一种表面改性的直接太阳能干燥器的性能评估：该干燥器集成了反射器、聚光集热器（CPC）和热能储存系统，用于高效干燥苤蓝（Kohlrabi）

《Journal of Energy Storage》：Performance evaluation of a surface-modified direct solar dryer integrated with reflectors, CPC, and thermal energy storage for efficient drying of Kohlrabi

太阳能干燥技术优化与Kohlrabi脱水性能研究，提出表面改性（铝波纹板）-聚光器-平面反射器-三水合醋酸钠储热系统，较传统干燥器效率提升32.5%，较自然晾晒快82.61%，实现0.85-12.2℃夜间温升，3.34个月投资回收期，减碳25.99吨。

　　这项研究探讨了一种新型表面改性自然通风单斜面直接太阳能干燥器的设计与性能，该干燥器结合了平板反射器、复合抛物面聚光器（CPC）以及热能储存（TES）系统。研究对象是具有药用价值的卷心菜（Kohlrabi），这是一种水分含量高达90%以上的蔬菜，极易受到微生物污染的影响。因此，开发高效的干燥技术对于减少食品损失、确保全年供应至关重要。

太阳能干燥技术作为一种可持续且节能的替代方案，已经逐步发展，从最初的开放式阳光干燥到现代的直接、间接、混合模式和混合系统。这些系统通常依赖于太阳能热空气加热器来产生高温空气，从而在封闭的干燥室内去除食品中的水分。然而，传统干燥方法往往伴随着高能耗、对化石燃料的依赖以及不利的环境影响。相比之下，太阳能干燥器利用可再生能源，显著降低了环境影响和运营成本。在许多研究中，通过改进吸热表面材料、集成反射器和聚光器、以及引入热能储存系统，进一步提升了太阳能干燥器的性能。

研究发现，表面改性能够显著改善吸热表面的热传导特性。例如，一些研究将传统的镀锌铁干燥室墙壁替换为带有半椭圆形人工粗糙表面的铝板，以提高热能的均匀分布和储存能力。这种改性不仅有助于提升干燥效率，还能够减少能量浪费，提高系统的稳定性。此外，一些研究还利用了相变材料（PCM）来储存太阳能，这些材料能够在白天吸收多余的热量并在夜晚释放，从而延长干燥时间。例如，钠乙酸三水合物（SAT）作为一种无机相变材料，具有较高的熔融潜热、几乎恒定的体积变化、较低的腐蚀性以及良好的化学稳定性，使其成为太阳能热能储存系统的理想选择。

本研究的重点在于开发一种结合了多种技术的新型干燥系统，包括表面改性、平板反射器、复合抛物面聚光器以及热能储存系统。该系统的设计理念是通过优化吸热表面的结构和材料，提高太阳能的利用效率，同时通过反射器和聚光器增强太阳能的捕获能力。热能储存系统则用于在非日照时间维持干燥空气的温度，从而延长干燥过程，提高整体效率。

在实验过程中，研究团队对四种不同的干燥配置进行了比较，包括开放式阳光干燥（OSD）、传统自然通风单斜面直接干燥器（NACM-SSDSD）、表面改性自然通风单斜面直接干燥器（SM-NACM-SSDSD）以及集成多种技术的完整系统（SM-NACM-SSDSD + CPC + 反射器 + TES）。实验结果显示，集成系统在干燥效率方面表现最佳，其平均干燥速率达到108.91克/小时，显著高于表面改性干燥器（86.38克/小时）和传统干燥器（78.28克/小时）。与开放式阳光干燥相比，集成系统在减少水分含量的速度上提高了82.61%。这表明，通过合理的系统设计和材料选择，可以显著提升太阳能干燥器的性能。

此外，研究还评估了系统的经济性和环境效益。集成系统在经济上的可行性体现在其投资回收期仅为3.34个月，表明该技术具有良好的成本效益。在环境方面，该系统在使用寿命内能够减少25.99吨二氧化碳排放，从而获得379.91美元的碳信用。这说明，该干燥器不仅能够提高干燥效率，还能够在环保和经济效益方面做出贡献。

然而，尽管该系统表现出色，但研究也指出了其局限性。首先，实验仅针对卷心菜进行，未能涵盖其他具有不同热特性和水分扩散特性的作物。其次，复合抛物面聚光器（CPC）的效果主要局限于日照高峰时段（上午11点至下午2点），限制了其总能量贡献。此外，研究未评估干燥后产品的质量属性，如口感、颜色和营养保留情况，这可能影响该技术的广泛应用。

综上所述，这项研究为太阳能干燥技术的发展提供了新的思路和实践。通过表面改性、反射器、聚光器以及热能储存系统的结合，该干燥器在提高干燥效率、减少能源消耗、延长干燥时间以及降低环境影响方面表现出显著优势。尽管存在一些局限性，但研究结果表明，该技术具有广阔的应用前景，尤其是在需要减少食品损失和确保全年供应的农业领域。未来的研究可以进一步探索该技术在不同作物上的适用性，并评估干燥后产品的质量特性，以推动太阳能干燥技术的全面推广和应用。