RU2798374C1 - Tiered hop dryer with dielectric and convective heating sources - Google Patents
Tiered hop dryer with dielectric and convective heating sources Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798374C1 RU2798374C1 RU2022126576A RU2022126576A RU2798374C1 RU 2798374 C1 RU2798374 C1 RU 2798374C1 RU 2022126576 A RU2022126576 A RU 2022126576A RU 2022126576 A RU2022126576 A RU 2022126576A RU 2798374 C1 RU2798374 C1 RU 2798374C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonators
- resonator
- ferromagnetic
- hop
- concave
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в хмелеводческих хозяйствах для поэтапной сушки свежеубранного хмеля в непрерывном режиме с сохранением потребительских свойств.The invention relates to the field of agriculture and can be used in hop-growing farms for the gradual drying of freshly harvested hops in a continuous mode while maintaining consumer properties.
Свежеубранные шишки хмеля содержат 76-82% влаги. Известно, что при температуре 110°С в течение часа окисляется 68% альфа-кислоты, 59% бета-кислоты, а 80-90% эфирных масел улетучиваются. Поэтому к технологии сушки хмеля предъявляются жесткие требования.Freshly harvested hop cones contain 76-82% moisture. It is known that at a temperature of 110°C, 68% of alpha acids, 59% of beta acids are oxidized within an hour, and 80-90% of essential oils evaporate. Therefore, hop drying technology is subject to stringent requirements.
Из существующих устройств сушки хмеля наибольшее распространение получили хмелесушилки, основанные на конвективном способе сушки, например хмелесушилка ПХБ-750, Чешского производств, хмелесушилка ХС-400. Но биохимический анализ показывает, что конвективный способ сушки не в полной мере обеспечивает сохранение потребительских свойств шишек хмеля из-за неравномерного нагрева по сечению шишек. Градиент температуры направленный от поверхности к центру шишек оказывают противодействие градиенту влажности, направленному от центра шишки к периферии. Из-за этого шишки высушенного хмеля имеют неравномерный окрас золотисто-зеленоватого оттенка, а смятые и раздробленные шишки хмеля превышают 15% массы. К тому же эффективность сушки хмеля конвективным способом зависит от влагопоглотительной способности атмосферного воздуха. Даже при благоприятных условиях качество сушки остается низким из-за неравномерности сушки хмеля, связанные с неоднородностью шишки, неравномерностью толщины слоя хмеля и неравномерным распределением нагретого воздуха в камере. Энергетические затраты на единицу продукции остаются высокими, а из-за нарушения технологии сушки до 40% первосортного хмеля переходит во второй сорт [1].Of the existing devices for drying hops, hop dryers based on the convective drying method, for example, the PCB-750 hop dryer, Czech production, and the XC-400 hop dryer, are most widely used. But biochemical analysis shows that the convective drying method does not fully ensure the preservation of the consumer properties of hop cones due to uneven heating over the cross section of the cones. The temperature gradient directed from the surface to the center of the cones counteracts the moisture gradient directed from the center of the cone to the periphery. Because of this, dried hop cones have an uneven color of a golden-greenish hue, and crumpled and crushed hop cones exceed 15% of the mass. In addition, the efficiency of drying hops by the convective method depends on the moisture absorption capacity of the atmospheric air. Even under favorable conditions, the drying quality remains low due to the uneven drying of hops, associated with the heterogeneity of the cones, the uneven thickness of the hop layer and the uneven distribution of heated air in the chamber. Energy costs per unit of production remain high, and due to the violation of drying technology, up to 40% of first-class hops are transferred to the second grade [1].
Поэтому разработка техники и реализация интенсивной технологии сушки хмеля с источниками диэлектрического и конвективного нагрева, позволяющими за счет избирательного воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты (2450 МГц, длина волны 12,24 см) повысить равномерность сушки, актуальна.Therefore, the development of equipment and the implementation of an intensive technology for drying hops with sources of dielectric and convective heating, which makes it possible to increase the uniformity of drying due to the selective action of an electromagnetic field of ultrahigh frequency (2450 MHz, wavelength 12.24 cm).
В такой сушилке рабочими органами являются резонаторы. Особый интерес представляют резонаторы с малыми потерями энергии за период колебания относительно запасенной в системе энергии. Важным является значение, характеризующее произведение собственной добротности резонатора на резонансную частоту колебания. Известно, что у микроволновых электромагнитных объемных резонаторов это значение достигает до 2-10 Гц на частоте 2450 МГц. Перспективными объемными резонаторами являются резонаторы с фокусирующими зеркалами из керамики и сапфира [2]In such a dryer, resonators are the working elements. Of particular interest are resonators with low energy losses during the oscillation period relative to the energy stored in the system. Important is the value that characterizes the product of the intrinsic quality factor of the resonator and the resonant frequency of the oscillation. It is known that for microwave electromagnetic cavity resonators this value reaches up to 2-10 Hz at a frequency of 2450 MHz. Promising cavity resonators are resonators with focusing mirrors made of ceramics and sapphire [2]
Известна СВЧ-конвективная хмелесушилка с эллиптическими тороидальными резонаторами [3, патент №2772987]. Она содержит последовательно расположенные в горизонтальной плоскости резонаторы с криволинейными поверхностями, состыкованные через керамические двояковыпуклые перфорированные плиты. От тепловой пушки подводится через воздуховоды к каждому резонатору конвективное тепло. Концентрация энергии электромагнитного поля в объеме резонатора и уменьшение потерь на излучение достигается благодаря применению двояковыпуклой керамической плиты. Недостатком является сложность конструкционных исполнений резонаторов.Known microwave convective hop dryer with elliptical toroidal resonators [3, patent No. 2772987]. It contains resonators with curved surfaces arranged in series in a horizontal plane, docked through ceramic biconvex perforated plates. Convective heat is supplied from the heat gun through air ducts to each resonator. The concentration of the energy of the electromagnetic field in the volume of the resonator and the reduction of radiation losses is achieved through the use of a biconvex ceramic plate. The disadvantage is the complexity of the design of the resonators.
Известна СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором [4, патент №2770628]. Полусферический неферромагнитный резонатор состыкован с цилиндрической частью хмелесушилки соосно, к ее боковой поверхности пристыкованы воздуховоды с электрокалорифером. Полусферический резонатор разделен на зоны с помощью керамических перфорированных двояковыпуклых перегородок. Наверху резонатора установлены воздухоотводы от каждой зоны и бункер загрузки. Под бункером установлен диэлектрический распределитель. Недостатками являются сложности в поэтапном регулировании скорости нагрева и сушке свежеубранного хмеля.Known microwave convective hop dryer continuous flow action with a hemispherical resonator [4, patent No. 2770628]. Hemispherical non-ferromagnetic resonator is docked coaxially with the cylindrical part of the hop dryer, air ducts with an electric heater are attached to its side surface. The hemispherical resonator is divided into zones by ceramic perforated biconvex baffles. At the top of the resonator, air outlets from each zone and a loading hopper are installed. A dielectric distributor is installed under the bunker. The disadvantages are the difficulty in step-by-step regulation of the heating rate and drying of freshly harvested hops.
Наиболее близкой по технической сущности является известная хмелесушилка с тороидальными и астроидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле [5, патент №2772992]. Хмелесушилка содержит последовательно расположенные в вертикальной плоскости тороидальные резонаторы с чередованием астроидальных резонаторов с усеченными вершинами и керамическими двояковыпуклыми перфорированными дисками в середине.The closest in technical essence is the known hop dryer with toroidal and astroidal resonators with energy supply in an electromagnetic field [5, patent No. 2772992]. The hop dryer contains toroidal resonators arranged in series in a vertical plane with alternating astroidal resonators with truncated tops and ceramic biconvex perforated disks in the middle.
Недостатки. Такое чередование резонаторов обеспечивает разную скорость нагрева и сушки хмеля с соблюдением определенной скважности технологического процесса, если согласовать высокой точностью толщину слоя, плотность сырья, скорость передвижения сырья, температуру нагрева сырья и воздуха в каждом резонаторе. Иначе, возникает сложность поддержания температурного режима, снижается равномерность сушки, что отражается на качестве обработанного хмеля.Flaws. Such an alternation of resonators provides different rates of heating and drying of hops with a certain duty cycle of the technological process, if the layer thickness, raw material density, raw material movement speed, raw material and air heating temperature in each resonator are coordinated with high accuracy. Otherwise, it becomes difficult to maintain the temperature regime, the uniformity of drying decreases, which affects the quality of the processed hops.
Анализ известных технических решений показал, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала средств, используемых для поэтапной сушки свежеубранного хмеля в непрерывном режиме с сохранением потребительских свойств.An analysis of known technical solutions has shown that a technical problem in this area is the need to expand the arsenal of tools used for the staged drying of freshly harvested hops in a continuous mode while maintaining consumer properties.
Техническим результатом изобретения - сохранение потребительских свойств хмеля при улучшении его микробиологических показателей.The technical result of the invention is the preservation of consumer properties of hops while improving its microbiological parameters.
Для решения технической проблемы и достижения заявленного технического результата ярусная хмелесушилка с источниками диэлектрического и конвективного нагрева, содержит поярусно расположенные неферромагнитные резонаторы, выполненные в виде усеченных конусов с экспоненциальными образующими и вогнутыми основаниями, к которым соосно прикреплены вогнутые керамические зеркала, причем диаметры вогнутых оснований неферромагнитных резонаторов равны между собой и кратны половине длины волны, а длины резонаторов различны, постепенно уменьшаясь к нижнему ярусу, и аналогично кратны половине длины волны, внутри резонаторов соосно расположены диэлектрические винтовые шнеки с переменным шагом и диаметром, подключенные к индивидуальным электроприводам, при этом по периметру вогнутых оснований резонаторов со сдвигом на 120 градусов размещены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения, кроме того к каждому резонатору со стороны вогнутых оснований подведены неферромагнитные воздуховоды от индивидуальных тепловых пушек, а со стороны усеченных частей резонаторов прикреплены воздухоотводы-запредельные волноводы, перекрытые неферромагнитными мелкоячеистыми сетками, при этом над верхним и под нижним резонаторами установлены шлюзовые затворы с электроприводами.To solve the technical problem and achieve the claimed technical result, a tiered hop dryer with sources of dielectric and convective heating contains tiered non-ferromagnetic resonators made in the form of truncated cones with exponential generatrix and concave bases, to which concave ceramic mirrors are coaxially attached, and the diameters of the concave bases of non-ferromagnetic resonators are equal to each other and are multiples of half the wavelength, and the lengths of the resonators are different, gradually decreasing towards the lower tier, and are similarly multiples of half the wavelength, dielectric screw screws with variable pitch and diameter are coaxially located inside the resonators, connected to individual electric drives, while concave along the perimeter At the bases of the resonators with a shift of 120 degrees, waveguides with air-cooled magnetrons are placed, in addition, non-ferromagnetic air ducts from individual heat guns are connected to each resonator from the side of the concave bases, and from the side of the truncated parts of the resonators air vents are attached - transcendental waveguides, covered with non-ferromagnetic fine-mesh grids, while above the upper and under the lower resonators there are sluice gates with electric drives.
Основными критериями при конструировании хмелесушилки с источниками диэлектрического и конвективного нагрева являются трехэтапная сушка хмеля в непрерывно-поточном режиме работы с обеспечением разного температурного режима и разной напряженности электрического поля в резонаторах и электромагнитной безопасности без дополнительного экранирующего корпуса при использовании магнетронов воздушного охлаждения. Хмелесушилка содержит поярусно расположенныеThe main criteria in the design of a hop dryer with sources of dielectric and convective heating are three-stage drying of hops in a continuous-line mode of operation with different temperature conditions and different electric field strengths in the resonators and electromagnetic safety without an additional shielding case when using air-cooled magnetrons. The hop dryer contains tiered
металлодиэлектрические резонаторы в виде усеченных конусов с экспоненциальной образующей, внутри которых загруженное через шлюзовые затворы сырье транспортируется с помощью винтовых шнеков с переменным шагом и изменяющимся диаметром винтов.metal-dielectric resonators in the form of truncated cones with an exponential generatrix, inside which the raw materials loaded through sluice gates are transported using screw screws with variable pitch and variable screw diameter.
Конструкционное исполнение резонаторов, обеспечивает возбуждение только определенных видов колебаний и высокую напряженность электрического поля и электромагнитную безопасность при непрерывном режиме работы сушилки с источниками диэлектрического и конвективного нагрева.The design of the resonators provides excitation of only certain types of oscillations and high electric field strength and electromagnetic safety in the continuous operation of the dryer with sources of dielectric and convective heating.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:The essence of the invention is illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 - пространственное изображение ярусной хмелесушилки с источниками диэлектрического и конвективного нагрева, общий вид;fig. 1 - spatial image of a tiered hop dryer with sources of dielectric and convective heating, general view;
фиг. 2 - изображение технологического процесса движения сырья через объемные резонаторы;fig. 2 - image of the technological process of the movement of raw materials through cavity resonators;
фиг. 3 - пространственное изображение ярусной хмелесушилки с источниками диэлектрического и конвективного нагрева, общий вид в разрезе с позициями;fig. 3 - spatial image of a tiered hop dryer with sources of dielectric and convective heating, a general view in section with positions;
фиг. 4 - пространственное изображение отдельных элементов первого яруса хмелесушилки;fig. 4 - spatial image of individual elements of the first tier of the hop dryer;
фиг. 5 - пространственное изображение отдельных элементов второго яруса хмелесушилки;fig. 5 - spatial image of individual elements of the second tier of the hop dryer;
фиг. 6 - пространственное изображение отдельных элементов третьего яруса хмелесушилки.fig. 6 is a spatial representation of individual elements of the third tier of the hop dryer.
Ярусная хмелесушилка с источниками диэлектрического и конвективного нагрева содержит (фиг. 1, 2):Tiered hop dryer with sources of dielectric and convective heating contains (Fig. 1, 2):
- электропривод первого диэлектрического шнека 1;- electric drive of the first
- шлюзовой затвор 2 с электроприводом роторного питателя и загрузочной емкостью;-
- керамическое вогнутое зеркало 3 в первом резонаторе;- ceramic
- первый неферромагнитный (алюминий, медь) резонатор 4 с экспоненциальной образующей;- the first non-ferromagnetic (aluminum, copper)
- магнетроны 5 воздушного охлаждения с волноводами на первом резонаторе 4;- air-cooled
- диэлектрический (фторопластовый) шнек 6 внутри первого резонатора 4;- dielectric (PTFE) screw 6 inside the
- неферромагнитный воздуховод 7 в первый резонатор 4;- non-ferromagnetic air duct 7 to the
- воздухоотвод-запредельный волновод 8 от первого резонатора, перекрытый неферромагнитной мелкоячеистой сеткой;- air outlet-
- неферромагнитный перфорированный переходник 9;- non-ferromagnetic
- второй неферромагнитный резонатор 10 с экспоненциальной образующей;- the second
- керамическое вогнутое зеркало 11 во втором резонаторе;- ceramic
- неферромагнитный воздуховод 12 во второй резонатор 10;- non-ferromagnetic
- диэлектрический шнек 13 во втором резонаторе 10;-
- электропривод второго диэлектрического шнека 14;- electric drive of the second
- магнетроны с волноводами 15 на втором резонаторе 10;- magnetrons with
- воздухоотвод-запредельный волновод 16 от второго резонатора, перекрытый неферромагнитной мелкоячеистой сеткой;- air outlet-
- неферромагнитный перфорированный переходник 17 между вторым 10 и третьим 18 резонаторами;- non-ferromagnetic perforated
- неферромагнитный третий резонатор 18;- non-ferromagnetic
- керамическое вогнутое зеркало 19 в третьем резонаторе;- ceramic
- электропривод третьего диэлектрического шнека 20;- electric drive of the third
- неферромагнитный воздуховод 21 в третий резонатор 18;-
- магнетроны 22 воздушного охлаждения с волноводами на третьем резонаторе 18;- air-cooled
- воздухоотвод-запредельный волновод, перекрытый неферромагнитной мелкоячеистой сеткой 23 от третьего резонатора;- air outlet-transcendental waveguide, covered with non-ferromagnetic fine-meshed
- диэлектрический шнек 24 в третьем резонаторе 18;-
- неферромагнитный перфорированный переходник 25;- non-ferromagnetic
- шлюзовой затвор (роторный питатель) 26;- sluice gate (rotary feeder) 26;
- тепловые пушки электрические 28 для соответствующих резонаторов 4, 10, 18.-
Ярусная хмелесушилка с источниками диэлектрического и конвективного нагрева собрана из трех ярусно установленных секций (фиг. 1-5). Каждый ярус (фиг. 3, 4, 5) состоит из неферромагнитного резонатора (4, 10, 18) в виде усеченного конуса с экспоненциальной образующей и вогнутым основанием большого диаметра, на который соосно прикреплено керамическое вогнутое зеркало (3, 11, 19). Причем диаметры вогнутых оснований всех резонаторов равны между собой и кратны половине длины волны, а длины каждого резонатора разные, но кратны половине длины волны. Длина резонатора второго яруса меньше, чем резонатора первого яруса, но больше длины резонатора третьего яруса.Tiered hop dryer with sources of dielectric and convective heating is assembled from three tiered sections (Fig. 1-5). Each tier (Fig. 3, 4, 5) consists of a non-ferromagnetic resonator (4, 10, 18) in the form of a truncated cone with an exponential generatrix and a concave base of large diameter, on which a ceramic concave mirror (3, 11, 19) is coaxially attached. Moreover, the diameters of the concave bases of all resonators are equal to each other and are multiples of half the wavelength, and the lengths of each resonator are different, but multiples of half the wavelength. The length of the resonator of the second tier is less than the resonator of the first tier, but more than the length of the resonator of the third tier.
Каждый резонатор усечен на уровне критического сечения, на значительном расстоянии от вершин конуса, практически не нарушая структуры электромагнитного поля, а это позволяет создавать отверстия для передвижения сырья в другой резонатор через соответствующие переходники. Размеры резонаторов подобраны таким образом, чтобы в сужающихся частях возникли условия отсечки для высших типов колебаний волн. Вследствие чего в резонаторах такого конструкционного исполнения создаются условия для возникновения резонансных колебаний за счет переотражений электромагнитных волн высших порядков от критических сечений [6]. Диаметры вогнутых оснований резонаторов равны между собой и кратны половине длины волны. Длины резонаторов по ярусом уменьшены, но кратны половине длины волны, т.е. самая короткая длина резонатора - это резонатора третьего яруса.Each resonator is truncated at the level of the critical section, at a considerable distance from the tops of the cone, practically without disturbing the structure of the electromagnetic field, and this allows you to create holes for the movement of raw materials into another resonator through the appropriate adapters. The dimensions of the resonators are chosen in such a way that cutoff conditions arise in the tapering parts for higher types of wave oscillations. As a result, in the resonators of such a design, conditions are created for the occurrence of resonant oscillations due to re-reflections of higher-order electromagnetic waves from the critical sections [6]. The diameters of the concave bases of the resonators are equal to each other and are multiples of half the wavelength. The lengths of the resonators are reduced in tiers, but are multiples of half the wavelength, i.e. the shortest resonator length is the third tier resonator.
Внутри каждого неферромагнитного резонатора соосно установлены диэлектрические винтовые шнеки (6, 13, 24) с электроприводами (1, 14, 20). По периметру каждого вогнутого основания неферромагнитных резонаторов (4, 10, 18) со сдвигом на 120 градусов установлены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения (5, 15, 22). Приемная емкость со шлюзовым затвором 2 из неферромагнитного материала установлена на первый резонатор 4 со стороны вогнутого основания. Неферромагнитный шлюзовой затвор 26 для выгрузки установлен под третьим резонатором в неферромагнитном переходнике 25. Между неферромагнитными резонаторами (4, 10, 18) имеются неферромагнитные переходники (9, 17). К каждому резонатору со стороны вогнутого основания подведены неферромагнитные воздуховоды (7, 12, 21) от индивидуальных тепловых пушек (28). Со стороны усеченной части резонаторов прикреплены воздухоотводы-запредельные волноводы (8, 16, 23) закрытые неферромагнитными мелкоячеистыми сетками. Длина второго резонатора больше третьего, но меньше первого резонатора. Сечение каждого резонатора изменяется по экспоненциальному закону. Причем значение экспоненты второго резонатора больше чем первого резонатора, но меньше, чем третьего резонатора. Экспоненты образующих резонаторов в каждом ярусе выше предыдущего резонатора. Хмелесушилка снабжена контрольно-измерительной техникой, датчиками влажности и температуры воздуха и сырья, в том числе прибором для контролирования мощности потока излучений. Допустимая мощность излучений - 10 мкВт/см2, при превышении которой следует сократить продолжительность работы обслуживающего персонала.Inside each non-ferromagnetic resonator, dielectric screw screws (6, 13, 24) with electric drives (1, 14, 20) are installed coaxially. Along the perimeter of each concave base of non-ferromagnetic resonators (4, 10, 18) with a shift of 120 degrees, waveguides with air-cooled magnetrons (5, 15, 22) are installed. The receiving container with a
Исследования показали, что сушилка должна обеспечить поэтапное снятие влаги из шишек хмеля, находящихся в поярусно расположенных резонаторах, например в трех резонаторах 4, 10, 18. Первый этап сушки осуществляется при напряженности электрического поля 0,8-1,0 кВ/см и температуре агента сушки 31-35°С. Второй этап сушки происходит при напряженности электрического поля 1,0-1,5 кВ/см и температуре агента сушки 37-46°С, третий этап сушки - при напряженности электрического поля 1,5-2,2 кВ/см и температуре агента сушки 65-75°С. Для реализации такого технологического режима сушки предусмотрены возможности регулирования:Studies have shown that the dryer should ensure the gradual removal of moisture from hop cones located in tiered resonators, for example, in three
- продолжительности нагрева в каждом резонаторе путем изменения частоты вращения соответствующих электродвигателей (1, 14, 20);- the duration of heating in each resonator by changing the rotational speed of the corresponding electric motors (1, 14, 20);
- производительности и мощности нагревательных элементов (ТЭН) соответствующих тепловых пушек 28;- performance and power of the heating elements (TEH) of the
- объема загрузки сырья в резонатор с изменением частоты вращения роторных питателей шлюзовых затворов 2, 26;- the volume of loading of raw materials into the resonator with a change in the rotational speed of rotary feeders of
- мощности СВЧ генераторов 5, 15, 22.- power of
- удельной мощности генератора, как отношение мощности генераторов к объему загрузки сырья в резонатор, и т.п.- specific power of the generator, as the ratio of the power of the generators to the volume of loading of raw materials into the resonator, etc.
Соответствующая высокая напряженность электрического поля в каждом резонаторе обеспечивается за счет интерференции концентрированных когерентных волн от керамических зеркал, обладающих малым значением тангенса угла диэлектрических потерь, а также из-за уменьшения поперечного сечения каждого резонатора по экспоненте, но разными значениями экспоненты.The corresponding high electric field strength in each resonator is provided due to the interference of concentrated coherent waves from ceramic mirrors, which have a small value of the dielectric loss tangent, and also due to an exponential decrease in the cross section of each resonator, but with different values of the exponent.
Технологический процесс сушки свежеубранного хмеля.Technological process of drying freshly harvested hops.
Включить все электрические тепловые пушки 28 на соответствующие производительности и мощности нагревательных элементов.Turn on all
Включить электроприводы шнеков в следующей последовательности: третьего 20 (нижнего), второго 14, первого (верхнего) 1 шнеков. Частота вращения каждого мотора-редуктора разная, в пределах 0,25-1 об/мин, в зависимости яруса. Обеспечить температуру сушильного воздуха на первом этапе сушки не более 31-35°С. Загрузить загрузочную емкость свежеубранным хмелем и включить шлюзовой затвор 2, обеспечивающий дозированную подачу сырья в первый резонатор 4. После того как сырье с помощью первого диэлектрического шнека 6 начинает перемещаться внутри первого резонатора 4, включить магнетроны 5 первого резонатора для возбуждения в нем электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ). Волны за счет вогнутого керамического зеркала 3 концентрируются, и сырье в процессе перемещения вдоль резонатора подвергается воздействию ЭМПСВЧ. Под воздействием ЭМПСВЧ шишки хмеля эндогенно нагреваются равномерно по всему сечению, так как глубина проникновения волны соизмерима с размерами шишек хмеля. В связи с тем, что шаг винта разный и менее две глубины проникновения волны (5-6 см) в хмель, поэтому сырье уплотняется и по толщине также равномерно нагревается. В процессе перемещения вдоль резонатора 4 с помощью витков шнека с переменными диаметром и шагом эндогенно нагретые шишки хмеля продувается теплым воздухом, поступающим через воздуховод 7 от соответствующей тепловой пушки 28. В связи с тем, что при диэлектрическом нагреве градиенты температуры, влажности и давления направлены с центра к периферии шишек, поэтому выделенная влага с поверхности удаляется воздухом.Turn on the electric drives of the augers in the following sequence: third 20 (lower), second 14, first (upper) 1 augers. The rotational speed of each motor-reducer is different, within the range of 0.25-1 rpm, depending on the tier. Ensure the temperature of the drying air at the first stage of drying is not more than 31-35°C. Load the loading container with freshly harvested hops and turn on the
Отработанный влажный воздух уходит через воздухоотвод-запредельный волновод 8 и через перфорацию переходника 9. Скорость перемещения сырья через резонатор, следовательно, продолжительность воздействия ЭМПСВЧ регулируется частотой вращения электродвигателя 1. Далее нагретое сырье до необходимой температуры просыпается через перфорированный переходник 9, где отсутствует излучение, так как резонатор усечен на уровне критического сечения, следовательно, волны отражаются от поверхности и направляются внутрь резонатора. Критическое сечение зависит от длины резонатора и показателя экспоненты (угла наклона) образующей. Показатель экспоненты второго резонатора выше, чем у первого, поэтому критическое сечение второго резонатора будет на уровне меньшей длины, т.е. длина второго резонатора меньше, чем длина первого резонатора, но больше, чем длина третьего резонатора.The exhausted moist air leaves through the air duct-
Далее сырье через переходник 9 попадает во второй резонатор 10, захватывается с помощью шнека 13, и тогда следует включить генераторы 15 на втором резонаторе 10. Частота вращения шнека 13 меньше, чем у шнека 1. В зауженной части резонатора высокая напряженность электрического поля, и температура сырья в конце шнека достигает до 46°С. После того как частично высушенные шишки хмеля через перфорированный переходник 17 попадают в третий резонатор 18, следует включить генераторы 22. Тогда под воздействием ЭМПСВЧ сырье избирательно нагревается, поверхностная влага удаляется через воздухоотвод-запредельный волновод 23, высушенный хмель до 10-11% выгружается с помощью роторного питателя 26 (шлюзового затвора) в приемную емкость 27.Further, the raw material through the
В данном резонаторе напряженность электрического поля достигает до 1,5 - 2,2 кВ/см, температура нагрева сырья достигает до 65-75°С.In this resonator, the electric field strength reaches up to 1.5 - 2.2 kV/cm, the heating temperature of the raw material reaches up to 65-75°C.
В перфорированных переходниках 9, 17, 25 влажность, температура выравниваются по сечению шишек хмеля.In
Сушилка обеспечивает поэтапное снятие влаги из шишек хмеля, при передвижении через поярусно расположенные резонаторы 4, 10, 18. Таким образом, шишки хмеля подвергаются эндогенно-конвективному нагреву, высушиваются и выгружаются в приемную емкость 27. Во всех трех резонаторах доза воздействия ЭМПСВЧ, температура и напор подаваемого воздуха контролируются и регулируются в зависимости от влажности хмеля путем изменения мощности генераторов и нагревательных элементов, а также изменением частоты вращения электроприводов шнеков. При соблюдении эффективных режимов нагрева шишек хмеля разной скоростью в поярусно распложенных резонаторах, где возбуждено электрическое поле разной напряженности, сушка хмеля происходит в щадящем режиме, с сохранением потребительских характеристик и улучшением микробиологических показателей. Шлюзовые затворы, воздухоотводы-запредельные волноводы и правильный выбор критического сечения на резонаторе обеспечивают электромагнитную безопасность без дополнительного экранирующего корпуса. Керамические вогнутые зеркала снижают потери энергии.The dryer provides gradual removal of moisture from hop cones, when moving through
Условия тепло- и массообмена при обдувании теплым воздухом зависит в первую очередь от параметров теплоносителя: температуры, скорости и относительной влажности.The conditions of heat and mass transfer when blowing with warm air depends primarily on the parameters of the coolant: temperature, speed and relative humidity.
Использование керамических вогнутых зеркал (сферическое зеркало - собирающееся зеркало), как части резонаторов позволяет поддерживать свободные электромагнитные колебания разных видов. Керамика обладает малыми тепловыми потерями, так как тангенс угла диэлектрических потерь всего 3-10°, следовательно, собственная добротность всех проектируемых резонаторов выше, чем без керамических зеркал. Концентрация энергии электромагнитного поля в объеме резонатора и уменьшение потерь на излучение достигается благодаря применению керамических вогнутых зеркал [7].The use of ceramic concave mirrors (spherical mirror - converging mirror) as part of the resonators allows you to maintain free electromagnetic oscillations of various types. Ceramics has low thermal losses, since the dielectric loss tangent is only 3-10°, therefore, the intrinsic quality factor of all designed resonators is higher than without ceramic mirrors. The concentration of the energy of the electromagnetic field in the volume of the resonator and the reduction of radiation losses is achieved through the use of ceramic concave mirrors [7].
Хмелесушилка должна размещаться в отдельном помещении, отгороженном неферромагнитной сеткой и иметь пульт дистанционного управления.The hop dryer should be located in a separate room, fenced off with a non-ferromagnetic grid and have a remote control.
Предложенная хмелесушилка обеспечивает сохранение потребительских свойств хмеля при улучшении его микробиологических показателей.The proposed hop dryer ensures the preservation of consumer properties of hops while improving its microbiological parameters.
Источники информации:Information sources:
1. Распоряжение №738-р об утверждении Концепции развития хмелеводства в Чувашской Республике на 2020-2025 годы. [Электронный ресурс]. Режим допуска: km.cap.ru>doc/laws/2020/08/20/disposal-738-r.1. Decree No. 738-r on approval of the Concept for the Development of Hop Growing in the Chuvash Republic for 2020-2025. [Electronic resource]. Access mode: km.cap.ru>doc/laws/2020/08/20/disposal-738-r.
2. Егоров В.Н. Микроволновые диэлектрические резонаторы в физических измерениях. Автореферат дис. док. физико-математических наук, 01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики. Иркутск: ФГУП ВНИИФТРИ, 2013, 40 с.2. Egorov V.N. Microwave dielectric resonators in physical measurements. Abstract dis. doc. Physics and Mathematics, 01.04.01 - Instruments and methods of experimental physics. Irkutsk: FSUE VNIIFTRI, 2013, 40 p.
3. Патент №2772987 РФ, МПК С12С 3/02; F26B3. Многорезонаторная хмелесушилка с энергоподводом в электромагнитном поле / Просвирякова М.В., Сторчевой В.Ф., Горячева Н.Г., Михайлова О.В., Новикова Г.В. / заявитель и патентообладатель РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (RU). №2021132821 от 11.11.2021. Бюл. №16 от 30 05.2022.3. Patent No. 2772987 RF,
4. Патент №2770628 РФ, С12С 3/02; F26B3. СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором / Просвирякова М.В., Сторчевой В.Ф., Горячева Н.Г., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Зиганшин Б.Г. / заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). №2021136688 от 13.12.2021. Бюл. №И от 19.04.2022.4. Patent No. 2770628 RF,
5. Патент №2772992 РФ, С12СЗ/02; F26B3. Хмелесушилка с тороидальными и астроидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле / Просвирякова М.В., Сторчевой В.Ф., Горячева Н.Г., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Зиганшин Б.Г. / заявитель и патентообладатель НГИЭУ (RU). №2021135280 от 01.12.2021. Бюл. №16 от 30.05.2022.5. Patent No. 2772992 RF, С12СЗ/02; F26B3. Hop dryer with toroidal and astroidal resonators with energy supply in an electromagnetic field / Prosviryakova M.V., Storchevoy V.F., Goryacheva N.G., Novikova G.V., Mikhailova O.V., Ziganshin B.G. / applicant and patent holder NGIEU (RU). No. 2021135280 dated 12/01/2021. Bull. No. 16 dated 05/30/2022.
6. Дробахин О.О. Исследование возможности применения связанных биконических резонаторов для определения параметров диэлектрических материалов /О.О. Дробахин, Д.Ю. Салтыков // Прикладная радиоэлектроника, 2014, Том 13, №1. С. 64-68.6. Drobakhin O.O. Investigation of the possibility of using coupled biconical resonators to determine the parameters of dielectric materials /O.O. Drobakhin, D.Yu. Saltykov // Applied Radioelectronics, 2014,
7. Диэлектрические резонаторы. Под редакцией М.Е. Ильченко. М.: Радио связь, 1989. 328 с.7. Dielectric resonators. Edited by M.E. Ilchenko. M.: Radio communication, 1989. 328 p.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2798374C1 true RU2798374C1 (en) | 2023-06-21 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2109071A1 (en) * | 1971-02-25 | 1972-09-07 | Leisenberg, Manfred, 7750 Kon stanz | Conveyor and drying equipment for ceramic bricks |
CN205991695U (en) * | 2016-07-26 | 2017-03-01 | 长兴卫峰纺织有限公司 | The self adaptation tensioner of drying yarn mechanism |
CN206695563U (en) * | 2017-05-09 | 2017-12-01 | 南安格泰建材有限公司 | A kind of ceramic tile drying unit of efficient uniform |
RU2772992C1 (en) * | 2021-12-01 | 2022-05-30 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) | Hop dryer with toroidal and astroidal resonators with energy supply in an electromagnetic field |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2109071A1 (en) * | 1971-02-25 | 1972-09-07 | Leisenberg, Manfred, 7750 Kon stanz | Conveyor and drying equipment for ceramic bricks |
CN205991695U (en) * | 2016-07-26 | 2017-03-01 | 长兴卫峰纺织有限公司 | The self adaptation tensioner of drying yarn mechanism |
CN206695563U (en) * | 2017-05-09 | 2017-12-01 | 南安格泰建材有限公司 | A kind of ceramic tile drying unit of efficient uniform |
RU2772992C1 (en) * | 2021-12-01 | 2022-05-30 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) | Hop dryer with toroidal and astroidal resonators with energy supply in an electromagnetic field |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8674275B2 (en) | Method of fabricating a honeycomb structure using microwaves | |
AU720688B2 (en) | Drying of timber | |
JP2015505747A (en) | System and method for efficient microwave drying of extruded honeycomb structures | |
US3277580A (en) | Method and apparatus for drying | |
US4276462A (en) | Microwave heating apparatus | |
US8481900B2 (en) | Methods for drying ceramic materials | |
JP2003504827A (en) | Microwave drying method for ceramics | |
JPWO2005024326A1 (en) | Method for drying honeycomb formed body | |
JPH06298563A (en) | Method for rotating dielectric drying of honeycomb ceramic article | |
US5977529A (en) | Method, device for the heat treatment of materials in a microwave oven and use of this method and device | |
EP2539656A1 (en) | Tray assemblies and methods for manufacturing ceramic articles | |
RU2798374C1 (en) | Tiered hop dryer with dielectric and convective heating sources | |
RU2732722C1 (en) | Microwave unit with nonconventional resonators for defrosting of cow colostrum heating in continuous mode | |
JPH0310869B2 (en) | ||
Prosviryakova et al. | Continuous-flow hop dryer with endogenous convection heat producers | |
RU2792675C1 (en) | Microwave-convective hop dryer with semi-cylindrical resonators and fluoroplastic comb guides | |
CN111578648B (en) | Microwave heating type vacuum freeze dryer with multiple oscillation modes | |
Boshkova et al. | Assessment of efficiency of drying grain materials using microwave heating | |
RU2655756C2 (en) | Super high-frequency installation for thermal processing of loose products | |
RU2770628C1 (en) | Microwave-convective continuous-flow hop dryer with a hemispherical resonator | |
RU2798575C1 (en) | Microwave-convective continuous-flow hop-kiln with metal-dielectric resonators | |
RU2800591C1 (en) | Rotary microwave convection hop dryer | |
Kalantari | Microwave Technology in Freeze-Drying Process | |
RU2774186C1 (en) | Continuous-flow hop dryer with endogenous-convective heating sources | |
RU2772987C1 (en) | Multi-cavity hop dryer |