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大型太阳能热水工程

海南香料烘干太阳能系统工程研究

2016-05-23 09:28:13 来源:热水工程网 浏览:611
内容提要:

海南香料烘干太阳能系统工程研
0前言 
太阳能烘干属于太阳能中低温应用,与太阳能热水器一样,直接关系到人们的生活。与传统的燃煤、电、油、气等烘干方式相比,由于其利用清洁、无污染的太阳能作为驱动能源,节能减排的效果显著。随着人们生活水平的提高和工业、农业、商业、服务业及新兴产业的快速发展,

 

 

海南香料烘干太阳能系统工程研

0前言

太阳能烘干属于太阳能中低温应用,与太阳能热水器一样,直接关系到人们的生活。与传统的燃煤、电、油、气等烘干方式相比,由于其利用清洁、无污染的太阳能作为驱动能源,节能减排的效果显著。随着人们生活水平的提高和工业、农业、商业、服务业及新兴产业的快速发展,人们对烘干产品的品质,经济性和环保方面要求越来越高,太阳能干燥应用领域也越来越广泛。



1项目概况

该项目为海南兴隆香料烘干,一次烘干香料的重量约100kg,烘干前水分约占50%,烘干后水分约占5%,该工程采用太阳雨T 工程U 型管集热器/ 竖插/58×1800×18/78/0度型号太阳能集热器,每组集热面积为2.99m2;共9 组,集热面积为26.91m2。项目属新建项目,经运行情况表明,该项目的实际节能效益能达到设计要求。

2气象资料和设计参数

海南是我国最具热带海洋性气候特色的地方,全年暖热,雨量充沛,干湿季节明显,热带风暴和台风频繁,气候资源多样。兴隆位于海南岛东南部万宁市境内美丽的太阳河畔,即北纬18.4°,东经110.1°,地处丘陵,地势由东向西增高,海拔21~532m。年平均温度为24.5,极端最高温度为39,极端最低温度为3.4,该地区年太阳总辐射量约110~140kcal/cm2,年日照时数为1750~2650小时,光照率为50%~60%



3设计理念

整个太阳能烘干系统分四个部分组成,包括太阳能集热部分、烘干房、散热部分及控制系统。依据当地气候条件、环保要求、能源效益和经济承受能力等因素,秉承太阳雨工程安全、适用、经济的设计宗旨开发设计了太阳能烘干系统。烘干房如图2 所示。底板及换热器如图3所示。

4数据计算



4.1 集热面积

该工程采用U 型管集热器/ 竖插/58×1800×18/78/0度型号太阳能集热器,每组集热面积为2.99m2;共9 组,集热面积为26.91m2



4.2 太阳能产热量

在日太阳辐射量达到13.312MJ/m2的情况下:

太阳能日产热总量:

4.3烘干房所需能量

在标准大气压下,空气的温度不同,比热也不同,为方便计算取中间值1.004kJ/kg·),假设烘干房内的初始气温为20,所需温度为70,需要的能量为:

4.4散热

通过平壁的导热量计算公式

通过公式计算得:每秒钟散热968J 的能量。

烘干房按每天工作8小时计算,一天散热的能量为:27878.4kJ

4.5 散热片选型计算

综上计算,太阳日辐照量达到13.312MJ/m2时,太阳能集热器产热量为143290kJ,烘干所需要的热量为1065795m38 小时的散热量为27878.4kJ,共需要的能量为134457kJ



太阳能集热器产生的热量大于烘干物品所需热量和散热量,本项目设计符合用户需求。



5系统运行原理

6 产品设备和施工工艺优势特点



6.1 产品设备特点



6.1.1 U 形状空气集热器

U 型管集热效率高,真空管内设计热损失率低;系统为承压结构,抗内外热冲击性能好,防冻性好。适于强制循环开式、闭式和用水温度较高系统。



6.1.2 烘干房

烘干房设计遵循功能性经济性相结合的要求,在满足烘干物料要求的基础上,注重提高烘干的经济性,主要表现在以下几个方面:

1)空间设计优化,保证所烘干物料能够存放的同时,在四周布置换热系统,保证烘干效率,在保证经济效果的同时,降低了烘干房的制作成本。

2)采用的换热系统效率高,均分布在待烘干物料四周,充分利用U型管集热器收集太阳能。

3)烘房保温性能好,在烘干设计制作时,注重细节处理,在内壁及结合处均有保温措施,提高了整个系统的效能。



6.2 工艺优势特点

1. 设备安装灵活,集热系统与热泵机组可在屋顶安装,也可地面放置;烘干房可在现场安装,依据地理和气候条件,合理布置烘干房安装地点及与集热系统连接方式。

2. 整个系统运行过程中只需少量电能提供给高温气流机以保证整个有效循,其烘干所需热量均由集热器提供,提高了系统的能效。

7关键技术

1. 高能效。集热器采用U 型管集热器,其集热效率高达93%,且热损极低,整个系统运行过程中只需少量电能提供给高温气流机以保证整个有效循环,其烘干所需热量均由集热器提供,提高了系统的能效。

2. 智能化。可实现无人值守进行烘干操作,烘房内配有温湿度传感器时刻采集烘干过程中的温湿度,当达到所要求的温度时,强制循环停止,以防止烘干内温度过高,影响烘干物料的工艺;当湿度达到设定湿度要求时,烘房风阀打开,将湿热空气排出以降低烘房内湿度。



8能效计算

该项目中每天需烘干香料100kg,比热约为2.2,烘干前水分约占50%,烘干后水分约占5%,脱水45kg 为基准,对于太阳能烘干来说每日耗费电能约为1kW·h。不同热源烘干设备能耗对比如表1 所示。

 

 

8.1 各能源费用计算(按15 年)

a. 若上述热量完全由燃煤锅炉提供

每年耗煤量为:18.45kg×365=6734.25kg

每年耗煤费用:6734.25kg×1.1 /kg=7407

15 年耗煤费用:7407 ×15=111105

b. 若上述热量完全由燃油锅炉提供

每年耗油量为:4.95kg×365=1806.75kg

每年耗油费用:1806.75kg×6.5 /kg=11743

15 年耗油费用:11743 ×15=176145

c. 若上述热量完全由电能提供

每年耗电量为:47.2kW·h×365=17246.25kW·h

每年耗电费用:17246.25kW·h×0.6/kW·h=10347

15 年耗电费用:10347 ×15=155205

d. 太阳能烘干系统及电辅助能源费用

1)太阳能系统设备投资:2.5 万元

2)每年耗电量为:1kW·h×365=365kW·h

每年耗电费用:365kW·h×0.6 /kW·h=219

15 年总费用为25000 +219×15 =28285

8.2 回收期计算

公式:[太阳能系统设备总投资+电辅助能源的消耗费用/×回收期]/ 每年节约的费用=回收期经计算,与完全用电加热器烘干相比,回收期为2.52年。



8.3 系统减少污染的排放量

每推广1m2集热器减少CO2排放400kg;减少SO2排放4kg;减少NOX排放2.08kg;减少粉尘排放0.58kg。则该工程太阳能热水系统可减少CO2排放10764kg;减少SO2排放107.64kg;减少NOX排放55.97kg;减少粉尘排放15.6kg



太阳烘干系统就是利用可再生清洁能源———太阳能烘干设备。以该项目所使用的太阳能集热器为例(集热面积为26.91m2),在海南地区每推广一组此种规格的太阳能集热器,就相当于种植30.5 棵树。

9结语

该项目采用的26.9m 太阳能集热器日产热量为143290kJ,满足每日100kg 香料的烘干需求,根据实际使用情况,太阳能应用技术选择增量。该项目对于所有需要烘干的农副产品及工业产品都有着极高的推广价值。同时已研究推出了太阳能与热泵结合烘干系统,进一步提高了烘干效率和控制智能化,保证烘干产品质量的基础上,让用户有更好的烘干操作体验。

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