我国太阳能干燥的研究与应用

引言

人类利用太阳能历史最悠久、应用最广泛的应属太阳能干燥。自从人类学会狩猎、耕种、 养殖以来，就学会了利用太阳能把食品、农副产品干燥加工，保存起来。这种直接的摊晒、 晾晒的干燥方法一直延续了几千。

直到现在，可算是被动式的太阳能干燥应用。这种传统的方法干燥效率低、周期长、占 地面积大，易受风沙、天气的影响，也容易受灰尘、苍蝇、虫蚁的污染，影响食品和农产品 的质量，造成损失。

七十年代以来，世界各国开始重视能源问题，开展了太阳能热利用研究，其中也开始了 太阳能干燥的研究。这种以科学原理为基础，主动地利用太阳能对产品进行干燥的工艺和技 术，是本文所讨论的太阳能干燥 的范围。

在我国，太阳能干燥首先是在一些生产单位搞起来的，如山西省稷山县姚村的红枣干燥、 北京市大兴县青云店的小麦干燥、海南岛岭脚热作场的橡胶干燥等等。从1976 一1986 年 10 年问，据不完全统计，分别由几十个单位建成了近60 座试验性的和生产性的太阳能干燥 装置，总采光面积达5000 多m2，太阳能干燥应用呈现出十分兴旺的发展趋势。但由于一开 始对太阳能干燥的规律和机理缺乏系统的基础性研究，这期间建造的太阳能干燥装置有一定 的盲卧注，系统设计不够合理，干燥器结构不尽完善，使用寿命短，太阳能干燥试验装置存 在低水平重复现象。

太阳能干燥直接为工农业生产服务的应用前景，以及在发展过程中存在的问题，引起了 国家有关部门和科研单位的重视。中国太阳能学会热利用专业委员会组织专家对我国太阳能 干燥的现状和发展进行了调研和论证，为我国太阳能干燥的研究目标和发展方向，以及制定 “七五”科技攻关计划提供了科学的依据。为了提高太阳能干燥的研究和应用水平，“太阳 能干燥”被列为国家“七五”重点科技攻关项目三级课题，对太阳能干燥领域进行系统的、 全面的探索和研究，内容包括应用基础性研究和示范性工程。“七五”计划结束时，“太阳能 干燥”项目圆满完成，取得了一批重大科研成果，其中包括，物料干燥特性试验研究，太阳 能空气集热研究，太阳能空气集热器热性能试验方法，太阳能干燥器评价方法的研究，以及 建成了多座大中型太阳能干燥示范装置。可以说，太阳能干燥的研究和应用在“七五”期间 达到了它的鼎盛时期，无论是理论研究，还是应用技术都具有较高的水平，在国际上也有一 定的地位。

进入九十年代，太阳能干燥主要朝技术开发和实际应用方向发展，据不完全统计，到目 前为止，全国太阳能干燥装置总采光面积约为15000m2，成绩是巨大的。但与近千万平方米 保有量的太阳能热水器相比，太阳能干燥的发展就显得落后了。这其中有各种各样的原因： 首先，太阳能干燥没有很好地实现产品化、商品化，没有形成规模化产业，当然，这也与太 阳能干燥应用多样化、不容易统一的特点有关；其次，太阳能干燥有较强的技术性，特别是 与干燥工艺有密切关系。从事太阳能干燥的不少科研单位由于经费问题和体制的改变，停止 了太阳能干燥的开发和推广工作，而应用的对象大多在技术力量薄弱的农村，不容易掌握新 的技术，造成技术与用户之间的脱节；第三，与千家万户一年四季都能使用的太阳能热水器 不一样，太阳能干燥应用在农村有很强的季节性，使用率不高，应用在工业上，需要的能量 一般都很大，单纯利用太阳能又解决不了问题。这都是影响太阳能干燥推广应用的客观原因。

总的来说，太阳能干燥的技术是成熟的，应用于农副产品的加工，能提高产品质量、缩 短干燥周期、减少能耗，有较好的经济和社会效益，值得大力提倡和推广。本文将回顾和介 绍我国20 年来太阳能干燥基础研究和开发应用的发展过程与取得的成果。由于从事该项研 究和应用工作的单位很多，报道难免挂一漏万，敬请原谅。

1 物料干燥特性的研究
太阳能干燥的对象我们称之为物料。不同物料有不同的干燥特性，即使是同一种物料在 不同干燥阶段也会表现出不同的特性。因此，只有掌握了干燥过程物料的内部特性，才能确 定合理的干燥工艺。物料的内部因素包括物料自身的成分、结构、形状、含水量、湿分与物 料的结合形式，以及导热系数、比热容等热物理参数。干燥工艺的本质是一个传热、传质的 过程，利用干燥介质的物理特性，如温度、相对湿度、比热容等，配合不同的物料在不同的 干燥阶段，组织气流、设定风速以及与物料的接触方式等等。只有掌握了内在的规律性，才 能达到保证产品质量、节约能源，取得最佳经济效益的目的。

为此，“物料干燥特性的研究”列入国家“七五”科技攻关项目，由天津大学热能研究 所主持，中国农业科学院气象研究所、中国科学院广州能源研究所、上海机械学院太阳能室 等单位参加承担了该项任务。根据攻关任务的要求，天津大学设计建造了“物料干燥特性试 验台”，该装置使用200mm×200mm风道系统，有加热、加湿设备，配有空气流量（流速）、 温度、相对湿度和物料温度、重量等参数测量的传感器和数字显示仪表，并采用微机实现试 验工况的自动调节控制。在此装置上，天津大学做了生姜、虾仁、月见草油胶丸、胡萝卜脯、 红薯条、香菇、山楂、苹果、鸭梨、陈皮、丹参、虾饲料、脉通丸、蚊香、玉米粒、花生仁、 香肠等17 种物料的干燥特性。中国农业科学院气象研究所做了人参、西洋参、金针菇、生 地、金养麦、天麻、猴头菇7 种物料的干燥特性。中国科学院广州能源研究所做了西红柿干 燥特性试验。上海机械学院做了当归、佛手片、芦笋、桔皮4 种物料试验。上述物料包括了 名贵中药、中成药片、药丸、食用菌、水产、果脯、蔬菜、饲料、日用品、粮食、腊味、油 料等13 种门类共29个品种。根据所获得的大量的数据，绘制了相应的物料干燥特性曲线， 建立了有关物料的干燥数学模型，提出了合理干燥工况的建议。所得的物料干燥特性，不仅 对这些物料本身有实 用意义，而且对同类物料也有一定的参考价值，同时也为太阳能干燥装置的设计、建造和运 行提供了科学依 据。

1984 年，清华大学也对两种中药材（黄芪、甘草软片）的干燥特性进行了实验研究。 在不同温度、湿度状况下测定它们的w —T[w——湿基含水率（％），T——干燥时间（h）〕 和R 一w [R——干燥速率， （g／m2．h〕的关系曲线，得出平衡含水率。研究的结果可 帮助选定太阳能干燥装置的工作温度、湿度、干燥周期和采光面积等参数。

2 太阳能空气集热器的研究 太阳能空气集热器是一种利用太阳能把空气加热升温的装置，把热风送入装有物料的干 燥室，就组成了集热器型干燥器。空气集热器是太阳能干燥工艺中最常用的关键的部件，太 阳能空气集热器产生的热风也可 以用作采暖用途，因此，应当作全面的理论分析和实用性研究。

“太阳能空气集热器的研究”也列为“七五”科技攻关项目的课题。清华大学、天津大 学、华中理工大学、中国科技大学、中国科学院广州能源研究所、北京市太阳能研究所、上 海市能源研究所单位对太阳能空气集热器进行了大量的研究工作。主要是研究各种新型的太 阳能空气集热器，集热器的传热分析和计算模型，以及太阳能空气集热器定型设计、实现商 品化和小批量生产。

清华大学完成了射流。抽吸式和波纹-抽吸式两种新型空气集热器的研究，他们工作做 得很细致，通过流型试验，发现波纹流道的波谷中仍存在旋涡死区，不利于强化传热。因此 提出了在波谷加上抽吸缝的波纷抽“吸式空气集热器。通过测定吸热板上的温度分布和流体 进出口温度，得到射流段和抽吸段的传热与流阻计算公式。利用这些公式便可算出空气集热 器的全部性能数据。为了验证这些数据又进行了空气集热器室外试验，进一步证实上述两种 空气集热器的热工性能十分优异，并申请了专利。

天津大学提出既可以加热水，又可以加热空气，或同时能加热水和空气的两用太阳能集 热器。这种集热器的集热板由吸热管和V 型槽吸热板组成，吸热管置于V 型板的顶部，水 在管内流动，V型槽与底部组成的三角形通道为空气流道。他们以这种集热器进行了传热分 析和实验研究，得出了不同运行状态下的瞬时效率公式，并提出双工质运行较单工质运行有 利的结论。此外，天津大学还对拉网床太阳能空气集热器进行了较全：面的分析和实验研究， 并提出了采用单层盖板和双层盖板分别适用的范围。

华中理工大学对空气集热器进行了比较系统的理论分析，并建立了试验台架进行实验研 究。分析研究了：四种集热板结构形式与不同的流道形式（单流道、复流道、多流道），其 流动阻力和传热性能，建立了平板型太阳能空气集热器的理论计算模型。理论计算与实验数 据取得了比较好的一致性。研究结果认为，以增大空气流量来提高集热器效率的方法是不可 取的，由此会降低空气出口温度和增加风机功耗，应当采取强化传热和增加传热面积的措施， 如加装肋片或采用波纹集热板的方法，他们还针对肋片式和带肋片的V 型板集热器，建立 了二维动态模型。

中国科技大学完成了效率较高的波纹形多孔吸热体太阳能空气集热器研究。此外，宁夏 新技术应用研究所与澳大利亚沃伦港大学机械系合作，对点播式太阳能空气集热器的传热与 阻力特性进行了较深入的研究，可作为点播式空气集热器性能预测及优化设计参考。 北京市太阳能研究所经过几年的努力，完成了拼装式空气集热器商品化的攻关任务，小 批量生产了175 个单元，空气集热器面积达210m2，并设计了三种标准阵列太阳能空气集热 器，先后应用于长城催化厂的泥胚干燥以及北京林业大学的木材干燥。生产空气集热器的冲 压模具全套配齐，形成了批量生产的能力。广州能源所对V 形波纹板空气集热器的热工性 能及其优化结构参数进行了研究，做出佯机并为天津肉联厂生产了110m2 空气集热器。此 外还研制了交错波纹板式和单层扩展表面多孔板式空气集热器。上海市能源所研制了梯形交 错波纹板式空气集热器，并完成了200m2 太阳能空气集热器阵列的设计。这几个单位都致 力于太阳能空气集热器定型设计、实现商品化和小批量生产。

3 太阳能干燥器的研究及其应用
我国各地试验的各种太阳能干燥装置有多种形式，大体上可分为：温室型、集热器型、 集热器与温室结合型、整体式和抛物面聚光型等。下面分别介绍这几种类型干燥装置的结构、 特性、用途和干燥效果，以及一些应用实例。

3.1 温室型太阳能干燥装置
温室型干燥器的结构与栽培农作物的温室相似，温室即为干燥室，待干物料置于温室内， 直接吸收太阳辐射，温室内的空气被加热升温，物料脱去水分，达到干燥的目的。温室型干 燥器一般都设有排风装置，排去含湿量大的空气，加快物料的干燥周期。由于这种干燥器结 构简单，造价低廉，在山西、河北、北京、广东等地的农村很快发展起来。尤其在山西省， 建成了10 多座这种类型的干燥器，面积超过1000m2，用于干燥红枣、黄花菜、棉花等。

山西省稷山、大同等地，从1977 年起就开始了利用太阳能干燥器对红枣、黄花菜、辣 椒、棉花等农产品进行干燥的试验，成功使这些农产品干燥到安全储存的湿度，而且干得快， 产品质量好，腐烂损失少，增加了收入。例如稷山县姚村第八生产队54m：的温室型干燥装 置，用于干燥红枣，一次投料800kg，上午温室闭气闷晒，中午至下午打开排气口间歇通风， 晚间部分关闭排气阀，晴天两天可烘干出料，再晾干15 天，就可使红枣含水率降低到安全 储存水分（40％左右），而采用传统的自然晾干法则需要45 一60 天。多年的实践表明，利 用太阳能干燥器，红枣的烂枣率从过去自然晾干法的16 一20％，下降到2 一3％，且外型 丰满，色泽鲜红，味道好，提高了风落枣的等级。

大同县利用太阳能温室干燥黄花菜，克服了风沙灰尘的危害（这一地区自然曝晒的黄花 菜含尘、含沙量高），产品干净，色泽鲜艳，受到外贸部门的欢迎。浙江省义乌县森工站1985 年建成一座采光面积为543m2 的大型温室太阳能干燥器，用于干燥包装箱木材，效果十分 满意。中科院石家庄农业现代化研究所也研制了温室型羊皮干燥装置。

温室型干燥器如果通风不好，将直接影响干燥效果。1985 年，河北省能源所发展了一 种主动式的CF型强制通风环流式温室型干燥器，采光面积为303m2。改进了温室型干燥器 的通风系统，使干燥器性能有所提高。干燥器的温度夏季可达50一60℃，比环境温度高出 20 一30℃，冬季温升1020℃。

3．2 集热器型太阳能干燥器
集热器型干燥器是太阳能空气集热器与干燥室组合而成的干燥装置，这种干燥器利用集 热器把空气加热到60一70”C，然后通入干燥室，物料在干燥室内实现对流热质交换过程， 达到干燥的目的。干燥器一般设计为主动式，用风机鼓风以增强对流换热效果。这种干燥器 有以下一些优点： （1）可以根据物料的干燥特性调节热风的温度；（2）物料在干燥室内分 层放置，单位面积能容纳的物料多；（3）强化对流换热，干燥效果更好；（4）适合不能受阳 光直接曝晒的物料干燥，如鹿茸、啤酒花、切片黄蔑、木材、橡胶等。在我国各地，利用集 热器型太阳能干燥装置，分别对谷物、烟草、挂面、橡胶、中药材等进行了干燥的试验和应 用。

吉林省伊通县、北京市大兴县、山东省烟台等地，采用集热器加热空气，再把热空气输 送到圆仓内烘于苞米、小麦等谷物。吉林师范大学在伊通县设计、建造的干燥装置，集热面 积100m2，圆柱形干燥仓内径6m，苞米平均含水率降低10％，日产干苞米5 吨。中国农业 工程研究设计院在北京市大兴县建成的小麦干燥装置，其集热器为热水和热风兼用的扁盒式 结构，平时作为供应热水用，夏季小麦收割期间用于加热空气供小麦干燥。该装置集热器总 面积174m2，空气流量约6000m2／h。多云天气热风温度为37—47℃，比环境温度高8 一 13℃，烘干5h可f4s000kg小麦含水量从30％降至24。5％。晴天时空气温升达7 一22．5 ℃，每天可使8000kg小麦含水量从20％降至4％左右。

西安市长安鹿场用空气集热器干燥器代替煤炉干燥鹿茸（马鹿烘干温度上限为80℃， 梅花鹿为60℃），连续干燥17h，使鲜鹿茸0．6kg 干燥成0．4kg，色泽好，无异味，干燥 均匀，取得令人满意的结果。海南省也建成了两座小型的太阳能橡胶干燥装置，集热面积分 别为16m2 和8m2，对胶片和胶粒进行了干燥试验，干燥周期3—4 天，太阳能干胶的质量 优于传统方法烟房干燥的烟胶，挥发物、塑性保存率、塑性初值均达到或超过一级标准胶指 标。

为了对物料进行连续干燥，在这类干燥装置中还可以设一个燃烧炉。例如，河南省长葛 县的太阳能烟叶干燥装置配有燃煤的炉子；江西省新建县磺溪养殖场的腐竹干燥装置设有沼 气燃烧室；肥西木器厂的太阳能木材干燥窑不仅有木柴燃烧炉，还有储热器；广东省新会县 食品厂的太阳能腐竹及凉果干燥器等，都是这类型的干燥器。

河南省长葛县对太阳能烤烟、干燥挂面进行了试验。太阳能烤烟的周期为4 天，在烤烟 过程中严格控制各阶段的温湿度；变黄38 一45℃，定色期45 一55℃，在这两个阶段保持 相对湿度75一80％，干燥期温度55 一75℃，相对湿度30 一40％。该装置集热面积50m2， 有辅助的煤炉加热，一次可装鲜叶500kg，烤烟质量有所提高。为了提高太阳能烤烟装置的 利用率，在平时则用于挂面干燥和培育鲜菇。干燥挂面一次投料600—750kg，烘干温度30 一40℃。用太阳能干燥的挂面，色泽洁白，质量比常规生产的挂面有显著提高。此外，北 京市太阳能研究所在洛阳工艺美术陶瓷厂建造了太阳能唐三彩泥坯干燥器，采用太阳能与常 规能源相结合；山东省能源研究所研制的太阳能空气集热器型干燥装置，采光面积为220m2， 采用微机控制温、湿度等工艺参数，并与天然气相结合，用于木材干燥，节能效果显著，降 低了生产成本；四川省攀枝花规划设计院研制的采光面积为149m2 的集热器型干燥器，与 热风炉相结合，用于面条干燥；中科院广州能源研究所设计的广东省新会县和高州县果副食 品厂集热器型干燥器，与蒸汽热能相结合，用于干燥腐竹、凉果、荔枝、蔬菜等果副食品， 不但解决了当地果副食品精加工问题，而且还促进了高州县广大农村荔枝、龙眼、蔬菜等农 副产品种植业的发展。

3．3 集热器一温室型太阳能干燥装置
温室型太阳能干燥器结构简单、效率较高，缺点是温升较小，在干燥含水率高的物料时 （如蔬菜、水果等），温室型干燥器所获得的能量不足以在较短的时间内使物料干燥至安全 含水率以下。为增加能量以保证被干燥物料的干燥质量，在温室外增加一部分集热器，就组 成了集热器-温室型太阳能干燥装置。物料一方面直接吸收透过玻璃盖层的太阳辐射，另一 方面又受到来自空气集热器的热风冲刷，以辐射和对流换热方式加热物料，适用于干燥那些 含水率较高、要求干燥温度较高的物料。

中科院广州能源研究所设计的广东省东莞县果品公司加工厂的太阳能水果干燥系统就 是一座带有空气热器的隧道式温室型干燥装置。该装置集热器面积31m2，温室采光面积 27m2。待干燥的桂圆、荔枝等果品用小车送入温室隧道窑中，最大物料装载量为700kg，用 风机强迫热空气穿透料层，晴天温室气温可达50—70℃，6 天后干果出窑。经鉴定，荔枝干 达到特等品，桂圆干达一级品，缩短了干燥周期，提高了产品质量。与）传统的木炭烘房干 燥工艺相比，成品率大大提高，干果与所需鲜果之比，由1：3．8 下降到1：3．3，即每获 一吨干果，可少用500kg鲜果，经济效益显著。

天津大学与北京同仁堂合作在北京同仁堂药厂建成了158m2 的太阳能集热。温室型干 燥器，用于中药饮片的干燥生产，采用链条自动传输机构和太阳能与蒸汽互补设备。北京市 太阳能研究所早在1984 年在北京同仁堂药店也建成一座采光面积为15．7m2的太阳能中药 材干燥系统。

中科院广州能源研究所在广州市建成的大型太阳能腊肠干燥示范装置，也是一种集热。 温室型干燥器，总采光面积达620m2。它采用太阳能和蒸汽热能联合供热，以满足全天候昼 夜连续运行的工业化生产的需要。腊肠以竹竿吊挂形式置于干燥器内，它一方面从干燥介质 ——经过太阳能空气集热器和蒸汽换热器预热过的热空气中以对流换热方式得到热量，另一 方面则以辐射传热的方式直接得到透过玻璃盖层的太阳能。于是腊肠受热升温而不断蒸发出 水分，从而达到脱水干燥的目的。干燥器内的温、湿度可以根据物料在不同干 燥阶段的工艺要求进行调节，可采用手动方式，也可采用微机自动控制。本项设计使广式腊 肠生产过程中的日晒过程和热风干燥工艺合二为一，采用大回流比的空气内循环方法，实现 了在不同气候条件下的稳定生产。腊肠、腊肉投料量每天9000kg，成品日产4000k，干燥周 期为42 一44h。优质产品成品率超过99％，节电21％，节煤20 一40％，技术、经济和产 品质量的指标均达到较高的水平。

3．4 盔体式太阳能干燥器
整体式太阳能干燥器将太阳能空气集热器与干燥室两者合并在一起成为一个整体。装有 物料的料盘排列在干燥室内，物料直接吸收太阳辐射能，起吸热板的作用，空气则由于温室 效应而被加热。干燥室内安装轴流风机，使空气在两列干燥室中不断循环，并上下穿透物料 层，使物料表面增加与热空气接触的机会：在整体式太阳能干燥器内，辐射换热与对流换热 同时起作用，干燥过程得以强化。吸收了水分的湿空气从排气管排出，通过控制阀门，还可 以使部分热空气随进气口补充的新鲜空气回流，再次进入干燥室减少排气热损失。中国科学 院广州能源研究所和广州市农业机械研究所，于1983 年在广州市郊区三元里农村建造了一 座采光面积为187m2 的整体式太阳能干燥生产试验装置。该装置应用于中药材、干果、红 枣、莲子及其它农副产品的干燥加工。物料含水率从40％降至15％的日平均干燥量为1．5 一2 吨，最大投料量达5 吨。该装置太阳能热利用效率高，日平均效率达30 一40％，产品 干燥均匀，质量好。另外，广州能源所还在广东省连县糖果厂建造了500m2 的整体式太阳 能干燥器，是为数不多的规模较大的太阳能干燥装置之一；

浙江省沼气太阳能研究所建造了一座整体式结构的温室型干燥器，采光面积为196m2。 它的显著特点是充分吸收了普通温室型干燥器的优点，而且对干燥器的结构以及通风系统进 行了改进。采用活动盖板保温以减少夜间干燥器透明盖层的热损失，使用单片机对干燥过程 的温、湿度等干燥工艺参数实现监控。该装置与小水电相结合，多能互补，全天候运行，主 要用于香菇、木耳等农副产品干燥。系统干燥效率为40％左右，干燥周期17 一18h（香菇）。

3．5 其它类型的太阳能干燥装置
上述四种类型的太阳能干燥装置占了已经开发应用的太阳能干燥器的95％以上，除此之外， 还有其它一些太阳能干燥器。

聚光型太阳能干燥器：这种太阳能干燥装置采用聚光大阳能集热器，能获得较高的温度， 多用于谷物干燥。河北省邢台地区、山西省曲沃县和林倚县、商水县等地的粮食部门，先后 成功建成了高温快速谷物干燥装置。在这一类型的干燥装置中，以河北邢台的装置规模最大， 聚光器三组共90m2，热效率约40％，吸收器温度80一120℃。被干燥的物料由提升机输送 到管型吸收器，机械连续操作，谷物从一端进去，从另一端出料，含水率降低1．5 一2．O ％，杀虫率95％以上，日处理量20 一25 吨。这种干燥器结构复杂，造价较高，但比火力 滚筒式粮食烘干帆耗电少一半，比高频介质烘干机省电97％。

太阳能远红外干燥器：广西省盛产水果和腊味制品，通常采取自然摊晒的加工方法，费 工费时，质量欠佳，微不卫生。广西大学为此专门研制了太阳能远红外凉果干燥装置和腊鸭 烘制房，并对广西桂平外贸腊味厂腌制的229 只腊鸭分三批进行了烘制干燥试验，试验采用 三种不同的工艺条件。腊鸭烘制干燥过程从自然摊晒的6 一8 天缩短到只需50h，质量符合 食品出口标准。该装置采光面积为100m2、倾角33°。他们还研究了“定性房”和“吊晒 房”容量的匹配与房间距的优选等问题。该装置不仅适用腊鸭烘制干燥，也适用腊肉、腊肠 等其它肉类腊味制品的干燥加工。

太阳能振动流化床干燥器：中国科学院广州能源研究所在四川省凉山州宁南县建成了我 国第一座太阳能流化床干燥系统，为宁南县联丝厂干燥蚕蛹。该装置用120m2 太阳能空气 集热器为干燥器提供热源，采用常规能源作为补充能源。空气集热器分成四个阵列，总采光 面积120m2：吸热板为V型波纹板，集热器安装倾角为28°。该装置每天可干燥湿蚕蛹800 一1000kg，产品含水量等质量指标完全达到要求。

4 太阳能空气集热器测试标准方法 太阳能空气集热器是太阳能干燥和主动式太阳房用于收集太阳能的主要关键部件，世界 各国都有进行太阳能空气集热器热性能试验标准的研究。1986 年农业部把本项试验标准方 法的研究和制定列为“七五”国家重点科技攻关项目。在全国不同地区建成了五个太阳能空 气集热器试验台，装配有太阳辐射仪、流量计、测温仪表等仪器设备。由中国科学院广州能 源研究所、天津大学、上海机械学院、中国科学技术大学、上海市能源研究所和清华大学6 个单位负责起草“太阳能空气集热器热性能试验方法”，并于1990 年完成， 1991年由 中国太阳能学会热利用专业委员会发往我国有关单位试行。本试验方法是一份制定国家标准 的草案，它全面地科学地规定了太阳能空气集热器的热性能试验方法，对试验装置、试验条 件、试验程序以及数据处理作出了科学的规定，对太阳辐射、空气温度和流量、进出口压差、 风速和太阳入射角的测试方法、测试仪表和测试精度等均提出了明确的要求。这就使我国有 了统一的测试标准来对空气集热器进行试验、评价和鉴定，这对于太阳能空气集热器的研究、 商品化生产以及热性能的改进均具有很大的指导意义。

热效率固然是衡量太阳能空气集热器性能的一个重要的热性能指标，但它仅仅表明集热 器获得的能量与集热器平面上的辐射能量之比，没有反映热能的可利用率是多少。因此，华 中理工大学还引用佣效率的概念对集热器性能进行了研究，分析集热器进口温度和流量对拥 效率的影响，并得出全天最大佣效率的计算公式。他们还提出一个较为全面、合理的综合指 标——能效率去评价集热器性能。能效率是指收集到的热能与消耗的机械功（泵耗）之差占 达到集热面上辐射能的份额，即能量的净收益。指出在流量60 一100kg/m2h及 流道高度2 一3cm 的范围内，能效率较佳。以能效率为基准，比较了四种回流式空气集热 器性能，研究了回流式空气集热器结构参数对能效率的影响，给出了流道高度的部分优化结 果和各种回流式空气集热器所适用的条件。

5 太阳能干燥器性能研究及评价方法
中国科学院广州能源研究所对太阳能干燥器的优化设计做了大量的研究工作，其中包括 太阳能集热器和辐射型透光盖层的最佳倾角（以获得最大的太阳能量收益）研究，太阳能空 气集热器与温宰型干燥器最佳面积配比研究，太阳能干燥器通风系统、太阳能低温干燥系统 工艺设计参教的研究等等，提出厂优化设计的计算方法，和确定优化设计的数学模型。 天津大学热能研究所进行了“太阳能干燥装置最佳运行工况的研究”，通过对强迫对流 的集热。温室型太阳能干燥装置的热性能及物料干燥特性的综合分析，建立了太阳能与常规 能源互补使用条件下干燥过程的数学模型，为太阳能干燥器的设计与运行提供了参考依据。 青海省新能源研究所也对此类太阳能干燥器拘记子干燥过程的数学模型进行了研究，得到了 干燥器的最佳运行参数。上海机械学院对多种中药材的太阳能干燥过程也进行了研究，为干 燥器的设计打下了一定的基础。新疆新能源研究所则研究了太阳能干燥器内空气相对湿度对 物料与空气之间湿交换量的影响及其控制方法。

为了对太阳能干燥器作出较为合理的正确评价，“七五”期间上海市能源研究所等三个 单位完成了“太阳能干燥器评价方法的研究”，提出了太阳能干燥器评价方法草案，这对太 阳能干燥器的选型和研制有指导性意义。

热效率是太阳能干燥器的一个重要的性能指标，它表明太阳能干燥器对输入能量的利用 程度，以及干燥过程中对传热传质组织的完善程度。中国科技大学、深圳大学对太阳能干燥 器效率计算方法进行了分析探讨。中国科技大学从分析太阳能干燥器效率计算方法存在的问 题入手，提出了空气的干燥势能概念和计算式，给出了干燥算术平均效率和干燥过程总平均 效率的计算式。指出：干燥速度不仅与太阳辐射度、采光面积、物料含水率诸因素有关，也 与物料对水分的吸附能、环境空气参数、运行操作水平有关。他们认为，计算式比较全面地 反映太阳能干燥器的性能，既可用于温室型，也可用于集热器型的干燥器。

6 结束语
我国开展太阳能干燥研究与开发应用20 余年，其应用面之广、应用量之大，干燥器和 空气集热器类型之多、技术之先进，基础研究与应用研究之深度和广度，在国际上当属先进 水平。我国太阳能干燥利用的实践经验表明，太阳能干燥的社会、经济效益还是相当显著的， 它有以下一些优点：
1）节煤省电，减少环境污染，自然对流的温室型干燥器，100％由太阳 能供热干燥；强迫通风的温室型干 燥器，其风机的耗电量仅占总能量的5％以下；太阳能与常规能源联合供热的干燥器，可节 能20 一40％或以上。
2）太阳能干燥的产品干净卫生，且色、香、味好，提高了产品的等级。
3）适合广大农村和乡镇企业使用，促进农村种植业的发展。
4）用太阳能代替燃烧木材干燥农副产品，有利于保护山林，保护生态环境。
5）缩短干燥周期，改善工人劳动条件，提高生产效率。 我国是一个农业大国，干燥作业是农副产品加工过程中一个必要的环节，而且耗能巨大。 长期以来大多数农副产品仍然采用原始的摊晒方法进行干燥。这种自然摊晒的方法，干燥周 期长，易受虫蚁、苍蝇、烟尘污染和雨水侵袭，影响产品质量或造成霉烂变质。我国各地太 阳能资源丰富，利用太阳能干燥农副产品的条件 良好，它对于提高我国农业生产水平，提高农民的科技应用意识和素质，节省能源和保护环 境具有十分深远的意义。 （本文资料提供：王崇倚、李宗捕、刘森元、黄志成）