一、课题背景

能源是人类社会生存和发展的物质基础。建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的常规能源体系，曾极大地推动、并继续支撑着人类社会的发展。但化石燃料的大规模开采和使用，已使资源日益枯竭、环境不断恶化，还诱发了不少国家之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至引起冲突和局部战争。从能源消费结构来看，我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭消费约占总能耗的67%，这是导致环境严重污染、生态逐年恶化的根本原因之一。因此，大力开拓新能源与可再生能源的实际应用成为我国解决能源和保护生态环境的重要战略任务。与此同时太阳能引起人类的注意。太阳能是新能源与可再生能源的重要组成部分。太阳能属于分布性洁净的自然能源，能就地开发利用，具有使用期限长，不污染环境和破坏生态平衡等特点。太阳能的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益，环境效益，而且还有明显的经济价值[1]。我国地域辽阔，是太阳能资源丰富的国家之一，三分之二的地区年辐射总量大于5020MJ/m2，年日照数在2200h以上。我国太阳能资源分布的总趋势是西高东低、北高南低，高海拔（如西藏高原）大于低海拔地区。太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22#730;~35#730;，这一带青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳能年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云多雨多，在北纬30#730;~40#730;地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的升高而增长[2]。

干燥作业涉及国民经济的广泛领域，它不仅是农产品、化工产品、木制品等许多行业不可或缺的基本生产环节，同时也是我国的耗能大户所用能源占国民经济总能耗的12%左右。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[3]。当前，能源与环境问题已经成为我国国民经济可持续发展的瓶颈问题，干燥节能与环保日益重要。针对太阳能干燥虽然我国在利用太阳能干燥已有多年历史，但目前和今后相当长的一段时期内应用还很小，我国仍以传统的常规干燥为主，但由于全球面临的能源与环境问题日益严重，预计今后在太阳能干燥技术的应用方面会有一定的发展，且发展前景较好[4]。

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，目前对于食品的干燥方式主要有自然干燥,热风干燥,微波干燥,远红外干燥以及真空冷冻干燥[5] 等，但是微波干燥 、冷冻干燥等干燥方式因其投资大、成本高 、大量使用一次能源 、对环境污染严重 、操作复杂 、仅应用于大型干燥工业 ，并未得到我国广大小型干燥用户的认可。我国广大小型干燥用户仍以传统的平铺晒 、晾开晒等干燥方式来干燥枸杞 、中草药 、谷物等高附加值的产品[6] 。但是，这种传统的露天自然干燥方法存在诸多弊端 ： 在很大程度上取决于阳光的有效性，需要大的开放空间面积，且容易受到外来物质的污染，如凋落物、灰尘等，且鸟、啮齿动物和昆虫都可与之直接接触。太阳直晒也会导致产品质量较低和干燥时间影响产品质量或造成霉烂变质。因而很难得到质地优良的产品。而太阳能热风干制是目前采用较为普遍的一种方法，整个干制过程可受人为控制和调整，在缩短干制时间的同时，可有效提高产品的质量，热风干制法对干燥条件要求较高，不适条件会导致产品营养成分损失，收缩严重，色泽及风味品质降低，直接影响其商品价值[7] 。

二 选题的目的和意义

因为不确定的价格上升和化石燃料的快速消耗在替代性能源形式上加快可再生能源的发展[8-9] 。太阳能是一种丰富的、可再生的、可持续的能源，它吸引了世界各地的许多杰出的研究人员在太阳领域工作。在发展中国家，太阳能干燥装置能满足对健康不断增长的需求和对低成本天然食品可持续收入的需要[10]。用于干燥农业产品的太阳能干燥装置被证明是最有效的节能设备，不仅节约能源而且还节省了大量的时间、占地面积也减少，提高了产品质量和人们的生活方式。太阳能干燥系统并不能完全依赖于太阳能，因为它的功能除了在结合了其他形式的辅助热源外，也在减少燃料消耗方面有一定的影响。太阳能干燥箱适用于颗粒较小的固体物料，即热空气从物料间穿过。属于热风循环干燥器，广泛用于保鲜食品、农副产品、经济作物等，如红枣、蔬菜、水果、药材菌类，鲜花粮种，鱼虾昆虫，木器化工等[11] 。太阳能干燥系统采用无尘干燥，自动控温，低温风干，保原色味，操作简单，节能省心，移动方便，防鼠防盗。勿需专人看管，是广大种养殖户及城乡居民必备家电[12]。

三 干燥种类

若按干燥器操作压力分类可分为常压式和真空式两类干燥器。常压干燥设备的传热可以采用任何一种或几种型式同时传热，而真空干燥设备的特点是以传导传热和辐射传热居多，而且多数以间歇生产方式为主，真空干燥设备主要处理热敏性物料和有溶剂回收的物料。若按干燥器操作方式可分为间歇操作和连续操作两类。若按干操器给热量方式分类可以分为对流加热干燥器、传导加热干燥器、其他（辐射加热、高频加热）以及多种传热方式的干燥器等。按使用干燥介质的种类分类

对流换热可以分为空气、热风、烟道气、过热蒸汽、为干燥介质的干燥器[13] 。