综述：太阳能干燥器：干燥产品太阳能干燥中的机理、方法及传输模型关键分析

这篇综述全面探讨了太阳能干燥技术（SD）在可持续农业中的应用，系统分析了直接/间接干燥、混合系统（HS）及储热材料（TSM）等机制，重点解析了传质（MT）、热扩散（HD）和气流模式（AF）等传输现象模型，为优化干燥效率（ηd≥34%）和能源利用（SEC 10.52–13.89 MJ/kg）提供了理论框架。

　　

干燥生物材料的机制

干燥是通过降低生物材料水分活度（a_w）实现保存的关键过程，涉及自由水（游离态）和结合水（化学吸附态）的去除。当物料蒸汽压与干燥空气达到平衡时，干燥终止。典型干燥曲线包含恒速期（表面水分蒸发主导）和降速期（内部水分迁移控制），其中孔隙率显著影响降速期效率。

多种生物材料干燥技术

除传统晒干（OSD）外，热泵干燥（HPD）、真空干燥（VD）和红外干燥（IRD）等技术各具优势。太阳能干燥（SD）因结合可再生能源（如光伏PV）和低污染特性脱颖而出，其效率较OSD提升55.56%（香蕉切片案例）。混合系统（如太阳能-生物质HS）可解决间歇辐射问题，使干燥时间缩短6–12小时。

太阳能干燥系统核心组件

1. 集热器设计：平板式（FPC）和真空管式（ETC）集热器通过选择性涂层（α≥0.9）吸收辐射，多通道气流设计（如V型槽）使热效率达38.8%。
2. 干燥室优化：穿孔托盘水平/垂直排列影响气流分布，黄色彩钢覆盖层较蓝色提升热效率10.41%。
3. 辅助系统：相变材料（PCM）储热可补偿夜间能耗，石蜡（λ=180 kJ/kg）等材料能维持持续干燥。

能量与?分析

霍特尔-惠利尔方程（Hottel-Whillier）量化有用热能（Q_u），其中热损失系数（U_L）包含顶部（U_t）、底部（U_b）和边缘（U_e）损耗。?分析显示，三通道分区干燥器的?效率较单通道提升25%，但受天气影响时效率可能降至13.47%。

传输现象建模挑战

现有模型（如菲克第二定律、牛顿冷却定律修正版）难以描述复杂耦合过程。边界耦合模型通过整合流体状态方程（如Navier-Stokes）和物料模型，可更准确预测收缩率（如枣干燥微观结构保留率提升80%）。未来需开发多尺度模型以解决孔隙网络（PN）与热质传递（HMT）的交互作用。

应用与未来展望

太阳能干燥已成功应用于可可豆（25小时干燥）、马铃薯切片等农产品，但规模化仍需解决模型数据缺失（如Okoroigwe指出的设计缺陷）。结合人工智能（AI）优化干燥参数、开发新型吸收涂层（如ZnO纳米颗粒）是重要方向。