新能源全部课件2解读.ppt

新能源技术 明廷臻 能源与动力工程学院 工程热物理系 §2. 太阳能的热利用 §2-1. 平板型集热器 §2-2. 真空管集热器 §2-3. 太阳能热水器 §2-4. 太阳房太阳灶 §2-5. 太阳能干燥 §2-6. 太阳能储存 工农业产品的干燥过程耗能量 现有干燥方式 人工摊晒方法：干燥周期长、晒场占地面积大（谷物干燥晒场面积为农田面积的1~2%），且易受蝇、虫、灰尘污染及阵雨袭击，影响产品质量或造成严重变质。 太阳能干燥设备干燥：可以充分利用太阳辐射，有效提高干燥温度，使得干燥时间缩短，同时可解决干燥物料被污染的问题，天气变化也不致使物料变质，因而可得到优等产品。 太阳能干燥：以太阳能代替常规能源来加热最常用的干燥介质是空气的干燥过程，通过热空气与湿物料接触并把热量传递给湿物料，使其水分汽化并被带走，从而实现物料的干燥。 太阳能干燥是一个传热、传质的过程。 太阳能干燥的方式 直接干燥：使被干燥的物料直接吸收太阳能或通过太阳能集热器； 间接干燥：先让空气吸收太阳能，加热后的空气通过与物料接粗，物料表面获得热能后，再传至物料内部，水分从物料内部，以液态或气态方式扩散，使液态或气态方式扩散，使物料逐步干燥。 干燥过程进行的条件：必须使被干燥的物料表面所产生的水汽的压力大于干燥介质中的水汽的分压力，压差愈大，干燥得愈迅速。 常用的干燥介质：空气。 太阳能干燥的优点 干净卫生，对待干物料和环境无污染； 利用太阳能，取之不尽，不存在能源紧张问题； 经济幸好，干燥时，仅需少量的动力能，操作费用低； 设备相对简单，操作方便，使用寿命长。 干燥力学 干燥静力学：解决干燥过程中，物料和干燥介质初态和终态的关系，进行物料衡算。 干燥动力学：掌握物料含水分的性质和汽化过程的特征，解决干燥速度和干燥效率等。 干燥静力学 物料含水率：湿基含水率，干基含水率 干燥过程排水量计算 干燥前后物料中的绝干物料量不变： 干燥过程空气消耗量计算 干燥作业两个目标：一方面使物料中的水分汽化，另一方面用干燥的空气把所汽化的水分带走。 根据湿空气的性质可计算出完成预定干燥任务所需要的空气量。 干燥动力学 物料含水分的分类：按照各种物料的含水状况分 化学结合水：按照一定数量或比例与化合物结合生成带结晶水的化合物中的水分。此种水分与化合物的结合力很强，一般常温干燥难以去除，不予考虑。 物化结合水：以一定物理化学结合力与物料结合起来的水分。如：物料中的吸附水分，结构水分和毛细管水分等。此类水分与物料结合比较稳定，具有较强的结合力，较难去除，此类水分是物料干燥的任务之一。 游离水分：存在于物料孔隙或表面的水分。此部分水分对物料起着均匀浸润作用，水分含量随物料的浸润程度不同而不同。此类水分与物料的结合力较弱，或自由分散于物料表面，在干燥过程中容易去除。 按水分去除的难易分 结合水分：包括物料细胞内的水分、物料内毛细管中的水分等。由于这种水分与物料的结合力强，而产生不正常的低气压，其蒸气压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压。 在干燥过程中，水汽至空气主体的扩散推动力下降，所以物料内结合水分的去除比纯水难。 非结合水分：包括存在于物料表面的吸附水分及空隙中的水分，其主要是以机械方式结合，与物料的结合强度较弱。 物料中的非结合水分所产生的蒸汽压等同于同温度下纯水的饱和蒸汽压。 非结合水分的去除与水的汽化相同，比结合水分去除容易。 湿物料的干燥过程与物料含水量的特征关系极大。 砂粒、焦炭、石粉等疏松物料，以含有游离水分为主，比较容易进行干燥。 谷物、烟草、棉织品、瓷坯等，虽含有一定的游离水分，但物化结合水分含量较多，干燥过程比较缓慢。 肉质干果、橡胶或蚕丝等特殊物料，干燥难度极大，往往需要使用长时间的缓慢干燥或尽量提高干燥温度才能完成。 平衡含水量 平衡含水量：指一定的物料与参数一定的湿空气长期接触时，物料的最终水分含量。 平衡含水率的概念对于研究干燥过程十分重要。因为在任何已知或在已设定的干燥状态下，由平衡含水分的关系，便可决定物料经过干燥后，可能达到的最终水分含量。 一定的物料在某特定温度与水分含量下会有相应的水蒸汽压力。 如果物料表面由于水分汽化所产生的水蒸气分压力大于此时空气的水蒸气分压力，空气将从物料表面带走水分，物料被干燥；反之，物料将从空气中吸收水分。 举例： 温度30℃，湿基含水率16%时，小麦内部的水蒸气压力为3.02kPa，燕麦则为3.25kPa。将这两种物料同时置于温度30℃，相对湿度75%的湿空气中，此时空气的水蒸气分压力3.14kPa。 结果：小麦在吸湿，燕麦则被干燥。 当物料内部所维持的水蒸气分压力与外界空气的水蒸气分压力相等时，物料的水分含量极为该状态下物料的平衡含水率，物料周围空气的相对湿度则称为平衡相对湿度。 各种物料的平衡