太阳能干燥用空气集热器设计摘要：我国是一个农业大国，干燥作业是农副产品加工过程中一个必要的环节，而且耗能巨大。

长期以来大多数农副产品仍然采用原始的摊晒方法进行干燥。

这种自然摊晒的方法，干燥周期长，易受虫蚁、苍蝇、烟尘污染和雨水侵袭，影响产品质量或造成霉烂变质。

我国各地太阳能资源丰富，所以设计并且利用太阳能空气集热器为当务之急，它对于提高我国农业生产水平，提高农民的科技应用意识和素质，节省能源和保护环境具有十分深远的意义。

关键词：干燥;太阳能;平板型集热器;有限元分析Solar drying with aircollector designABSTRACT: Our country is a large agricultural nation, dry homework is agricultural and sideline products processing process a necessary link, and energy dissipation great.Long-term since most agricultural and sideline products still using the original amortize method for dry sun. This natural booth sun method, drying cycle is long, vulnerable to bug ant, flies, dust pollution and rainwater to invade, affect product quality or cause mildew metamorphism. Our country solar is rich in resources, so design and use solar energy air collector for preoccupations. To improve the level of agricultural production and improving farmers' technology application consciousness and quality, save energy and protect the environment is very meaningful.KEY WORDS: Dry; Solar; Plate-type collector; Finite element analysis目录1 前言 (1)1.1本次毕业设计课题的目的、意义 (1)1.2 太阳能干燥技术简介 (1)2太阳能空气集热器的预备知识 (2)2.1太阳能知识 (2)2.2太阳能干燥技术及设备的引入 (3)2.3太阳能干燥技术利用现状 (3)2.3.1温室型太阳能干燥器 (4)2.3.2集热器型太阳能干燥器 (5)2.3.3集热器-温室型太阳能干燥器 (5)2.3.4整体式太阳能干燥器 (5)2.3.5聚光型太阳能干燥器 (5)2.4集热器型太阳能干燥系统 (5)2.5太阳能空气集热器与研究 (7)2.6太阳能空气集热器测试标准方法 (9)2.7太阳能干燥的展望 (9)2.7.1综合利用太阳能干燥系统 (9)2.7.2加强混合型太阳能干燥的开发研究和推广工作 (10)2.7.3发展小型多样化的太阳能干燥装置 (10)2.7.4研制出高效率、低成本的空气集热器 (10)2.8ANSYS在工程中的使用 (10)3平板型空气集热器的结构设计 (12)3.1集热器的结构 (12)3.2集热器方向的配置 (13)3.3集热器的倾角的确定[6] (13)3.4集热器材料的选择 (14)3.5空气集热器的结构 (16)3.6我的设计的solidworks装配图及零件图 (18)4空气集热器的集热性能分析 (22)4.1热载体空气的相关参数及集热器的相关数据 (22)4.2ANSYS有限元分析流程图 (22)4.3用有限元的分析软件ANSYS来分析集热性能 (23)4.3.1建模、 (23)4.3.2网格的划分 (25)4.3.3负载及约束 (26)4.3.4分析 (27)5结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)外文文献 (33)1 前言1.1本次毕业设计课题的目的、意义毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，完成工程师的基本训练和初步培养从事科学研究工作的重要环节。

毕业设计也是完成教学计划达到专业培养目标的一个重要的教学环节；学生通过毕业设计，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。

使学生的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。

毕业设计以下具有目的：(1) 通过阅读有关资料对当前计算机软、硬件技术的发展有进一步的了解。

(2) 融汇、贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识。

(3) 综合运用所学专业理论知识和技能提高独立分析问题和解决实际问题的能力。

(4) 培养和提高与设计群体合作、相互配合的工作能力。

1.2 太阳能干燥技术简介人们很早就开始利用太阳能进行干燥。

将收剂好的农作物置于太阳下曝晒脱水干燥或是采用煤、木炭等在室内烘制以便长期保存，是人类利用太阳能历史最悠久、应用最广泛的技术。

自从人类学会狩猎、耕种、养殖以来，就学会了利用太阳能把食品、农副产品干燥加工，保存起来。

这种直接的摊晒、晾晒的干燥方法一直延续了几千年。

但这种传统的农作物干燥法存在着较多的问题和不足。

这种传统的方法干燥效率低、周期长、占地面积大，易受风沙、天气的影响，也容易受灰尘、苍蝇、虫蚁的污染，影响食品和农产品的质量，造成损失。

所以为了高效的利用太阳能干燥技术，设计一种设备来收集太阳能并且用来干燥是必要的，太阳能空气集热器是一种利用太阳能把空气加热升温的装置，把热风送入装有物料的干燥室，就组成了集热器型干燥器。

空气集热器是太阳能干燥工艺中最常用的关键的部件，太阳能空气集热器产生的热风也可以用作采暖用途，因此，应当作全面的理论分析和实用性研究。

2太阳能空气集热器的预备知识2.1太阳能知识太阳是离我们最近的一颗恒星。

它是一个炽热的气体球体，表面温度在6000度左右，中心温度，根据理论推算可达4000万度。

太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。

太阳不断的以光线的形式向广漠的宇宙空间辐射出巨大的能量。

这种辐射能叫做太阳能。

太阳向宇宙空间发射的辐射功率位3.8×1023kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。

到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为8×1013kW。

太阳辐射能穿越大气层，因受到吸收、散射及反射的作用，故未被吸收或散射而能够直达地表的太阳辐射能称为「直接」辐射能；而被散射的辐射能，则称为「漫射」辐射能，地表上各点的总太阳辐射能即为直接和漫射辐射能二者的总和[1]。

20世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。

化石能源资源的有限性，以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。

从资源、环境、社会发展的需求看，开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。

在新能源和可再生能源家族中，太阳能成为最引人注目，开展研究工作最多，应用最广的成员[2]。

我国的太阳能资源丰富，全国有2/3以上地区总辐射量,年日照时数达2000h以上，年平均辐射量超过60104KJ/cm2,各地年辐射大致在930~2330KJh/m2z之间。

特别是青藏高原中南部地区，年平均达670~849万KJ/m2.我国西部地区的太阳能也十分丰富。

银川地区年总辐射达1422188千卡/米2。

由于太阳能是一种清洁的环保，取之不尽用之不竭的能源，如果能很好的加以利用那么对我国的传统能源将是很好的保护。

我们的祖先很早以前就会运用太阳能了。

太阳能即是一次能源又是可再生能源。

它既可免费使用又无需运输对环境无任何污染。

但太阳能有两个主要缺点[3]：一是能量非常分散，能流密度低，因此太阳能的利用装置必须具有相当大的面积，才能采集到足够的功率。

但是，面积大，造价就会增高。

只有当能量装置的表面的单位造价相当便宜时，才能经济合算的使用。

随着科技的发展太阳能设备采用廉价的材料和标准部件以及在提高利用效率的同时，成批太阳能利用器，成本就会显著降低。

二是强度受各种因素（季节，地点，气候等）的影响，不能维持常量。

因此必需有贮能装置，这就增加了造价和技术难度。

这两大缺点大大的限制了太阳能的有效利用。

解决这类问题还需时间，因此短期内太阳能还不能大规模的加以利用，但作为一种辅助能源，在实践中已收到一定效果。

从长远来看，随着对能源的需要不断增加，矿物资源的局限，随着人们对污染问题的日益关注，以及科学技术的不断发展，太阳能在今后的能源比例中会有越来越重要的。

2.2太阳能干燥技术及设备的引入干燥作业涉及国民经济的广泛领域，同时也是我国的耗能大户之一，所用能源占国民经济总能耗的12%左右。

有的行业如木材干燥的能耗，约占企业总能耗的40％－70％。

另外,干燥过程造成的污染又常常是我国环境污染的重要来源，因此干燥技术的节能与环保问题十分重要。

太阳能是清洁、廉价的可再生能源，取之不尽用之不竭。

每年到达地球表面的太阳能辐射能约为目前全世界所消耗的各种能量的1万多倍。

我国有较丰富的太阳能资源，约有2/3的国土年辐射时间超过2200小时，年辐射总量超过5000MJ/m2。

全年照射到我国广大面积的太阳能相当于目前全年的煤、石油、天然气和各种柴草等全部常规能源所提供能量的2000多倍。

全国各地太阳年辐射总量为3340～8 400MJ／m2，中值为5 852MJ／m2。

从我国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古南部、山西北部、陕西北部、辽宁、河北东南部、山东东南部、河南东南部、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大，尤其是青藏高原地区最大。

全国以四川和贵州两省及重庆市的太阳年辐射总量最小，尤其是四川盆地最低。

太阳能干燥比较适于农副产品的干燥，一般温度在60℃以下，不会破坏食品的营养价值，木材采用太阳能预干不仅节能，还可以防止因为干燥温度过高，而使木材开裂、变形。

太阳能是现阶段一种主要的减缓能源危机和解决环境问题的新能源。

人们很早就开始利用太阳能进行干燥。

将收剂好的农作物置于太阳下曝晒脱水干燥或是采用煤、木炭等在室内烘制以便长期保存，是我国农村长期沿用的干燥法。