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太阳能蒸汽热风干燥装置控制系统的设计及试验研究

作　者: 裴坤
导　师: 孔晓玲; 赵敏晖
学　校: 安徽农业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 太阳能蒸汽干燥温差循环温湿度控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

干燥是农产品加工过程中一个极其重要的环节，长期以来，用于干燥的能源主要是煤、电和气，不仅能耗大，而且容易带来环境污染等问题。将低成本、清洁的太阳能资源应用于农产品干燥，可以节省能源，减少污染。目前在农产品干燥领域对太阳能的研究多集中于低温段，本文的研究则是基于中高温应用的太阳能蒸汽系统，分别对太阳能蒸汽供给装置控制系统和干燥机温湿度检测与蒸汽控制系统展开设计与研究，并以胡萝卜为对象，对该装置进行了试验验证。太阳能蒸汽热风干燥装置是太阳能中高温段的利用，它能替代和部分替代传统的由燃煤锅炉和电能产生的蒸汽，实现农产品的干燥和加工。太阳能蒸汽的产生、控制和干燥机的温湿度的检测与控制是关系到太阳能蒸汽热风干燥系统能否正常运转和能否满足农产品干燥要求的关键。太阳能蒸汽控制系统的核心是基于温差控制的工质强制循环工作系统，辅以自动补水系统，完成了蒸汽供给装置的电气设计，通过XMTD-JK208型温差控制器和DF-96B型水位控制器实现了蒸汽供给装置的连续工作，保证带式干燥机在工作时的热量供应。建立了干燥机温湿度检测与蒸汽控制系统，以STC89C51单片机为核心，采用SHT11数字温湿度传感器实现了对干燥机内外温湿度数据的实时采集，完成了串行通信接口电路、显示电路、电源电路、电磁阀控制等电路的设计。软件部分采用C++软件，完成了主界面以及界面上参数设置、串口设置、输出控制各模块的编程。实现了当环境温度达到设定上下限值时，控制电磁阀开闭的功能。本研究还对温湿度检测系统的精度、强制循环蒸汽供给装置和温度控制效果进行了试验验证。结果表明，试验装置的控制系统设计合理，达到了预期目的。本文的研究，既可以应用于新干燥机的生产，也可以用于原有干燥机的改进，有着较广阔的应用前景。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-12
1 绪论  12-15
  1.1 课题背景  12
  1.2 国内外发展状况  12-13
    1.2.1 国外研究概况  12-13
    1.2.2 国内研究概况  13
  1.3 本文研究的主要内容  13-15
2 太阳能蒸汽热风干燥装置的结构及控制要求  15-22
  2.1 太阳能蒸汽热风干燥装置的组成及工作原理  15-16
    2.1.1 干燥装置的组成  15
    2.1.2 干燥装置各部分的工作原理  15-16
  2.2 太阳能蒸汽供给装置  16-20
    2.2.1 太阳能集热器  16-18
    2.2.2 蒸发罐的结构及控制要求  18-20
  2.3 带式热风干燥机  20-21
    2.3.1 带式干燥机的机械结构  20-21
    2.3.2 带式干燥机的检测与控制要求  21
  2.4 本章小结  21-22
3 蒸汽供给装置控制系统  22-33
  3.1 蒸汽供给装置控制系统的总体方案  22-24
    3.1.1 自动补水的控制方案  22
    3.1.2 循环系统的分类与控制方案  22-24
    3.1.3 总体方案的确定  24
  3.2 电气控制系统的选择  24-25
  3.3 控制方案所需相关部件的选型  25-28
    3.3.1 温度传感器  25
    3.3.2 补水泵  25-26
    3.3.3 循环泵  26-27
    3.3.4 水位控制器  27
    3.3.5 液位计  27-28
    3.3.6 温差控制器  28
  3.4 控制方案电气电路的设计  28-32
    3.4.1 电气原理图的设计  28-29
    3.4.2 电气主要元件清单  29-30
    3.4.3 电气控制部分主电路设计  30
    3.4.4 电气控制部分控制电路设计  30-31
    3.4.5 电气控制电路的具体动作过程  31-32
  3.5 本章小结  32-33
4 热风干燥机温湿度检测与控制系统  33-56
  4.1 热风干燥机温湿度检测与控制系统总体方案  33-34
  4.2 系统的硬件设计  34-40
    4.2.1 温湿度采集模块  34-36
    4.2.2 单片机模块  36
    4.2.3 显示模块  36-37
    4.2.4 电磁阀控制模块  37-38
    4.2.5 电源模块  38
    4.2.6 通讯模块  38-39
    4.2.7 地址选择模块  39-40
  4.3 系统软件的设计  40-55
    4.3.1 单片机模块主程序  40-42
    4.3.2 单片机模块子程序  42-49
    4.3.3 PC 机模块程序设计  49-55
  4.4 本章小结  55-56
5 装置试验分析  56-63
  5.1 温湿度的检测精度  56-58
  5.2 蒸汽供给装置控制系统的试验  58-60
    5.2.1 试验仪器设备  58
    5.2.2 试验方案  58-59
    5.2.3 结果与分析  59-60
  5.3 温度控制及胡萝卜干燥试验  60-62
    5.3.1 试验材料选择  60
    5.3.2 试验仪器设备  60
    5.3.3 试验方案  60
    5.3.4 结果与分析  60-62
  5.4 本章小结  62-63
6 总结与展望  63-64
  6.1 总结  63
  6.2 展望  63-64
参考文献  64-68
附录  68-74
致谢  74-75
作者简介  75-76
攻读硕士学位期间取得的研究成果  76

太阳能蒸汽热风干燥装置控制系统的设计及试验研究

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