RU111619U1

RU111619U1 - MOBILE AUTONOMOUS AERODYNAMIC HELI-DRYING UNIT

Info

Publication number: RU111619U1
Application number: RU2011108871/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Бахвалов; Роман Владимирович Смирнов
Original assignee: Юрий Алексеевич Бахвалов; Роман Владимирович Смирнов
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-12-20

Abstract

Мобильная автономная аэродинамическая гелиосушильная установка, состоящая из теплоизолированной камеры, снабженной перфорированными полками, воздуховодами подачи и вывода отработанного воздуха из камеры и вентилятором, отличающаяся тем, что камера выполнена с возможностью оперативного монтажа и демонтажа из прочных и легких материалов со светопоглощающим покрытием, а воздуховоды - из гибких материалов, при этом воздуховод подачи, присоединяемый к нижней части камеры, имеет коробчатую форму и состоит из днища, покрытия и двух наполняемых воздухом направляющих, расположенных так, что между ними образована полость, торец которой снабжен воздушным фильтром, причем покрытие выполнено из светопрозрачного материала, а днище - из светопоглощающего, при этом воздуховод вывода снабжен шибером и выполнен с возможностью изменения положения в пространстве, а вентилятор - побудитель тяги в камере работает от системы фотоэлементов. Mobile autonomous aerodynamic solar drying plant, consisting of a thermally insulated chamber, equipped with perforated shelves, air ducts for supplying and exhausting exhaust air from the chamber and a fan, characterized in that the chamber is designed for quick installation and removal of strong and lightweight materials with a light-absorbing coating, and air ducts - of flexible materials, while the supply duct, attached to the bottom of the chamber, has a box shape and consists of a bottom, a coating and two filling guides arranged in such a way that a cavity is formed between them, the end of which is equipped with an air filter, and the coating is made of translucent material, and the bottom is made of light-absorbing material, while the outlet duct is equipped with a gate and is configured to change the position in space, and the fan the traction stimulator in the chamber is powered by a photocell system.

Description

Установка относится к области термической обработки, в частности, сушке растительного сырья, например, фруктов, овощей, грибов, пряных и лекарственных трав и т.п. и может быть использована в личных подсобных и фермерских хозяйствах на не электрифицированных участках (дачи, сады, огороды и др.).The installation relates to the field of heat treatment, in particular, drying of plant materials, for example, fruits, vegetables, mushrooms, herbs and herbs, etc. and can be used in personal subsidiary and farms in non-electrified areas (cottages, gardens, vegetable gardens, etc.).

Известны различные конструкции установок для сушки растительного сырья, например, гелиосушилка (патент РФ №2025642), содержащая стационарное сооружение с двускатной крышей, солнечный теплогенератор со светопрозрачным покрытием и теплоаккумулирующими элементами из черной пленки. Крыша и стены сооружения выполнены из светопрозрачного материала, а для концентрации солнечного света на теплоаккумулирующих элементах применены собирательные прозрачные линзы. В верхней части сооружения имеются откидные козырьки, предназначенные для использования энергии ветра.There are various designs of plants for drying vegetable raw materials, for example, a solar dryer (RF patent No. 2025642) containing a stationary structure with a gable roof, a solar heat generator with a translucent coating and heat-accumulating elements from a black film. The roof and walls of the structure are made of translucent material, and collective transparent lenses are used to concentrate sunlight on the heat-accumulating elements. At the top of the structure there are hinged visors designed to use wind energy.

К недостатками данной гелиосушилки следует отнести необходимость стационарного сооружения и сложность конструкции, связанную с наличием линз, козырьков, теплоаккумулирующих элементов плоской и трубчатой формы. Воздействие прямых солнечных лучей и отсутствие управления воздушным потоком в данной конструкции приводит к снижению качества высушиваемого сырья. Кроме того, вследствие незначительной теплоемкости материала, из которого изготовлены теплоаккумулирующие элементы, указанная гелиосушилка может работать только днем.The disadvantages of this solar dryer include the need for a stationary structure and the complexity of the design associated with the presence of lenses, visors, heat-accumulating elements of a flat and tubular shape. Exposure to direct sunlight and the lack of airflow control in this design leads to a decrease in the quality of the dried raw materials. In addition, due to the insignificant heat capacity of the material from which the heat storage elements are made, this solar dryer can only work during the day.

Наиболее близкой по технической сущности и конструктивному исполнению является гелиосушилка, описанная в патенте РФ №2198360.The closest in technical essence and design is the solar dryer described in RF patent No. 2198360.

Сущность рассматриваемой гелиосушилки состоит в том, что крыша сушильной камеры выполнена с уклоном к горизонту под углом в зависимости от местности строительства и ориентирована на юг, стеллажи расположены в виде террас с возможностью просушивания сырья, на которых установлены лотки с сетчатым дном. Под передней стенкой дополнительно установлен вход для свежего воздуха, а на верхней части крыши установлена труба.The essence of the solar dryer under consideration is that the roof of the drying chamber is sloped to the horizontal at an angle depending on the construction site and is oriented to the south, the racks are located in the form of terraces with the possibility of drying the raw materials on which trays with a mesh bottom are installed. An entrance for fresh air is additionally installed under the front wall, and a pipe is installed on the top of the roof.

Такая конструкция гелиосушилки способствует передаче солнечного тепла к высушиваемому продукту, а испарившаяся влага с продукта удаляется с конвективным потоком, создающимся в сушилке путем установки труб в нижней части передней стенки и вытяжной трубы на верхней части крыши. Крыша сушилки наклонена к горизонту под углом 30-60° в зависимости от широты местности и покрывается оконным стеклом, не пропускающим ультрафиолетовые лучи солнечной радиации. Такая конструкция позволяет монтировать ее на южных склонах гор и частично углублять в грунт для теплоизоляции и аккумуляции тепла. Чем выше стеллажи с высушиваемым сырьем, тем выше температуры, что препятствует обратной конденсации пара на сырье. Лотки с сетчатым дном способствуют свободной циркуляции воздуха.This design of the solar dryer promotes the transfer of solar heat to the product to be dried, and the evaporated moisture is removed from the product with the convective flow created in the dryer by installing pipes in the lower part of the front wall and an exhaust pipe on the upper part of the roof. The roof of the dryer is tilted to the horizon at an angle of 30-60 ° depending on the latitude of the area and is covered with a window pane that does not allow ultraviolet rays of solar radiation. This design allows you to mount it on the southern slopes of the mountains and partially deepen into the ground for thermal insulation and heat storage. The higher the racks with the dried raw material, the higher the temperature, which prevents the steam from condensing back to the raw material. Trays with a mesh bottom contribute to the free circulation of air.

Однако, следует отметить, что данная конструкция является стационарной, что исключает ее мобильность и увеличивает расходы на сооружение и обслуживание, а наличие светопропускающего покрытия (оконное стекло) и отсутствие возможности регулирования скорости воздушного потока внутри способствует перегреву сырья, возникающему из-за прямого воздействия солнечного света, что отрицательно сказывается на качестве высушиваемого материала.However, it should be noted that this design is stationary, which eliminates its mobility and increases the cost of construction and maintenance, and the presence of a light-transmitting coating (window glass) and the inability to control the air flow rate inside contributes to overheating of the raw material arising from direct exposure to solar light, which adversely affects the quality of the dried material.

Технической задачей, решение которой обеспечивает предлагаемая конструкция, является создание мобильной автономной аэродинамической гелиосушильной установки, обеспечивающей повышение интенсивности сушки материала за счет эффективного использования солнечной энергии и регулирования количества воздуха, подаваемого в зону сушки, круглосуточного ведения процесса и обеспечения равномерности сушки во всем объеме, а также повышение качества высушиваемого материала за счет исключения попадания пыли, отсутствия перегрева и прямого воздействия солнечного света, что обеспечивает сохранность витаминов и питательных веществ, при одновременном снижении стоимости изготовления и эксплуатации.The technical problem, the solution of which is provided by the proposed design, is the creation of a mobile autonomous aerodynamic solar drying unit that provides increased drying intensity of the material due to the efficient use of solar energy and regulation of the amount of air supplied to the drying zone, round-the-clock process control and ensuring uniformity of drying in the whole volume, and also improving the quality of the dried material by eliminating dust, the absence of overheating and direct air ystviya sunlight, which ensures safety of vitamins and nutrients, while reducing the cost of manufacturing and operation.

Предлагаемая конструкция мобильной автономной аэродинамической гелиосушильной установки решает поставленные технические задачи.The proposed design of a mobile autonomous aerodynamic solar drying unit solves the technical problems.

Установка состоит из теплоизолированной камеры, снабженной перфорированными полками, воздуховодами подачи и вывода отработанного воздуха из камеры и вентилятором. Камера выполнена из прочных и легких материалов (металл, пластик, плотная ткань) со светопоглощающим покрытием с возможностью оперативного монтажа/ демонтажа, а воздуховоды выполнены из гибких материалов. Воздуховод подачи, присоединяемый к нижней части камеры, имеет коробчатую форму и состоит из днища, покрытия и двух наполняемых воздухом направляющих, расположенных так, что между ними образована полость, торец которой снабжен воздушным фильтром. Покрытие выполнено из светопрозрачного материала, а днище - из светопоглощающего, при этом воздуховод вывода снабжен шибером и выполнен с возможностью изменения положения в пространстве, а вентилятор - побудитель тяги в камере, работает от системы фотоэлементов (солнечных элементов).The installation consists of a thermally insulated chamber equipped with perforated shelves, air ducts for supplying and discharging exhaust air from the chamber and a fan. The chamber is made of strong and lightweight materials (metal, plastic, dense fabric) with a light-absorbing coating with the possibility of quick installation / removal, and the air ducts are made of flexible materials. The supply air duct attached to the lower part of the chamber is box-shaped and consists of a bottom, a cover and two air-filled guides arranged so that a cavity is formed between them, the end of which is equipped with an air filter. The coating is made of translucent material, and the bottom is made of light-absorbing material, while the outlet duct is equipped with a gate and made with the possibility of changing the position in space, and the fan is a traction inducer in the chamber, it works from a system of photocells (solar cells).

Предлагаемая конструкция предусматривает возможность оперативного монтажа/демонтажа, проста в использовании и является мобильной, что позволит уместить ее в багажник автомобиля или заплечный рюкзак. Конструкция также предусматривает эффективное использование солнечной энергии для нагрева воздуха в камере, выполненной из материалов со светопоглощающим покрытием, а также использование фотоэлементов, что обеспечивает автономное электропитание вентилятора. Наличие воздуховодов входа и выхода, располагаемых на разной высоте создают условия для естественной тяги и обеспечивают аэродинамическое воздействие на материал круглосуточно, что способствует равномерности сушки во всем объеме и тем самым повышает эффективность установки.The proposed design provides for the possibility of rapid installation / disassembly, is easy to use and is mobile, which will fit it in the trunk of a car or a backpack. The design also provides for the efficient use of solar energy to heat air in a chamber made of materials with a light-absorbing coating, as well as the use of photocells, which provides autonomous power supply to the fan. The presence of entry and exit ducts located at different heights creates conditions for natural traction and provides aerodynamic effects on the material around the clock, which contributes to uniform drying throughout the volume and thereby increases the efficiency of the installation.

Наличие воздушного фильтра препятствует попаданию пыли, насекомых и т.п. в сушильную камеру, а светопоглощающее покрытие исключает прямое воздействие солнечного света, что обеспечивает сохранность витаминов и питательных веществ и повышает качество высушиваемого материала.The presence of an air filter prevents dust, insects, etc. into the drying chamber, and the light-absorbing coating eliminates direct exposure to sunlight, which ensures the preservation of vitamins and nutrients and improves the quality of the dried material.

Гелиосушильная установка состоит из камеры 1, которая выполнена из материалов со светопоглощающим покрытием с возможностью оперативного монтажа и демонтажа с установленными внутри перфорированными полками 2, а воздуховоды выполнены из гибких материалов, причем, воздуховод подачи, присоединяемый к нижней части камеры, имеет коробчатую форму и состоит из днища 3, покрытия 4 и двух наполняемых воздухом направляющих 5, расположенных так, что между ними образована полость, торец которой снабжен воздушным фильтром 6, при этом покрытие выполнено из светопрозрачного материала, а днище - из светопоглощающего (до 95% солнечного излучения) материала, что существенно увеличивает КПД при нагревании воздуха внутри сушильной камеры. Разница в поперечных сечениях камеры и воздуховода вывода 7 усиливает тягу, а наличие шибера 8, выполненного с возможностью изменения положения в пространстве, позволяет регулировать тягу. Вентилятор - побудитель тяги 9 в камере, получает питание от системы фотоэлементов (солнечных элементов) 10.The solar-drying installation consists of a chamber 1, which is made of materials with a light-absorbing coating with the possibility of quick installation and dismantling with perforated shelves 2 installed inside, and the air ducts are made of flexible materials, moreover, the supply duct connected to the lower part of the chamber has a box shape and consists of from the bottom 3, the coating 4 and two air-filled guides 5 arranged so that a cavity is formed between them, the end of which is equipped with an air filter 6, while the coating is made from a translucent material, and the bottom - from light-absorbing (up to 95% of solar radiation) material, which significantly increases the efficiency when heating the air inside the drying chamber. The difference in the cross sections of the chamber and the duct output 7 enhances the traction, and the presence of the gate 8, made with the possibility of changing the position in space, allows you to adjust the traction. The fan is the inducer of traction 9 in the chamber, receives power from a system of photocells (solar cells) 10.

Гелиосушильная установка работает следующим образом.Solar drying works as follows.

Непосредственно перед работой производят монтаж установки. Направляющие 5 воздуховода подачи присоединяются к предварительно смонтированной сушильной камере 1 в нижней ее части с помощью специальных приспособлений. Воздушный фильтр 6 устанавливается с противоположного конца воздуховода после заполнения воздухом направляющих. К патрубку с вентилятором 9 и шибером 8, расположенному на крышке камеры 1, крепится воздуховод вывода отработанного воздуха 7, который противоположным концом подвешивается, например, на ветке дерева. Внутрь камеры устанавливают полки 2 с высушиваемым материалом и закрывают ее.Immediately before work, the installation of the installation is carried out. The guides 5 of the supply duct are connected to the pre-mounted drying chamber 1 in its lower part using special devices. The air filter 6 is installed from the opposite end of the duct after filling the guides with air. An exhaust air duct 7 is attached to the pipe with a fan 9 and a gate 8 located on the lid of the chamber 1, which is suspended at the opposite end, for example, on a tree branch. Inside the chamber, shelves 2 with the material to be dried are installed and closed.

Воздух, нагреваясь в воздуховоде до 40-45°С, благодаря вентилятору попадает в сушильную камеру через впускное отверстие. Далее воздух протягивается через сушильную камеру вентилятором и выходит в верхней ее части. Вентилятор работает от фотоэлемента 10 (солнечных элементов), расположенного снаружи сушильной установки. Внутри сушильной камеры не осуществляется постоянной рециркуляции уже отработанного воздуха. Воздух единожды прогоняется через сушильную камеру, что позволяет наиболее полно использовать его способности как сушильного агента для поглощения максимального количества влаги из высушиваемого материала. Количество отработанного воздуха, выводимого из камеры, регулируется с помощью шибера.Air, heating in the duct to 40-45 ° C, due to the fan enters the drying chamber through the inlet. Further, the air is drawn through the drying chamber by a fan and exits in its upper part. The fan is powered by a photocell 10 (solar cells) located outside the dryer. Inside the drying chamber there is no continuous recirculation of the already exhausted air. The air is once driven through the drying chamber, which makes it possible to fully utilize its ability as a drying agent to absorb the maximum amount of moisture from the dried material. The amount of exhaust air discharged from the chamber is regulated using a gate.

Процесс сушки протекает без последующего участия человека, причем, не приостанавливаясь на ночь, т.к. благодаря наличию воздуховода вывода воздуха большой длины, подвешенному вертикально, создается режим естественной тяги, что способствует процессу сушки при отсутствии солнца. Утром с восходом солнца автоматически возобновляется работа установки в полном объеме.The drying process proceeds without the subsequent participation of a person, moreover, without stopping at night, because Due to the presence of a large-length air outlet duct suspended vertically, a natural draft mode is created, which contributes to the drying process in the absence of sun. In the morning with sunrise, the installation in full is automatically resumed.

Длительность сушки зависит от влажности, сахаристости и размеров высушиваемого материала с одной стороны и инсоляции, с другой.The drying time depends on moisture, sugar content and the size of the dried material on the one hand and insolation, on the other.

Рассчитаны технологические параметры процесса сушки в идеальных условиях. Максимальное количество воздуха, который может быть нагрет на 30°С с помощью воздуховода площадью 1 м² за 1 час составляет около 35 м³, при этом поверхностью воздуховода будет поглощено около 750-900 Вт ч/м²энергии.The technological parameters of the drying process under ideal conditions are calculated. The maximum amount of air that can be heated at 30 ° C using an air duct with an area of 1 m ² for 1 hour is about 35 m ³ , while about 750-900 W h / m ^{2 of} energy will be absorbed by the surface of the duct.

Проведена пробная сушка различных фруктов при заданных начальных условиях, подтверждающие идеализированные расчеты. В частности, показана возможность высушивания продукта до 15-20% от начальной массы.Trial drying of various fruits was carried out under given initial conditions, confirming idealized calculations. In particular, the possibility of drying the product to 15-20% of the initial mass is shown.

Claims

Mobile autonomous aerodynamic solar drying plant, consisting of a thermally insulated chamber, equipped with perforated shelves, air ducts for supplying and exhausting exhaust air from the chamber and a fan, characterized in that the chamber is designed for quick installation and removal of strong and lightweight materials with a light-absorbing coating, and air ducts - of flexible materials, while the supply duct, attached to the bottom of the chamber, has a box shape and consists of a bottom, a coating and two filling guides arranged in such a way that a cavity is formed between them, the end of which is equipped with an air filter, and the coating is made of translucent material, and the bottom is made of light-absorbing material, while the outlet duct is equipped with a gate and is configured to change the position in space, and the fan the traction stimulator in the chamber is powered by a photocell system.