2.6　太阳能干燥装置的热平衡与热效率

2.6.1　热平衡方程

太阳能干燥装置的热平衡是指输入该装置的能量与有效利用能和各项热损失之间的关系。研究热平衡的目的在于了解其中每项热损失的大小及影响因素，以便减少损失，提高热效率。太阳能干燥装置的热平衡方程为：

Q₀=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅　　（2-39）

式中各式含义如下。

Q₀代表输入太阳能装置的能量，Q₀=AHτ+P₁+P₂。其中，A为温室或集热器的采光面积，m²；H为干燥过程中投射到采光面积的太阳辐射能，W/m²；P₁为风机耗功，W，对于自然抽风式没有这一项；P₂为太阳能装置辅助能源的能耗，W，如果没有辅助能源就没有这一项。

Q₁为干燥物料的有效得热，W；Q₁等于干燥过程中（或测试时间内）物料水分蒸发所需的热量及物料升温所需的热量。

Q₂为干燥室排气热损失，W；这项损失是由于干燥室排除湿的热空气而带走的热量，这项损失通常是整个干燥装置各项热损失中最大的一项。减少这项损失的方法是减少排气或不排气，采取加热湿空气或制冷脱水的办法来减少空气的相对湿度，或采用热能回收装置进行热能回收。

Q₃为从干燥室顶部及壳体（含地面）的散热损失，W；这项损失的大小主要取决于干燥室墙体的保温情况。

Q₄为从集热器及风管系统的热损失，W；这项损失的大小主要取决于集热器及风管系统的保温情况。如果管路很长，又保温不好，这项热损失也比较大。

Q₅为已干燥物料取出干燥室时，其温度高于初始温度造成的热损失，W；一般情况下这项损失所占比例不大。

2.6.2　热效率

热效率是评价太阳能干燥器装置性能的一项重要的指标，其定义是：

　　（2-40）

求解热效率有两种方法。

（1）正平衡法

　　（2-41）

正平衡法求热效率简单、易测，但不能反映影响热效率的因素。

（2）反平衡法

　　（2-42）

分别测出各项热损失之后，即可求得热效率。通过反平衡法求热效率，可以了解各项热损失的大小，分析影响因素，以便采取措施提高干燥装置的热效率。