Солнечная сушилка (варианты)
Использование: в гелиотехнике, в частности в солнечных сушилках для сушки фруктов, овощей и другой продукции в индивидуальных и общественных хозяйствах. Сущность: солнечная сушилка содержит корпус 1, закрывающийся в рабочем состоянии герметично, с изоляцией 2 всех наружных стенок, кроме стенки 3. Стенка 3, обращенная к прозрачному покрытию 4, не изолируется. В корпусе размещена камера 5 для размещения лотков 6 с высушиваемым продуктом. Лотки размещены таким образом, что образуют ступенчатый канал 7 в виде конфузора для подвода воздуха к высушиваемому продукту и ступенчатый канал 8 в виде диффузора для отвода влажного воздуха. У стенки корпуса сушилки, противоположной прозрачному покрытию, размещено устройство для осушения воздуха в виде трубок 9 с водой, отделенное от сушильной камеры перегородкой 10. Вывод конденсата, стекающего с трубок, наружу осуществляется, например, с использованием сборника конденсата 11 и гидрозатвора 12. В качестве устройства для осушения воздуха может служить также мембрана (например, из плотного брезента), пропускающая водяной пар из воздуха сушилки наружу, либо фильтр с наполнителем, поглощающим водяные пары (например, селикагель). 3 ил.
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности, к солнечным сушилкам, и может быть использовано для сушки фруктов, овощей и другой продукции в индивидуальных и общественных хозяйствах.
Известны солнечные сушилки с камерами для высушивания продукта с искусственным протоком воздуха, выбрасываемого наружу полностью [1-4] или частично [5] Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является гелиосушилка [6] содержащая корпус, гелиоприемник с прозрачным покрытием, сушильную камеру и установленную в ней изогнутую перегородку, одна сторона которой расположена параллельно стенке камеры с образованием вертикального воздушного канала, а также с зазором друг от друга, размещенные в камере лотки для высушиваемого продукта с образованием канала для подвода и канала для отвода воздуха. В пространстве камеры, образованном изогнутой перегородкой и обращенном у гелиоприемнику, расположены лотки, а с другой стороны - вертикальный воздушный канал для рециркулирующего воздуха. Общим недостатком как аналогов, так и прототипа является то, что воздух забирается, снаружи нагревается, проходит через высушиваемый продукт или специальные каналы и выбрасывается наружу. Это приводит к снижению эффективности работы сушилки за счет больших потерь теплоты с уходящим воздухом. Кроме этого, при проточной системе для предотвращения загрязнения высушиваемого продукта пылью и т.п. требуется хорошая фильтрация воздуха. В основу изобретения поставлена задача создания конструкции солнечной сушилки, которая позволит более эффективно использовать солнечную энергию, уменьшить загрязнение высушиваемого продукта. Поставленная задача решается тем, что в солнечной сушилке, содержащей корпус, гелиоприемник и сушильную камеру с установленной в ней изогнутой перегородкой, одна сторона которой расположена параллельно стенке камеры с образованием вертикального воздушного канала, а также поярусно размещенные в камере лотки для высушиваемого продукта с образованием канала для подвода и канала для отвода воздуха, корпус выполнен герметично закрывающимся одна сторона изогнутой перегородки параллельная стенке камеры установлена около задней ее стенки, а другая сторона расположена параллельно днищу камеры, лотки в камере установлены ступенчато по отношению к гелиоприемнику, а канал для подвода к ним воздуха выполнен в виде конфузора, для отвода воздуха от лотков в виде диффузора, при этом в вертикальном воздушном канале дополнительно установлено устройство для осушения воздуха в виде вертикальных трубок теплообменника. Согласно второму варианту изобретения в расположенном над вертикальным воздушным каналом отверстие корпуса размещено устройство для осушения воздуха в виде полупроницаемой мембраны, например, плотного брезента. Согласно третьему варианту изобретения в верхней части вертикального воздушного канала размещено устройство для осушения воздуха в виде фильтра с наполнителем из вещества поглощающего влагу, например, селикагелем. Объединение трех технических решений в одну заявку связано с тем, что три отдельные конструкции решают одну и ту же задачу уменьшения потерь теплоты с помощью разных по конструкции устройств для осушения воздуха, которые функционально равноценны и позволяют обеспечить подачу к высушиваемому продукту осушенного чистого воздуха и не могут быть объединены в один пункт формулы изобретения. Заявляемые технические решения отличаются от прототипа тем, что корпус выполнен герметично закрывающимся и разделенным перегородкой на сушильную камеру и устройство для осушения воздуха. Лотки размещены ступенчато и образуют канал подвода воздуха в виде конфузора и канал отвода воздуха в виде диффузора. Эти конструктивные особенности отсутствуют у прототипа и позволяют обеспечить эффективную работу сушилки с замкнутой системой циркуляции воздуха. Устройство для осушения воздуха по первому варианту позволяет сконденсировать на трубках влагу из воздуха и вывести ее наружу; по второму варианту полупроницаемая мембрана пропускает пары наружу за счет разности парциальных давлений пара внутри сушилки и в атмосферном воздухе; по третьему варианту пары воды поглощаются фильтром с селикагелем, и после доведения высушиваемого продукта до кондиции наполнитель регенерируется и становится готовым к дальнейшей работе. На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигаемым техническим результатом. Благодаря данной совокупности существенных признаков удалось создать солнечную сушилку с замкнутой системой циркуляции воздуха, обеспечивающей повышение тепловой эффективности и чистоты продукта. На фиг. 1 изображена сушилка с устройством осушения циркулирующего воздуха в виде заполненных водой трубок; на фиг. 2 сушилка с устройством осушения воздуха в виде полупроницаемой мембраны; на фиг. 3 сушилка с устройством осушения воздуха в виде фильтра с селикагелем. Солнечная сушилка на фиг. 1 содержит корпус 1, закрывающийся в рабочем состоянии герметично, с изоляцией 2, всех наружных стенок, кроме стенки 3. Стенка 3, обращенная к прозрачному покрытию 4 не изолируется. В корпусе размещена камера 5 для размещения лотков 6 с высушиваемым продуктом. Лотки размещены поярусно таким образом, что образуют к высушиваемому продукту и ступенчатый канал 8 и виде диффузора, для отвода влажного воздуха. Все лотки изготовлены одинаковыми по размеру. У стенки корпуса сушилки, противоположной прозрачному покрытию, размещено устройство для осушения воздуха в виде трубок 9 с водой, отделенное от сушильной камеры перегородкой 10. Вывод конденсата, стекающего с трубок, наружу осуществляется, например, с использованием сборника конденсата 11 и гидрозатвора 12. Изображенная на фиг. 2 солнечная сушилка отличается от изображенной на фиг. 1, только конструкцией устройства для осушения воздуха, которое представляет собой полупрозрачную мембрану 21, которая отделена от камеры перегородкой 22 и водяные пары 23 из корпуса сушилки наружу. Конструктивные узлы, обозначенные позициями 13-20 аналогичны по конструкции и выполняют те же функции, что и узлы, обозначенные поз. 1-8 на фиг. 1. На фиг. 3 изображена солнечная сушилка, которая отличается от изображенной на фиг. 1, конструкцией устройства для осушения воздуха на фиг. 1, конструкцией устройства для осушения воздуха в виде фильтра 32 с наполнителем, поглощающим водяные пары и отделенном от сушильной камеры перегородкой 33. Перегородка на фиг. 1, 2, 3 поз. 10 (22, 33) представляет собой пластину определенной формы (по чертежу), которая обеспечивает циркуляцию воздуха. Солнечная сушилка работает следующим образом. В лотки 6 (18, 29) засыпается подлежащий сушке продукт, сушилка герметично закрывается, ориентируется прозрачным покрытием 4 (16-27) на юг. Воздух в сушильной камере 5 (17, 28) нагревается солнечной энергией радиационно-конвективным путем от пластины гелиоприемника 3 (15, 26). За счет того, что лотки несколько выдвинуты один относительно другого, организован ступенчатый канал 7 (19, 30), который обеспечивает хорошую аэродинамику обтекания высушиваемого продукта и сохраняет постоянство скорости воздуха по высоте сушилки. Канал для прохода воздуха 8 (20, 31) после обдувания лотков расширяется к верху, обеспечивает постоянство скорости воздуха и уменьшение аэродинамического сопротивления воздушного тракта. Увлажненный воздух поступает в устройство осушения воздуха. Один из вариантов устройства это трубки 9 с водой. Водяной пар из воздуха конденсируется на трубках, температура поверхности которых ниже температуры насыщения, стекает в сборник 11 и выводится наружу. Осушенный воздух подается к лоткам. При конденсации паров воды из влажного воздуха уменьшается удельный объем воздуха, что приводит к уменьшению аэродинамического сопротивления и увеличению скорости циркуляции воздуха, за счет некоторого вакуумирования в устройстве осушения воздуха и подсоса дополнительного количества воздуха из сушильной камеры. При использовании полупроницаемой мембраны 21 (фиг. 2) в качестве устройства для осушения воздуха пары воды 23 выводятся наружу за счет разности парциальных давлений водяного пара внутри сушилки и снаружи. В остальном сушилка работает также как и изображенная на фиг. 1. Сушилка с устройством осушения воздуха в виде фильтра с наполнителем (например, селикагель), поглощающим водяные пары, изображена на фиг. 3. Конструктивные узлы обозначены поз. 24-31 соответствуют по исполнению и функциональным особенностям узлам поз. 1-8, изображенным на фиг. 1. Фильтр 32 с наполнителем отделен от сушильной камеры перегородкой 33, не доходящей до верха и днища корпуса. Движущей силой, обеспечивающей циркуляцию воздуха является разность плоскостей воздуха в нижней, более холодной, и верхней нагретой части сушилки, а также уменьшение удельных объемов влажного воздуха в устройстве осушения. Причем при использовании в качестве устройства для осушения воздуха труб с холодной водой скорость циркуляции выше за счет некоторого охлаждения воздуха. Металлические трубки с водой (например, две штуки), температура которой ниже температуры воздуха в сушилке, размещены у тыльной, неосвещенной солнцем стенки. На поверхности этих трубок происходит конденсация водяных паров из циркулирующего в замкнутом контуре воздуха, конденсат стекает по поверхности трубок в сборник конденсата и выводится через гидрозатвор наружу. Количество воды, прокачиваемое через трубки можно оценить расчетом (например, при сушке яблок). Массовая доля влаги в яблоках [7] W1 86,6% Массовая доля влаги в сушеных яблоках [1] W2 20% Вместимость сушилки (по весу исходного продукта G 10 кг Количество влаги, подлежащей удалению gвл. G(W1 W2)/100 10(86,8-20)/100=6,68 кг Время сушки [1]= 12 ч = 43200 c 12ч 43200с
Количество теплоты, необходимое для выпаривания влаги
Q gвл.r 6,682500 16700 кДж,
где
r 2500 кДж/кг скрытая теплота парообразования. Продолжительность облучения сушилки Солнцем в течение дня принимаем
1= 6 ч.
Количество теплоты, выделяющейся ежедневно при конденсации влаги на трубах, которое необходимо вывести из сушилки
Повышение температуры воды в трубке
tв= 20C.
Количество воды, которое необходимо прокачать через трубки за день работы сушилки
Таким образом, сравнительно небольшой проток воды обеспечивает конденсацию влаги и циркуляцию воздуха. Данные конструкции обладают следующими преимуществами. 1. Повышается тепловая эффективность солнечной сушилки. При разомкнутой системе работы сушилки (прототипа) отработанный влажный воздух удаляется в атмосферу, а в предложенной обеспечена герметичность конструкции и замкнутый контур циркуляции воздуха, что сохраняет теплоту воздуха. 2. Растет скорость циркуляции воздуха в сушилке и, следовательно, скорость сушки. В устройстве осушения воздуха происходит удаление паров воды, при этом уменьшается удельный объем воздуха (и уменьшается аэродинамическое сопротивление). При уменьшении удельного объема воздуха в устройстве осушения воздуха происходит некоторое вакуумирование и подсос дополнительного количества влажного воздуха из сушильной камеры, что приводит к усилению циркуляции воздуха, лучшему обдуванию высушиваемого продукта и увеличению скорости сушки. 3. Обеспечивается чистота высушиваемого продукта за счет циркуляции воздуха по замкнутому контуру. Происходит некоторое вакуумирование и подсос дополнительного количества влажного воздуха из сушильной камеры, что приводит к усилению циркуляции воздуха, лучшему обдуванию высушиваемого продукта и увеличению скорости сушки. 3. Обеспечивается чистота высушиваемого продукта за счет циркуляции воздуха по замкнутому контуру.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 16-2002
Извещение опубликовано: 10.06.2002