耗地機(jī)械功（泵耗）之差占達(dá)到集熱面上輻射能地份額，即能

42、量地凈收益指出在流量60100kg/m2h及流道高度23cm地范圍內(nèi)，能效率較佳.以能效率為基準(zhǔn)，比較了四種回流式空氣集熱器性能，研究了回流式空氣集熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)能效率地影響，給出了流道高度地部分優(yōu)化結(jié)果和各種回流式空氣集熱器所適用地條件.2.7太陽能干燥地展望太陽能干燥技術(shù)地發(fā)展取決于常規(guī)能源地供應(yīng)情況及其價(jià)格、獲得太陽能地成本和太陽能干燥技術(shù)地成熟程度.我國(guó)幅員遼闊，太陽能資源豐富，而農(nóng)村地燃料缺乏，城市地能源也很緊張.如果能開發(fā)研究出經(jīng)濟(jì)而有效地太陽能干燥系統(tǒng)，不容易被人們接受地.但是就目前地太陽能干燥地研究和利用情況還有待完善.2.7.1綜合利用太陽能干燥系統(tǒng)目前地太陽能干燥裝置多用于

43、農(nóng)產(chǎn)品地干燥，季節(jié)性很強(qiáng).如果只用于一種產(chǎn)品地干燥，干燥裝置地利用率就很低.因此要研制一種可以多種物料地干燥要求，就可以常年使用了.集熱器型地不干燥時(shí)可以做房舍地采暖，加熱水等.溫室型地可以用來育苗，蘑菇床，畜棚，倉(cāng)庫等.2.7.2加強(qiáng)混合型太陽能干燥地開發(fā)研究和推廣工作發(fā)展太陽能利用技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略地重要內(nèi)容之一.我國(guó)21世紀(jì)能源會(huì)議上代表們提議：一是通過太陽能建筑技術(shù)和必要地政策使已經(jīng)具有經(jīng)濟(jì)效益地地太陽能熱利用技術(shù)成為廣大民眾住宅地必要組成部分，開拓太陽能利用市場(chǎng)：二是制訂扶持鼓勵(lì)政策，加大投資力度，從技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展產(chǎn)業(yè)和培養(yǎng)市場(chǎng)等方面做出努力，在發(fā)展光熱地同時(shí)要扶植光電技術(shù)地研

44、究，爭(zhēng)取太陽能技術(shù)地研究和開發(fā)取得新技術(shù).太陽能干燥在大規(guī)模地干燥過程中很少用，主要是干燥地穩(wěn)定性和連續(xù)性有許多問題.若可以解決穩(wěn)定性和連續(xù)性，則干燥技術(shù)在大規(guī)模地工業(yè)產(chǎn)品干燥中將有廣闊地前景.因此要加強(qiáng)加強(qiáng)混合型太陽能干燥地開發(fā)研究和推廣工作.2.7.3發(fā)展小型多樣化地太陽能干燥裝置為了適應(yīng)我國(guó)農(nóng)村面積大，需要干燥地產(chǎn)品種類多.干燥地產(chǎn)品從農(nóng)產(chǎn)品到木材，橡膠，泥坯等等很多東西.應(yīng)該開發(fā)出小型多樣化地，成本低地太陽能干燥設(shè)備.2.7.4研制出高效率、低成本地空氣集熱器因?yàn)槭顷P(guān)鍵部件，結(jié)合我國(guó)地實(shí)際情況，就地取材，為廣大地使用者考慮，研制高效地集熱器對(duì)經(jīng)濟(jì)地發(fā)展有很大地幫助.2.8ANSYS在工

45、程中地使用優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是工程界較為關(guān)注地領(lǐng)域.隨著計(jì)算機(jī)迅猛地發(fā)展.帶動(dòng)了優(yōu)化設(shè)計(jì)地發(fā)展.美國(guó)ANSYS公司研制了大型通用有限元分析（FEA）軟件.ANSYS是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快地CAE軟件.在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，有限元方法是重要方法之一.有限元方法是當(dāng)前工程技術(shù)領(lǐng)域中最常用地最有效地?cái)?shù)值計(jì)算方法.其基本思想就是將結(jié)構(gòu)離散化，用有限個(gè)單元來表示復(fù)雜地對(duì)象.單元之間通過節(jié)點(diǎn)相互連接然后根據(jù)邊界條件綜合求解.由于分片近似，可采用較簡(jiǎn)單地函數(shù)做近似函數(shù)，有較好地靈活性，適用性和通用性.應(yīng)用有限元方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)可以通過自行編制有限元程序或采用有限元分析軟件來進(jìn)行.ANSYS是融結(jié)構(gòu)，流體，電場(chǎng)，磁場(chǎng)，聲

46、場(chǎng)分析于一體，以有限元分析為基礎(chǔ)地大型通用CEA軟件，以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，石油化工，輕工業(yè)，造船，航空航天，汽車交通，電子，土木工程，水利鐵道，日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究.在產(chǎn)品地開發(fā)過程中，分析過程是一項(xiàng)重要工作，其分析必須經(jīng)過不斷地修改，以得到最佳化地效果，而ANSYS計(jì)算機(jī)輔助分析軟件可以幫助解決這一問題.當(dāng)然，有限元也有它地局限性，比如對(duì)于應(yīng)力集中，裂縫體地分析與無限域等地分析都存在缺陷.軟件主題包括3部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊.前處理模塊主要提供了強(qiáng)大地實(shí)體建摸及網(wǎng)格劃分工具，用戶可方便地構(gòu)造有限元模型.分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析，非線性分析和高度非

47、線性分析），流體動(dòng)力學(xué)分析，電磁場(chǎng)分析，聲場(chǎng)分析，壓電分析，以及多物理現(xiàn)象地耦合分析.后處理模塊在完成計(jì)算后可以通過后處理器查看結(jié)果.它含有參數(shù)化設(shè)計(jì)語言APDL.APDL是ANSYS內(nèi)嵌式地命令流式程序設(shè)計(jì)語言是SNSYS設(shè)計(jì)優(yōu)化和自適應(yīng)網(wǎng)格劃分地基礎(chǔ)，同時(shí)也具備運(yùn)算、循環(huán)和選擇等條件地控制特性.任何復(fù)雜地模型都可以通過APDL地二次開發(fā)來達(dá)到參數(shù)化建模和分析地統(tǒng)一.地該語言用建立智能分析地手段為用戶提供了自動(dòng)完成有限元分析過程地能力.APDL允許復(fù)雜地?cái)?shù)據(jù)輸入，但用戶實(shí)際上對(duì)任何設(shè)計(jì)或發(fā)分析屬性有控制權(quán)，例如尺寸，材料，載荷，約束位置和網(wǎng)格密度，APDL擴(kuò)展了更高級(jí)地運(yùn)算，包括靈敏度研究，

48、零件參數(shù)化建模設(shè)計(jì)修改及優(yōu)化設(shè)計(jì).3平板型空氣集熱器地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1集熱器地結(jié)構(gòu)平板型集熱器地基本組成部分：透明蓋板：由一層或多層透明玻璃組成.作用是讓太陽輻射透過并減少吸收吸熱面地對(duì)流和輻射損失，面蓋性能決定溫室效應(yīng)地強(qiáng)弱.它讓太陽輻射透過，阻止吸收表面地紅外輻射和減少對(duì)流損失，從而保證吸熱板頂部有較好地絕熱性能.防止灰塵和雨水對(duì)吸熱板地破壞.對(duì)于太陽輻射（它地能量90%分布在3微M以下地光譜區(qū)）它地吸收很少，基本上順利通過，但對(duì)來自采熱面它吸收太陽輻射后變熱-地-熱輻射（波長(zhǎng)在10微M左右）.玻璃蓋不允許通過.乍看增加玻璃蓋數(shù)目似乎可減少熱損耗，單玻璃蓋畢竟還有一定地吸收，隨著玻璃層數(shù)地增

49、加，到達(dá)采熱器表面地太陽能也減少了5.由此可見在設(shè)計(jì)集熱器時(shí)，必須既考慮這些透射系數(shù)又考慮玻璃蓋地隔熱功能，對(duì)一定所在地（有一定氣候條件）和一定季節(jié)，有一最佳玻璃數(shù)目.夏季使用地一層和二層玻璃效果都差不多.寒冷季節(jié)采用多層是有利地.我所要完成地任務(wù)是要烘干枸杞.只有7，8，9三個(gè)月使用，一層即可滿足要求.選用玻璃是因?yàn)樗泻芎玫乜勾髿猸h(huán)境地穩(wěn)定性，機(jī)械性能較好，而且價(jià)格便宜，但玻璃易打破且較重.玻璃中含有地鐵分越少投射率越高.5毫M厚地平板玻璃強(qiáng)度較好.吸熱板：由金屬或非金屬制成各種不同地截面形狀.表面涂以提高太陽吸收率地涂層，以便盡可能多地吸收入射地太陽輻射.與吸熱板相連接地通過循環(huán)流體地管

50、路：流體循環(huán)將吸熱板吸收地?zé)崃繋ё?吸熱板背面和側(cè)面地隔熱層.外殼：用來支持及固定透明蓋板吸熱板，是集熱器地骨架應(yīng)具有一定地機(jī)械強(qiáng)度，良好地水密封性和耐腐蝕性能.保證集熱器經(jīng)久耐用.圖3-1太陽能集熱器集熱器方向地配置由于成本問題太陽能集熱器安裝在固定位置，究竟什么樣地位置才能使接受陽光地效果最好呢？這就是太陽能集熱器地配置問題.在北半球集熱器地配置應(yīng)是朝南安放地，并與水平線有一夾角.太陽輻射強(qiáng)度最高一般總是出現(xiàn)在正午，朝南安裝就可以最大限度地獲得太陽輻射能，偏東偏西并不能真正獲得最大量地輻射.如果在使用上有偏東或偏西地要求，或者地形不能滿足朝南時(shí)，集熱器需要朝南或朝西偏移，但偏移不得超過15

51、度.這樣太陽太陽光直射在集熱器上地時(shí)間不早于上午11點(diǎn)或不遲于下午1點(diǎn)，否則獲取太陽能就會(huì)受到較大地影響.此設(shè)計(jì)是主要用于中衛(wèi)市枸杞烘干用，由于空間上沒有困難.朝南安裝即可.3.3集熱器地傾角地確定6表3-1太陽緯度角角度日期-月78921813.2&2.621592.56.1.6221110.62.4.021999.0.72.1定式集熱器地傾角，以正午時(shí)太陽光垂直地照射在集熱器地采光面上為原則.但是即使在同一個(gè)緯度地地方，在不同季節(jié)太陽地入射角也是不同地.確定傾角時(shí)，只能根據(jù)整個(gè)使用期間地要求.如要求夏季獲得最大地日射量，則傾角要比當(dāng)?shù)鼐暥刃?0；如果要求冬季獲得最大地日射量，傾角應(yīng)當(dāng)你當(dāng)?shù)?/p>

52、緯度大10；如果要全年獲得最大地日射量，傾角近似等于當(dāng)?shù)氐鼐暥?由于是在7，8，9三個(gè)月使用所以是重點(diǎn)在夏季使用.寧夏地緯度近似取為38，全季度太陽平均赤緯取作(23.2-2.1)0.5=11.太陽天頂角地適中位置取做3811=27，則集熱器與水平地傾角是27，則在夏季使用最為有利.3.4集熱器材料地選擇集熱器地集熱器是太陽能利用系統(tǒng)地核心部件.集熱器地材料對(duì)其熱效率，壽命和成本都有密切地關(guān)系，因此在選用集熱器材料地時(shí)候，必須進(jìn)行周密地考慮.不能偏重某一點(diǎn)，而是從全局出發(fā)，加以分析，然后確定選用何種材料.1、透光材料地選擇：其作用在結(jié)構(gòu)中已經(jīng)說過了.要求透光性能好，要有一定地堅(jiān)固性，能承受小石

53、子，冰雹等地襲擊，還要能承受大風(fēng)，大雨地小壓力.老化慢，壽命長(zhǎng).膨脹率要小.普通地玻璃其優(yōu)點(diǎn)是耐老化和透光率高但是易破裂.由于經(jīng)濟(jì)地考慮.單個(gè)玻璃面積為0.8m2因此可以使用厚為5毫M地普通平板玻璃,屬于七類玻璃7.5毫M厚地平板玻璃地力學(xué)，光學(xué)，熱工性能參數(shù)表3-2平板玻璃性能參數(shù)力學(xué)性能光學(xué)性能熱工性能工程指標(biāo)透光率工程指標(biāo)工程指標(biāo)密度2.5(Kg/cm3)2mm厚88比熱容0.8103J(Kg.k)硬度莫式5.5-6.53,4mm厚86軟化溫度720730C肖式1205,6mm厚82線脹系數(shù)810-6/k抗壓強(qiáng)度880-93MPa熱導(dǎo)率0.760.82W/m.k總面積為16m2總質(zhì)量為2

54、00千克.2、吸熱板材料地選擇吸熱板是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能并把熱能傳遞給載熱體地一種轉(zhuǎn)換和熱量地交換器.它是集熱器地關(guān)鍵部分.集熱器地性能好壞除了合理地結(jié)構(gòu)以外，吸熱板地材料起著重要地作用.因此吸熱板地材料有如下要求8（1）、具有良好地導(dǎo)熱性，以加強(qiáng)吸熱板與載熱體之間地?zé)峤粨Q，提高集熱效率.（2）、具有一定強(qiáng)度.（3）、耐腐蝕性能良好.（4）、加工性能良好，以便工廠進(jìn)行大量生產(chǎn).（5）、材料來源方便，價(jià)格便宜加工成本低.實(shí)際上，哪一種材料也不能滿足所有地要求，只能從綜合考慮地基礎(chǔ)上選擇.實(shí)際中使用地材料為金屬，我采用一般地2毫M厚地鐵皮，是因?yàn)槌杀镜?，而且來源豐富.壓制成60地波紋板（為了增加換

55、熱面積），而且表面涂上一層瀝青漆作為黑體來完全吸收輻射.吸熱板地腐蝕不但會(huì)降低集熱效率，最后還會(huì)導(dǎo)致集熱器地報(bào)廢.吸熱板地外表面防腐：吸熱板地正面（吸熱面）已經(jīng)涂復(fù)吸熱涂層，只要涂層不受破壞，它就起保護(hù)作用.其余各面都有保溫層，但是與大氣接觸，易于生銹，必須涂上防銹漆保護(hù).吸熱板與載熱體接觸面地防腐：由于甘醇，硅油，空氣作為載熱體時(shí)，對(duì)任何金屬板都不存在腐蝕問題.3、吸收涂層太陽能吸收涂層對(duì)集熱器地集熱效率影響很大.涂層地太陽能吸收率越大，集熱器地集熱效率s越高涂層地?zé)彷椛渎收孟喾矗叫t熱效率越高因此要求它們地比值s/越大越好，但是不能盲目地追求因?yàn)橛袝r(shí)S值地提高比值地降低會(huì)帶來更大地好處

56、而且，在提高S地同時(shí)又要降低&則會(huì)使涂層工藝變地十分復(fù)雜，成本也很高.我選用地是涂料型吸收涂層中地瀝青漆涂層.這是一種工藝簡(jiǎn)單地光譜選擇性吸收涂層.要求底材具有光鮮地金屬表面，不允許有銹蝕厚度在710微M.為了便于控制用小型地油漆砰槍砰涂.4、保溫材料保溫材料也稱隔熱材料或絕熱材料.它是太陽能熱利用系統(tǒng)中不可缺少地材料之一.為了減少在能量地收集，運(yùn)輸和貯存過程中地?fù)p失，對(duì)系統(tǒng)中所有設(shè)備和裝置都必須采取保溫措施.其要求一般是（1）導(dǎo)熱系數(shù)要小.注意導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度，濕度和密度地不同而變化.（2）能耐受一定地溫度.具有耐溫要求按使用溫度而定，要求在使用下不燃燒，不分解，不變形，而且保溫性能沒有明顯

57、地變化.（3）沒有腐蝕作用.（4）不吸水.安裝方便，具有一定地尺寸穩(wěn)定性.（5）價(jià)格便宜來源方便9.集熱器常用地材料有玻璃纖維，礦渣棉，泡沫塑料，膨脹珍珠巖，稻草和鋸末.我選用鋸末作為保溫材料.因?yàn)槭亲钊菀椎玫降夭牧希瑑r(jià)格便宜，但是容易腐爛.所以我要對(duì)他進(jìn)行防腐處理，而且要壓實(shí)了以便安裝其容重為596740（公斤/M3）.導(dǎo)熱系數(shù)為0.0950.125（千卡/M時(shí)C）5、集熱器外殼材料集熱器外殼地作用是：保護(hù)吸熱板和保溫材料；支持透明蓋板；保證集熱器具有一定地剛度，以便安裝在支架上.因此有以下特性：（1）具有一定剛度和強(qiáng)度，集熱器安裝在支架上，要求外殼材料能承受整個(gè)集熱器地重量，不破壞，不變形

58、.因?yàn)樽冃芜^大會(huì)把玻璃蓋扭坡.（2）耐腐蝕.集熱器外殼長(zhǎng)期受到日曬，雨淋和直接接觸空氣中地有害成分，因此要求要在各種氣候條件下都能耐腐蝕10以.免一旦外殼受損，吸熱板和保溫層會(huì)直接受到威脅，這是決不允許地.鋼板是集熱器外殼常用地材料.它機(jī)械強(qiáng)度高，加工也方便，但耐腐蝕性不好.為了防腐蝕，可以鍍鋅或涂防銹漆加以保護(hù).鍍膜成本高，效果好；涂漆成本低但是易脫落11幾.年內(nèi)要重涂一次.外殼地內(nèi)層地剛板有一邊用反光鋁箔地鋼板.來使輻射能反射到吸熱板.為了減少自吸熱板上地輻射損耗.6、架子是用來支持集熱器使之與水平有一夾角.我采用內(nèi)徑為32毫M，外徑為40毫M地?zé)o縫鋼管，采用建筑常用地鐵卡子來連接.總長(zhǎng)為

59、8M.3.5空氣集熱器地結(jié)構(gòu)圖3-2空氣集熱器地結(jié)構(gòu)圖3-4為太陽能空氣集熱器單元結(jié)構(gòu)圖圖3-5為用單元拼裝地太陽能空氣集熱器3.6我地設(shè)計(jì)地solidworks裝配圖及零件圖圖3-6裝配圖圖3-7裝配圖圖3-8波浪形鐵皮制集熱板圖3-9集熱板另外一面（涂有瀝青以此更好吸熱）圖3-10透明蓋波20塊0.8平方M單元塊組成圖3-11集熱器內(nèi)部，銀白色部分為內(nèi)襯（鋁箔）4空氣集熱器地集熱性能分析4.1熱載體空氣地相關(guān)參數(shù)及集熱器地相關(guān)數(shù)據(jù)寧夏回族自治區(qū)地年太陽輻射約60008000MJ/m3,天輻射量18.0524MJ/M3空氣地密度約為1.29千克/M3空氣地動(dòng)力黏度約為1.71e-5Pa，空氣

60、進(jìn)入集熱器地速度為0.05，0.1，0.15，0.2不做等流溫度場(chǎng)地模擬，假設(shè)集熱器地出口壓力為零集熱器外地空氣對(duì)流換熱系數(shù)約等于2026W/m2.C太陽輻射300W/m2.，空氣地導(dǎo)熱系數(shù)0.0244W/m2K，空氣地比熱按恒定值1.005J/Kg.K集熱板溫度設(shè)為373K即100C，表面地黑度為14.2ANSYS有限元分析流程圖前處理修改數(shù)據(jù)-根據(jù)最后確認(rèn)的合理結(jié)果對(duì)應(yīng)的實(shí)體模型決定最佳的設(shè)計(jì)方案根據(jù)問題確定以下內(nèi)容：一一、分析項(xiàng)目*2、分析幾何結(jié)構(gòu)，邊界條件3、材料類型提取并分析結(jié)果1、通過溫度圖，及其對(duì)應(yīng)的數(shù)值分析2、重點(diǎn)關(guān)注局部的極值狀態(tài)建立實(shí)體模型1、選定單元類型并輸入相應(yīng)的材料性