【文章內(nèi)容簡介】 器的選型、集熱器材料的選擇、集熱器集熱板面積數(shù)量的選擇；進(jìn)而確定干燥裝置的容積。 牧草資源及市場概述我國有草地近60億畝, 為耕地面積的4倍, 占國土面積的40%左右其中, 人工改良草場已超過8000萬畝, 飼草資源十分豐富但是由于種草的絕大部分地區(qū)是交通不便、 經(jīng)濟(jì)不很發(fā)達(dá)、技術(shù)也較落后的農(nóng)村山區(qū)和牧區(qū), 飼草資源的開發(fā)與利用受到制約為提高飼草的利用價(jià)值和經(jīng)價(jià)值, 歸結(jié)起來主要的有兩條途徑一是發(fā)展草地畜牧業(yè), 就地轉(zhuǎn)化二是將牧草進(jìn)行加工、變成商品, 做為飼料資源和原料來開發(fā)二者相輔相成, 互為依托, 互為補(bǔ)充草粉生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)牧草商品化的一種方式這已為國外的經(jīng)驗(yàn)所肯定和證明在對國外草粉生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行分析后, 結(jié)合我國種草地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、能源、交通、科技、生產(chǎn)和使用條件, 我國自制的牧草烘干機(jī)應(yīng)滿足以下條件以太陽能為熱源。我國不可能象國外那樣, 以石油產(chǎn)品為燃料, 以高達(dá)900℃以上的燃?xì)鉃楦刹俳橘|(zhì)為適應(yīng)我國農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)體制和使用條件, 機(jī)組不宜太大, 生產(chǎn)能力也不宜要求過高機(jī)組結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能地簡單, 使用操作和維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)盡量簡便, 無調(diào)整或少調(diào)整機(jī)組工作可靠安全運(yùn)行成本低, 機(jī)組生產(chǎn)應(yīng)有一定效益。 我國的能源環(huán)境概述隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對能源的需求日益增大，年增長率約為5%。我國自然資源總量排世界第七，能源資源總量居世界第三位，但由于人口眾多，人均占有量僅為世界平均水平的50%。據(jù)測算，目前我國已探明的煤炭可采儲(chǔ)量為1145億噸，剩余己探明石油儲(chǔ)量為24億噸。據(jù)估算，到2022年，中國主要礦產(chǎn)資源中有40%多不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。到2020年，只有不足15%的品種尚可滿足社會(huì)發(fā)展需求。(燃燒一噸煤平均排放CO:490kg、灰塵： kg、SO :)而SO 是形成酸雨的主要成分。1997年以來，我22國酸性廢氣排放居世界第二位，全國酸雨污染面積達(dá)國土面積的30%以上，在全球空氣污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市中，中國占7個(gè)。自1992年聯(lián)合國召開全球環(huán)境與發(fā)展大會(huì)后，我國政府在“提高能源利用效率，改善能源結(jié)構(gòu)”的條款中明確提出:因地制宜地開發(fā)、利用和推廣太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能和生物能等清潔能源技術(shù)。 太陽能干燥及其特點(diǎn)（1）太陽能干燥是以太陽能代替常規(guī)能源來加熱干燥介質(zhì)(最常用的是空氣)的干燥過程，通過熱空氣與濕物料接觸并把熱量傳遞給濕物料，使其水分汽化并被帶走，從而實(shí)現(xiàn)物料的干燥。米左右，主要用來干燥牧草、谷物、水果、肉制品、木材、中藥、皮革、化肥、染料等，均取得了較好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。一般牧草、農(nóng)副產(chǎn)品的干燥，要求干燥溫度較低，大約在40一70℃之間，這正好與太陽能熱利用領(lǐng)域中的低溫利用相匹配。（2）太陽能干燥的特點(diǎn)：太陽能干燥與常規(guī)能源干燥方式相比既有優(yōu)勢也有不足。優(yōu)勢體現(xiàn)在:①節(jié)煤省電。據(jù)估算，干燥一噸農(nóng)副產(chǎn)品，要消耗一噸以上原煤。太陽能與常規(guī)能源聯(lián)合供熱的干燥裝置，一般可節(jié)能20%30%以上。②投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、回收期短。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的太陽能干燥系統(tǒng)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。③清潔安全。太陽能干燥系統(tǒng)利用的是太陽能，節(jié)約了常規(guī)能源，減少了環(huán)境污染。干燥所得物料不受外界條件影響，也很清潔。不足之處是太陽能干燥對氣象條件依賴性大、可控性差、不穩(wěn)定，問題通常是采用輔助能源或是增加儲(chǔ)熱設(shè)備。 太陽能干燥國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀隨著太陽能熱利用的深入發(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)。截止到目前為止，國外已建成集熱面積超過500平方米的大型太陽能干燥器8座，其中美國4座、印度3座、阿根廷1座，用于干燥葡萄、牧草、煙葉、谷物、木材等。日本的太陽能干燥技術(shù)主要用于干燥稻谷，也可用于干燥小麥、大豆、牧草、煙葉。歐洲各國也在研究用太陽能干燥牧草和谷物。這些干燥器大多屬于集熱器型干燥器且基本上與常規(guī)能源結(jié)合。20年來，我國太陽能干燥應(yīng)用研究和其它太陽能熱利用一樣，經(jīng)歷了一個(gè)由淺入深、由簡單的小試驗(yàn)到較完善的生產(chǎn)試驗(yàn)的過程。到目前為止，已建成各種類型的太陽能干燥器一百多座。七十年代，一些生產(chǎn)單位首先搞起了太陽能干燥，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1976一1986年10年間，分別由幾十個(gè)單位建成了近6座試驗(yàn)性和生產(chǎn)性的太陽能干燥裝置，總采光面積達(dá)5000多平方米，太陽能干燥應(yīng)用呈現(xiàn)出十分興旺的發(fā)展趨勢。但由于一開始對太陽能干燥的規(guī)律和機(jī)理缺乏系統(tǒng)的基礎(chǔ)性研究，這期間建造的太陽能干燥裝置有一定的盲目性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠合理，干燥器結(jié)構(gòu)不盡完善，使用壽命短，太陽能干燥試驗(yàn)裝置存在低水平重復(fù)現(xiàn)象。到八十年代后期，為了提高太陽能干燥的研究和應(yīng)用水平，“太陽能干燥”被列為國家“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目三級課題，對太陽能干燥領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)的、全面的探索和研究，內(nèi)容包括物料干燥特性試驗(yàn)研究，太陽能空氣集熱器研究，太陽能空氣集熱器熱性能試驗(yàn)方法，太陽能干燥器評價(jià)方法的研究，以及建成了多座大中型太陽能干燥示范裝置?？梢哉f，太陽能干燥的研究和應(yīng)用在“七五”期間達(dá)到了它的鼎盛時(shí)期，無論是理論研究，還是應(yīng)用技術(shù)都具有較高的水平，在國際上也有一定的地位。進(jìn)入九十年代，太陽能干燥主要朝技術(shù)開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用方向發(fā)展，主要包括干燥裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)、物料干燥過程的計(jì)算機(jī)模擬、干燥特性方程的擬和、干燥裝置傳熱傳質(zhì)特性分析等。我們所自80年代研究太陽能干燥以來，先后做過版納橡膠干燥、大理洱源梅子果品干燥項(xiàng)目和昆明木材廠的木材干燥，均取得了很好的效果。 太陽能干燥的優(yōu)勢:（1）能較大幅度的縮短干燥時(shí)間，我們曾于2022 年4 月在大理對梅子進(jìn)行太陽能干燥的初期試驗(yàn), 所設(shè)計(jì)使用的裝置屬溫室——集熱器型太陽能干燥裝置,在對梅子系列產(chǎn)品的試驗(yàn)后表明干燥時(shí)間至少可以縮短12天以上，干燥周期(自然干燥需18—20 天, 太陽能干燥8 天)。（2）提高產(chǎn)品質(zhì)量。對于產(chǎn)品質(zhì)量問題, 在過去并不引起人們的關(guān)注,這主要是因?yàn)樵谶^去不同質(zhì)量的產(chǎn)品其價(jià)位差很小,人們對健康問題不太注重。各種太陽能干燥裝置都采用專門的干燥室, 可避免灰塵、忽然降雨等污染和危害, 又由于干燥溫度較自然干燥高, 還具有殺蟲滅菌的作用。在試驗(yàn)中, 我們采用的干燥裝置除上述優(yōu)點(diǎn)外, 還可使產(chǎn)品在色澤上有很大的改觀。 在干燥過程中不必頻繁翻動(dòng)物料, 物料的表皮損壞很小, 對其后一步的加工意義很大, 可產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。(3) 節(jié)約干燥場地(土地資源)對于農(nóng)戶小批量的干燥來說, 干燥場地的問題不大, 但是對于工廠、企業(yè)要進(jìn)行大規(guī)模的干燥時(shí), 場地的問題就值得考慮。對于太陽能干燥可以節(jié)約場地這一點(diǎn)不難理解, 能縮短干燥周期, 就意味著單位時(shí)間單位面積的干燥量增加。以洱源縣的茈碧湖果品食品開發(fā)有限公司為例, 其年加工梅子為1500 噸, 現(xiàn)有的100 多畝的曬場基本能滿足需要, 而在產(chǎn)品需求量大的春秋兩季則必須再租借臨時(shí)場地才能應(yīng)急, 隨著公司的規(guī)模擴(kuò)大,土地已是一大問題。在土地資源更為緊張的東部沿海地區(qū), 這一點(diǎn)更為重要。 太陽能干燥與采用常規(guī)能源的干燥裝置相比具有以下優(yōu)勢:(1) 節(jié)省燃料。就當(dāng)純蒸發(fā)一千克水計(jì)算, 約需要590 千卡的熱量。據(jù)此估算, 干燥一噸農(nóng)副產(chǎn)品, 要消耗1噸以上的原煤, 噸, 據(jù)統(tǒng)計(jì)我國煙葉產(chǎn)量約為420 萬噸, 目前大多采用農(nóng)民自制的土烤房進(jìn)行干燥,能耗很大, 若采用太陽能干燥則節(jié)能效果非常明顯。我國河南省長葛縣在70 年代末對太陽能烤煙的試驗(yàn)中能有效節(jié)約25% 30% 的常規(guī)能源。泰國在上個(gè)世紀(jì)80 年代中期在這方面做過大量工作, 其采用太陽能作為輔助能源煙葉干燥,試驗(yàn)證明能有效地節(jié)約30% 40% 的常規(guī)能源。（2）具有環(huán)境保護(hù)功能。我國大氣污染嚴(yán)重, 40% 的國土面積已有酸雨, 這主要源于煤, 石油等燃燒后的廢氣排放, 燃燒一億噸化石燃料將釋放約7700 萬噸CO 和460 萬噸SO 和NO。采用太陽能干燥工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品, 在節(jié)約化石燃料的22同時(shí), 又可以緩解環(huán)境壓力。（3）運(yùn)行費(fèi)用低。就初投資而言, 二者相差不大。但是在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí), 采用常規(guī)能源的機(jī)械干燥設(shè)備其燃料的費(fèi)用是很高的, 洱源縣茈碧湖果品食品開發(fā)有限公司就購買一臺(tái)采用燃煤的干燥設(shè)備, 價(jià)值10 余萬元, 一次可干燥800 千克梅子, 但須耗煤900 千克。若采用太陽能干燥, 設(shè)備投(初投資) 二者相差不大, 但是其運(yùn)行時(shí)利用的是免費(fèi)的太陽能資源, 就算太陽能干燥不能完全取代采用常規(guī)能源的干燥手段, 通過設(shè)計(jì)使二者有機(jī)結(jié)合, 可讓太陽能提供的能量占到總能量消耗的較大比例, 同樣可節(jié)約大量運(yùn)行費(fèi)用。此外太陽能干燥裝置各部分工作溫度屬中低溫, 安全可靠, 而使用燃料的機(jī)械干燥裝置還存在安全 隱患。 太陽能干燥裝置的物料衡算(1)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)山西地區(qū)8～9 月的白天平均溫度 =29℃，冷空氣相對濕度 =35% ， 日1T1?均太陽能輻射量為I =17534 kJ/( d)；經(jīng)過集熱系統(tǒng)后熱空氣溫度2m=42℃，相對濕度 =17%；干燥后排出濕空氣溫度 =35℃，相對濕度2T2?3T=47%。太陽能集熱器集熱效率為 =50%。3??2）干燥系統(tǒng)每天的排濕量干燥系統(tǒng)每天的排濕量計(jì)算值為： tkMms/?式中， —日均排濕量，kg/d；k—苜蓿的干燥系數(shù)，即苜蓿干制過程中sm氣化的水分質(zhì)量與濕苜蓿質(zhì)量的比值，；M—濕苜蓿質(zhì)量，kg；t —烘干時(shí)間，d。計(jì)算得到干燥系統(tǒng)每天的排濕量為：kg/??sm3）干燥過程耗熱量的計(jì)算太陽能集熱器每天需要供給的有效熱量為[15] ??231eHQs??式中，H—某一狀態(tài)下空氣的焓值，kJ/kg；e—某一狀態(tài)下的空氣含濕量，kg/kg。計(jì)算得到干燥過程中每批物料耗熱量為： ??g14826kJ/????Q表1 空氣在3 種狀況下的含濕量（ e）及焓值（ H）冷空氣 熱空氣 干燥后濕空氣（T1=29℃， ф 1=35%） （ T2=42℃， ф 2=17%） （T3=35℃，ф 3=47%）含濕量 = = =??kge1e2e3e焓值 = = =4）太陽能集熱器采光面積的計(jì)算集熱器的采光面積值為： ?IrQF?式中，r—熱損失系數(shù)，即集熱系統(tǒng)供給熱量與換熱裝置實(shí)際利用熱量的比值；I—哈密