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一种多孔介质太阳能换热器及干燥机

文献发布时间:2023-06-19 13:45:04


一种多孔介质太阳能换热器及干燥机

技术领域

本申请涉及太阳能利用领域,具体而言,涉及一种多孔介质太阳能换热器及干燥机。

背景技术

在造纸生产过程中,由压榨部输出的纸张含有非常多水分,通常水分含量在50%以上,因此需要对压榨部输出的纸张进行烘干。目前常采用热空气或红外线对压榨部出来的纸张进行干燥,虽然这些干燥方式均能实现烘干,但是目前用于产生热空气和红外线的烘箱多是由电能、天然气等化石能源为能源,因此造纸干燥通常需要耗费大量的电能。

另外,太阳能是取之不尽、用之不竭的优质能源,如果直接将纸张在太阳下晒,干燥效率非常低,不适合造纸生产的需求。

因此,需要探索出一种能够满足造纸生产的干燥需求,且干燥效率高的方式。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种多孔介质太阳能换热器及干燥机,满足造纸生产等领域的干燥需求,且干燥效率高。

第一方面,本申请实施例提供了一种多孔介质太阳能换热器,其包括:

两层透明耐温板,两层透明耐温板层叠设置,且相距一定距离;

侧板,侧板围设于两层透明耐温板周围,且共同形成具有容纳腔的壳体;

多孔介质材料,多孔介质材料填充于容纳腔内;

空气入口和空气出口,空气入口和空气出口分别设置于壳体的相对两端。

在上述实现过程中,透明耐温板作为光学窗口,太阳光照射于透明耐温板上,并经过透明耐温板照射于多孔介质材料上,多孔介质材料吸收太阳光辐射热后温度升高,同时,高压介质(多为常温空气)由多孔介质太阳能换热器一端的空气入口处进入到多孔介质材料中,升温后的多孔介质材料对空气进行加热,被加热后的高温空气由另一端的空气出口流出,高温空气就能实现对待干燥对象进行加热,完成太阳能高温热转换过程。多孔介质材料由于比表面积大,吸收转换太阳辐射能,可以将太阳辐射能转换为气体介质的高温内能做功,完成太阳能光热功转换,是太阳能高温高效热转换的重要技术途径,本申请实施例的多孔介质太阳能换热器使用太阳能作为能源,可节省电能、天然气等化石能源,其产生的高温空气可实现对压榨部输出的纸张进行干燥,满足造纸生产等领域的干燥需求,且干燥效率高。

在一种可能的实现方式中,透明耐温板为透明陶瓷板;和/或,多孔介质材料为碳化硅多孔陶瓷。

在上述实现过程中,多孔介质太阳能换热器用于接收太能光的透明耐温板使用透明陶瓷板替换常规的玻璃板,由于透明陶瓷板具有耐高温的特性,可保证其在900℃时不会产生形变,甚至炸裂,避免了采用玻璃板会因温度升高而产生形变或炸裂的情况。

碳化硅多孔陶瓷具有黑度大,陶瓷骨架内导热好等特点,因此使用碳化硅多孔陶瓷吸收太阳光中的辐射能量,加热空气,进而加热待干燥对象,比如用于造纸干燥。而且碳化硅多孔陶瓷的整体温度较为均匀,因而空气出口处喷出的高温空气温度较为均匀,对待干燥对象(比如纸张)干燥均匀、效果好。

在一种可能的实现方式中,侧板和多孔介质材料之间还设置有保温板。

在上述实现过程中,保温板能够减少太阳光辐射热散失至壳体外,而是充分被壳体内的多孔介质材料吸收。

在一种可能的实现方式中,空气入口和空气出口分别设置于两层透明耐温板上。

在上述实现过程中,空气入口和空气出口的设置位置几乎不会造成壳体内部的热量损失,而且空气入口和空气出口之间的多孔介质材料相对较多,即由空气入口进,由空气出口出的空气在多孔介质材料内流动路径相对较长,从而能够被充分加热。

在一种可能的实现方式中,其中一层透明耐温板外还层叠设置有太阳能聚光板。

在上述实现过程中,太阳光经过太阳能聚光板聚集后再透过透明耐温板照射于多孔介质材料上,以提升多孔介质材料温度、提高高温空气的产率,从而提高待干燥对象的处理量,比如当纸张干燥处理量提高或日照强度无法满足纸张干燥所需时,使用太阳能聚光板后能够大幅度提升多孔介质材料温度,提升单位时间内纸张干燥量。

第二方面,本申请实施例提供一种干燥机,其包括烘干工作台和第一方面提供的多孔介质太阳能换热器,烘干工作台具有用于输送待干燥对象的工作面,多孔介质太阳能换热器位于烘干工作台的上方,且空气出口朝向烘干工作台的工作面。

在上述实现过程中,工作面用于输送待干燥对象,比如待干燥纸张,在纸张输送过程中,位于其上方的多孔介质太阳能换热器主要作用就是接收太阳能后对待干燥纸张进行辐射换热,并对通入其中的常温空气进行加热,加热后的高温空气朝向工作面上的纸张喷射,从而对待干燥纸张进行换热与水分蒸发,满足造纸生产的干燥需求,且干燥效率高。

在一种可能的实现方式中,烘干工作台包括内部具有干燥腔的外壳,外壳的相对两端分别设置有进料口和出料口,工作面设置于干燥腔内,且连接进料口和出料口。

在上述实现过程中,通过干燥腔内工作面,以及进料口、出料口的设计,能够实现连续往干燥腔内输送待干燥对象,比如待干燥纸张,并将干燥后的纸张输出,在输送过程中,高温空气能够充分加热纸张,实现纸张等的干燥。

在一种可能的实现方式中,工作面是由若干根并排设置的传动辊组成。

在上述实现过程中,传动辊组成的工作面,能够实现进料口和出料口之间的纸张输送。

在一种可能的实现方式中,外壳具有位于工作面上方的敞口,多孔介质太阳能换热器盖设于敞口。

在上述实现过程中,多孔介质太阳能换热器盖设于外壳的敞口,不仅多孔介质太阳能换热器能够发挥其作用:接收太阳能后对其下方工作面上的待干燥纸张进行辐射换热,而且加热得到的高温空气对待干燥纸张进行换热与水分蒸发;而且使烘干工作台成为相对封闭(除了进料口和出料口,其他地方均与外壳外部隔绝)的干燥腔结构,能够减少干燥腔内辐射热和由空气出口喷入其中的高温空气的流失。

另外,多孔介质太阳能换热器向上的透明耐温板接受太阳光照射,向下的透明耐温板封闭住外壳的敞口以形成相对封闭的干燥腔。由于透明陶瓷板的使用,可避免干燥腔内水分蒸发过程产生的水蒸气凝结成水附着于透明陶瓷板表面,从而避免因此导致的多孔介质材料对待烘干对象的辐射换热效果降低。

在一种可能的实现方式中,外壳上还设置有水蒸气出口和排水口。

在上述实现过程中,干燥腔内水分蒸发过程产生的水蒸气能够由水蒸气出口排出,减少其中的水蒸气凝结成水;排水口能够及时将凝结水排出。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种多孔介质太阳能换热器的结构示意图;

图2为图1所示的多孔介质太阳能换热器工作时的结构示意图;

图3为图2中A部分的局部放大结构示意图;

图4为本申请实施例提供的一种造纸干燥机的结构示意图;

图5为图4另一视角的结构示意图;

图6为图4中烘干工作台的结构示意图。

图标:100-多孔介质太阳能换热器;110-壳体;120-透明耐温板;130-侧板;140-保温板;150-多孔介质材料;160-空气通入管;170-空气排出管;001-造纸干燥机;200-烘干工作台;210-外壳;220-传动辊;230-进纸口;240-出纸口;250-水蒸气排出管;260-排水管;270-支撑脚。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中,需要说明的是,术语上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

此外,术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

第一实施例

请参见图1至图3,本实施例提供的一种多孔介质太阳能换热器100,其包括两层透明耐温板120、侧板130和多孔介质材料150,两层透明耐温板120层叠设置,且相距一定距离,侧板130围设于两层透明耐温板120周围,且共同形成具有容纳腔的壳体110,多孔介质材料150填充于容纳腔内,侧板130和多孔介质材料150之间还设置有保温板140,壳体110的相对两端分别设置有空气入口和空气出口。

需要说明的是,本申请实施例中的“透明”并非限制为完全透明,而是指高透明度,具体是指太阳光能够穿透的透明度,从而太阳光辐射热损耗极少。“耐温”并非限定为非常高的温度,而是指能够承受太阳光照射而不会发生变形,甚至破裂。

请具体参加图3,本实施例中,两层透明耐温板120相互平行,保温板140为环形,且设置于两层透明耐温板120之间,环形保温板140的两开口端分别连接两层透明耐温板120,多孔介质材料150位于两层透明耐温板120和保温板140组成的容纳腔内,并将容纳腔填满,壳体110包裹于保温板140和两层透明耐温板120的外侧,并限定住它们使其成为一个整体。

本实施例中,透明耐温板120为透明陶瓷板,但不限制于只能采用透明陶瓷板,在其他实施例中,透明耐温板120还可以选择其他高透明度、能够承受太阳光照射的板材。本实施例中,多孔介质材料150为碳化硅多孔陶瓷,但不限制于只能采用碳化硅多孔陶瓷,在其他实施例中,多孔介质材料150还可以选择其他黑度大、导热性好的材料。

本实施例中,保温板140为氧化铝板,但不限制于此,在其他实施例中,保温板140可以选择其他绝热材料。

本实施例中,空气入口和空气出口分别设置于两层透明耐温板120上,即空气入口设置于一层透明耐温板120的一侧边沿处,空气出口设置于另一层透明耐温板120的与设置空气入口的侧边沿相应侧边沿的相对侧边沿处。示例性地,每个空气入口连通有空气通入管160,每个空气出口连通有空气排出管170,空气通入管160和空气排出管170均设置于容纳腔外,即空气通入管160和空气排出管170分别朝向其所在透明耐温板120的外侧,空气排出管170朝向空气入口的方向倾斜。

第二实施例

请结合参见图4至图6,本实施例提供的一种造纸干燥机001,其专门用于干燥纸张,在其他实施例中,干燥机还可以适当变形或不变形,用于干燥其他待干燥对象。本实施例中,造纸干燥机001主要分为两个部分,分别为第一实施例中的多孔介质太阳能换热器100与置于多孔介质太阳能换热器100下方的烘干工作台200,烘干工作台200的下方安装有用于支撑烘干工作台200和多孔介质太阳能换热器100的支撑脚270。从整体上看,多孔介质太阳能换热器100和烘干工作台200水平设置,支撑脚270竖直设置,多孔介质太阳能换热器100设置有空气入口的透明陶瓷层(上层的透明陶瓷层)朝上,另一层透明陶瓷层朝下且邻近烘干工作台200。

请具体参见图6,烘干工作台200包括内部具有干燥腔的外壳210,外壳210的相对两端分别设置有进纸口230(进料口)和出纸口240(出料口),干燥腔内设置有用于输送纸张的工作面,工作面是由若干根并排设置的传动辊220组成,工作面连接进纸口230和出纸口240,即进纸口230设置于输送辊的输入端,出纸口240设置于输送辊的输出端,连续的纸张由进纸口230伸入干燥腔内,沿工作面的输送方向经过工作面,并由出纸口240伸出,实现烘干工作台200的纸张输送。通常情况下,干燥腔内的纸张置于传动辊220上,传动辊220由电机驱动,从而由传动辊220输送,或者,干燥腔内的纸张置于传送辊上方,由外部的牵引力牵引输送。

外壳210的上表面靠近出纸口240的一端具有敞口,敞口位于工作面上方的敞口,多孔介质太阳能换热器100盖设于该敞口,即多孔介质太阳能换热器100安装于敞口处的外壳210上,多孔介质太阳能换热器100与外壳210共同形成相对封闭的干燥腔。多孔介质太阳能换热器100的空气出口朝向烘干工作台200的工作面,具体是空气排出管170的管口朝向其下方的工作面,空气排气管朝向进纸口230的方向倾斜,使喷出的高温空气流动方向与纸张输送方向相反,便于充分加热纸张。

本实施例中,外壳210上还设置有水蒸气出口和排水口。示例性地,水蒸气出口设置于外壳210的上表面靠近进纸口230的一端,水蒸气出口连通有水蒸气排出管250,排水口设置于外壳210的下表面,排水口连通有排水管260,且排水管260朝向纸张的输送反方向倾斜。

本实施例的造纸干燥机001的工作过程为:

造纸干燥机001置于太阳光下,保证多孔介质太阳能换热器100位于上方,且其上层的透明陶瓷层接受太阳光照射。

待烘干纸张由进纸口230平整进入,由电机带动传动辊220转动从而带动纸张向出纸口240前进;多孔介质太阳能换热器100中的多孔介质材料150(碳化硅多孔陶瓷)吸收太阳光辐射热后温度升高,与干燥腔内的待干燥纸张进行辐射换热;同时常温空气由多孔介质太阳能换热器100的空气通入管160进入到多孔介质太阳能换热器100中,多孔介质材料150对空气进行加热,被加热后的高温空气由空气排出管170喷出与干燥腔内的待干燥纸张接触并加热,此时纸张内水分被强制蒸发出纸张,纸张最终干燥结束并从出纸口240送出。在上述过程中,由于高温空气的流动方向与纸张的传动方向相反,高温空气对待烘干纸张进行对流换热并强化蒸发,蒸发出的水蒸气由水蒸气排出管250排出;部分水蒸气凝结而成的凝结水可由排水管260排出。

当纸张处理量小、日照强烈时,该造纸干燥机001可直接使用;当处理量提高或日照强度无法满足纸张干燥所需时,可在其中一层透明耐温板120外层叠设置太阳能聚光板,具体是在上层的透明陶瓷层上方设置太阳能聚光板,使用太阳能聚光板聚集太阳能之后照射于多孔介质材料150(碳化硅多孔陶瓷)上,以提升碳化硅温度、提高处理量。

综上所述,本申请实施例的多孔介质太阳能换热器及造纸干燥机,满足造纸生产等的干燥需求,且干燥效率高。

以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

技术分类

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