基本信息
- 项目名称：
- 真空平板玻璃太阳能集热群真空干燥系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品用真空平板玻璃代替同心圆太阳能集热管可降低单位面积成本30%以上，其透光保温性能不低于集热管，真空平板玻璃还能使制作高保温性能的箱式太阳能集热器成为可能；采用高保温性能的箱式太阳能集热器替代管面式太阳能集热器可提高单位面积太阳能集热效率40%以上；采用组群化的箱式太阳能集热群可以使得太阳能的利用大规模化；采用低真空干燥的方法，可大大降低干燥温度，从而更好地利用太阳能产生的低品位热源；采用日光温室放置真空干燥设备，既可充分利用太阳能，又可大大节省厂房投资，一举两得；采用低真空干燥的方法可大大提高单位热量的干燥效率，且大大提高被干燥物料的品质；采用铺地式三角集热箱组群具有可大可小的制造、使用灵活性。 作品使太阳能的光热利用规模化成为可能；拓展太阳能的应用范围，大大节约煤炭、柴油等不可再生能源，节约生产成本；利用温室的太阳能聚积效应，最大限度地减少太阳能耗散；利用真空技术实现物料低温干燥，大大减少了物料因高温干燥产生的营养损失和氧气对物料营养成分的氧化；低温干燥使得太阳光不强时也能使物料干燥。 该装置能广泛应用于蔬菜、牧草、红枣、葡萄等农副产品的干燥，能够最大限度地保持被加工物的营养成分。也能用于药品中间体、造纸、木材加工等的干燥。还可将本作品的太阳能集热群铺设在房顶，提供生活热水。
- 详细介绍：
- 干燥系统在工农业生产中使用的很多，传统的干燥系统的热能是通过煤炭、燃油或电等能源产生的，需要消耗大量的不可再生能源。近年来也有人试验利用太阳能建立干燥系统，采用同心圆真空管作为太阳能集热器，由于同心圆真空管不便大规模集热，集热效率比较低，影响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阳能集热群、日光温室等，能最大限度地利用太阳能，最终达到在物料干燥过程中能100%的利用太阳能作为物料加热热源的目的。真空平板玻璃太阳能集热群真空干燥系统主要由真空平板玻璃、集热水袋、集热箱体、箱侧保温层、输水管路、管道泵及日光温室组成。作品特点: 1.真空平板玻璃代替同心圆太阳能集热管：用真空平板玻璃代替同心圆太阳能集热管可降低单位面积成本30%以上，其透光保温性能不低于集热管，真空平板玻璃还能使制作高保温性能的箱式太阳能集热器成为可能。 2.高保温性能的箱式太阳能集热器替代管面式太阳能集热器：采用高保温性能的箱式太阳能集热器替代管面式太阳能集热器可提高单位面积太阳能集热效率40%以上。 3.组群化的箱式太阳能集热群：采用组群化的箱式太阳能集热群可以使得太阳能的利用大规模化，从而解决了农产品干燥系统热量需求大，同心圆管式太阳能集热不便大规模化亦不能配备应用的难题。三角形太阳能集热箱，重心低，抗风能力强，承重位点低、受力小，无需辅助支架支撑，大幅降低太阳能集热装置的成本。 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温度可更好地利用太阳能产生的低品位热源。从而可大大提高单位热量的干燥效率，且大大提高被干燥物料的品质。 5.日光温室放置真空干燥设备：采用日光温室放置真空干燥设备，既可充分利用太阳能，又可大大节省厂房投资，一举两得。 6.中试数据统计：经测试，本作品按正常天候每天工作8小时（上午8：00～下午4：00）每平方米能将约6㎏的水蒸发，中试基地为200㎡的集热群，每天可将130㎏葱片干燥，从含水量93%降为5%。 作品推广意义：1、减少全球大气温室效应，减缓全球气温升高，同时减少使用传统能源所带来的环境污染，为保护全球生态环境、实现可持续发展作出重要贡献。 2、为人类规模化应用可再生能源作出贡献，大大提高我国生产企业太阳能利用水平，推进资源节约型和环境友好型企业建设，有利于实现成本低、环境污染少、效益好的良性循环。 3、大大节省我国燃料开支，减轻工人劳动量及劳动强度，增加工人生活舒适度。 4、能够最大限度地保持加工物质的营养成分，对人们的健康做出贡献。 5、本作品的浴室和家庭供热可大大提高我国农村的太阳能利用水平。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：作品提出了以真空平板玻璃箱式太阳能集热群为太阳能收集平台的新方法，解决了农产品干燥系统热量需求大，同心圆管式太阳能集热不便大规模化亦不能配备应用的难题，为将太阳能大规模地应用于农产品干燥提供了关键技术。 思路：1.收集太阳能采用真空平板玻璃箱式太阳能集热群。这样便于太阳能集热的大规模化和实现低成本，还能实现太阳能集热器的防冰雹功能。 2.干燥物料采用真空干燥釜及真空泵。这样可以使干燥温度降低和物料不被氧化。既节能又能提高物料品质。3.采用日光温室作为真空干燥釜的操作厂房。这样既能充分利用太阳能（提高干燥釜环境温度，为物料干燥辅助供热）又能大大节省厂房投资。4.采用软质水袋既作为贮水器又作为集热器。可省去专用不锈钢储水桶，大大节省成本，还能实现太阳能集热器的防冻功能。5.采用叠层式多重U型管系作为真空干燥釜内的换热器。该换热器既能作为物料堆放架又起换热作用，一举两得。 创新点：1.真空平板玻璃代替同心圆太阳能集热管；2.高保温性能的箱式太阳能集热器替代管面式太阳能集热器；3.组群化的箱式太阳能集热群；4.低真空干燥与太阳能结合；5.软质水袋在太阳能收集器上的应用；6.日光温室放置真空干燥设备。 主要技术指标：温室面积：200～600㎡；太阳能集热群面积：200～400㎡；干燥釜体积：Φ2m×10m～30m；真空泵功率：1～5KW；真空度：10～10000Pa；干燥温度：20～60℃；生产率：1～5吨/天。
科学性、先进性
- 1、最大限度地利用太阳能：利用真空平板玻璃制成箱式太阳能集热群、日光温室等能最大限度地利用太阳能； 2、集热效率高、成本低：采用高保温性能的箱式太阳能集热器替代管面式太阳能集热器可提高单位面积太阳能集热效率40%以上，减少成本30%以上。 3、大规模：采用组群化的箱式太阳能集热群可以使太阳能利用规模化。 4、干燥效率高、品质好：采用低真空干燥的方法可降低干燥温度，能更好地利用太阳能产生的低品位热源，减少物料因高温干燥产生的营养损失和氧气对物料营养成分的氧化，提高被干燥物料的 品质，同时可提高单位热量的干燥效率。 5、中试数据：按正常天候每天工作8小时（上午8：00～下午4：00）每平方米能将约6㎏的水蒸发，中试基地为200㎡的集热群，每天可将130㎏葱片干燥，从含水量93%降为5%。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年12月，作品参加某大学第五届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛，荣获一等奖。
作品所处阶段
- 作品目前处于中试阶段
技术转让方式
- 拟以合作开发方式进行技术转让
作品可展示的形式
- 作品可以模型、图纸、图片、录像等形式展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品以真空平板玻璃作为太阳能集热面板，太阳能利用率高、造价低，结构合理简单，生产安装方便。可广泛应用于工业干燥及农产品干燥，如蔬菜、牧草、红枣、葡萄等物料的干燥。还可将本作品的太阳能集热群铺设在房顶，提供生活所用热水。 效益预测：以200㎡的太阳能集热群面积计算，投资成本约10万元；以江苏所处纬度计算，全年200 ㎡的太阳能集热群能量利用为24万千瓦时，按热能利用率70%计算，实际能量利用率为16.8万千瓦时，全年可加工鲜菜400吨，按现有技术采用锅炉燃烧煤加热，每吨鲜菜需用煤0.5吨 ，利用本装置每年节省煤200吨，约13万元。除去循环泵、真空泵每年耗电1.8万千瓦时约1.8万元，实际节约成本11.2万元/年，半年可收回投资。据调查，2005年我国干制蔬菜每年生产700万吨（按鲜菜计），野生和人工种植中草药为1000多万吨，如利用太阳能来干燥，按每吨节省标准煤0.5吨计算,干燥这两种物料每年可节省煤炭约850万吨，折合人民币为51亿元。还大大减少了空气污染，保护环境。
同类课题研究水平概述
- 目前蔬菜、药品、粮食的干燥均采用电加热、煤加热、油加热，这不但消耗大量不可再生能源，而且增加成本，降低最终产品的竞争力。燃烧煤还会造成极大的环境污染。这些都迫使人们去寻求可再生能源。在可再生能源中最理想的新能源是太阳能。太阳能作为取之不尽用之不竭的清洁能源，它的利用一直是人类的追求。 太阳能利用技术一般分为光电技术和光热技术两种，由于光电技术投资成本高，不适用于大宗物料的干燥，故光热技术用于大宗物料的干燥是发展方向。 太阳能光热干燥是利用太阳能加热介质，由介质将热能传递给物料，从而实现对物料的干燥。 近年来，内蒙古已有科研部门研究出日光温室农产品干燥装置，即将牧草等物料堆放于日光温室内，阳光对温室内空气加热，当温室内空气水份高到一定程度后实施通风换气，将热湿空气排出，冷干空气进入，通过几个循环后物料可得到干燥。这种日光温室干燥装置解决了物料受雨天影响和夜间露水影响的问题，但温室空气和外部空气的交换损失了大量的能量，使干燥效率很低。此外，温室内的温度不易控制，有时很高，这会加速物料氧化；单位体积的物料堆放比也较低，这样使得单位面积的温室利用率很低。 关于太阳能集热方面，目前主要采用同心圆真空管集热器，这种集热器已大量地进入了城乡家庭，为家庭的太阳能利用作出了贡献。但同心圆集热器不适用于大规模供热，一是因为单位集热面积的价格高；二是因为单个集热管成组成群连接很不方便，加之冬天不防冻，夏天不防冰雹，这些均使同心圆真空管集热器不可能大规模化，不适合于大宗农产品干燥要求。
