RU157342U1

RU157342U1 - DRYER

Info

Publication number: RU157342U1
Application number: RU2015113581/06U
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Завалий; Юрий Федорович Снежкин; Владимир Степанович Рутенко
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2015-11-27

Abstract

Полезная модель относится к сушильному оборудованию с применением инфракрасного излучения и может использоваться для сушения (обезвоживания) продуктов питания растительного и животного происхождения. Сушильное устройство включает сушильную камеру, расположенные в ней ярусами лотки для продукта, инфракрасные излучатели, которые расположены за пределами зоны размещения лотков и снабжены вогнутыми рефлекторами, а также вытяжные вентиляторы. Дополнительно сушильное устройство снабжено выпуклыми рефлекторами, обращенными отражающими поверхностями к отражающим поверхностям вогнутых рефлекторов, и установленных таким образом, что главные оптические оси пары вогнутого и выпуклого рефлекторов совпадают. The utility model relates to drying equipment using infrared radiation and can be used for drying (dehydration) food products of plant and animal origin. The drying device includes a drying chamber, product trays arranged in tiers, infrared emitters, which are located outside the trays placement area and are equipped with concave reflectors, as well as exhaust fans. Additionally, the drying device is equipped with convex reflectors facing the reflecting surfaces to the reflecting surfaces of the concave reflectors, and set in such a way that the main optical axis of the pair of concave and convex reflectors coincide.

Description

Полезная модель относится к сушильному оборудованию с применением инфракрасного (ИК) излучения и может использоваться для сушения (обезвоживания) продуктов питания растительного и животного происхождения.The utility model relates to drying equipment using infrared (IR) radiation and can be used for drying (dehydration) food products of plant and animal origin.

Известно сушильное устройство (Промышленный сушильный шкаф «УНИВЕРСАЛ-3», Каталог НПО «Феруза», Санкт-Петербург, 2003), включающее сушильную камеру, лотки для продукта, инфракрасные нагревательные элементы, которые расположенные над лотками и вентиляторы для удаления из камеры воздуха, насыщенного испаренной влагой.A drying device is known (UNIVERSAL-3 Industrial Drying Oven, Catalog of NPO Feruza, St. Petersburg, 2003), including a drying chamber, product trays, infrared heating elements located above the trays and fans to remove air from the chamber, saturated with evaporated moisture.

Недостатком устройства является расположение источников инфракрасного нагрева (излучателей) между лотками с продуктом. Такое расположение излучателей требует увеличенного расстояния между лотками (400-500 мм), что приводит к температурной неравномерности на поверхности лотка и между лотками. Как следствие, происходит увеличение времени сушки и снижается качество продукции. Также снижается объемная производительность. Кроме того, снижается эксплуатационная надежность и безопасность, так как возможно повреждение излучателей в процессе загрузки и выгрузки лотков. Следует ожидать и низкую долговечность устройства из-за попадания испарившихся веществ на поверхности источников ИК излучения и разрушения их.The disadvantage of this device is the location of infrared heat sources (emitters) between the trays with the product. This arrangement of emitters requires an increased distance between the trays (400-500 mm), which leads to temperature unevenness on the surface of the tray and between the trays. As a result, the drying time increases and the quality of the products decreases. Volumetric performance is also reduced. In addition, operational reliability and safety are reduced, since emitters may be damaged during loading and unloading of trays. One should expect a low durability of the device due to the penetration of evaporated substances on the surface of infrared radiation sources and their destruction.

Ближайшим аналогом полезной модели является сушильное устройство, включающее сушильную камеру, расположенные в ней лотки для продукта, размещенные ярусами, инфракрасные излучатели, которые расположены за пределами сушильной камеры (зоны размещения лотков) и снабжены вогнутыми рефлекторами, а также снабженное вентиляторами (вытяжными) для удаления из камеры воздуха, насыщенного испаренной влагой (патент Украины №39987 на полезную модель «Сушильное устройство»).The closest analogue of the utility model is a drying device, including a drying chamber, product trays located in it, tiers, infrared emitters, which are located outside the drying chamber (tray placement area) and are equipped with concave reflectors, as well as equipped with fans (exhaust) for removal from an air chamber saturated with evaporated moisture (Ukrainian patent No. 39987 for utility model “Drying device”).

Признаками ближайшего аналога, совпадающими с существенными признаками полезной модели, является наличие в сушильном устройстве сушильной камеры, расположенных в ней ярусами лотков для продукта, инфракрасных излучателей, которые расположены за пределами зоны размещения лотков и снабжены вогнутыми рефлекторами, а также вытяжных вентиляторов.The signs of the closest analogue, which coincide with the essential features of the utility model, are the presence in the dryer of the drying chamber, the tiers of the product trays located in it, infrared emitters, which are located outside the area of the trays and are equipped with concave reflectors, as well as exhaust fans.

Техническим результатом полезной модели является повышение равномерности распределения теплового ИК-излучения на поверхности лотков; увеличение производительности единицы объема камеры; повышение эффективности и качества сушения.The technical result of the utility model is to increase the uniformity of the distribution of thermal IR radiation on the surface of the trays; increased productivity per unit volume of the camera; increasing the efficiency and quality of drying.

Сушильное устройство имеет следующие недостатки, препятствующие получению указанного технического результата полезной модели. Значительная часть (до 20%) теплового излучения каждого ИК излучателя, несмотря на наличие вогнутых рефлекторов, попадает не на лотки, а на противоположную стенку сушильной камеры и на расположенный там вогнутый рефлектор ИК излучателя и непродуктивно тратится на их нагревание. Кроме того, из-за отражающей специфики вогнутого рефлектора, отраженные лучи падают на поверхность лотков под определенным углом, и по мере удаления от рефлектора угол падения тепловых лучей уменьшается. В результате плотность теплового поля на отстоящей от ИК излучателя части поверхности лотков также уменьшается, при этом имеет место неравномерность нагрева поверхности лотков и, соответственно, продукта на них, что ухудшает качество сушения. Другим недостатком ближайшего аналога является то, что при реализуемом в нем способе распределения теплового излучения с помощью вогнутого рефлектор, невозможно уменьшить расстояние между лотками менее чем 200 мм - размера, получаемого как оптимальный при компьютерном моделировании профиля и размера отражающей поверхности рефлектора.The drying device has the following disadvantages that impede the receipt of the specified technical result of the utility model. A significant part (up to 20%) of the thermal radiation of each IR emitter, despite the presence of concave reflectors, does not fall onto the trays, but onto the opposite wall of the drying chamber and the concave reflector of the IR emitter located there, and is unproductively spent on heating them. In addition, due to the reflective nature of the concave reflector, the reflected rays fall on the surface of the trays at a certain angle, and as you move away from the reflector, the angle of incidence of the thermal rays decreases. As a result, the thermal field density on the part of the surface of the trays that is remote from the IR emitter also decreases, and there is an uneven heating of the surface of the trays and, accordingly, of the product on them, which impairs the quality of drying. Another disadvantage of the closest analogue is that with the method of distributing thermal radiation using a concave reflector, it is impossible to reduce the distance between the trays of less than 200 mm - the size obtained as optimal for computer modeling of the profile and the size of the reflective surface of the reflector.

В основу полезной модели поставлена техническая задача усовершенствования конструкции сушильного устройства за счет направления части теплового излучения ИК излучателя, не попавшего на лотки, на поверхность лотков, и за счет уменьшения конструктивного расстояния между лотками в сушильной камере.The utility model is based on the technical task of improving the design of the drying device by directing a portion of the thermal radiation of the IR emitter that did not hit the trays onto the surface of the trays, and by reducing the structural distance between the trays in the drying chamber.

Поставленная техническая задача решается тем, что сушильное устройство, включающее сушильную камеру, расположенные в ней ярусами лотки для продукта, инфракрасные излучатели, которые расположены за пределами зоны размещения лотков и снабжены вогнутыми рефлекторами, а также вытяжные вентиляторы, согласно полезной модели дополнительно снабжено выпуклыми рефлекторами, обращенными отражающими поверхностями к отражающим поверхностям вогнутых рефлекторов, и установленных таким образом, что главные оптические оси пары вогнутого и выпуклого рефлекторов совпадают.The stated technical problem is solved in that the drying device, including the drying chamber, product trays arranged in tiers, infrared emitters, which are located outside the trays placement area and are equipped with concave reflectors, as well as exhaust fans, are additionally equipped with convex reflectors according to the utility model, facing reflecting surfaces to the reflecting surfaces of concave reflectors, and installed in such a way that the main optical axis of the pair of concave and convex reflectors on the same.

Между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Совокупность существенных признаков полезной модели является необходимым и достаточным условием для достижения технического результата. Часть теплового излучения, от ИК излучателей с вогнутыми рефлекторами, не попавшего на лотки, направляется на поверхность лотков выпуклыми рефлекторами, что повысит равномерность распределения теплового излучения на поверхности лотков, позволит уменьшить конструктивное расстояние между лотками в сушильной камере и соответственно увеличить производительность единицы объема камеры, повысить эффективность и качество сушения.Between the totality of the essential features of a utility model and the achieved technical result, there is the following causal relationship. The set of essential features of a utility model is a necessary and sufficient condition for achieving a technical result. Part of the thermal radiation from infrared emitters with concave reflectors that did not fall onto the trays is directed to the surface of the trays by convex reflectors, which will increase the uniformity of the distribution of thermal radiation on the surface of the trays, will reduce the structural distance between the trays in the drying chamber and accordingly increase the productivity of a unit of the chamber increase the efficiency and quality of drying.

Выполненные экспериментальные измерения температуры нагрева на поверхности лотков в сушильной камере с лучераспределяющей системой, состоящей из вогнутого и выпуклого рефлекторов показали высокую равномерность теплового поля на всей поверхности лотков. Равномерность теплового поля на поверхности лотков обеспечит хорошее качество сушения продукта. Совокупность вогнутого и выпуклого рефлекторов позволяет при равномерном распределении теплового поля на поверхностях лотков уменьшить до 60-70 мм конструктивное расстояние между лотками в сушильной камере и соответственно увеличить число лотков, что дает повышение производительности единицы объема камеры на 25-30%.The experimental measurements of the heating temperature on the surface of the trays in a drying chamber with a beam-distributing system consisting of concave and convex reflectors showed a high uniformity of the thermal field on the entire surface of the trays. The uniformity of the thermal field on the surface of the trays will ensure good quality drying of the product. The combination of concave and convex reflectors allows for a uniform distribution of the thermal field on the surfaces of the trays to reduce to 60-70 mm the structural distance between the trays in the drying chamber and accordingly increase the number of trays, which increases the productivity of a unit volume of the chamber by 25-30%.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом, гдеThe invention is illustrated graphic material, where

на фиг. 1 показан схематично разрез сушильного устройства с ИК излучателями и вогнутыми рефлекторами, расположенными у противоположных стенок камеры, и выпуклыми рефлекторами, расположенными между ИК излучателями;in FIG. 1 shows schematically a section of a drying device with IR emitters and concave reflectors located at opposite walls of the chamber, and convex reflectors located between the IR emitters;

на фиг. 2 показан схематично, как вариант, разрез сушильного устройства с ИК излучателями и вогнутыми рефлекторами, расположенными у одной из стенок камеры, и выпуклыми рефлекторами, расположенными у противоположной стенки камеры;in FIG. 2 shows schematically, as an option, a section of a drying device with IR emitters and concave reflectors located at one of the walls of the chamber, and convex reflectors located at the opposite wall of the chamber;

на фиг. 3 показана схема распространения тепловых лучей от ИК излучателя, отражение лучей вогнутым и выпуклым рефлекторами и распределение их по поверхности лотков;in FIG. 3 shows a diagram of the propagation of thermal rays from an IR emitter, the reflection of rays by concave and convex reflectors and their distribution over the surface of the trays;

на фиг. 4, для сравнения, показана схема распространения тепловых лучей от ИК излучателя, отражение лучей вогнутым рефлектором и распределение их по поверхности лотков, характерная для конструкции ближайшего аналога полезной модели;in FIG. 4, for comparison, shows a diagram of the propagation of thermal rays from an IR emitter, the reflection of rays by a concave reflector and their distribution over the surface of the trays, typical for the construction of the closest analogue of a utility model;

на фиг. 5 приведены графики распределения температуры нагрева поверхности лотков для лучераспределяющей системы, состоящей из вогнутого и выпуклого рефлекторов (кривая А), и для лучераспределяющей системы, состоящей из вогнутого рефлектора (кривая Б). Графики построены на основании экспериментального измерения температур на поверхности лотков проволочными термопарами. Из графиков на фиг. 5 видно, что лучераспределяющая система сушильного устройства, состоящая из вогнутого и выпуклого рефлекторов (схема на фиг. 3) обеспечивает более равномерное распределение температуры на поверхности лотков с продуктом (кривая А), чем лучераспределяющая система, состоящей из вогнутых рефлекторов (схема на фиг. 4), (кривая Б). График (кривая А) показывает, что разность температур нагрева поверхности лотка при лучераспределяющей системе состоящей из вогнутого и выпуклого рефлекторов (схема на фиг. 3) составляет 1,2° К, а разность температур нагрева поверхности лотка при лучераспределяющей системе состоящей из выпуклых рефлекторов (схема на фиг. 4) составляет 4,7°К.in FIG. Figure 5 shows graphs of the distribution of the heating temperature of the surface of the trays for a beam-distributing system consisting of a concave and convex reflectors (curve A), and for a beam-distributing system consisting of a concave reflector (curve B). The graphs are based on experimental measurements of temperatures on the surface of trays with wire thermocouples. From the graphs in FIG. 5 it can be seen that the beam-distributing system of the drying device, consisting of concave and convex reflectors (diagram in Fig. 3) provides a more uniform temperature distribution on the surface of the product trays (curve A) than the beam-distributing system consisting of concave reflectors (diagram in FIG. 4), (curve B). The graph (curve A) shows that the temperature difference between the heating surface of the tray with a beam-distributing system consisting of concave and convex reflectors (diagram in Fig. 3) is 1.2 ° K, and the temperature difference between the heating of the surface of the tray with a beam-distributing system consisting of convex reflectors ( the circuit in Fig. 4) is 4.7 ° K.

Сушильное устройство состоит из сушильной камеры 1, в которой установлены сетчатые лотки 2 для продута, ИК излучатели 3 (например, воздушные ТЭНы или кварцевые лампы типа КГ-220), расположенные за пределами зоны размещения лотков и снабженные вогнутыми (например, параболоидными) рефлекторами 4, снабжено выпуклыми рефлекторами 5, установленными в камере 1 и обращенными отражающими поверхностями (на фигурах не обозначены) к отражающим поверхностям вогнутых рефлекторов, и установленных таким образом, что главные оптические оси (на фигурах не обозначены) пары вогнутого 4 и выпуклого рефлекторов 5 совпадают. Сушильное устройство содержит также вытяжной вентилятор 6. В нижней стенке (на фигурах не обозначена) сушильной камеры 1 выполнены отверстия 7 для поступления в камеру внешнего воздуха.The drying device consists of a drying chamber 1, in which mesh trays 2 for the product are installed, IR emitters 3 (for example, air heating elements or quartz lamps of the KG-220 type) located outside the trays placement area and equipped with concave (for example, paraboloidal) reflectors 4 equipped with convex reflectors 5 installed in the chamber 1 and facing reflective surfaces (not indicated in the figures) to the reflective surfaces of concave reflectors, and installed in such a way that the main optical axes (not shown in the figures nacheny) of the pair of the concave and convex reflectors 4 5 coincide. The drying device also includes an exhaust fan 6. In the lower wall (not shown in the figures) of the drying chamber 1, openings 7 are made for the external air to enter the chamber.

Сушильное устройство работает следующим образом. Тепловое излучение от ИК излучателя 3 распространяется во все стороны кругообразно равномерно. При этом часть излучения попадает на отражающую поверхность вогнутого рефлектора 4 (например параболоидного) и направляется на поверхность лотков 2 с продуктом, а часть излучения (до 20%), как прямого, так и отраженного, распространяется вдоль главной оптической оси (на фигурах не обозначена) рефлектора 4 и попадает на отражающую, специально спрофилированную поверхность выпуклого рефлектора 5. Выпуклый рефлектор 5, специально спрофилированной отражающей поверхностью направляет часть излучения, от ИК излучателя 3 и вогнутого рефлектора 4 распространяющееся вдоль оптической оси и не попавшее на лотки 2, на часть поверхности лотков 2, далее отстоящую от ИК излучателя 3 с вогнутым рефлектором 4, на которой плотность теплового поля меньше, таким образом выравнивается равномерность теплового поля на всей поверхности лотков. Вытяжной вентилятор 6 удаляет испаренную влагу из камеры 1. Внешний воздух через отверстия 7 в нижней стенке поступает в сушильную камеру 1.A drying device operates as follows. Thermal radiation from the infrared emitter 3 propagates in all directions in a circularly uniform manner. In this case, part of the radiation falls on the reflecting surface of the concave reflector 4 (for example, paraboloidal) and is sent to the surface of the trays 2 with the product, and part of the radiation (up to 20%), both direct and reflected, propagates along the main optical axis (not indicated in the figures ) of the reflector 4 and hits the reflecting, specially profiled surface of the convex reflector 5. The convex reflector 5, with the specially profiled reflecting surface directs part of the radiation from the IR emitter 3 and the concave reflector 4 expanding along the optical axis and not falling onto the trays 2, on a part of the surface of the trays 2, further separated from the IR emitter 3 with a concave reflector 4, on which the thermal field density is lower, thus uniformizing the thermal field on the entire surface of the trays. An exhaust fan 6 removes evaporated moisture from the chamber 1. External air through the openings 7 in the lower wall enters the drying chamber 1.

Технико-экономические преимущества заявляемого устройства по сравнению с ближайшим аналогом состоят в снижении затрат на сушку (за счет концентрации теплового излучения на объекте сушки) и ускорения процесса сушки (за счет увеличения тепловой мощности, поступающей в продукт), повышении качества сушки (за счет исключения неравномерности сушки).The technical and economic advantages of the claimed device compared to the closest analogue consist in reducing drying costs (due to the concentration of thermal radiation at the drying facility) and accelerating the drying process (due to an increase in thermal power entering the product), improving the quality of drying (due to exclusion uneven drying).

Claims

A drying device including a drying chamber, product trays arranged in tiers, infrared emitters that are located outside the trays placement area and are equipped with concave reflectors, as well as exhaust fans, characterized in that it is additionally provided with convex reflectors facing reflective surfaces to reflective surfaces concave reflectors, and installed in such a way that the main optical axis of the pair of concave and convex reflectors coincide.