ТЕПЛОВАЯ СУШИЛКА Российский патент 1997 года по МПК F26B9/06 

Изобретение относится к оборудованию для переработки сельскохозяйственного сырья, а именно для сушки плодов и овощей, с целью их сохранности и продолжительного крепления и сохранения качества может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой и других смежных отраслях промышленности.

Известна сушилка с промежуточным подогревом и рециркуляцией сушильного агента включает сушильную камеру, вентилятор, нагнетательный и всасывающий воздуховоды, патрубки с дроссельными заслонками на всасывающем и нагнетательном воздуховоде для выбора части отработанного воздуха в атмосферу и забора атмосферного воздуха, подогреватель сушильного агента [1]
Известная сушилка не обеспечивает высокой эффективности и экономичности сушки.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является лотковая сушилка периодического действия, включающая сушильную камеру с одним или несколькими горизонтальными лотками с дном из дырчатого листового железа, на которые укладывается слой высушиваемого материала, вентилятор для продувки через слой материала сушильного агента.

Известная сушилка отличается простотой устройства, ее сушильную камеру загружают и разгружают периодически. Сушильный агент однократно продувают через слой высушиваемого материала, что не обеспечивает высокой эффективности и экономичности сушки.

Цель изобретения повышение эффективности и экономичности сушки фруктов и овощей.

Цель достигается тем, что в сушилке, включающей горизонтальные лотки с перфорированным дном, вентилятор, систему всасывающих и нагнетательных воздуховодов, соединенных с вентилятором и лотками, подогреватель сушильного агента, байпасный воздуховод для частичного возврата отработанного сушильного агента в сушилку, лотки устанавливаются в однорядную горизонтальную раму с ячейками для плотной установки лотков, пространства над лотками соединены между собой и с входным патрубком сушилки, к раме снизу плотно прикреплен короб, а сверху плотно прикреплена над каждым лотком откидная застекленная крышка на шарнирах, к коробу подсоединен выходной патрубок сушилки для отвода сушильного агента, соединенный с всасывающим патрубком вентилятора, подогреватель сушильного агента выполнен в виде двух параллельных горизонтальных дисков с центральным отверстием в верхнем диске и с плотно установленными между дисками криволинейными элементами в форме спирали Архимеда, расходящихся от центрального отверстия к периферии, в периферийной части диски соединены плотно цилиндрической обечайкой, к которой плотно закреплен выходной патрубок подогревателя, а к центральному отверстию верхнего диска прикреплен входной патрубок подогревателя, который соединен с нагнетательным патрубком вентилятора, а выходной патрубок подогревателя соединен с входным патрубком сушилки для подачи сушильного агента, подогреватель установлен на топку для ожигания твердого или газообразного топлива, верхний диск подогревателя покрыт теплозащитным слоем, перфорации в дне лотков выполнены в виде арочных прорезей выпуклостью вверх с осями, направленными в сторону входного патрубка. К всасывающему воздуховоду вентилятора подсоединен всасывающий патрубок с дроссельной заслонкой для забора свежего воздуха, а на нагнетательном воздуховоде вентилятора установлена дроссельная заслонка, по которой от вентилятора к нагнетательному воздуховоду подсоединен выхлопной патрубок с дроссельной заслонкой.

Использование для нагрева сушильного агента в качестве теплосетей хвороста, листьев деревьев и других второстепенных теплоносителей обеспечивает экономичность сушки.

Использование рециркуляции отработанного сушильного агента в предлагаемой сушилке и нагрев рециркулирующего сушильного агента обеспечивает повышение эффективности сушки, так как увеличение скорости сушильного агента за счет рециркуляции его создает конвективный перенос массы и тепла, способствующий интенсификации массообмена.

Использование параллельного соединения всех лотков сушилки для прохождения сушильного агента обеспечивает снижение энергетических затрат на компримирование сушильного агента для прохождения его через перфорированные днища лотков и слой фруктов или овощей, так как потребляемая мощность вентилятора пропорциональна производительности (объемному количеству сушильного агента) и создаваемому вентилятором напору, который в свою очередь пропорционален производительности во второй степени согласно закону сопротивления Ньютона. Таким образом, параллельное прохождение сушильным агентом всех лотков сушилки обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления потоку сушильного агента в сушилке и уменьшение затрачиваемой мощности вентилятором, что обеспечивает повышение экономичности сушки.

На фиг. 1 схематически представлен продольный разрез тепловой сушилки для сушки фруктов и овощей; на фиг. 2 вид А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 технологическая схема сушилки; на фиг. 6 разрез Г-Г на фиг. 5.

Тепловая сушилка для сушки фруктов и овощей включает горизонтальную раму 1 с прямоугольными ячейками для плотной установки горизонтальных прямоугольных лотков 2 с перфорированным дном, к раме 1 снизу плотно прикреплен металлический короб-поддон 3, над каждой ячейкой с лотком 2 плотно установлена застекленная крышка 4 на шарнирах, к пространству над лотком 2 первой крайней ячейке подсоединен входной патрубок 5 для подачи сушильного агента, а к коробу 3 под последней ячейкой подсоединен выходной патрубок 6, перфорации в дне лотков 2 выполнены в виде арочных прорезей 7 выпуклостью вверх с осями, направленными в сторону входного патрубка 5, вентилятор 8 соединен с всасывающим воздуховодом 9 и нагнетательным воздуховодом 10, к всасывающему воздуховоду 9 подсоединен всасывающий патрубок 11 с дроссельной заслонкой, а на нагнетательном воздуховоде 10 установлена регулирующая дроссельная заслонка 12, между вентилятором 8 и дроссельной заслонкой 12 к нагнетательному трубопроводу 10 подсоединен выхлопной патрубок 13 с дроссельной заслонкой, подогреватель 14 сушильного агента выполнен в виде двух параллельных дисков, нижнего диска 15 и верхнего диска 16 с центральным отверстием, между дисками плотно установлены криволинейные элементы 17 в форме спиралей Архимеда, расходящихся от центрального отверстия к периферии, в периферийной части диски 15 и 16 соединены цилиндрической обечайкой, к которой подсоединен выходной патрубок 18 подогревателя 14, а к центральному отверстию верхнего диска 16 подсоединен входной патрубок 19 подогревателя 14, подогреватель 14 установлен нижним диском 15 на плиту топки 20, в которой сжигается старая солома, листья деревьев, мелкий хворост или другое недорогое топливо, выходной патрубок 6 сушилки соединен с всасывающим воздуховодом 9 вентилятора 8, нагнетательный воздуховод 10 вентилятора 8 соединен с входным патрубком 19 подогревателя 14, выходной патрубок 18 подогревателя 14 соединен с входным патрубком 5 сушилки так, что образуется замкнутый контур циркуляции сушильного агента от вентилятора 8 через подогреватель 14 и сушилку.

Температурный режим сушки регулируют по показаниям датчиков температур сушильного агента на входе и на выходе из сушилки (не показано). Количество рециркулирующего сушильного агента в сушилке регулируется по показаниям расходомеров на нагнетательном воздуховоде 10, на всасывающем 11 и на выходном патрубке 13 (не показано).

Тепловая сушилка работает следующим образом.

Тепловая сушилка устанавливается на освещенное лучами солнца место для возможности использования солнечной энергии в дневное время для нагрева высушиваемого материала через закрытые остекленные крышки 4. Если подогреватель 14 по какой-либо причине не используется, то в солнечную погоду крышки 4 сушилки открываются полностью и сушилка работает без рециркуляции сушильного агента.

Перед началом сушки открывают крышки 4 сушилки, извлекают из ячеек рамы 1 лотки 2 и загружают лотки 2 высушиваемым материалом, фруктами или овощами, предварительно измельчив их при необходимости, и устанавливают лотки 2 плотно в гнезда ячеек рамы 1, при этом оси арочных прорезей 7 в лотках 2 должны быть направлены в сторону входного патрубка 5 сушилки. После загрузки и установки лотков 2 в ячейки рамы 1 закрывают плотно застекленные крышки 4, включают вентилятор 8, растапливают топку 20 и с помощью дроссельных заслонок в выхлопном патрубке 13, всасывающем патрубке 11 и дроссельной заслонки 12 на нагнетательном воздуховоде 10 регулируют количество рециркулирующего сушильного агента по показателям расходомеров на нагнетательном воздуховоде 10 и на патрубках 11 и 13 (не показано).

Температурный режим сушки регулируют количеством подаваемого топлива в топку 20 по показаниям датчиков температуры сушильного агента на входе и на выходе из сушилки (не показано). Сушку проводят круглосуточно и в любую погоду с остановками для пересыпания и перемешивания высушиваемого материала и контроля его влажности.

В подогревателе 14, установленном на топке 20, сушильный агент движется по каналам, образованным дисками 15 и 16 и криволинейными элементами 17 в форме спиралей Архимеда, причем каналы многократно совершают спиральные траектории вокруг центров дисков 15 и 16, что обеспечивает эффективный отвод тепла от дисков 15, 16 и криволинейных элементов 17 и передачу тепла сушильному агенту равномерно во всем объеме подогревателя 14.

В процессе сушки сушильный агент проходит параллельно через все лотки 2, при этом подогретый в подогревателе 14 сушильный агент проходит в каждом лотке 2 через слой высушиваемого материала и через арочные прорези 7 в дне лотков 2. Для предупреждения образования застойных зон в слое высушиваемого материала в лотках 2 направления арочных прорезей 7 одинаково, а для уменьшения гидравлического сопротивления потоку сушильного агента в арочных прорезях 7 за счет изменения направления потоков все направления осей арочных прорезей 7 приняты в сторону входного патрубка 5 сушилки. Рециркуляции сушильного агента обеспечивает уменьшение удельных тепловых затрат на сушку материала и умягчение температурного режима сушки (относительное понижение температуры сушильного агента) при сопоставимых условиях. Кроме того, рециркуляция отработанного сушильного агента способствует увеличению объемной скорости сушильного агента, что, как известно, обеспечивает повышение эффективности массообмена в условиях сушки за счет конвективной составляющей переноса массы.

Предлагаемая сушилка с подогреваемым поддоном для сушки фруктов и овощей обладает существенными отличиями. При сушке с рециркуляцией отработанного сушильного агента увеличивается объем сушильного агента, проходящего через высушиваемый материал в лотках, а следовательно увеличивается линейная скорость сушильного агента, проходящего через слой высушиваемого материала, что обеспечивает конвективный перенос тепла и влаги из материала в сушильный агент в первый период сушки при удалении поверхностной влаги. В дальнейшем при удалении внутренней гигроскопической влаги происходит перемещение влаги с глубины материала на поверхность под действием температуры и влажности материала, при этом линейная скорость сушильного агента при движении через слой материала играет второстепенную роль.

Лотки 2 сушилки могут быть изготовлены из тонкого оцинкованного железа, арочные прорези 7 при этом могут быть легко изготовлены методом вырубного штампа с пуансоном и матрицей на ручном или с механическим приводом станке.

Короб-поддон 3 может быть изготовлен из оцинкованного или из черного листового кровельного железа.

Остекленные откидные крышки 4 могут быть изготовлены из дерева с плотной подгонкой в местах посадки в раме.

При отсутствии подогрева сушильного агента в подогревателе 14 сушилка может работать при открытых крышках 4.

В качестве топлива могут быть использованы недорогие возобновляемые природные источники тепла, часто бесцельно сжигаемые, такие как старая измельченная солома, листья деревьев, хворост и другие подобные материалы. Удобно использовать в качестве топлива сетевой газ, при этом значительно упрощается обслуживание сушилок.

Предлагаемая сушилка отличается простотой устройства и возможностью изготовления механическими службами мелких предприятий и фермерских хозяйств при наличии кровельной оцинкованной стали и комплектующих вентилятора и двигателя. Сушилка отличается надежностью в работе, обеспечивает высокую эффективность и экономичность сушки фруктов и овощей для дальнейшего их длительного хранения.

Использование предлагаемой сушилки позволит при минимальных трудовых затратах и минимальных энергозащитах обеспечить рациональное использование урожая фруктов и овощей и положительно решить продовольственную проблему.

Предполагается изготовить опытный образец предлагаемой сушилки в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии кафедры ТОПП Краснодарского политехнического института для испытания в реальных условиях коллективных или фермерских хозяйств.

При параллельном движении сушильного агента через все лотки потребуется вентилятор низкого давления, обеспечивающий относительно большую производительность и малый перепад давления (ниже 1000 Па), что определяет небольшую мощность, потребляемую двигателем вентилятора.

Простота установки и периодичность ее работы позволяет обходиться низкими трудовыми затратами при ее обслуживании. Так, если приурочить загрузку, выгрузку, перемешивание, пересыпание, проверку влажности и готовности материала после сушки на утреннее и вечернее время, то в основное дневное и ночное время сушилку могут обслуживать неквалифицированные специалисты в данной области, а точнее пенсионеры, инвалиды, школьники, что в значительной степени можно решить проблему занятости населения, трудоустройства и повышения благосостояния семей с пенсионерами, инвалидами и школьниками.

Использование: для переработки сельскохозяйственного сырья. Сущность изобретения: повышение эффективности и экономичности сушки фруктов и овощей. Обеспечивается тем, что в сушилке, содержащей горизонтальные лотки 2 с перфированным дном, вентилятор, систему всасывающих 9 и нагнетательных 10 воздуховодов, соединенных с вентилятором 8 и лотками 2, подогреватель 14 сушильного агента и байпасный воздуховод для частичного возврата отработанного сушильного агента в сушилку. Лотки 2 установлены в однорядную горизонтальную раму 1 с ячейками для их плотной установки, пространства над лотками 2 соединены между собой и с входным патрубком 5 сушилки, к раме 1 снизу плотно прикреплен короб 3, а сверху плотно прикреплена над каждым лотком 2 откидная застекленная крышка 4 на шарнирах. При этом к коробу 3 подсоединен выходной патрубок 6 сушилки для отвода сушильного агента, соединенный с всасывающим патрубком вентилятора 8, а подогреватель сушильного агента выполнен в виде двух параллельных горизонтальных дисков 15, 16 с центральным отворотным в верхнем диске 16 и с плотно установленными между дисками криволинейными элементами 17 в форме спиралей Архимеда, расходящихся от центрального отверстия к периферии. В периферийной части диски 15, 16 плотно соединены цилиндрической обечайкой 20, к которой плотно прикреплен выходной патрубок 18 подогревателя, а к центральному отверстию верхнего диска 16 прикреплен входной патрубок 19 подогревателя, который соединен с нагревательным патрубком вентилятора. Подогреватель 14 установлен на топку 20 для сжигания твердого или газообразного топлива. 6 ил.

Тепловая сушилка для сушки фруктов и овощей, содержащая сушильную камеру, выполненную в виде рамы с коробом и заслонками, горизонтальные лотки с перфорированным дном, систему всасывающих и нагнетательных воздуховодов, соединенных с вентилятором и сушильной камерой, подогреватель сушильного агента и байпасный воздуховод для частичного возврата отработанного сушильного агента в сушильную камеру, отличающаяся тем, что рама выполнена горизонтальной и однорядной с ячейками для плотной установки лотков, пространства над лотками соединены между собой и с входным патрубком сушильной камеры, к раме снизу плотно прикреплен короб, а сверху плотно прикреплена над каждым лотком откидная застекленная крыша на шарнирах, при этом к коробу подсоединен выходной патрубок сушилки для отвода сушильного агента, соединенный с всасывающим патрубком вентилятора, подогреватель сушильного агента выполнен в виде двух параллельных горизонтальных дисков с центральным отверстием в верхнем диске и с плотно установленными между дисками криволинейными элементами в форме спиралей Архимеда, расходящихся от центрального отверстия к периферии, причем в периферийной части диски плотно соединены цилиндрической обечайкой, в которой плотно закреплен выходной патрубок подогревателя, а к упомянутому центральному отверстию прикреплен входной патрубок подогревателя, который соединен с нагнетательным патрубком вентилятора, при этом выходной патрубок подогревателя соединен с входным патрубком сушилки для подачи сушильного агента, подогреватель установлен на току для сжигания твердого или газообразного топлива, верхний диск подогревателя покрыт теплозащитным слоем, перфорации в дне лотков выполнены в виде арочных прорезей выпуклостью вверх с осями, направленными в сторону входного патрубка, к всасывающему воздуховоду вентилятора подсоединен всасывающий патрубок с дроссельной заслонкой для забора свежего воздуха, а на нагнетательном воздуховоде вентилятора установлена дроссельная заслонка, до которой от вентилятора к нагнетательному воздуховоду подсоединен выхлопной патрубок с дроссельной заслонкой.