СОЛНЕЧНАЯ СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК F26B3/28 F24J2/32 

Техническое решение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для сушки, например табака, с использованием только солнечной энергии.

Известно устройство для сушки табака с использованием солнечной энергии, содержащее сушильную камеру, систему обогрева в виде электронагревателя, систему вентиляции, состоящую из вентилятора, соединительных воздуховодов и солнечных воздушных нагревателей ("Возможности использования солнечной энергии при камерной сушке" /ВЦП. - N Л-17048 - 10с ил.; ГПНТБ, пер. 85/25313/ Перевод статьи: Дамянов Г. и др. из журнала "Български тютюн". 1983. т. 28, N 5. с. 16-22).

Недостатком приведенного устройства является низкая доля использования солнечной энергии относительно общего количества энергии, затрачиваемой для сушки.

Известно также устройство для сушки гигроскопических материалов, использующее солнечную энергию, содержащее сушильную камеру, гелиовоздухонагреватель, расположенный под ним тепловой аккумулятор с твердым наполнителем, магистрали передачи тепловой энергии, переносимой массой воздуха, и вентилятор (ближайший аналог, Солнечная сушильная установка, а.с. 1332121, публикация 1987 г, МКИ F 26 B 3/28).

Недостатками данного устройства являются:
ограниченные возможности по обеспечению необходимой технологии сушки из-за отсутствия регулирования температуры воздуха в сушильной камере по времени сушки;
недостаточное использование поверхности установки для приема солнечной энергии;
потребление электроэнергии;
наличие подвижного агрегата - вентилятора, снижающего надежность устройства.

Целью предложенного технического решения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель - обеспечение необходимой технологии сушки при максимальном использовании поверхностей установки для приема солнечной энергии и отсутствии потребления электроэнергии и подвижных элементов достигается тем, что сушильная камера оснащена установленными на ее стенах и крыше солнечными светопрозрачными или светопоглощающими панелями и имеет в нижней части стен и в верхней части крыши люки для естественной вентиляции, солнечный нагреватель, установленный над тепловым аккумулятором, собран из светопрозрачных солнечных панелей, состоящих из двух экранов, второй из которых имеет селективное покрытие с малой степенью черноты, тепловой аккумулятор заполнен теплоаккумулирующей жидкостью, а магистрали передачи тепловой энергии от теплового аккумулятора к сушильной камере выполнены в виде регулируемых гравитационных тепловых труб, оребренных в месте их расположения в сушильной камере.

Установка солнечных панелей на стенах и крыше сушильной камеры обеспечивает не только приток солнечной энергии в камеру, но и сокращает тепловые потери из камеры в сумеречное и ночное время, когда солнечные панели работают в качестве хорошей теплоизоляции.

В настоящее время на предприятии-заявителе изготовлены и успешно прошли испытания солнечные панели двух типов:
светопоглощающая - с теплоприемником-поглотителем солнечной энергии;
светопропускающая - со светопропускающей пленкой, имеющей селективное покрытие с малой степенью черноты.

Конструкция обоих типов панелей достаточно близка. Панели содержат два плоских экрана, закрепленных в одной обечайке.

Первый внешний экран в обоих типах панелей светопрозрачный. Он может быть выполнен из стекла или пленки.

Второй экран, определяющий принцип работы панели, в первом типе панели непрозрачный с покрытием, максимально поглощающим солнечную энергию и минимально отдающим ее во внешнюю среду излучением.

Во втором типе панелей второй экран светопрозрачный с селективным покрытием на поверхности, обращенной к солнечному потоку. Особенностью указанного покрытия является малая степень черноты, определяющая минимум потерь излучением в окружающую среду.

Таким образом, в первом типе панелей солнечная энергия поглощается панелью и передается термостатируемому объекту теплопроводностью и излучением. Во втором типе солнечная энергия непосредственно через панель поступает к объекту термостатирования.

Но в обоих случаях потери солнечной энергии во внешнюю среду ограничены малой степенью черноты поверхности второго экрана, определяющей минимальные потери излучением, и оптимальным зазором между экранами, определяющим минимальные потери теплопроводностью и конвекцией.

У первого типа панелей коэффициент поглощения солнечного излучения порядка 0,9, а степень черноты - 0,1.

У второго типа панелей коэффициент пропускания солнечного излучения экрана с селективным покрытием порядка 0,7, а степень черноты - 0,1.

На сушильной камере могут устанавливаться панели обоих типов, хотя установка светопропускающих солнечных панелей предпочтительней.

Вентиляция сушилки через расположенные в нижней части стен и верхней части крыши люки не связана напрямую с подачей тепловой энергии, что создает более благоприятные условия проведения технологического процесса сушки.

Для организации непрерывного технологического процесса солнечной сушки нужен дешевый хорошо тепловоспринимающий и теплоотдающий тепловой аккумулятор большой теплоемкости, т.к. 2/3 времени суток процесс сушки проходит на аккумуляторе.

Наиболее пригодны для этой цели емкости с теплоаккумулирующей жидкостью, например, водой.

Высокая удельная теплоемкость, конвективный теплоперенос и дешевизна делает такие теплоаккумуляторы наиболее пригодными для поставленной цели.

Применение светопропускающих панелей для нагрева жидкости в емкости наиболее целесообразно, т.к. жидкость при этом прогревается солнечными лучами во всем объеме. Прошедшее через слой жидкости солнечное излучение воспринимается дном и стенками емкости и обеспечивает нагрев жидкости снизу и с боков, что создает наилучшие условия конвективного теплопереноса.

Для уменьшения тепловых потерь из аккумулятора и обеспечения более эффективной работы установки тепловой аккумулятор с солнечными панелями в сумеречное и ночное время целесообразно закрывать теплоизоляцией.

Тепловая энергия из теплового аккумулятора передается регулируемыми гравитационными тепловыми трубами в сушильную камеру, где воспринимается воздухом камеры, а от него - высушиваемым материалом.

Такой способ передачи тепловой энергии наиболее удобен.

Тепловая труба отвакуумирована и заправлена жидкостью, например, водой, находящейся в трубе в состоянии насыщения. Жидкостью заполняется участок трубы, находящийся в тепловом аккумуляторе. Тепловая труба установлена под наклоном и тепломассоперенос в ней происходит под действием силы тяжести (гравитации).

Жидкость в трубе, воспринимая тепловой поток от аккумулятора, кипит, ее пары поднимаются по трубе вверх в зону, размещенную в сушильной камере, где, конденсируясь, отдают свою энергию. Конденсат стекает по трубе вниз в зону теплового аккумулятора и процесс таким образом протекает непрерывно. Пар и вода движутся в тепловой трубе противотоком.

Регулирование передачи тепловой энергии трубой осуществляется, например, заслонкой, которая при уменьшении проходного сечения трубы снижает расходы жидкости и пара и тем самым сокращает перенос массы и передаваемой с ней тепловой энергии.

Тепловая труба в силу того, что в ней происходят высокоэффективные процессы теплообмена (кипения и конденсации) передает значительные тепловые потоки с минимальными внутренними потерями температурного напора и при небольших наклонах к горизонту, что позволяет выполнить сушильную установку достаточно компактной.

Для обеспечения хорошей теплопередачи от тепловой трубы к воздуху сушильной камеры часть трубы, находящаяся в сушильной камере, оребряется.

Применение регулируемых гравитационных тепловых труб в установке позволяет поддерживать необходимый (заданный) уровень температур воздуха для обеспечения технологического цикла сушки, что в сочетании с естественной и регулируемой открытием люков вентиляцией камеры дает возможность наиболее оптимально вести процесс сушки.

Кроме того, применение регулируемых гравитационных тепловых труб позволяет избавиться от вентилятора и связанного с ним потребления электроэнергии.

Солнечная сушильная установка, показанная на чертеже, включает в свой состав: сушильная камера 1, солнечные светопрозрачные или светопоглощающие панели 2, вентиляционные люки 3, органы регулирования 4 (гравитационных тепловых труб), тепловой аккумулятор солнечной энергии 5, теплоаккумулирующая жидкость 6, светопрозрачные солнечные панели 7, светопрозрачный экран 8, светопрозрачный экран 9 с селективным покрытием с малой степенью черноты, нанесенным на поверхность, обращенную к Солнцу, гравитационные регулируемые тепловые трубы 10.

Работа сушильной установки происходит следующим образом. Солнечный поток проходит через панели солнечного нагревателя 7 и поглощается теплоаккумулирующей жидкостью 6.

От теплоаккумулирующей жидкости тепловой поток отбирается регулируемыми тепловыми трубами 10 и передается воздуху сушильной камеры 1, а от него -высушиваемому материалу.

Заданный температурный режим в сушильной камере обеспечивается подачей необходимой тепловой энергии от теплового аккумулятора путем регулирования теплопередающей способности гравитационных тепловых труб.

Необходимая вентиляция сушильной камеры обеспечивается естественной системой вентиляции камеры, включающей расположенные в нижней части стен камеры и в верхней части крыши люки 3.

Солнечные панели 2, установленные на стенах и крыше сушильной камеры, обеспечивают дополнительный приток солнечной энергии для сушки в дневное время и выполняют роль теплоизоляции сушильной камеры в ночное и сумеречное время.

Положительный эффект от применения предложенного устройства заключается в том, что сушильная установка использует для сушки только солнечную энергию, обеспечивает необходимый технологический процесс сушки и обладает повышенной надежностью, т.к. не имеет в своем составе подвижных элементов.

Изобретение относится к устройствам для сушки, с использованием только солнечного излучения. Солнечная сушильная установка содержит камеру с системой вентиляции, тепловой аккумулятор, магистраль передачи тепловой энергии от теплового аккумулятора к сушильной камере в виде тепловых труб. Сушильная камера оснащена также установленными на ее стенках и крыше солнечными светопрозрачыми или светопоглощающими панелями и имеет нижней части стен и в верхней части крыши люки для естественной вентиляции. Солнечный нагреватель, установленный над тепловым аккумулятором, собран из светопрозрачных солнечных панелей, состоящих из двух экранов, второй из которых имеет селективное покрытие с малой степенью черноты, тепловой аккумулятор заполнен теплоаккумулирующей жидкостью. Тепловые трубы оребрены в зоне их расположения в сушильной камере. В установке максимально используются поверхности для приема солнечной энергии и не потребляется электроэнергия. 1 ил.

Солнечная сушильная установка, содержащая вентилируемую сушильную камеру, солнечный нагреватель, расположенный под ним тепловой аккумулятор и магистрали передачи тепловой энергии, отличающаяся тем, что сушильная камера оснащена установленными на ее стенках и крыше солнечными светопрозрачными или светопоглощающими панелями и имеет в нижней части стен и в верхней части крыши люки для естественной вентиляции, солнечный нагреватель собран из светопрозрачных солнечных панелей, состоящих из двух экранов, второй из которых имеет селективное покрытие с малой степенью черноты, тепловой аккумулятор заполнен теплоаккумулирующей жидкостью, а магистрали передачи тепловой энергии от теплового аккумулятора к сушильной камере выполнены в виде регулируемых гравитационных тепловых труб, оребренных в месте их расположения в сушильной камере.