Przedmiotem wynalazku jest sposób równowago¬ wego suszenia, zwlaszcza skurczliwych materialów porowatych, odnoszony do stanu równowagi termo¬ dynamicznej materialu suszonego i jego otoczenia w urzadzeniu technologicznym.Znane sa Sjposoby suszenia skurczliwych materia¬ lów porowatych, polegajace na podgrzewaniu tych materialów przez caly okres suszenia przy tempe¬ raturze czynnika suszacego wyzszej od temperatury materialu suszonego srednio co najmniej o 10°C.W sposobach tych, znanych równiez z polskich opi¬ sów .patentowych nr nr 44771, 55934, 56326. oraz 77583 ogrzewanie materialu suszonego w czasie pro¬ cesu prowadzi sie przy stosunkowo duzych efek¬ tywnych róznicach temperatur czynnika suszacego i materialu suszonego* W efekcie silnie wzrasta wartosc energii we¬ wnetrznej ukladu termodynamicznego, zwlaszcza jej skladnika entropowego. Odbywa sie to miedzy inny¬ mi .kosztem strat egzerigii ukladu trójfazowego i wy¬ nika glównie z Obecnosci w suszonym materiale systemu por zawierajacych wode; która zwieksza swa objetosc w wyniku procesu ogrzewania, wyni¬ ka równiez ze zmieniajacej sie równowagi fazowej ukladu — cialo stale »— ciecz ¦— para. Zewnetrznym przejawem tych procesów jest powstawanie uszko¬ dzen materialu suszonego w rezultacie rozrywania izolowanych ukladów por i termodyfuzji czasteczek wody, wywolujacych pejkniecia i deformacje ma¬ terialu. Stanowi to niewatpliwe wady tych zna- 20 30 nych procesów, 'których dodatkowa techniczna wada jest strata znacznych ilosci ciepla przeznaczonego na przyrost temperatury wszystkich cial uczestni¬ czacych w procesie suszenia, który teoretycznie uj¬ mujac odbywa sie w wyniku podwyzszania entropii ukladu a praktycznie prowadzi sie poprzez dostar¬ czanie energii cieplnej w formie spalin i/lufo innych czynników suszacych.Sposób suszenia przedstawiony w polskim opisie patentowym nr 44771 stanowi próbe czesciowego usuniecia znanych wad i niedogodnosci ¦— prowa¬ dzony on jest poprzez ogrzewanie suszonego mate¬ rialu i srodka suszacego do wysokich temperatur, przy czym w poczatkowej fazie suszenia uklad zbli¬ za sie do stanu równowagi, znacznie przesunietej w rezultacie ogrzewania, poprzez wprowadzenie pary wodnej lub odparowanie wody oraz usrednie¬ nie skladu fazy gazowej poprzez wymuszenie jej cyrkulacji w komorze suszarniczej. Sposób ten wy¬ maga zuzycia dodatkowej energii na wytwarzanie pary lub na odparowanie wody i cyrkulacje fazy gazowej, co stanowi jego wade.IW sposobie suszenia przedstawionym w opisie patentowym nr 55934, w stadium poczatkowym pro¬ cesu równiez podwyzsza sie temperature ukladu. stosujac jako czynnik suszacy powietrze dodatkowe nasycone specjalnie doprowadzona para wodna W dalszych etapach, szuszenie prowadzi sie bez dostarczania dodatkowych ilosci ciepla* wykorzy¬ stujac tylko cieplo dostarczone w .poczatkowym sta- 119 240119 240 3 dium procesu. Wada tego sposobu jest koniecznosc stosowania zlozonego, 'kosztownego systemu ogrze¬ wania dla umozliwienia jego szybkiego, elastyczne¬ go oraz okresowego uruchamiania i wylaczania.Ponadto w poczatkowym stadium suszenia równiez konieczne jest dostarczenie znacznych ilosci ciepla niezbednego do podgrzania ukladu suszonego, ko¬ mory suszarniczej i wytworzenia pary wodnej.Glówna wada wszystkich znanych dotad sposo¬ bów polega na tym, ze energia wewnetrzna zaku¬ mulowana w suszonym materiale kazdorazowo jest jeszcze zwiekszana podczas procesu suszenia — po¬ przez grzanie suszonych materialów — przez co na¬ stepuje ich pekanie oraz uzyskuje sie mala spraw¬ nosc energetyczna procesu suszenia.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu su¬ szenia pozbawionego dotychczasowych wad i nie¬ dogodnosci, zapewniajacego jednoczesnie znaczne zmniejszenie zuzycia energii, poprawe jakosci su¬ szonych materialów i wyrobów oraz zwiekszajacego sprawnosc energetyczna procesu suszenia w sto¬ sunku do procesów wedlug znanych sposobów su¬ szenia, a takize skrócenia czasu suszenia.Istota sposobu wedlug wynalazku polega na pro¬ wadzeniu procesu suszenia materialów i wyrobów, odnoszonego do stanu równowagi termodynamicz¬ nej, za pomoca gazowego czynnika suszacego, ko¬ rzystnie w sposób ciagly, oraz na zapewnieniu ta¬ kich warunków odgraniczenia fazy cieklej w suszo¬ nym materiale od fazy gazowej jego otoczenia, ze moze byc wykonywana praca mechaniczna czynnika termodynamicznego zarówno na ukladzie jak tez przez uklad, dla zapewnienia wymiany ciepla i ma¬ sy wody miedzy suszonym materialem i jego oto¬ czeniem w urzadzeniu technologicznym tak, ze mi¬ mo wystepowania podczas procesu suszenia zmian wielkosci entropii kazdej z czesci tego ukladu, przy¬ rost antropii grzania calego ukladu zachowawczego moze byc równy zero, dajac mozliwie maksymalna sprawnosc egzergetyczna równa jednosci. iUzyskuje sie to przez prowadzenie procesu susze¬ nia materialów i wyrobów na drodze grzania, albo ziebienia, albo kolejno grzania a po pewnymczasie ziebienia,, albo odwrotnosci tego sposobu lub kom¬ binacji podanych procesów, przy czym dla zapew¬ nienia optymalizacji suszenia .dla kazdego z tych sposobów wystarcza maly wzrost lub spadek tem¬ peratury czynnika suszacego wzgledem danego po¬ ziomu odniesienia temperatury, korzystnie do +1°C podczas procesu grzania i/lub .do —1°C podczas pro¬ cesu ziebienia. Umozliwia to przemiane energii we¬ wnetrznej suszonego materialu na sposób pracy objetosciowej, w postaci przemiany fazowej cieczy w pare, przy czym nie zaleca sie prowadzenia pro¬ cesu .ziebienia ponizej temperatury odniesienia ma¬ terialu wynoszacej. +1X2.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest mozliwosc intensywnego suszenia w suszarni sztucznej, be7 doprowadzania ciepla z wartosciowego zródla, albo przy doprowadzaniu malej, jego ilosci oraz nieocze¬ kiwanie wielokrotne skrócenie czasu suszenia w po¬ równaniu do znanych sposobów. Dodatkowa zaleta jest mozliwosc stosowania tego sposobu suszenia w istniejacych urzadzeniach technologicznych.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze korzystne skutki z zastosowania sposobu wedlug wynalazku polegaja 4 na oszczednosci nawet calej energii grzania w przy¬ padku suszenia poprzez ziebienie materialów, lub znacznych jej ilosci przy pozostalych sposobach su¬ szenia. Ponadto wyeliminowano pekanie i defor¬ mowanie materialów i wyrobów suszonych oraz uzyskano znaczne zmniejszenie zanieczyszczenia srodowiska naturalnego i wyeliminowanie lub znaczne zmniejszenie zuzycia paliw kopalnianych.Przyklad. Przy zastosowaniu równowagowegc sposobu suszenia wyrobów ceramiki budowlanej w znanej suszarni komorowej, komore suszarni na¬ pelnia sie swiezo wyformowanymi wyrobami, po¬ siadajacymi temperature okolo 3€°C i wilgotnosc wzgledna okolo 20%, znanym sposobem. Zamyka sie drzwi komory i uruchamia sie wentylator cyr- kulacyjny celem równomiernego nasycenia zamknie¬ tego w komorze — wraz z wyrobami — powietrza do wilgotnosci równowagowej; w sposób znany.Z kolei otwiera sie przepustnice wywiewna komory uzyskujac polaczenie przeplywowe na zasadzie wy¬ dmuchu z otoczenia suszonych wyrobów wewnato komory posiadajacego wilgotnosc wzgledna okolc 100% i temperature nieco nizsza od poczatkowej, okolo 30°C, do otoczenia zewnetrznego komory po¬ siadajacego wilgotnosc na przyklad okolo 70% i temperature okolo 1'09C.Nastepnie otwiera sie -przepustnice nawiewna ko¬ mory celem umozliwienia doplywu powietrza ze¬ wnetrznego do wnetrza komory w ilosci zapewnia¬ jacej oziebienie wsadu, korzystnie o 1°C. Brakujaca ilosc czynnika -suszacego do wymuszanej wentylato¬ rem cyrkulacji wewnatrz komory z okreslona wy¬ dajnoscia tego wentylatora cyrkulacyjnego jest czerpana przez ten wentylator znanym sposobem recyrkulacji czynnika suszacego, bezposrednio z przestrzeni roboczej komory suszarni. Stopien re¬ cyrkulacji imozna regulowac znanym sposobem dla¬ wienia przeplywiu w czesci nawiewnej: i czesci wy¬ wiewnej komory suszarni jednoczesnie lub w jed¬ nej z tych czesci;, w zaleznosci od aktualnych wa¬ runków wymiany ciepla i masy wilgoci z otocze¬ niem zewnetrznym suszarni. iW miare uplywu czasu suszenia stopien recyrku- lacji czynnika suszacego moze byc regulowany zna¬ nymi sposobami. Skutkiem tego, przy koncu czasu suszenia uzyskuje sie stopien wysuszenia wyrobów powietrzem zewnetrznym o podanych wyzej para¬ metrach, .dla których wzgledna wilgotnosc równo¬ wagowa gliny wynosi 16%. Z kolei mozna: wlaczyc ogrzewanie z wartosciowego zródla ciepla celem dalszego zwiekszenia efektywnego niedosytu suszar- nianego gazowgo czynnika suszacego i uzyskac bez¬ wzgledna wilgotnosc równowagowa suszonych wy¬ robów równa wilgotnosci wzglednej wynoszacej 0%.Czasy suszenia sposobami równowagowego susze¬ nia wedlug wynalazku, w porównaniu z czasami suszenia znanymi, sposobami, maja sie do siebie jak malejace liczby naturalne szeregu od 4 -do 1 (lub jak 4 inne bezwzgledne jednostki czasu). Oznacza to, ze jezeli optymalny czas suszenia materialu zna¬ nym sposobem w suszarni sztucznej wynosi przykla¬ dowo cztery 'doby, wówczas trzy .doby wynosi opty¬ malny czas suszenia w przypadku grzania sposobem wedlug wynalazku, albo jedna dobe wynosi opty¬ malny czas suszenia w przypadku ziebienia, albo stanowi srednia arytmetyczna, czyli wówczas dwie 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60119 240 5 doby wynosi czas suszenia sposobem wedlug wyna¬ lazku o zmiennej sekwencji grzania, i ziebienia.Sposób wedlug wynalazku moze znalezc szerokie zastosowanie w suszarnicstwie na przyklad cerami¬ ki budowlanej,, materialów ogniotrwalych, mate¬ rialów drzewnych i dewnopochodnych, jak równiez w odlewnictwie przy suszeniu i regeneracji mas formierskich oraz w innych dziedzinach gospodarki Z a s t r z e z e ni i a patentowe 1. Sposób równowagowego suszenia, zwlaszcza skurczliwych materialów porowatych prowadzony w poblizu stanu równowagi termodynamicznej ukla¬ du, znamienny tym, ze na suszony material dziala sie gazowym czynnikiem ogrzewajacym, wystarcza¬ jaco o temperaturze wyzszej od kazdego z pozio¬ mów temperatury otoczenia materialu suszonego. korzystnie wyzszj do +1^C, przy czym proces pro¬ wadzi sie tak, ze sumaryczne zmiany entropii grza¬ nia sa wieksze od zera, lecz mniejsze od stosowa¬ nych w dotychczas znanych sposobach. 6 (2. Sposób równowagowego suszenia, zwlaszcza skurczliwych materialów porowatych prowadzony w poblizu stanu równowagi .termodynamicznej, zna¬ mienny tym, ze na isuszony material dziala sie ga¬ zowym czynnikiem oziebiajacym, wystarczajaco o temperaturze nizszej od kazdego z danych pozio¬ mów zerowych stanowiacych temperatury otocze¬ nia materialu suszonego podczas procesu, korzystnie nizszej do —l^C,, przy czym proces prowadzi sie tak, ze sumaryczne zmiany entropii grzania ukladu sa równe zero, umozliwiajac uzyskanie sprawnosci egzergetycznej równej jednosci. 3. Sposób równowagowego suszenia,, zwlaszcza skurczliwych materialów porowatych prowadzony w poblizu stanu równowagi termodynamicznej ukla¬ du, znamienny tym, ze na suszony material dziala sie gazowym czynnikiem poczatkowo ogrzewajacym, a nastepnie czynnikiem oziebiajacym lub odwrot¬ nie, wystarczajaco o temperaturze wyzszej lub niz¬ szej od kazdego z poziomów temperatury otoczenia materialu suszonego podczas procesu, korzystnie odpowiednio wyzszej lub nizszej do ±1^C. 15 PL