基本信息
- 項目名稱：
- 真空平板玻璃太陽能集熱群真空干燥系統(tǒng)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品用真空平板玻璃代替同心圓太陽能集熱管可降低單位面積成本30%以上，其透光保溫性能不低于集熱管，真空平板玻璃還能使制作高保溫性能的箱式太陽能集熱器成為可能；采用高保溫性能的箱式太陽能集熱器替代管面式太陽能集熱器可提高單位面積太陽能集熱效率40%以上；采用組群化的箱式太陽能集熱群可以使得太陽能的利用大規(guī)模化；采用低真空干燥的方法，可大大降低干燥溫度，從而更好地利用太陽能產(chǎn)生的低品位熱源；采用日光溫室放置真空干燥設備，既可充分利用太陽能，又可大大節(jié)省廠房投資，一舉兩得；采用低真空干燥的方法可大大提高單位熱量的干燥效率，且大大提高被干燥物料的品質(zhì)；采用鋪地式三角集熱箱組群具有可大可小的制造、使用靈活性。 作品使太陽能的光熱利用規(guī)?；蔀榭赡埽煌卣固柲艿膽梅秶蟠蠊?jié)約煤炭、柴油等不可再生能源，節(jié)約生產(chǎn)成本；利用溫室的太陽能聚積效應，最大限度地減少太陽能耗散；利用真空技術(shù)實現(xiàn)物料低溫干燥，大大減少了物料因高溫干燥產(chǎn)生的營養(yǎng)損失和氧氣對物料營養(yǎng)成分的氧化；低溫干燥使得太陽光不強時也能使物料干燥。 該裝置能廣泛應用于蔬菜、牧草、紅棗、葡萄等農(nóng)副產(chǎn)品的干燥，能夠最大限度地保持被加工物的營養(yǎng)成分。也能用于藥品中間體、造紙、木材加工等的干燥。還可將本作品的太陽能集熱群鋪設在房頂，提供生活熱水。
- 詳細介紹：
- 干燥系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的很多，傳統(tǒng)的干燥系統(tǒng)的熱能是通過煤炭、燃油或電等能源產(chǎn)生的，需要消耗大量的不可再生能源。近年來也有人試驗利用太陽能建立干燥系統(tǒng)，采用同心圓真空管作為太陽能集熱器，由于同心圓真空管不便大規(guī)模集熱，集熱效率比較低，影響干燥速率和干燥效果。 本作品利用真空平板玻璃制成箱式太陽能集熱群、日光溫室等，能最大限度地利用太陽能，最終達到在物料干燥過程中能100%的利用太陽能作為物料加熱熱源的目的。真空平板玻璃太陽能集熱群真空干燥系統(tǒng)主要由真空平板玻璃、集熱水袋、集熱箱體、箱側(cè)保溫層、輸水管路、管道泵及日光溫室組成。作品特點: 1.真空平板玻璃代替同心圓太陽能集熱管：用真空平板玻璃代替同心圓太陽能集熱管可降低單位面積成本30%以上，其透光保溫性能不低于集熱管，真空平板玻璃還能使制作高保溫性能的箱式太陽能集熱器成為可能。 2.高保溫性能的箱式太陽能集熱器替代管面式太陽能集熱器：采用高保溫性能的箱式太陽能集熱器替代管面式太陽能集熱器可提高單位面積太陽能集熱效率40%以上。 3.組群化的箱式太陽能集熱群：采用組群化的箱式太陽能集熱群可以使得太陽能的利用大規(guī)?；瑥亩鉀Q了農(nóng)產(chǎn)品干燥系統(tǒng)熱量需求大，同心圓管式太陽能集熱不便大規(guī)?；嗖荒芘鋫鋺玫碾y題。三角形太陽能集熱箱，重心低，抗風能力強，承重位點低、受力小，無需輔助支架支撐，大幅降低太陽能集熱裝置的成本。 4.低真空干燥：采用低真空干燥的方法，由于大大降低了干燥溫度可更好地利用太陽能產(chǎn)生的低品位熱源。從而可大大提高單位熱量的干燥效率，且大大提高被干燥物料的品質(zhì)。 5.日光溫室放置真空干燥設備：采用日光溫室放置真空干燥設備，既可充分利用太陽能，又可大大節(jié)省廠房投資，一舉兩得。 6.中試數(shù)據(jù)統(tǒng)計：經(jīng)測試，本作品按正常天候每天工作8小時（上午8：00～下午4：00）每平方米能將約6㎏的水蒸發(fā)，中試基地為200㎡的集熱群，每天可將130㎏蔥片干燥，從含水量93%降為5%。 作品推廣意義：1、減少全球大氣溫室效應，減緩全球氣溫升高，同時減少使用傳統(tǒng)能源所帶來的環(huán)境污染，為保護全球生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作出重要貢獻。 2、為人類規(guī)模化應用可再生能源作出貢獻，大大提高我國生產(chǎn)企業(yè)太陽能利用水平，推進資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè)建設，有利于實現(xiàn)成本低、環(huán)境污染少、效益好的良性循環(huán)。 3、大大節(jié)省我國燃料開支，減輕工人勞動量及勞動強度，增加工人生活舒適度。 4、能夠最大限度地保持加工物質(zhì)的營養(yǎng)成分，對人們的健康做出貢獻。 5、本作品的浴室和家庭供熱可大大提高我國農(nóng)村的太陽能利用水平。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的：作品提出了以真空平板玻璃箱式太陽能集熱群為太陽能收集平臺的新方法，解決了農(nóng)產(chǎn)品干燥系統(tǒng)熱量需求大，同心圓管式太陽能集熱不便大規(guī)?；嗖荒芘鋫鋺玫碾y題，為將太陽能大規(guī)模地應用于農(nóng)產(chǎn)品干燥提供了關(guān)鍵技術(shù)。 思路：1.收集太陽能采用真空平板玻璃箱式太陽能集熱群。這樣便于太陽能集熱的大規(guī)模化和實現(xiàn)低成本，還能實現(xiàn)太陽能集熱器的防冰雹功能。 2.干燥物料采用真空干燥釜及真空泵。這樣可以使干燥溫度降低和物料不被氧化。既節(jié)能又能提高物料品質(zhì)。3.采用日光溫室作為真空干燥釜的操作廠房。這樣既能充分利用太陽能（提高干燥釜環(huán)境溫度，為物料干燥輔助供熱）又能大大節(jié)省廠房投資。4.采用軟質(zhì)水袋既作為貯水器又作為集熱器。可省去專用不銹鋼儲水桶，大大節(jié)省成本，還能實現(xiàn)太陽能集熱器的防凍功能。5.采用疊層式多重U型管系作為真空干燥釜內(nèi)的換熱器。該換熱器既能作為物料堆放架又起換熱作用，一舉兩得。 創(chuàng)新點：1.真空平板玻璃代替同心圓太陽能集熱管；2.高保溫性能的箱式太陽能集熱器替代管面式太陽能集熱器；3.組群化的箱式太陽能集熱群；4.低真空干燥與太陽能結(jié)合；5.軟質(zhì)水袋在太陽能收集器上的應用；6.日光溫室放置真空干燥設備。 主要技術(shù)指標：溫室面積：200～600㎡；太陽能集熱群面積：200～400㎡；干燥釜體積：Φ2m×10m～30m；真空泵功率：1～5KW；真空度：10～10000Pa；干燥溫度：20～60℃；生產(chǎn)率：1～5噸/天。
科學性、先進性
- 1、最大限度地利用太陽能：利用真空平板玻璃制成箱式太陽能集熱群、日光溫室等能最大限度地利用太陽能； 2、集熱效率高、成本低：采用高保溫性能的箱式太陽能集熱器替代管面式太陽能集熱器可提高單位面積太陽能集熱效率40%以上，減少成本30%以上。 3、大規(guī)模：采用組群化的箱式太陽能集熱群可以使太陽能利用規(guī)?；?。 4、干燥效率高、品質(zhì)好：采用低真空干燥的方法可降低干燥溫度，能更好地利用太陽能產(chǎn)生的低品位熱源，減少物料因高溫干燥產(chǎn)生的營養(yǎng)損失和氧氣對物料營養(yǎng)成分的氧化，提高被干燥物料的 品質(zhì)，同時可提高單位熱量的干燥效率。 5、中試數(shù)據(jù)：按正常天候每天工作8小時（上午8：00～下午4：00）每平方米能將約6㎏的水蒸發(fā)，中試基地為200㎡的集熱群，每天可將130㎏蔥片干燥，從含水量93%降為5%。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2008年12月，作品參加某大學第五屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽，榮獲一等獎。
作品所處階段
- 作品目前處于中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 擬以合作開發(fā)方式進行技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 作品可以模型、圖紙、圖片、錄像等形式展示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 作品以真空平板玻璃作為太陽能集熱面板，太陽能利用率高、造價低，結(jié)構(gòu)合理簡單，生產(chǎn)安裝方便?？蓮V泛應用于工業(yè)干燥及農(nóng)產(chǎn)品干燥，如蔬菜、牧草、紅棗、葡萄等物料的干燥。還可將本作品的太陽能集熱群鋪設在房頂，提供生活所用熱水。 效益預測：以200㎡的太陽能集熱群面積計算，投資成本約10萬元；以江蘇所處緯度計算，全年200 ㎡的太陽能集熱群能量利用為24萬千瓦時，按熱能利用率70%計算，實際能量利用率為16.8萬千瓦時，全年可加工鮮菜400噸，按現(xiàn)有技術(shù)采用鍋爐燃燒煤加熱，每噸鮮菜需用煤0.5噸 ，利用本裝置每年節(jié)省煤200噸，約13萬元。除去循環(huán)泵、真空泵每年耗電1.8萬千瓦時約1.8萬元，實際節(jié)約成本11.2萬元/年，半年可收回投資。據(jù)調(diào)查，2005年我國干制蔬菜每年生產(chǎn)700萬噸（按鮮菜計），野生和人工種植中草藥為1000多萬噸，如利用太陽能來干燥，按每噸節(jié)省標準煤0.5噸計算,干燥這兩種物料每年可節(jié)省煤炭約850萬噸，折合人民幣為51億元。還大大減少了空氣污染，保護環(huán)境。
同類課題研究水平概述
- 目前蔬菜、藥品、糧食的干燥均采用電加熱、煤加熱、油加熱，這不但消耗大量不可再生能源，而且增加成本，降低最終產(chǎn)品的競爭力。燃燒煤還會造成極大的環(huán)境污染。這些都迫使人們?nèi)で罂稍偕茉?。在可再生能源中最理想的新能源是太陽能。太陽能作為取之不盡用之不竭的清潔能源，它的利用一直是人類的追求。 太陽能利用技術(shù)一般分為光電技術(shù)和光熱技術(shù)兩種，由于光電技術(shù)投資成本高，不適用于大宗物料的干燥，故光熱技術(shù)用于大宗物料的干燥是發(fā)展方向。 太陽能光熱干燥是利用太陽能加熱介質(zhì)，由介質(zhì)將熱能傳遞給物料，從而實現(xiàn)對物料的干燥。 近年來，內(nèi)蒙古已有科研部門研究出日光溫室農(nóng)產(chǎn)品干燥裝置，即將牧草等物料堆放于日光溫室內(nèi)，陽光對溫室內(nèi)空氣加熱，當溫室內(nèi)空氣水份高到一定程度后實施通風換氣，將熱濕空氣排出，冷干空氣進入，通過幾個循環(huán)后物料可得到干燥。這種日光溫室干燥裝置解決了物料受雨天影響和夜間露水影響的問題，但溫室空氣和外部空氣的交換損失了大量的能量，使干燥效率很低。此外，溫室內(nèi)的溫度不易控制，有時很高，這會加速物料氧化；單位體積的物料堆放比也較低，這樣使得單位面積的溫室利用率很低。 關(guān)于太陽能集熱方面，目前主要采用同心圓真空管集熱器，這種集熱器已大量地進入了城鄉(xiāng)家庭，為家庭的太陽能利用作出了貢獻。但同心圓集熱器不適用于大規(guī)模供熱，一是因為單位集熱面積的價格高；二是因為單個集熱管成組成群連接很不方便，加之冬天不防凍，夏天不防冰雹，這些均使同心圓真空管集熱器不可能大規(guī)模化，不適合于大宗農(nóng)產(chǎn)品干燥要求。
