太阳能干燥技术及应用

全书共分为8章，具体包括：绪论、太阳能干燥的基础知识、太阳能集热装置及供热系统、太阳能储热装置及系统、农副产品太阳能干燥、木材太阳能干燥、其他物料太阳能干燥、太阳能联合干燥等内容，反映了国内外在太阳能干燥方面的新技术及应用成果。 本书不仅可作为干燥界、特别是太阳能干燥从业人员的常备资料和技术工人的培训教材，也可供相关大专院校师生及科研院所的研究人员作为参考。

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，干燥过程造成的污染又常常是我国环境污染的重要来源。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，干燥过程的节能与环保技术日益重要。
太阳能是清洁、廉价的可再生能源，取之不尽用之不竭。虽然目前和今后相当长的一段时期内，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，预计今后我国在太阳能干燥技术的应用方面会有一定的发展前景。
本书是在广泛查阅国内外太阳能干燥技术资料的基础之上，结合本书合著者张璧光教授多年从事太阳能干燥技术研究的实践整理而成。与已出版的同类书籍《太阳能干燥技术》(化学工业出版社，2007年)及《太阳能及热泵干燥技术》(化学工业出版社，2011年)相比，在内容范围、结构体系等方面有较大调整，增加了太阳能与其他供热方式(包括热泵)的联合干燥章节，并在太阳能储热装置及系统、木材太阳能干燥、农副产品太阳能干燥、其他物料太阳能干燥等部分进行了结构及内容的调整，补充了国内外在太阳能干燥方面最新的技术及应用成果。
本书共分8章，编写分工如下：第1章，伊松林(北京林业大学)、张璧光(北京林业大学)；第2章，张璧光、伊松林；第3章，张璧光、伊松林；第4章，万倩、何正斌、冯小江(中关村人居环境工程与材料研究院)；第5章，钱京、伊松林、慕松(宁夏大学)；第6章，伊松林、张璧光、何正斌；第7章，何正斌、伊松林、何露茜；第8章，何露茜、何正斌、张璧光。全书由伊松林统稿校对。
感谢北京林业大学“植源生物质热处理实验室”相关研究生，特别是赵湘玉、杨宜杭、何露茜、钱京在书稿排版中的辛勤工作。感谢2019年研究生教改项目 (JXGG19011)、十三五重点研发专项子课题(2016YFD0600701)、十三五重点研发专项课题(2018YFD0600305)的资助。
本书在编写过程中参考了国内外太阳能及应用方面的各种图书及文献资料，在此向相关作者表示衷心感谢。
任何感谢都难免挂一漏万，在此向支持太阳能干燥技术及应用的各位同仁一并致谢。
鉴于我们的知识、能力及工程经验有限，书中的不妥之处，敬请同行和读者批评指正。

编者
2020年10月

伊松林，北京林业大学材料科学与工程学院，教授/博导，中国林学会木工分会木材干燥研究会副会长兼秘书长、木工分会华北区学组秘书长、中国林学会木材科学分会委员、国家木竹产业技术创新战略联盟专家委员会委员、国家木材储备战略联盟专家。
2008年，入选教育部“新世纪**人才支持计划”。同年10月，入选由广东省政府、教育部、科技部联合组织实施的“省部企业科技特派员行动计划”。2015年12月，被评为全国文化科技卫生“三下乡”先进个人。
主要从事与木材干燥、木材功能性改良相关的基础理论研究、教学和技术推广工作。已主持或参加各级科研课题50余项。近年来主持的纵向科研课题包括：林业公益性行业重大专项、国家自然科学基金项目、教育部新世纪**人才支持计划项目、科技部农业科技成果转化资金项目、国家林业局948项目、北京市教委共建项目、北京市重点学科建设项目等。
已先后在《Wood and Fiber Science》、《Drying Technology》等国内外学术期刊及会议论文集上发表论文100余篇；主编或参编《太阳能及热泵干燥技术》等论著及教材10部；参编行业标准4项；申请专利20余项，其中发明专利16项，已授权发明专利11项，成功转让4项。
近年来，先后在木材高温热处理技术、木业节能减排技术、新型木竹材炭化技术、木材节能干燥技术等方面，研发了相关的生产设备，并已在广东、湖南、福建、江苏、浙江、山东等地推广应用，经济效益显著。

本书较全面、系统地介绍了太阳能干燥的基础知识，以及多种物料的太阳能干燥及太阳能联合干燥技术。本书的特点是内容丰富、实用性强。书中简化了理论叙述，文字通俗易懂，用举例的方式阐述一些基本理论的应用。
全书共分为8章，具体包括：绪论、太阳能干燥的基础知识、太阳能集热装置及供热系统、太阳能储热装置及系统、农副产品太阳能干燥、木材太阳能干燥、其他物料太阳能干燥、太阳能联合干燥等内容。
本书不仅可作为干燥界、特别是太阳能干燥从业人员的常备资料和技术工人的培训教材，也可供相关大专院校师生及科研院所的研究人员参考。

第1章绪论1
1.1我国的能源与环境状况1
1.1.1我国的能源状况1
1.1.2我国的环境状况2
1.1.3我国的节能与环保目标3
1.1.4我国干燥行业的能耗与污染状况3
1.1.5我国干燥行业的用能对策4
1.2我国的太阳能资源及特点5
1.2.1我国的太阳能资源5
1.2.2我国太阳能资源的特点6
1.3太阳能干燥装置分类7
1.3.1温室型太阳能干燥装置7
1.3.2集热器型太阳能干燥装置8
1.3.3集热器-温室型太阳能干燥装置8
1.3.4连续干燥作业的各种组合式太阳能干燥装置9
1.4太阳能干燥技术现状及发展趋势10
1.4.1国外太阳能干燥应用及研究概况10
1.4.2我国太阳能干燥的应用及研究概况12
1.4.3太阳能干燥的优势16
1.4.4我国太阳能干燥技术的应用前景17
参考文献18

第2章太阳能干燥的基础知识20
2.1太阳能的来源与太阳常数20
2.1.1太阳能的来源20
2.1.2地面所截获的太阳辐射能20
2.1.3太阳常数22
2.1.4太阳光谱22
2.2干燥介质的热力性质23
2.2.1湿空气的基本知识23
2.2.2湿空气的参数图与表26
2.2.3湿空气热力性质表的应用27
2.2.4水蒸气的基本知识29
2.3湿物料的性质31
2.3.1湿物料中的水分31
2.3.2平衡水分32
2.3.3物料的湿含量的表示方法34
2.4传热学基础知识35
2.4.1传热的几种基本形式35
2.4.2导热的基本定律与导热计算35
2.4.3对流换热39
2.4.4辐射换热43
2.5物料干燥过程48
2.5.1太阳能干燥原理48
2.5.2干燥过程曲线48
2.5.3影响干燥速率的因素50
2.6太阳能干燥装置的热平衡与热效率51
2.6.1热平衡方程51
2.6.2热效率52
参考文献52

第3章太阳能集热装置及供热系统54
3.1太阳能供热系统的循环方式54
3.2太阳能集热器分类56
3.2.1平板型集热器57
3.2.2真空管太阳能集热器61
3.3太阳能集热器的组成62
3.3.1平板型集热器的结构62
3.3.2真空管空气集热器的结构72
3.4空气集热器的连接方式与布置74
3.4.1拼装式空气集热器的连接方式74
3.4.2空气集热器的倾角76
3.5集热器及供热系统效率的影响因素76
3.5.1集热器类型与构造76
3.5.2集热器的布置形式与空气的流程长度77
3.5.3集热器内空气的流速78
3.6太阳能供热系统参数的确定79
3.6.1太阳能供热系统的几种循环79
3.6.2太阳能供热系统的热负荷与集热器面积的确定79
3.6.3太阳能供热系统的空气流量80
3.6.4太阳能供热系统的沿程阻力与风机功率81
参考文献83

第4章太阳能储热装置及系统84
4.1太阳能储热方式及储热材料84
4.1.1显热储热84
4.1.2相变储热86
4.1.3化学储热89
4.2几种储热装置的结构89
4.2.1显热储热系统90
4.2.2相变储热系统92
4.2.3特殊形式的储热系统——太阳能储热墙102
4.3储热装置及系统的设计104
4.3.1液体水储热系统设计104
4.3.2固体储热系统设计106
4.3.3相变储热系统设计107
4.4储热装置的评价指标111
4.5太阳能储热的应用举例111
4.5.1聚光太阳能热发电111
4.5.2太阳能热光伏112
4.5.3建筑蓄热供暖113
4.5.4太阳能热水114
参考文献116

第5章农副产品太阳能干燥119
5.1谷物太阳能干燥120
5.1.1太阳能谷物干燥装置简介122
5.1.2温室型太阳能谷物干燥装置123
5.1.3集热器型太阳能谷物干燥装置125
5.1.4组合型太阳能谷物干燥装置128
5.1.5储热型太阳能谷物干燥装置130
5.1.6粮食(谷物)的太阳能贮仓干燥130
5.2蔬菜太阳能干燥134
5.2.1西红柿太阳能干燥134
5.2.2蒜片太阳能干燥136
5.2.3黄花菜太阳能干燥137
5.2.4辣椒太阳能干燥139
5.2.5胡萝卜太阳能干燥143
5.2.6白菜太阳能干燥144
5.2.7食用菌太阳能干燥146
5.3园艺植物太阳能干燥148
5.3.1太阳能水果连续干燥装置148
5.3.2红枣的太阳能干燥149
5.3.3话梅的太阳能干燥150
5.3.4杏的太阳能干燥151
5.3.5苹果的太阳能干燥153
5.3.6无核葡萄的太阳能干燥154
5.3.7荔枝的太阳能干燥156
5.3.8可可豆的太阳能干燥157
5.3.9香蕉的太阳能干燥157
5.4中草药太阳能干燥158
5.4.1中草药干燥工艺概况158
5.4.2枸杞太阳能干燥装置实例160
5.4.3茶叶太阳能干燥163
5.4.4鹿茸的太阳能干燥165
5.5水产和畜牧产品的太阳能干燥166
5.5.1鱼的太阳能干燥166
5.5.2肉类制品的太阳能干燥169
参考文献171

第6章木材太阳能干燥174
6.1木材太阳能装置174
6.1.1温室型与半温室型太阳能干燥174
6.1.2集热器型太阳能干燥184
6.1.3储热型太阳能干燥186
6.1.4可移动式小型相变储热木材太阳能干燥装置191
6.1.5整体型相变储热木材太阳能干燥装置201
6.2木材太阳能干燥工艺207
6.2.1木材太阳能干燥工艺基准207
6.2.2使用太阳能干燥工艺基准的注意事项209
6.3木材太阳能联合干燥210
6.3.1太阳能与木废料能源或蒸汽的联合干燥210
6.3.2太阳能与热泵除湿机联合干燥213
6.3.3太阳能-热泵除湿机联合干燥木材示例219
6.3.4联合干燥的经济分析220
参考文献221

第7章其他物料太阳能干燥224
7.1“唐三彩”太阳能干燥224
7.2盐类太阳能干燥225
7.2.1食盐的太阳能干燥225
7.2.2硫酸铜太阳能干燥227
7.3天然橡胶太阳能干燥228
7.4油棕榈叶太阳能干燥229
7.5污泥太阳能干燥231
7.5.1太阳能污泥干化工艺231
7.5.2污泥太阳能干燥示例233
7.6鸡粪太阳能干燥236
7.7蚕茧太阳能干燥241
7.8牧草太阳能干燥242
7.9花朵太阳能干燥247
7.10皮毛制品太阳能干燥249
7.11太阳能食醋陈酿250
7.12海水淡化251
参考文献255

第8章太阳能联合干燥258
8.1太阳能-热泵联合干燥258
8.1.1热泵干燥原理及特点258
8.1.2热泵干燥技术现状及发展趋势260
8.1.3太阳能-热泵干燥应用举例264
8.2光伏-光热太阳能干燥277
8.2.1光伏-光热太阳能干燥系统构成277
8.2.2应用举例278
8.3太阳能-微波联合干燥280
8.3.1微波干燥原理及特点280
8.3.2微波干燥技术现状282
8.3.3太阳能-微波干燥应用举例283
8.4太阳能-红外联合干燥287
8.4.1红外干燥原理及特点287
8.4.2太阳能-红外联合干燥实例288
8.5多热源太阳能联合干燥290
8.5.1硫酸锰太阳能-火炕联合干燥290
8.5.2电站余热耦合太阳能干燥城市污泥291
8.5.3太阳能与常规能源互补的中药饮片干燥293
8.5.4干燥房与地垄大坑复合干燥人参294
参考文献295

附录298
附录1湿空气热力学性质表298
附录2干燥介质湿度表313