2.6　太陽能干燥裝置的熱平衡與熱效率

2.6.1　熱平衡方程

太陽能干燥裝置的熱平衡是指輸入該裝置的能量與有效利用能和各項熱損失之間的關系。研究熱平衡的目的在于了解其中每項熱損失的大小及影響因素，以便減少損失，提高熱效率。太陽能干燥裝置的熱平衡方程為：

Q₀=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅　　（2-39）

式中各式含義如下。

Q₀代表輸入太陽能裝置的能量，Q₀=AHτ+P₁+P₂。其中，A為溫室或集熱器的采光面積，m²；H為干燥過程中投射到采光面積的太陽輻射能，W/m²；P₁為風機耗功，W，對于自然抽風式沒有這一項；P₂為太陽能裝置輔助能源的能耗，W，如果沒有輔助能源就沒有這一項。

Q₁為干燥物料的有效得熱，W；Q₁等于干燥過程中（或測試時間內）物料水分蒸發所需的熱量及物料升溫所需的熱量。

Q₂為干燥室排氣熱損失，W；這項損失是由于干燥室排除濕的熱空氣而帶走的熱量，這項損失通常是整個干燥裝置各項熱損失中最大的一項。減少這項損失的方法是減少排氣或不排氣，采取加熱濕空氣或制冷脫水的辦法來減少空氣的相對濕度，或采用熱能回收裝置進行熱能回收。

Q₃為從干燥室頂部及殼體（含地面）的散熱損失，W；這項損失的大小主要取決于干燥室墻體的保溫情況。

Q₄為從集熱器及風管系統的熱損失，W；這項損失的大小主要取決于集熱器及風管系統的保溫情況。如果管路很長，又保溫不好，這項熱損失也比較大。

Q₅為已干燥物料取出干燥室時，其溫度高于初始溫度造成的熱損失，W；一般情況下這項損失所占比例不大。

2.6.2　熱效率

熱效率是評價太陽能干燥器裝置性能的一項重要的指標，其定義是：

　　（2-40）

求解熱效率有兩種方法。

（1）正平衡法

　　（2-41）

正平衡法求熱效率簡單、易測，但不能反映影響熱效率的因素。

（2）反平衡法

　　（2-42）

分別測出各項熱損失之后，即可求得熱效率。通過反平衡法求熱效率，可以了解各項熱損失的大小，分析影響因素，以便采取措施提高干燥裝置的熱效率。