当前世界环境

介绍

自1900年以来，太阳能继续利用各国。在目前的时代，各种技术在那里，在家庭和商业部门的各个方面使用太阳能。烹饪，水加热，海水淡化，发电，加热和铺设建筑物，即使在全球不同家庭和商业领域的太阳能上也可以运行。¹¹这种能量从太阳向四面八方辐射，只有很小一部分到达地球。

Majid Ezzati.et al。报道说，通过使用太阳能，我们可以节省大量的各种燃料和资金。除此之外，太阳能是一种清洁的燃料，由于不燃烧，它也是无污染的燃料。我们不仅节省了金钱和燃料，而且还可以通过使用它来保持健康，远离由燃烧生物质产生的各种有害疾病。⁷

烹饪是国内部门最耗能的活动，不断增长的能源需求、不加节制的森林砍伐、收集薪柴的苦差事和人口的指数增长都加剧了烹饪能源问题。在这种危急情况下，太阳能为家庭能源问题提供了切实可行的解决方案。

由于不适当和不完全的干燥，在农田庭院和道路上直接晒干农产品的传统做法涉及天气损害、田间损失以及储存和运输过程中的损失的风险。与太阳干燥相比，太阳干燥可以提高空气温度，降低相对湿度，有利于提高干燥速率，降低农产品最终含水率。

烹饪食物需要大量的能量，以燃料、木材、牛粪、农作物废料等形式存在，影响环境。由于复种制度和作物强度的增加，作物干燥在小规模上也显得很重要，城市地区的农村妇女和家庭主妇需要做饭和干燥粮食材料。

本研究的目的是开发一种本地可用的材料和操作简单的太阳能烘干机和炊具。

太阳给了3.7 x 10^26.地球只截取1.8 x 10瓦特能量¹⁷瓦。这意味着太阳在三分钟内释放的能量相当于世界一年的能源消耗。太阳辐射99%的能量包含在波长键中，从0.15到4微米，包括太阳光谱的近紫外，可见光和近红外区域。太阳常数的值为1.36千瓦/米²或1.95 cal / cm²/分钟。⁹

地球截获的太阳能量约为1.8 x10¹¹MW，比目前所有商业能源的耗电量大几千倍。在像印度这样的热带国家，一年中有300多天阳光灿烂，太阳辐射高达每平方英尺650卡路里。每天厘米，太阳能的利用可以非常有效。

农村工程系，古吉拉特邦，对市售箱式的性能进行了研究，并在三个绝缘材料的烹饪温度和烹饪温度上进行了评估，即三个绝缘材料，纤维玻璃，锯尘和Aak牙线与稻谷混合测量壳灰。制作改进以提高吸收表面的有效性并使电磁炉密闭。记录炊具中的最高温度用于与水稻壳灰混合的Aak牙线的绝缘。¹⁰

一个箱式太阳炊具在农业工具研究中心，苏里奇校区，巴德罗里。它由带双玻璃盖的双盒子组成。炊具内的温度在冬季升至90°C，夏季105°C。²

焦特布尔中央干旱区研究所测试了太阳能炊具的火类型和它们的比较性能。这些是传统的箱型太阳能炊具，传统的太阳能炊具，太阳能流炊具，半煮(NPL)型和台阶反射型。第一种炊具的温度在夏季达到178°C，在冬季达到148°C。⁵

在旁遮普农业大学卢迪亚纳机械工程系设计和开发了一个太阳能烤箱，提供太阳能的理论集中。烘烤和烹饪各种食物测试了太阳能烤箱。做红豆花了2个小时，做米饭花了35分钟。¹

测试倾斜的干燥器以计算全年的最大辐射。他们报告说，与简单的橱柜干燥器相比，在该干燥器中冷却的垂死时间降至40％。乳液的水分含量可以在5至6天内的82％降至7-6天内，最高温度为29.3°C。这种干燥器的利用效率约为13％。⁸

巴海国际社区研究所使用太阳能盒炊具进行自己的烹饪，后来又使用了两个具有蓄热能力的舍弗勒式反射器。许多妇女被吸引了，因此该研究所的下一阶段服务于在村庄放置家庭规模的抛物线。^3.

基本设计由一个矩形容器组成，最好是绝缘的，并覆盖一个屋顶或透明塑料。机柜底部、上方和后面板上均有孔位。橱柜的内部被涂黑，用作太阳能吸收器。有孔的干燥托盘放置在机柜内。⁴

太阳能干燥机已按以下标准分类。

1. 干燥产品是否暴露于隔离环境中
2. 通过烘干机的气流模式
3. 干燥气流循环至干燥室的温度

管理太阳能收集器类型的主要因素是所需的温度增加。某些一般指导方针如下：

1. 对于高达约10°C的温度，裸照太阳能收集器最适合，因为它是简单的。建议使用比带盖板的收集器更高的空气速度
2. 对于高达约35°C的更高温升，单盖板集热器总体上比双盖板或三盖板更有效。
3. 库马尔等人设计了一种截形金字塔型太阳能炊具。它被设计成多用途，因为射入锅内(墙壁)的光线会以高强度向下反射，吸收塔盘(底部侧)保持较高的温度。通过增加炊具的深度，该设备作为家庭或家庭用途的烘干机。⁶

该炊具是单层玻璃与2毫米厚浮法玻璃窗格以及整个系统是即MSES。内吸收塔板为良好的显热性而设计，在开盖处放置1.5 mm厚的橡胶垫片以防漏。除此之外，一个高强度的平面反射器，184 × 75平方厘米的波纹漆铝被用来提高系统组合组件的效率。系统被放置在南向¹²

吸收器的性能

太阳能收集器中吸收器的理想特性是入射辐射，低发射率，良好的导热性，温度良好，稳健性，低成本，每单位面积低重量的稳定性的高吸收性。

在哪里

Q =测试站点的纬度，Q = 21.75°N

β=收集器的正值应该是南方的。

β负值=收集器应朝北。

β=（21.75 - （-2.41））= 24.16⁰

由于b值为+ 21.75°，集热器应朝南，倾角为21.75⁰

材料和方法

太阳能炊具CUM烘干机在农业过程工程系，Jalgaon设计和制造，

太阳能集热器设计

太阳能收集器是通过以下假设来设计的：

1.干燥机位于纬度为21.05°N。

2. 3月期间水平平面上的平均隔离为580 w / m。²

收集器斜率(β)

为了计算最佳坡度，取3月16日为干燥季节的中点。

倾斜角(Ñ”)

δ= 23.45罪(0.9863 (284 + n ))....................................... ( 1)

3月16日，n = 75

δ= 23.45罪(0.9863 (284 + 75 ) ....................................... ( 2)

δ= -2.41

收集器（B）的斜率通过以下公式计算，

β= (N -δ ) ...........................................（3）

W =是一个小时角，是太阳或西方的角位移。太阳中午零是零，每小时改变15°。早上是消极的，下午是积极的。

W = 0用于当前计算。

水平表面θ辐射强度θ_h计算如下:

由于斜率为零，故(3.3)式简化为

cosθh=sinδsinñ“+cosδ.cosÑ”.............................................（4）

= sin（-2.41）。SIN（21.75）+ COS（-2.41）。COS（21.75）= 0.912

再次使用等式（3.3）来计算收集器表面的入射角

Cosθ=罪(-2.41)(21.75)的罪Cos (24.16) Sin (-2.41) Cos(21.75)(24.16)罪Cos0 + Cos(-2.41)因为(21.75)Cos (24.16) Cos0 + Cos(2.4)罪(2175)(24.16)的罪Cos(0)因为(0)

= 0.8484 + 0.1515

Cosθ= 1.00

集电极表面绝缘强度I_c

Ic = Ih (Cos Ñ " /Cosθh).................(5)

式中，Ih =水平面日晒强度，W/m²

Ic = 580 (1.00/0.912)

Ic = 635.96 W/m2

集电极表面(Ic)绝缘强度

表面上的瞬时绝缘性近似与入射角（θ）的余弦成比例。

在等式中午间朝南屋顶上的入射角用于计算落在表面上的绝缘的入射角（Breenderfor等1985）

因为δ=δ的罪。SinQ。因为β-信德。CosQ。罪β。Cosr + Cosδ。cosQ。因为δ。Cosw + Cosδ. SinQ. Sinβ. Cosw + Cosδ. Sinβ. Cosw + Cosd. Sinβ. Sinr. Sinw.

在哪里

Δ=入射角-2.41

Q =测试站点的纬度21.45°N

β=收集器斜率24.16°

R =表面方位角，因为这可以考虑它相对于南北轴的方向。π - π + π 0是偏南的，东是负的，西是正的。

r = 0的值用于本计算。

集电极区(Ac)

收集器区域设计用于干燥一批0.5kg新鲜的薯片。马铃薯的初始水分含量为77.5％（WB）。将薯片干燥至6.5％。通过使用热平衡方程计算DRR薯片所需的热量。下面给出的过程：

马铃薯含水量= 0.5 × 0.755 = 0.3875 kg

目前干物质质量= 0.5-0.3875 = 0.1125 kg

最终产品重量= 0.1125(100/93.05)= 0.12kg

待拆除的水= 0.5-0.12 = 0.38千克

需要热量以蒸发0.38千克水分。

假设：

1. 马铃薯比热= 0.42 × 4.186 = 1.758 KJ/Kg
2. 水的蒸发潜热= 2280 KJ/Kg
3. 干燥温度= 60⁰C

热平衡=明智的热量+潜热

= 0.5 x 1.758 x 35 + 0.38 x 2280

= 897.165 kj.

因此，从77.5％到6.5％的水分含量（WB），将0.5kg新鲜马铃薯干燥所需的热能为897.165 kJ

可用热能= 625 w / m^{2 /}人力资源

假设：

1. 5公斤的新鲜土豆需要7小时才能干燥到6.5%的水分含量。
2. 收集效率（nc）收藏家，包括总损失12％

集热器面积=所需热量/可获得热量xnc

= 897.165 / 15750 x 0.12

= 0.475米²

安全设计有效收集区0.49米²被认为是

干燥室

干燥室尺寸固定为750mm X 600mm X 450mm，干燥室内部设置650mm X 370mm穿孔金属丝网托盘。750mm × 450mm × 150mm的充气室配有干燥托盘，用于空气循环。干燥室尺寸设计应考虑薄层干燥。

空气循环系统

两根尺寸为25mm的管子从太阳灶或太阳能集热器延伸到干燥室的底部。这些管道将是干燥机的热空气入口。他们将配备尺寸为25mm的阀门来控制空气流量。在有盖的锅的侧面有三个入口孔。

图1:太阳能炊具和烘干机的设计。 点击这里查看图

炊具制作

采用木材、硬板、绝缘材料、钢板等材料制作。

框架

尺寸为750毫米x 600毫米的木架将使用尺寸为50毫米x 50毫米的木条制作。在制作框架时，收集器的角度将通过向木条提供21.75°的斜度来调整。

太阳锅油

炊具盒将通过从外部拟合硬盘（5mm厚）和G.I.纸张（24swg）从炊具箱内。椰壳垫（30毫米厚）将安装在硬盘和G.I之间。作为绝缘材料的床单，以防止热量损失。使用具有3mm厚度的普通玻璃覆盖盒子的倾斜部分。通过使用黑色垫涂料涂上黑色的纸张，为炊具盒提供足够的空间。可以放置由铝制成的四个烹饪器具。每个器具的直径和高度分别为200mm和62.5mm。盒子配有装饰器皿的门。在炊具盒上提供三个孔，其中空气入口盖两种PVC管（25mm）从盒子的后侧延伸到干燥室的热风出口。

干燥室的制造

干燥室将通过使用G.I制造。床单（24SWG）尺寸为750mm x 600mm x 450mm。木制框架将支撑干燥室。腔室也将从外面涂上黑色以接收太阳能保温。提供具有650mm×370mm尺寸的托盘，以支撑待干燥的材料。必须构造尺寸为750mm×450mm×150mm的增压室，并连接到太阳能收集器。来自太阳能炊具COM集电极的热空气进入增压室，其又进入干燥腔室通过材料。从太阳能收集器延伸的两个管子设有阀门以控制气流速率。如图1所示，两个管道出口用于空气排气。

参数研究

温度

通过在玻璃温度计（0-110℃）中使用汞测量温度。将测量干燥的灯泡温度和湿灯泡温度的环境空气。测量炊具内部和干燥室内的空气温度。

太阳能

通过使用已知为“SURYAMAPI”（MAKE- COMITAL ELECTONICS LTD.，SM-203范围 - 0-120 MW / CM2）来测量太阳能强度。在烹饪和干燥实验期间以预定间隔测量太阳能强度。

干燥效率(nd)

它是蒸发水分所需的能量与提供给烘干机的能量之比。干燥效率的计算公式如下(Brenidorfer et. Al) 1985

在那里,

W =蒸发的质量蒸发（kg）'t'。

DH1 =蒸发潜热（KJ / kg）

IC =收集器表面上的隔离（KW / M2）

AC =收集区，M2

热利用因子（HUF）：这被定义为在干燥期间冷却空气引起的温度降低的比率，并且由于空气加热而导致的温度增加（Brenidorfer等。Al 1985）。

HUF通过公式计算

HUF = (t1 -t2)/(t1-t0)

在那里;

环境空气的干球温度

t1 =干燥空气的干燥温度

T2 =排气的干灯泡温度

性能系数：它由如下计算，

警察= (t₂- t₀) / (t₁- t₀）

在那里,

t₀t₁, t₂具有与上述相同的含义。

huf + cop = 1

测量大气参数

干灯泡温度

干灯泡温度从10点逐渐增加，直到大约13小时后，它开始减少（图2）

表1:干球温度在白天的变化

SR.没有。	天时间	DBT的环境空气0C T.0
1	10.00	32.
2	11.00	32.
3.	12.00	32.
4	1.00	33.
5	2．00	33.
6	3.00	33.
7	4.00	32.
8	5.00	32.

图2：白天干泡温度变化 点击这里查看图

相对湿度

相对湿度的日常变化如图4.2所示。在10点钟的相对湿度高（55％），高达13小时（约42％）降低。此后它开始增加。（图3）

表2:日间相对湿度变化情况

SR.没有。	阳光小时	相对湿度 （％）
1	10	55.
2	11	53.
3.	12	47.
4	13	45.
5	14	43.
6	15	43.
7	16	43.

图三:白天的相对湿度变化 点击这里查看图

太阳能

在测试期间的太阳能强度的变化如图4所示。太阳能强度随天的时间增加，它在13小时内达到峰值。观察到的最大强度为98 mW / cm²13小时，最小为84 mW/cm²在15小时。

表3:白天的太阳强度变化

SR.没有。	阳光小时	太阳能
1	10	75.
2	11	80
3.	12	90.
4	13	96.
5	14	90.
6	15	80
7	16	75.

图4：白天的太阳能变化< - < - <€<<€<<€<< 点击这里查看图

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计算出散热因子的太阳能炊具烘干机的性能特点，计算性能系数（COP）和干燥效率，并如下讨论。

热利用系数(HUF)

计算干燥器的热利用因子，并在表4中示出。从表开始时，热利用因子在干燥操作开始时看出。最大热利用因子为0.57，最小为0.10。类似地，COP也计算并呈现表4.最大COP为0.80，最小为0.43。在干燥的闭合阶段的干燥和最大值开始时，COP最小。热利用因子和性能系数为1。

干燥效率

利用上节给出的方程计算了太阳能炊具和烘干机的干燥效率。实验结果表明，该干燥机在干燥初期效率较高，为11.4%，干燥完成时效率最低，为0.7%。

表4:烘干机平均干燥日的HUF和COP。 点击这里查看表格

结论

设计制造了一种用于食品原料烹饪和干燥的太阳能炊具暨烘干机。用于烘干作业的太阳能炊具。0.49米大小的太阳能集热器²采用分离式干燥室设计。为排风设置了进出风口孔。提供两根带阀门的PVC管，用于将热空气输送到干燥室。当作为炊具工作时，孔和阀门是关闭的，而在干燥操作时，它们是打开的。根据调查结果，得出以下结论。集热器表面的太阳强度比水平面高出约8 ~ 10%。干燥机的平均热利用率和性能系数分别为0.2和0.8。太阳能炊具可以有效地用作干燥器。

参考
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