太阳能蒸汽热风干燥装置控制系统的设计及试验研究

【摘要】：干燥是农产品加工过程中一个极其重要的环节，长期以来，用于干燥的能源主要是煤、电和气，不仅能耗大，而且容易带来环境污染等问题。将低成本、清洁的太阳能资源应用于农产品干燥，可以节省能源，减少污染。目前在农产品干燥领域对太阳能的研究多集中于低温段，本文的研究则是基于中高温应用的太阳能蒸汽系统，分别对太阳能蒸汽供给装置控制系统和干燥机温湿度检测与蒸汽控制系统展开设计与研究，并以胡萝卜为对象，对该装置进行了试验验证。 太阳能蒸汽热风干燥装置是太阳能中高温段的利用，它能替代和部分替代传统的由燃煤锅炉和电能产生的蒸汽，实现农产品的干燥和加工。太阳能蒸汽的产生、控制和干燥机的温湿度的检测与控制是关系到太阳能蒸汽热风干燥系统能否正常运转和能否满足农产品干燥要求的关键。 太阳能蒸汽控制系统的核心是基于温差控制的工质强制循环工作系统，辅以自动补水系统，完成了蒸汽供给装置的电气设计，通过XMTD-JK208型温差控制器和DF-96B型水位控制器实现了蒸汽供给装置的连续工作，保证带式干燥机在工作时的热量供应。 建立了干燥机温湿度检测与蒸汽控制系统，以STC89C51单片机为核心，采用SHT11数字温湿度传感器实现了对干燥机内外温湿度数据的实时采集，完成了串行通信接口电路、显示电路、电源电路、电磁阀控制等电路的设计。软件部分采用C++软件，完成了主界面以及界面上参数设置、串口设置、输出控制各模块的编程。实现了当环境温度达到设定上下限值时，控制电磁阀开闭的功能。 本研究还对温湿度检测系统的精度、强制循环蒸汽供给装置和温度控制效果进行了试验验证。结果表明，试验装置的控制系统设计合理，达到了预期目的。 本文的研究，既可以应用于新干燥机的生产，也可以用于原有干燥机的改进，有着较广阔的应用前景。 【关键词】：太阳能蒸汽 干燥 温差循环 温湿度 控制
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-12
• 1 绪论12-15
• 1.1 课题背景12
• 1.2 国内外发展状况12-13
• 1.2.1 国外研究概况12-13
• 1.2.2 国内研究概况13
• 1.3 本文研究的主要内容13-15
• 2 太阳能蒸汽热风干燥装置的结构及控制要求15-22
• 2.1 太阳能蒸汽热风干燥装置的组成及工作原理15-16
• 2.1.1 干燥装置的组成15
• 2.1.2 干燥装置各部分的工作原理15-16
• 2.2 太阳能蒸汽供给装置16-20
• 2.2.1 太阳能集热器16-18
• 2.2.2 蒸发罐的结构及控制要求18-20
• 2.3 带式热风干燥机20-21
• 2.3.1 带式干燥机的机械结构20-21
• 2.3.2 带式干燥机的检测与控制要求21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 蒸汽供给装置控制系统22-33
• 3.1 蒸汽供给装置控制系统的总体方案22-24
• 3.1.1 自动补水的控制方案22
• 3.1.2 循环系统的分类与控制方案22-24
• 3.1.3 总体方案的确定24
• 3.2 电气控制系统的选择24-25
• 3.3 控制方案所需相关部件的选型25-28
• 3.3.1 温度传感器25
• 3.3.2 补水泵25-26
• 3.3.3 循环泵26-27
• 3.3.4 水位控制器27
• 3.3.5 液位计27-28
• 3.3.6 温差控制器28
• 3.4 控制方案电气电路的设计28-32
• 3.4.1 电气原理图的设计28-29
• 3.4.2 电气主要元件清单29-30
• 3.4.3 电气控制部分主电路设计30
• 3.4.4 电气控制部分控制电路设计30-31
• 3.4.5 电气控制电路的具体动作过程31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 热风干燥机温湿度检测与控制系统33-56
• 4.1 热风干燥机温湿度检测与控制系统总体方案33-34
• 4.2 系统的硬件设计34-40
• 4.2.1 温湿度采集模块34-36
• 4.2.2 单片机模块36
• 4.2.3 显示模块36-37
• 4.2.4 电磁阀控制模块37-38
• 4.2.5 电源模块38
• 4.2.6 通讯模块38-39
• 4.2.7 地址选择模块39-40
• 4.3 系统软件的设计40-55
• 4.3.1 单片机模块主程序40-42
• 4.3.2 单片机模块子程序42-49
• 4.3.3 PC 机模块程序设计49-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 装置试验分析56-63
• 5.1 温湿度的检测精度56-58
• 5.2 蒸汽供给装置控制系统的试验58-60
• 5.2.1 试验仪器设备58
• 5.2.2 试验方案58-59
• 5.2.3 结果与分析59-60
• 5.3 温度控制及胡萝卜干燥试验60-62
• 5.3.1 试验材料选择60
• 5.3.2 试验仪器设备60
• 5.3.3 试验方案60
• 5.3.4 结果与分析60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 6 总结与展望63-64
• 6.1 总结63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-68
• 附录68-74
• 致谢74-75
• 作者简介75-76
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果76

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