SU1268912A1 - Гелиосушилка - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике сушки , в частности к камерным гелиосушилкам , осуществл ющим конвективную сушку материалов с использованием солнечного тепла , и может быть применено в сельском хоз йстве дл  сушки различных сельскохоз йственных продуктов, а также в пищевой , химической и других отрасл х промышленности . Изобретение позвол ет повысить КПД путем интенсификации нагрева сушащего воздуха. Гелиосушилка содержит сушильную камеру (СК) с решетчатым дном и суживающимис  отсасывающими воздуховодами , имеющими регулируемые окна. Между решетчатым дном и потолком СК подвешен ложный потолок с возможностью вертикального перемещени  по высоте СК. Под решетчатым дном и с одной стороны СК размещены соответственно подземный и надземный тепловые аккумул торы с наполнителем . Рециркул ционный воздуховод снабжен аккумул тором тепла фазового превращени . Над тепловыми аккумул торами размещены поглощающие солнечную энергию и подсоединенные к источнику электроэнергии зачерненные сетки, воздухораспределитель и поворотный вокруг горизонтальной оси концентратор солнечной энергии. С одной сл стороны СК снабжена дополнительным двойным остекленением и откидным отражателем в нижней части, с другой наружной стороны С К покрыта слоем тепловой изол ции . 2 з.п. ф-лы, 5 ил. 1С Oi 00 со

Description

Изобретение относитс  к технике сушки, в частности к камерным гелиосушилкам, осуществл ющим конвективную сушку материалов с использованием солнечного тепла, и может быть применено в сельском хоз йстве дл  сущки различных сельскохоз йственных продуктов, а также в пищевой, химической и других отрасл х промышленности.

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД.

На фиг. 1 представлена гелиосушилка, поперечное сечение; на фиг. 2 - то же, продольное сечение; на фиг. 3 - воздухораспределитель , вид в плане; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - концентратор пр мого солнечного излучени , общий вид.

Гелиосушилка, ориентированна  в направлении запад-восток, содержит сушильную камеру 1, внутри которой эквидистанционно друг от друга размещены горизонтально расположенные суживающиес  отсасывающие воздуховоды 2. По длине суживающихс  отсасывающих воздуховодов 2 эквидистанционно друг от друга выполнены окна 3 с регулирующими шиберами 4 или жалюзийными решетками (не показаны). Суживающиес  отсасывающие воздуховоды 2 сообщены между собой одним общим вертикальным сто ком 5, подсоединенным к вентил тору 6, установленно.аду снаружи сушильной камеры 1. В вертикальном сто ке 5 между суживающимис  отсасывающими воздухе-водами 2 установлены запорные заслонки 7. Над решетчатым дном 8 сушильной камеры i вмонтировано двойное остекление 9. С северной стороны вдоль остеклени  9 шарнирно установлен плоский откидной отражатель 10 с отражающей поверхностью, направленной к югу. Внутренние поверхности сушильной камеры 1 и суживающиес  отсасывающие воздуховоды 2 с шиберами 4 окрашены в темный цвет. Не требуетс  темна  окраска суживающихс  отсасывающих воздуховодов 2, если они вмонтированы в стенах сушильной камеры 1. С тыльной стороны плоский откидной отражатель 10 покрыт слоем 11 тепловой изол ции . Над двухслойным остеклением 9 установлен светонепроницаемый регулируемый экран 12. Между верхним остеклением 9 и дном 8 сушильной камеры 1 подвешен ложный потолок 13, имеющий возможность перемещени  по высоте сушильной камеры 1. Рекомендуетс  ложный потолок 13 выполнить из эластичного пленочного воздухонепроницаемого материала. Верхнее ограждение (остекление) 9, а также северное и торцовые ограждени  14 изготовлены из теплоизолирующего материала, покрытого снаружи металлической обшивкой 15. В камерной гелиосушилке предусмотрена герметически закрываема  дверца 16 дл  загрузки высушиваемого материала {не показан ) в рабочий объем сушильной камеры 1.

С южной стороны сушильной камеры 1 установлена вертикальна  перегородка 17 из теплопровод щего материала.

Южное ограждение 18 камерной гелиосушилки выполнено в виде стены ТромбаМишел  и соответственно снабжено зачерненным с лицевой (облучаемой) стороны теплоприемником 19 тепла из теплопровод щего материала. Чтобы обеспечить тепловой контакт между теплоприемником 19

и южным ограждением 18 целесообразно заполнить зазор между ними теплопровод щим св зывающим материалом, образующим прослойку (не показана), например, из графитовой пасты или битума. В нижней и верхней части южного ограждени  18 с теплоприемником 19 выполнены циркул ционные отверсти  20 с регулирующими заслонками 21. С южной стороны ограждение 18 снабжено двухслойным остеклением 22. Между остеклением 22 и ограждением 18 может

0 быть размещен регулирующий светозащитный экран в виде шторки (не показана). На уровне нижнего кра  остеклени  22 вдоль ограждени  18 установлен откидной плоский отражатель 23. Пространство между южным ограждением 18 и вертикальной

5 перегородкой 17, а также решетчатым дном 8 сушильной камеры 1 и теплоизол ционной подложкой 24 под землей заполнено твердым, например галечным или травийным, теплоемким наполнителем, образу  соответственно надземный и подземный аккумул торы 25 и 26 тепла. В верхней части вертикальной теплопровод щей перегородки 17 выполнен байпасирующий проем 27, снабженный откидной заслонкой 28.

Над тепловым аккумул тором 25 разме5 щен солнечный коллектор в виде параллельно расположенных одна над другой зачерненных сеток 29 с переменным размером  чеек, уменьшающимс  в направлении солнечного излучени . К зачерненным сеткам

29,разделенным друг от друга боковыми тепло- и электроизолирующими прокладками

30,подсоединен источник 31 регулируемой электроэнергии (фиг. 1 и 4). Над зачерненными сетками 29 установлен кольцевой воздухораспределитель 32 с размещенными в

нем изогнутыми напра л ющими лопаст ми 33 и тангенциальным подвод щим патрубком 34, подсоединенным к кольцевому воздухораспределителю 32 через отверстие, выполненное в обечайке 35. К теплоизолированному тангенциальному подвод щему пат0 рубку 34 подсоединен теплоизолированный воздуховод 36 рециркул ционного воздуха с сообщающимс  с ним нетеплоизолированным воздуходом 37 дл  атмосферного воздуха (фиг. 1, 3 и 4). Теплоизолированный воздуховод 36 рециркул ционного воздуха и

5 нетеплоизолированный воздуховод 37 атмосферного воздуха снабжены установленными в них заслонками (не показаны). Нагнетательный (рециркул ционный) воздуховод 36 за вентил тором 6 по ходу движени  рециркулируемого воздуха сребрен как с внутренней , так и с наружной стороны. При этом воздуховод 36 внутри снабжен продольными ребрами 38, а снаружи - спирально навитыми ребрами 39. Сребренный участок рециркул ционного воздуховода 36 с наружной стороны снабжен цилиндрическим аккумул тором 40 тепла фазового превращени  рабочего вещества 41, например парафина , битума, различных смол, других аморфных тел, солей и т. п., заполн ющего рабочую емкость аккумул тора 40. Предусмотрены байпасирующий теплоизолированный воздуховод 42, концы которого соединены с рециркул ционным воздуховодом 36 перед и за аккумул тором 40 тепла фазового превращени , а также регулирующие заслонки 43 и 44, установленные в воздуховодах 36 и 42 (фиг. 2). Над кольцевым воздухораспредатителем 32 установлен концентратор 45 пр мой солнечной радиации. Концентратор 45 составлен из не менее четырех вогнутых отражателей , например пленочных, нат нутых на проволочный каркас 46 с внутренней стороны, сверху покрыт прозрачной пленкой 47 и имеет возможность поворота вокруг горизонтальной оси 48. Между концентратором 45 пр мого солнечного излучени  и кольцевым воздухораспределителем 32 размещен регулирующий светонепроницаемый экран 49 (фиг. 1, 2 и 6). Гелиосушилка работает следующим образом . Вращением след щего за солнцем концентратора 45 пр мой солнечной радиации вокруг горизонтальной оси 48 и регулирующим светонепроницаемым экраном 49 регулируетс  радиационный поток солнечнаго тепла, направленного на зачерненные сетки 29 и нагревает их. При недостаточной интенсивности солнечной радиации или ее отсутствии подогрев зачерненных сеток 29 осуществл етс  от регулируемого источника 31 электроэнергии. Зачерненные сетки 29 в этом режиме функционируют как дублирующий нагреватель, выдел ющий джоулевое тепло в результате пропускани  через них регулируемого электрического тока, подаваемого источником 31 электроэнергии. Отсос отработанного воздуха из сушильной камеры 1 через окна 3 в горизонтальных суживающихс  воздуховодах 2 и частична  рециркул ци  отработанного воздуха через нагнетательный (рециркул ционный) или байпасирующий теплоизолированные воздуховоды 36 и 42 производитс  вентил тором 6. Регулирование количества отсасываемого из сушильной камеры 1 отработанного воздуха осуществл етс  регулирующими шиберами 4, установленными на окнах 3, а регулирование количества отработанного воздуха, пропускаемого через рециркул ционный и байпасирующий воздуховоды 36 и 42, соответственно - регулирующими заслонками 43 и 44. Перед тангенциальным вводом через патрубок 34 в полости воздухораспределител  32, которые ограничены обечайкой 35 П-образного профил , потоки рециркул ционного и атмосферного воздуха пропускаютс  через механические фильтры (не показаны), установленные соответственно внутри теплоизолированного воздуховода 36 дл  рециркул ционного воздуха и нетеплоизолированного воздуховода 37 дл  атмосферного воздуха. Это предохран ет зачерненные сетки 29 от засорени  твердыми частицами, вызывающими повышение аэродинамического сопротивлени  и ухудшение теплоотдачи с поверхности зачерненных сеток 29 к омывающему их нагреваемому воздуху. Регулирование количества рециркул ционного и атмосферного воздуха происходит регулирующими заслонками (не показаны ), установленными соответственно в конце теплоизолированного воздуховода 36 дл  потока рециркул ционного воздуха и внутри нетеплоизолированного воздуховода 37 дл  потока атмосферного воздуха. Смесь потоков рециркул ционного и атмосферного воздуха, поступающа  в тангенциально подвод щий патрубок 34 или один из этих потоков. ускор етс  в суживающемс  подвод щем патрубке 34 и тангенциально вводитс  в П-образную полость обечайки 35, в которой размещены изогнутые направл ющие лопасти 33 Обечайка 35 с П-образными воздушными полост ми, имеющими в плане эллиптическую или круглую конфигурацию, придает воздуху вращательное движение. В закрученном потоке воздуха создаетс  градиент центробежной силы, уменьшающейс  от периферии к оси вращени  потока. В соответствии с этим во входном сечении кольцевого воздухораспределител  32 перераспредап етс  количество закручиваемого воздуха таким образом, что вдоль оси вращени  потока создаетс  наиболее разреженна  воронка. Следовательно, отсасывание основной массы воздуха, вводимого через тангенциальный патрубок 34 и эжектируемого из атмосферы, происходит через более нагретые центральные зоны зачерненных сеток 29, изолированных друг от друга прокладками 30, вставленными между зачерненными сетками 29 по их кра м с целью исключени  теплового и электрического контакта между ними. Концентратор 45 пр мой солнечной радиации снабжен одинарным прозрачным покрытием в виде тонкой эластичной пленки 47, нат нутой сверху проволочного каркаса 46 и защищающей входное отверстие кольцевого воздухораспределител  32 от атмосферных осадков. По ходу движени  нагретого зачерненными сетками 29 воздуха размещены надземный (вспомогательный ), а затем подземный (основной) галечные или гравийные аккумул торы тепла 25 и 26. При недостаточно интенсивнои солнечной радиации или ее отсутствии , когда включаетс  регулируемый источник 31 электроэнергии и зачерненные сетки 29, нагрева сь выдел ют джоулевое тепло как дублирующий электронагреватель, открываетс  откидна  заслонка 28. В таком режиме работы камерной гелиосушилки всасываемый приточный через зачерненнЕз1е сетки 29 и нагретый от них воздух, мину  тепловые аккумул торы 25 и 26, байпасируетс  через проем 27 и поступает в суши.чьную камеру 1.

Рабочий объем сушильной камеры 1 между решетчатым дном 8 и ложным потолком 13, в качестве которого предпочтительно использовать пленочный материал, через дверцу 16 загружаетс  высушиваемЕз1м продуктом в специальных контейнерах, представл ющих собой, например, тару в виде решетчатых  н;,иков (не показаны), штабел ми размещенных внутри рабочего объема сушильной камеры 1. Высушиваемый материал целесообразнее распределить  русными сло ми на выдвижных перфориро1занных подах (не показаны), горизонтально расположенных эквидистанционно друг от друга по всей высоте рабочего объема сушильной камеры . Посредством горизонтальных суживающихс  воздуховодов 2 с регулируемыми окнами 3 гор чий свежий (приточный) воздух всасываетс  в рабочий объем сушильной камеры 1 через решетчатое дно 8 или байнасирующий проем 27. Соверша  сложное трехмерное движение, сушащий воздух омывает высушиваемый материал со всех сторон, нагревает его, отбира  при этом влагу и, тем самым, производит высокоэффективную конвективную сушку. Отработанный, но все еще гор чий воздух, отсасываемый горизонтальными суживающимис  воздуховодами 2, затем поступает в KCfiTHJiHiop 6 и нагнетаетс  им через теплоизолированный воздуховод 36 и (и.пи) 42 дл  рециркулируемого воздуха, пропускаемого соответственно через фазовый аккумул тор 40 тепла и (или) нараллельно с ним. Частично или полностью рециркулируемый восход щий поток отработанного воздуха через теплоизолированный воздуховод 36 поступает в теплоизолированный патрубок 34, ускор етс  и тангенциально подводитс  им к воздухораспределителю 32, а затем цикл воздушного тракта повтор етс . Зачерненные сетки 29 нагретые пр мой солнечной радиацией , сконцентрированной концентратором 45 или регулируемым .электрическим током, подаваемым от источника 31 электроэнергии, передают тепло приточно.му воздуху, поступающему через воздухораспределитель 32 и продуваемому через греющие зачерненные стенки 29. Гор чий воздух, пропускаемый через тенловые аккумул торы 25 и 26, нагревает твердый теплоемкий наполнитель этих аккумул торов, например гальку или гравий, накаплива  таким образом тепловую энергию.

Дополнительными источниками тепла солнечной радиации служит южное О1раждение i8 сунтльной камеры 1 в ви/ie стены Тромба-Мишел , а также ппутрснние iiOBepxiiocти сушильной камеры I и отсасываюнлие

суживающиес  воздух зв1)ды 2 ; шиберами 4, которые окрашены в черный увет и нагреваютс  пр мыми и отраженными от отражател  10 лучами солнца, проход щими через двойное остекленение 9. Расход воздуха , циркулируемого через верхние и нижние отверсти  20 и движущегос  вдоль зачерненного теплоприемника 19, нагреваемого пр мыми и отраженными откидным отражателем 23 лучами солнца, регулируетс  заслонками 21. Накопителем тепловой энергии  вл етс  и аккумул тор 40 тепла фазового превращени  рабочего вещества 41. В зависимости от количества высушиваемого материала регулируетс  рабочий объем сушильной камеры 1 перемещением ложного потолка 13 по вертикали. При этом участок вертикального сто ка 5, размещенный выше ложного потолка 13, отключаетс  запорной заслонкой 7, расположенной непосредственно над ложным потолком 13.

Следует отметить, что вместо параллельно расположенных одна над другой зачерненных сеток 29 можно использовать вращающиес  вокруг своей оси зачерненные нластины (не показаны), выполненные подобно жалюзийным пластинам из узких пр моугольных полос с отогнутыми кверху длинными кра ми. При этом нластины должны быть размещены также, как и зачерненные сетки 29, т. е. в параллельных плоскост х и с шагом между собой, посто нным в каждой плоскости и уменьшаюшимс  в

направлении солнечного излучени . Такие нластины удобны в эксплуатации, но более металлоемки, чем сетки 29. Кроме того, пакет нагретых зачерненных сеток 29 характеризуетс  намного более интенсивной теплоотдачей к нагреваемому воздуху, чем пласины , что объ сн етс  эффективной турбулизацией воздушного потока, пропускаемого через множество мелких  чеек.

В отличие от традиционных сушильных камер, в которых гор чий сушащий воздух

находитс  под избыточным давлением, в пред .чагаемой камерной гелиосушилке давление гор чего воздуха внутри всей системы до вентил тора ниже атмосферного. Следовательно , конвективные потери тепла в данной гелиосушилке сведены к минимуму тем, что

практически исключена утечка гор чего воздуха , унос щего с собой безвозвратно тер емое тепло, а потенциал сушки возрастает за счет снижени  парциального давлени  вод ных паров в воздушном слое, плотно прилегающем к поверхности высушиваемого материала. Снижены и радиационные потери тепла от основного теплоприемника - пакета зачерненных сеток, нагреваемых солнечной или электрической энергией . Достигаетс  это тем, что кажда  нагрета  зачерненна  сетка, расположенна  ниже верхней зачерненной сетки, экранирована менее нагретой зачерненной сеткой, расположенной сверху экранируемой зачерненной сетки. Еще более высокую степень экранировки можно достичь сетками, сплетенными из узколистовых элементов, тыльна  сторона которых  вл етс  отражающей, а лицева  - поглощающей. Активные и пассивные солнечные воздухонагреватели (пакет лучепоглощающих сеток со след щим за солнцем концентратором, а также стена Тромба-Мишел  и верхнее двухслойное остекление с плоскими отражател ми) вместе с аккумул торами тепла повышают коэффициент улавливани  теплового потока и запас тепла солнечной радиации. Равномерное омывание высушиваемого материала гор чим отсасываемым воздухом и применение вспомогательного ложного потолка, нар ду с вышеперечисленными достоинствами, обуславливают эффективность и экономичность процесса сушки. Вследствие этого повышаетс  КПД установки, обеспечивающей получение качественного и недорогого конечного продукта.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   . Гелиосушилка, содержаща  сушильную камеру с опорой дл  высушиваемого материала, размещенный над камерой

   «7

   солнечный коллектор с воздухораспределителем , состо щим из двух обечаек, образующих сообщающиес  между собой посредством переточного окна полости, подключенные к воздуховодам рециркулирующего, наружного и приточного воздуха с регулирующими заслонками, аккумул тор тепла, заполненный твердым теплоемким наполнителем , примыкающий к стенке камеры, и вентил тор , отличающа с  тем, что, с целью

   0 повыщени  КПД, внутри камеры по русно размещены горизонтальные отсасывающие воздуховоды переменного сечени , снабженные регулируемыми окнами и имеющие общий вертикальный сто к с заслонками перед каждым воздуховодом, камера дополнитель5 но снабжена ложным потолком, установленным с возможностью вертикального перемещени  дл  изменени  ее рабочего объема, а под воздухораспределителем солнечного коллектора дополнительно размещен набор

   Q зачерненных сеток, подключенных к источнику электроэнергии.
2. 2.Гелиосушилка по п. 1, отличающа с  тем, что над солнечным коллектором дополнительно установлен поворотный концентратор солнечного излучени , состо щий не

   5 менее чем из четырех вогнутых отражателей и имеющий уменьшающеес  в сторону солнечного коллектора поперечное сечение.
3. 3.Гелиосушилка по п. 1, отличающа с  тем, что воздуховод рециркулирующего воздуха снабжен аккумул тором тепла фазо0 вого превращени .

   I I М t I М I I I