一种太阳能环保烤炉设计

作者:王斌;刘伟;颜鲁薪; 刊名:时代农机 上传者:李婷

【摘要】低能耗太阳环保烤炉主要包括太阳能槽式反光镜+真空管集热器光热利用系统、光伏直流电阻加热系统和控制系统。通过对机组运行进行能耗及功能分析,确定常见食材的加热时间、电能消耗、热能消耗的关系曲线线图,确定不同食材加工的一般时限并完成控制系统功能的校核,包括按钮的组合设计、显示屏参数的设计、报警及提示功能的验证、蓄电池充放电控制及电量显示等。通过控制系统实现灵活调节,优先使用光热系统、光伏系统作为辅热及备用起到节能的效果。并对烤炉进行simulink仿真试验,得到光伏、光热能量优化配置策略。

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时 代 农 机 TIMES AGRICULTURAL MACHINERY 2019 年第 3 期 第 46 卷第 3 期 Vol.46 No.3 2019 年 3 月 Mar. 2019 摘 要:低能耗太阳环保烤炉主要包括太阳能槽式反光镜+真空管集热器光热利用系统、光伏直流电阻加热系统和控制系统。通过对机组运行进行能耗及功能分析,确定常见食材的加热时间、电能消耗、热能消耗的关系曲线线图,确定不同食材加工的一般时限并完成控制系统功能的校核,包括按钮的组合设计、显示屏参数的设计、报警及提示功能的验证、蓄电池充放电控制及电量显示等。通过控制系统实现灵活调节,优先使用光热系统、光伏系统作为辅热及备用起到节能的效果。并对烤炉进行 simulink 仿真试验,得到光伏、光热能量优化配置策略。 关键词:太阳能;环保;烤炉 基金项目:甘肃省 2018 年度大学生创新创业训练计划项目。 作者简介:王斌(1995-),男,甘肃定西人,大学专科。 刘伟(1996-),男,甘肃静宁人,大学专科。 通讯作者:颜鲁薪(1984-),男,甘肃天祝人,副教授,主要研究方向:新能源发电技术。 一种太阳能环保烤炉设计 王 斌,刘 伟,颜鲁薪 (武威职业学院,甘肃武威 733000) 1 研制背景及意义 从烤炉的角度出发,传统木炭烧烤炉明火比较危险,油烟大,燃烧后会产生二氧化碳,氧气不足时会产生一氧化碳导致人体中毒,油脂滴落在高温的木炭上会产生致癌物质等缺点。研究一款太阳能烤炉,基于太阳能利用,通过聚光设备与真空太阳能集热管构成主热机构,由光伏组件配合、蓄电池及直流加热设备构成辅热机构,充分利用太阳能资源,即使在没有光照或者光照很弱的情况下亦能完成食材烹制。该产品二氧化碳、一氧化碳排放量少,没有明火,食材可以保鲜,安全健康;充分利用太阳能光热和光伏资源,热效率高,不用耗费煤、碳、电等,污染物排放少,节能环保。 2 设计方案 2.1 太阳能光热系统 如图 1 所示,主要由槽式反光镜、真空管集热器及相应支架构成。其中真空管集热器内需要放入食槽,食槽内有小隔间,放置不同的食材,食槽抽屉需要与真空管口保持良好的密封,保证热量流失小。槽式反光镜的追踪手动调节即可,因为食材加热时间较短,在这段时间内太阳高度角变化极小,调节时用手抽拉槽式反光镜对光。 图 1 太阳能环保烤炉三视图 2.2 太阳能光伏系统 如图 2 所示,主要有单晶硅太阳能电池板、电阻、电路及其接头构成。太阳能电池板产生电能,一部分供给直流电阻加热实物,多余的那部分电能储图 2 太阳能环保烤炉实物图 121 时 代 农 机 TIMES AGRICULTURAL MACHINERY 第 46 卷第 3 期 Vol.46 No.3 2019 年 3 月 Mar. 2019 2019 年第 3 期 存在蓄电池中,在太阳光比较弱时作为补充电源。电阻装在食槽底部。电池板、控制器、电阻、蓄电池之间用相应的线路连接。 2.3 控制系统 控制系统由温度传感器、辐照仪、开关按钮、线路、处理器、报警显示装置、定时装置组成。温度传感器与定时装置结合控制不同食材的加热时间;辐照仪用来监测太阳能辐射量,完成光热与光伏能源的分配;开关按钮用来设置加热时间及不同组合程序;处理器用来编译相应操作过程的程序,完成输入与输出信号之间的装换,接收传感器及按钮的输入信号,将控制信号传递给传感器;报警显示装置提示食材相应阶段加工完成、操作不当执行保护报警等。 3 工作原理及性能分析 3.1 工作原理 利用聚光集热原理和光伏发电原理来实现食物烧烤和炖煮。首先将太阳辐射能通过反

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