太阳能脱水车间改造与蔬菜湿差脱水研究

【摘要】：太阳能是一种清洁能源，但由于其间歇与不稳定性，阻碍了太阳能的发展应用。本试验以大白菜等蔬菜为原料，利用空气作为干燥介质，借助风机强制通风，将干燥的空气引入太阳能干燥室，利用室内外湿度差对蔬菜进行脱水。同时，研究兰州地区四季空气温湿度水平，脱水过程中空气温湿度变化规律及蔬菜在不同季节的干燥效果。 1.全年太阳能脱水车间升温作用明显，与大气平均温差最高为24.9℃，最低为4.2℃；干燥室内春、夏、秋、冬平均温度分别为30.48℃、35.48℃、20.19℃和4.79℃；春、夏、秋、冬平均相对湿度分别为33.1%、40.52%、44.52%和42.43%；在干燥室实载条件下，室内湿度显著大于室外湿度，春、夏、秋、冬室内外空气含水量差值分别为2.97g/kg、3.44g/kg、1.23g/kg和1.4g/kg。 2.24小时使用风机强制通风时，春、夏、秋、冬大白菜平均干燥时间分别为30、28、72和64小时；12小时（8:00~20:00）使用风机强制通风时，春、夏、秋、冬大白菜脱水时间分别为37、35、79和71小时。 3.以干燥150kg大白菜为例，研究夜间无太阳能作用时空气干燥能力结果表明：冬季白天共脱水106.3kg，夜间共脱水29.7kg，夜间脱水量占总脱水量的22%；夏季白天共脱水127.5kg，夜间共脱水8.7kg，夜间脱水量占到总脱水量的6.4%。 4.甘蓝、香菜、菠菜、蒜苗太阳能湿差脱水时间为3天（接收光照时间24h）；青椒、红椒、胡萝卜总脱水时间为4天（接收光照时间32h）；洋葱总脱水时间为6天（接收光照时间48h）。 5.春、夏、秋、冬大白菜太阳能湿差脱水的数学模型分别为：MR=1.135-0.082t+0.004t~2-0.0000686t~3、MR=1.119-0.083t+0.003t~2-0.0000502t~3、MR=1.023-0.015t-0.00000366t~3、MR=0.996-0.007t+0.0000022t~3。 6.与热风烘箱干燥进行比较，干燥相同重量物料，太阳能湿差干燥节能率为73%-89%。太阳能湿差干燥150kg大白菜耗煤5.38kg-13.82kg。 【关键词】：太阳能 含水量 温湿度 节能 干燥
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TS255.5
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-5
• 目录5-8
• 文献综述8-17
• 1 蔬菜的干制方法8-10
• 1.1 常压热风干燥8-9
• 1.2 微波干燥9
• 1.3 冷冻干燥9
• 1.4 远红外干燥9-10
• 1.5 热泵干燥10
• 1.6 组合干燥10
• 2 太阳能10-17
• 2.1 太阳能资源10-11
• 2.2 太阳能的应用11-12
• 2.3 太阳能干燥原理12
• 2.4 太阳能利用的现状12-13
• 2.5 太阳能干燥设备13-15
• 2.5.1 温室型太阳能干燥器13
• 2.5.2 集热器型太阳能干燥器13-14
• 2.5.3 集热器—温室型干燥器14
• 2.5.4 整体式太阳能干燥器14-15
• 2.6 太阳能干燥的优势15-16
• 2.6.1 节省燃料15
• 2.6.2 保护环境15-16
• 2.6.3 运行费用低16
• 2.7 太阳能干燥的劣势16-17
• 正文17-45
• 1 前言17-18
• 2 材料与方法18-24
• 2.1 材料与设备18
• 2.2 脱水工艺18-19
• 2.2.1 工艺流程18
• 2.2.2 操作要点18-19
• 2.3 实验方案19-21
• 2.3.1 太阳能脱水车间改造19
• 2.3.2 脱水车间内外气温与相对湿度的变化19
• 2.3.3 实载条件下脱水车间内外温湿度19
• 2.3.4 不同季节白菜的干燥效果19
• 2.3.5 夜间干空气对白菜干燥能力分析19-20
• 2.3.6 白菜湿差脱水效果研究20
• 2.3.7 干燥曲线数学模型的建立20
• 2.3.8 不同蔬菜太阳能湿差脱水研究20
• 2.3.9 太阳能干燥能耗比较20-21
• 2.4 测定方法21-24
• 2.4.1 温湿度测定21
• 2.4.2 水分的测定21
• 2.4.3 含水率的计算21
• 2.4.4 脱水速率的计算21
• 2.4.5 物料的干燥及称重方法21-22
• 2.4.6 空气含水量的计算22
• 2.4.7 物料理论干燥时间的计算22
• 2.4.8 干燥能耗的计算22-23
• 2.4.9 节能率的计算23
• 2.4.10 数据统计分析23-24
• 3 结果与分析24-41
• 3.1 太阳能实验室改造24-27
• 3.1.1 太阳能干燥室24-25
• 3.1.2 太阳能脱水车间基本构架25
• 3.1.3 太阳能接收部分25
• 3.1.4 通风除湿及控制系统25
• 3.1.5 干燥室改造25-27
• 3.2 太阳能脱水车间室内气候条件研究27-31
• 3.2.1 干燥室内外气温变化27-28
• 3.2.2 干燥室内外大气相对湿度变化28-29
• 3.2.3 干燥室内外气温及相对湿度的相关性29-30
• 3.2.4 实载条件下室内外空气含水量的变化30-31
• 3.3 湿差脱水特性研究31-35
• 3.3.1 不同季节白菜的干燥效果31-32
• 3.3.2 夜间湿差脱水分析32-34
• 3.3.3 湿差脱水效果34-35
• 3.4 薄层湿差脱水数学模型35-38
• 3.4.1 薄层干燥方程35
• 3.4.2 模型的选择35-36
• 3.4.3 方程的拟合36-38
• 3.5 不同蔬菜太阳能脱水干燥试验结果38-39
• 3.5.1. 不同蔬菜的脱水曲线38
• 3.5.2. 不同蔬菜脱水速率曲线38-39
• 3.6 节能效果的研究39-41
• 3.6.1 太阳能湿差干燥能耗39-40
• 3.6.2 热风干燥能耗40
• 3.6.3 太阳能干燥的节能率40-41
• 4 讨论41-44
• 4.1 太阳能实验室的改造41
• 4.2 干燥室内外温湿度研究41
• 4.3 干燥室内外温湿度相关性研究41-42
• 4.4 太阳能湿差脱水研究42
• 4.5 理论干燥时间研究42
• 4.6 不同蔬菜的湿差脱水42-43
• 4.7 干燥模型研究43
• 4.8 湿差脱水节能研究43-44
• 5 结论44-45
• 参考文献45-48
• 致谢48-49
• 个人简介49-50
• 导师简介50-51

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