Гелиосушилка Советский патент 1986 года по МПК F26B3/28 

Изобретение относится к технике сушки, в частности к камерным гелиосушилкам, осуществляющим конвективную сушку материалов с использованием солнечного тепла, и может быть применено в сельском хозяйстве для сущки различных сельскохозяйственных продуктов, а также в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является 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 прямого солнечного излучения, общий вид.

Гелиосушилка, ориентированная в направлении запад-восток, содержит сушильную камеру 1, внутри которой эквидистанционно друг от друга размещены горизонтально расположенные суживающиеся отсасывающие воздуховоды 2. По длине суживающихся отсасывающих воздуховодов 2 эквидистанционно друг от друга выполнены окна 3 с регулирующими шиберами 4 или жалюзийными решетками (не показаны). Суживающиеся отсасывающие воздуховоды 2 сообщены между собой одним общим вертикальным стояком 5, подсоединенным к вентилятору 6, установленно.аду снаружи сушильной камеры 1. В вертикальном стояке 5 между суживающимися отсасывающими воздухе-водами 2 установлены запорные заслонки 7. Над решетчатым дном 8 сушильной камеры i вмонтировано двойное остекление 9. С северной стороны вдоль остекления 9 шарнирно установлен плоский откидной отражатель 10 с отражающей поверхностью, направленной к югу. Внутренние поверхности сушильной камеры 1 и суживающиеся отсасывающие воздуховоды 2 с шиберами 4 окрашены в темный цвет. Не требуется темная окраска суживающихся отсасывающих воздуховодов 2, если они вмонтированы в стенах сушильной камеры 1. С тыльной стороны плоский откидной отражатель 10 покрыт слоем 11 тепловой изоляции. 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 перемещения по высоте сушильной камеры 1. Рекомендуется ложный потолок 13 выполнить из эластичного пленочного воздухонепроницаемого материала. Верхнее ограждение (остекление) 9, а также северное и торцовые ограждения 14 изготовлены из теплоизолирующего материала, покрытого снаружи металлической обшивкой 15. В камерной гелиосушилке предусмотрена герметически закрываемая дверца 16 для загрузки высушиваемого материала {не показан) в рабочий объем сушильной камеры 1.

С южной стороны сушильной камеры 1 установлена вертикальная перегородка 17 из теплопроводящего материала.

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

и южным ограждением 18 целесообразно заполнить зазор между ними теплопроводящим связывающим материалом, образующим прослойку (не показана), например, из графитовой пасты или битума. В нижней и верхней части южного ограждения 18 с теплоприемником 19 выполнены циркуляционные отверстия 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 края остекления 22 вдоль ограждения 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 теплоизоляционной подложкой 24 под землей заполнено твердым, например галечным или травийным, теплоемким наполнителем, образуя соответственно надземный и подземный аккумуляторы 25 и 26 тепла. В верхней части вертикальной теплопроводящей перегородки 17 выполнен байпасирующий проем 27, снабженный откидной заслонкой 28.

Над тепловым аккумулятором 25 разме5 щен солнечный коллектор в виде параллельно расположенных одна над другой зачерненных сеток 29 с переменным размером ячеек, уменьшающимся в направлении солнечного излучения. 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 ляющими лопастями 33 и тангенциальным подводящим патрубком 34, подсоединенным к кольцевому воздухораспределителю 32 через отверстие, выполненное в обечайке 35. К теплоизолированному тангенциальному подводящему пат0 рубку 34 подсоединен теплоизолированный воздуховод 36 рециркуляционного воздуха с сообщающимся с ним нетеплоизолированным воздуходом 37 для атмосферного воздуха (фиг. 1, 3 и 4). Теплоизолированный воздуховод 36 рециркуляционного воздуха и

5 нетеплоизолированный воздуховод 37 атмосферного воздуха снабжены установленными в них заслонками (не показаны). Нагнетательный (рециркуляционный) воздуховод 36 за вентилятором 6 по ходу движения 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 рециркуляционного воздуховода 36 с наружной стороны снабжен цилиндрическим аккумулятором 40 тепла фазового превращения рабочего вещества 41, например парафина, битума, различных смол, других аморфных тел, солей и т. п., заполняющего рабочую емкость аккумулятора 40. Предусмотрены байпасирующий теплоизолированный воздуховод 42, концы которого соединены с рециркуляционным воздуховодом 36 перед и за аккумулятором 40 тепла фазового превращения, а также регулирующие заслонки 43 и 44, установленные в воздуховодах 36 и 42 (фиг. 2). Над кольцевым воздухораспредатителем 32 установлен концентратор 45 прямой солнечной радиации. Концентратор 45 составлен из не менее четырех вогнутых отражателей, например пленочных, натянутых на проволочный каркас 46 с внутренней стороны, сверху покрыт прозрачной пленкой 47 и имеет возможность поворота вокруг горизонтальной оси 48. Между концентратором 45 прямого солнечного излучения и кольцевым воздухораспределителем 32 размещен регулирующий светонепроницаемый экран 49 (фиг. 1, 2 и 6). Гелиосушилка работает следующим образом. Вращением следящего за солнцем концентратора 45 прямой солнечной радиации вокруг горизонтальной оси 48 и регулирующим светонепроницаемым экраном 49 регулируется радиационный поток солнечнаго тепла, направленного на зачерненные сетки 29 и нагревает их. При недостаточной интенсивности солнечной радиации или ее отсутствии подогрев зачерненных сеток 29 осуществляется от регулируемого источника 31 электроэнергии. Зачерненные сетки 29 в этом режиме функционируют как дублирующий нагреватель, выделяющий джоулевое тепло в результате пропускания через них регулируемого электрического тока, подаваемого источником 31 электроэнергии. Отсос отработанного воздуха из сушильной камеры 1 через окна 3 в горизонтальных суживающихся воздуховодах 2 и частичная рециркуляция отработанного воздуха через нагнетательный (рециркуляционный) или байпасирующий теплоизолированные воздуховоды 36 и 42 производится вентилятором 6. Регулирование количества отсасываемого из сушильной камеры 1 отработанного воздуха осуществляется регулирующими шиберами 4, установленными на окнах 3, а регулирование количества отработанного воздуха, пропускаемого через рециркуляционный и байпасирующий воздуховоды 36 и 42, соответственно - регулирующими заслонками 43 и 44. Перед тангенциальным вводом через патрубок 34 в полости воздухораспределителя 32, которые ограничены обечайкой 35 П-образного профиля, потоки рециркуляционного и атмосферного воздуха пропускаются через механические фильтры (не показаны), установленные соответственно внутри теплоизолированного воздуховода 36 для рециркуляционного воздуха и нетеплоизолированного воздуховода 37 для атмосферного воздуха. Это предохраняет зачерненные сетки 29 от засорения твердыми частицами, вызывающими повышение аэродинамического сопротивления и ухудшение теплоотдачи с поверхности зачерненных сеток 29 к омывающему их нагреваемому воздуху. Регулирование количества рециркуляционного и атмосферного воздуха происходит регулирующими заслонками (не показаны), установленными соответственно в конце теплоизолированного воздуховода 36 для потока рециркуляционного воздуха и внутри нетеплоизолированного воздуховода 37 для потока атмосферного воздуха. Смесь потоков рециркуляционного и атмосферного воздуха, поступающая в тангенциально подводящий патрубок 34 или один из этих потоков. ускоряется в суживающемся подводящем патрубке 34 и тангенциально вводится в П-образную полость обечайки 35, в которой размещены изогнутые направляющие лопасти 33 Обечайка 35 с П-образными воздушными полостями, имеющими в плане эллиптическую или круглую конфигурацию, придает воздуху вращательное движение. В закрученном потоке воздуха создается градиент центробежной силы, уменьшающейся от периферии к оси вращения потока. В соответствии с этим во входном сечении кольцевого воздухораспределителя 32 перераспредапяется количество закручиваемого воздуха таким образом, что вдоль оси вращения потока создается наиболее разреженная 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 краям с целью исключения теплового и электрического контакта между ними. Концентратор 45 прямой солнечной радиации снабжен одинарным прозрачным покрытием в виде тонкой эластичной пленки 47, натянутой сверху проволочного каркаса 46 и защищающей входное отверстие кольцевого воздухораспределителя 32 от атмосферных осадков. По ходу движения нагретого зачерненными сетками 29 воздуха размещены надземный (вспомогательный), а затем подземный (основной) галечные или гравийные аккумуляторы тепла 25 и 26. При недостаточно интенсивнои солнечной радиации или ее отсутствии, когда включается регулируемый источник 31 электроэнергии и зачерненные сетки 29, нагреваясь выделяют джоулевое тепло как дублирующий электронагреватель, открывается откидная заслонка 28. В таком режиме работы камерной гелиосушилки всасываемый приточный через зачерненнЕз1е сетки 29 и нагретый от них воздух, минуя тепловые аккумуляторы 25 и 26, байпасируется 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 загружается высушиваемЕз1м продуктом в специальных контейнерах, представляющих собой, например, тару в виде решетчатых ян;,иков (не показаны), штабелями размещенных внутри рабочего объема сушильной камеры 1. Высушиваемый материал целесообразнее распределить ярусными слоями на выдвижных перфориро1занных подах (не показаны), горизонтально расположенных эквидистанционно друг от друга по всей высоте рабочего объема сушильной камеры . Посредством горизонтальных суживающихся воздуховодов 2 с регулируемыми окнами 3 горячий свежий (приточный) воздух всасывается в рабочий объем сушильной камеры 1 через решетчатое дно 8 или байнасирующий проем 27. Совершая сложное трехмерное движение, сушащий воздух омывает высушиваемый материал со всех сторон, нагревает его, отбирая при этом влагу и, тем самым, производит высокоэффективную конвективную сушку. Отработанный, но все еще горячий воздух, отсасываемый горизонтальными суживающимися воздуховодами 2, затем поступает в KCfiTHJiHiop 6 и нагнетается им через теплоизолированный воздуховод 36 и (и.пи) 42 для рециркулируемого воздуха, пропускаемого соответственно через фазовый аккумулятор 40 тепла и (или) нараллельно с ним. Частично или полностью рециркулируемый восходящий поток отработанного воздуха через теплоизолированный воздуховод 36 поступает в теплоизолированный патрубок 34, ускоряется и тангенциально подводится им к воздухораспределителю 32, а затем цикл воздушного тракта повторяется. Зачерненные сетки 29 нагретые прямой 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. Горячий воздух, пропускаемый через тенловые аккумуляторы 25 и 26, нагревает твердый теплоемкий наполнитель этих аккумуляторов, например гальку или гравий, накапливая таким образом тепловую энергию.

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

суживающиеся воздух зв1)ды 2 ; шиберами 4, которые окрашены в черный увет и нагреваются прямыми и отраженными от отражателя 10 лучами солнца, проходящими через двойное остекленение 9. Расход воздуха, циркулируемого через верхние и нижние отверстия 20 и движущегося вдоль зачерненного теплоприемника 19, нагреваемого прямыми и отраженными откидным отражателем 23 лучами солнца, регулируется заслонками 21. Накопителем тепловой энергии является и аккумулятор 40 тепла фазового превращения рабочего вещества 41. В зависимости от количества высушиваемого материала регулируется рабочий объем сушильной камеры 1 перемещением ложного потолка 13 по вертикали. При этом участок вертикального стояка 5, размещенный выше ложного потолка 13, отключается запорной заслонкой 7, расположенной непосредственно над ложным потолком 13.

Следует отметить, что вместо параллельно расположенных одна над другой зачерненных сеток 29 можно использовать вращающиеся вокруг своей оси зачерненные нластины (не показаны), выполненные подобно жалюзийным пластинам из узких прямоугольных полос с отогнутыми кверху длинными краями. При этом нластины должны быть размещены также, как и зачерненные сетки 29, т. е. в параллельных плоскостях и с шагом между собой, постоянным в каждой плоскости и уменьшаюшимся в

направлении солнечного излучения. Такие нластины удобны в эксплуатации, но более металлоемки, чем сетки 29. Кроме того, пакет нагретых зачерненных сеток 29 характеризуется намного более интенсивной теплоотдачей к нагреваемому воздуху, чем пласины, что объясняется эффективной турбулизацией воздушного потока, пропускаемого через множество мелких ячеек.

В отличие от традиционных сушильных камер, в которых горячий сушащий воздух

находится под избыточным давлением, в пред.чагаемой камерной гелиосушилке давление горячего воздуха внутри всей системы до вентилятора ниже атмосферного. Следовательно, конвективные потери тепла в данной гелиосушилке сведены к минимуму тем, что

практически исключена утечка горячего воздуха, уносящего с собой безвозвратно теряемое тепло, а потенциал сушки возрастает за счет снижения парциального давления водяных 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. Достигается это тем, что каждая нагретая зачерненная сетка, расположенная 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, тыльная сторона которых является отражающей, а лицевая - поглощающей. Активные и пассивные солнечные воздухонагреватели (пакет лучепоглощающих сеток со следящим за солнцем концентратором, а также стена Тромба-Мишеля и верхнее двухслойное остекление с плоскими отражателями) вместе с аккумуляторами тепла повышают коэффициент улавливания теплового потока и запас тепла солнечной радиации. Равномерное омывание высушиваемого материала горячим отсасываемым воздухом и применение вспомогательного ложного потолка, наряду с вышеперечисленными достоинствами, обуславливают эффективность и экономичность процесса сушки. Вследствие этого повышается КПД установки, обеспечивающей получение качественного и недорогого конечного продукта.

Формула изобретения

. Гелиосушилка, содержащая сушильную камеру с опорой для высушиваемого материала, размещенный над камерой

«7

солнечный коллектор с воздухораспределителем, состоящим из двух обечаек, образующих сообщающиеся между собой посредством переточного окна полости, подключенные к воздуховодам рециркулирующего, наружного и приточного воздуха с регулирующими заслонками, аккумулятор тепла, заполненный твердым теплоемким наполнителем, примыкающий к стенке камеры, и вентилятор, отличающаяся тем, что, с целью

0 повыщения КПД, внутри камеры поярусно размещены горизонтальные отсасывающие воздуховоды переменного сечения, снабженные регулируемыми окнами и имеющие общий вертикальный стояк с заслонками перед каждым воздуховодом, камера дополнитель5 но снабжена ложным потолком, установленным с возможностью вертикального перемещения для изменения ее рабочего объема, а под воздухораспределителем солнечного коллектора дополнительно размещен набор

Q зачерненных сеток, подключенных к источнику электроэнергии.

2.Гелиосушилка по п. 1, отличающаяся тем, что над солнечным коллектором дополнительно установлен поворотный концентратор солнечного излучения, состоящий не

5 менее чем из четырех вогнутых отражателей и имеющий уменьшающееся в сторону солнечного коллектора поперечное сечение.

3.Гелиосушилка по п. 1, отличающаяся тем, что воздуховод рециркулирующего воздуха снабжен аккумулятором тепла фазо0 вого превращения.

I I М t I М I I I

Изобретение относится к технике сушки, в частности к камерным гелиосушилкам, осуществляющим конвективную сушку материалов с использованием солнечного тепла, и может быть применено в сельском хозяйстве для сушки различных сельскохозяйственных продуктов, а также в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет повысить КПД путем интенсификации нагрева сушащего воздуха. Гелиосушилка содержит сушильную камеру (СК) с решетчатым дном и суживающимися отсасывающими воздуховодами, имеющими регулируемые окна. Между решетчатым дном и потолком СК подвешен ложный потолок с возможностью вертикального перемещения по высоте СК. Под решетчатым дном и с одной стороны СК размещены соответственно подземный и надземный тепловые аккумуляторы с наполнителем. Рециркуляционный воздуховод снабжен аккумулятором тепла фазового превращения. Над тепловыми аккумуляторами 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 изоляции. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. 1С Oi 00 со