Пристрій для конвективного сушіння речовини

Реферат: UA 99382 U UA 99382 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до осушувальної техніки і може бути використана для сушіння різних речовин, наприклад продовольчої або непродовольчої сировини, вологої білизни після прання тощо. Відомий пристрій [Снежкин Ю.Ф., Чалаев Д.М., Дабижа Н.А. Обезвоживание коллоидных капиллярно-пористых материалов в условиях высоковлажной окружающей среды // Тр. V Минского межд. Форума по тепло- и массобмену. - Минск, 2004. - С. 256-258] містить герметичну сушильну камеру, в якій розміщений візок з полицями для продукту і теплонасосний сушильний агрегат. Теплонасосний агрегат включає холодильний компресор, випарник з системою відводу конденсату, рекуперативний теплообмінник "повітря-повітря" і двосекційний повітряний конденсатор, одна з секцій якого розміщена поза сушильною камерою. Особливістю цього відомого пристрою є те, що він містить лише один компресійний тепловий насос, у якого частина його тепловиділяючої частини (одна із секцій повітряного конденсатора) не вступає в тепловий контакт з рухомим сушильним агентом. Інші відомі пристрої [Акулич П.В. Расчеты сушильных и теплообменных установок / П. В. Акулич. - Минск: Беларус. навука, 2010. - 443 с., С. 416, рис. 12.14 б, в, г.] також містять тільки один компресійний тепловий насос. Найближчим аналогом є відомий пристрій [патент РФ № 112987 на полезную модель "Установка для конденсационной сушки материалов", МПК F26B 9/06, 27.01.2012], який зокрема містить канал для руху сушильного агента, сполучену з каналом камеру сушки для розміщення в ній і обдування сушильним агентом осушуваної речовини, принаймні один вентилятор для створення потоку сушильного агента через канал і камеру сушки, принаймні два теплових насоси з їх теплообмінними частинами. Особливостями цього пристрою є те, що він містить два окремі замкнені канали. В першому із каналів (повітропроводі, що являє собою замкнений контур) циркулює сушильний агент, а в іншому каналі (стабілізаційному контурі) циркулює інший теплоносій. І у обох термоелектричних теплових насосів їх теплообмінні частини знаходяться в різних, не сполучених між собою каналах. Ці особливості обмежують можливість збільшення енергоефективності роботи такого типу пристроїв. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення енергоефективності роботи пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для конвективного сушіння речовини містить канал, який призначений для руху сушильного агента (наприклад повітря), сполучену з каналом камеру сушіння для розміщення в ній і обдування сушильним агентом осушуваної речовини, принаймні один вентилятор для створення потоку сушильного агента через канал і камеру сушіння, принаймні два теплових насоси, з їх теплообмінними частинами (наприклад радіаторами), згідно з корисною моделлю, хоча б у двох теплових насосів обидві теплопоглинаюча і тепловиділяюча теплообмінні частини кожного з цих обох теплових насосів розміщуються в каналі. Використання цього рішення дасть змогу отримати технічний результат - підвищення енергоефективності роботи пристрою. Крім цього використання цього рішення може дати і інший технічний результат. В деяких випадках це рішення дасть змогу спростити конструкцію пристрою або розширити інтервал можливих значень абсолютної вологості сушильного агента, що подається в камеру сушіння пристрою. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На кресленнях зображено: на фіг. 1 - схема одного з прикладів практичного втілення пропонованої корисної моделі пристрою, що зокрема містить два теплові насоси і виконані у вигляді замкненого контуру каналу разом із камерою сушіння; на фіг. 2 - схема попереднього (представленого на фіг. 1 прикладу практичного втілення пропонованої корисної моделі пристрою в режимі із зміненими на протилежні напрямами потоку сушильного агента і теплових потоків через теплові насоси. на фіг. 3 - схема одного з прикладів практичного втілення пропонованої корисної моделі пристрою, що зокрема містить приклад розгалуженого каналу; на фіг. 4 - схема одного з прикладів практичного втілення пропонованої корисної моделі пристрою, що зокрема містить більше двох теплових насосів; на фіг. 5 - схема одного з прикладів практичного втілення пропонованої корисної моделі пристрою, що зокрема містить виконані у вигляді розімкненого контуру канал разом із камерою сушіння; 1 UA 99382 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 на фіг. 6 - схема одного з прикладів практичного втілення пропонованої корисної моделі пристрою, що зокрема містить теплові насоси, у яких не всі їх теплообмінні частини знаходяться в каналі. У корисній моделі можуть використовуватися різні теплові насоси (наприклад термоелектричні), в тому числі і такі, що дозволяють змінювати величину і напрямок теплового потоку через кожний окремо взятий тепловий насос. У пристрої канал разом із камерою сушіння можуть бути виконані як у вигляді замкненого контуру, так і у вигляді розімкненого контуру. Канал пропонованого пристрою може бути як не розгалуженим так і розгалуженим. В пристрої використовується принаймні один вентилятор (наприклад такий, що дозволяє змінювати величину і напрямок потоку сушильного агента). Величина і напрямок теплового потоку через кожний окремо взятий тепловий насос можуть змінюватися у процесі роботи пропонованого пристрою. Величина і напрямок потоку сушильного агента також можуть змінюватися у процесі роботи пропонованого пристрою. Приклад практичного втілення корисної моделі, схема якого зображена на фіг. 1, містить канал 1 для руху сушильного агента, сполучену з каналом камеру сушіння 2 для розміщення в ній і обдування сушильним агентом осушуваної речовини 3, вентилятор 4 для створення потоку 5 сушильного агента через канал і камеру сушіння, тепловий насос 6 з його теплообмінними частинами 7 і 8, тепловий насос 9 з його теплообмінними частинами 10 і 11. Позиціями 12-14 позначений сушильний агент на різних етапах (свого) руху. У цьому прикладі пропонованого пристрою всі теплообмінні частини 7, 8, 10 і 11 обох теплових насосів 6 і 9 знаходяться в каналі 1. Працює пристрій наступним чином. Вентилятор 4 створює потік 5 сушильного агента 12-14 в каналі 1 і камері сушіння 2. Сушильний агент 12, рухаючись в каналі, послідовно приходить в тепловий контакт з теплопоглинаючою частиною 7 теплового насоса 6, теплопоглинаючою частиною 10 теплового насоса 9 і при цьому охолоджується. Якщо температура сушильного агента при охолодженні зменшується нижче за температуру точки роси, то утворюється конденсат, і абсолютна вологість сушильного агента при цьому зменшується. Охолоджений і осушений таким чином сушильний агент 13 рухається по каналу далі і при цьому послідовно приходить в тепловий контакт з тепловиділяючою частиною 11 теплового насоса 9, тепловиділяючою частиною 8 теплового насоса 6 і при цьому нагрівається. Осушений і нагрітий таким чином сушильний агент 14 далі надходить в камеру сушіння 2, де він обдуває і осушує речовину. При осушенні речовини абсолютна вологість сушильного агента зростає. Далі сушильний агент виходить із камери сушіння і цикл повторюється. Режим роботи цього прикладу пропонованого пристрою залежить від параметрів теплових насосів, що використовуються, режимів роботи цих теплових насосів, параметрів теплоізоляції елементів пристрою. Використання цього прикладу пропонованого пристрою, у порівнянні з прототипом, дасть можливість: спростити конструкцію за рахунок відсутності другого окремого каналу, що утворює замкнений контур для циркуляції теплоносія і відсутності відповідного вентилятора у цьому контурі; зменшити енергозатрати при однакових умовах роботи пристроїв; розширити діапазон можливих значень абсолютної вологості сушильного агента при однакових енергозатратах пристроїв. На фіг. 2 проілюстрована робота цього ж прикладу практичного втілення пропонованого пристрою в режимі із зміненими на протилежні напрямами потоку сушильного агента і теплових потоків через теплові насоси. Позначення елементів схеми на фіг. 1 і фіг. 2 однакові. Приклад практичного втілення корисної моделі, схема якого зображена на фіг. 3 відрізняє від прикладу практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 1 тільки наявність прикладу розгалуженого каналу. Позначення елементів схеми на фіг. 1 і фіг. 3 однакові. Приклад практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 4 відрізняється від прикладу практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 1, тільки використанням теплових насосів загальною кількістю n більше двох. Приклад практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 4, містить канал 1 для руху сушильного агента 18-20, сполучену з каналом камеру сушіння 2 для розміщення в ній і обдування сушильним агентом осушуваної речовини 3, вентилятор 4 для створення потоку 5 сушильного агента через канал і камеру сушіння, теплові насоси 6, 9, 12, 15 загальною кількістю n, кожен з яких має теплообмінні частини 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 17. 2 UA 99382 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У цьому прикладі пропонованого пристрою всі теплообмінні частини всіх теплових насосів знаходяться в каналі. Працює цей приклад практичного втілення пропонованого пристрою подібно до прикладу практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 1, наступним чином. Вентилятор 4 створює потік 5 сушильного агента 18-20 в каналі 1 і камері сушіння 2. Сушильний агент 18, рухаючись в каналі, послідовно приходить в тепловий контакт з теплопоглинаючою частиною 7 першого теплового насоса 6, теплопоглинаючою частиною 10 другого теплового насоса 9, і так далі, теплопоглинаючою частиною 13 (n-1)-го теплового насоса 12, теплопоглинаючою частиною 16 n-го теплового насоса 15 і при цьому охолоджується. Якщо температура сушильного агента при охолодженні зменшується нижче за температуру точки роси, то утворюється конденсат, і абсолютна вологість сушильного агента при цьому зменшується. Охолоджений і осушений таким чином сушильний агент 19 рухається по каналу далі і при цьому послідовно приходить в тепловий контакт з тепловиділяючою частиною 17 n-го теплового насоса 15, тепловиділяючою частиною 14 (n-1)-го теплового насоса 12, і так далі, тепловиділяючою частиною 11 другого теплового насоса 9, тепловиділяючою частиною 8 першого теплового насоса 6 і при цьому нагрівається. Осушений і нагрітий таким чином сушильний агент 20 далі надходить в камеру сушіння 2, де він обдуває і осушує речовину. При осушенні речовини абсолютна вологість сушильного агента зростає. Далі сушильний агент виходить із камери сушіння і цикл повторюється. Режим роботи цього прикладу пропонованого пристрою залежить від параметрів теплових насосів, що використовуються, режимів роботи цих теплових насосів, параметрів теплоізоляції елементів пристрою. У випадку, коли кількість теплових насосів n дорівнює 2 цей приклад тотожний прикладові за схемою зображеною на фіг. 1. Приклад практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 5, відрізняється від прикладу практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 4, зокрема приклад виконання каналу разом із камерою сушіння у вигляді розімкненого контуру, а також застосування двох вентиляторів. Приклад практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 5 містить канал 1 для руху сушильного агента 18-21, сполучену з каналом камеру сушіння 2 для розміщення в ній і обдування сушильним агентом осушуваної речовини 3, два вентилятори 4 для створення потоку 5 сушильного агента через канал і камеру сушіння, теплові насоси 6, 9, 12, 15 загальною кількістю n, кожен з яких має теплообмінні частини 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 17. Працює цей приклад практичного втілення пропонованого пристрою наступним чином. На вхід пристрою подається сушильний агент з навколишнього середовища. Вентилятори 4 створюють потік 5 сушильного агента 18-21 в каналі 1 і камері сушіння 2. Сушильний агент 18, рухаючись в каналі, послідовно приходить в тепловий контакт з тепловиділяючою частиною 17 першого теплового насоса 15, тепловиділяючою частиною 14 другого теплового насоса 12, і так далі, тепловиділяючою частиною 11 (n-1)-го теплового насоса 9, тепловиділяючою частиною 8 n-го теплового насоса 6 і при цьому нагрівається. Нагрітий таким чином сушильний агент 19 далі надходить в камеру сушіння 2, де він обдуває і осушує речовину. При осушенні речовини абсолютна вологість сушильного агента зростає. Далі сушильний агент виходить із камери сушіння. Після камери сушіння зволожений сушильний агент 20 рухається по каналу далі і при цьому послідовно приходить в тепловий контакт з теплопоглинаючою частиною 7 n-го теплового насоса 6, теплопоглинаючою частиною 10 (n-1)-го теплового насоса 9, і так далі, теплопоглинаючою частиною 13 другого теплового насоса 12, теплопоглинаючою частиною 16 першого теплового насоса 15 і віддає частину теплової енергії (охолоджуючись при цьому) через теплові насоси сушильному агенту, який в цей час нагрівається в іншій частині каналу. Якщо температура сушильного агента при охолодженні зменшується нижче за температуру точки роси, то утворюється конденсат (теплова енергія, яка при цьому виділяється, також через теплові насоси використовується для нагрівання сушильного агента в іншій частині каналу). Далі сушильний агент 21 виводиться з пристрою в навколишнє середовище. Режим роботи цього прикладу пропонованого пристрою залежить від параметрів теплових насосів, що використовуються, режимів роботи цих теплових насосів, параметрів теплоізоляції елементів пристрою. Зокрема, якщо необхідно зменшити температуру сушильного агента, що надходить з навколишнього середовища в пристрій перед його подачею в камеру сушіння, то напрям теплового потоку через теплові насоси змінюється на протилежний (наприклад в термоелектричних теплових насосах цього можна досягти зміною напряму електричного струму, що проходить через ці теплові насоси). Таким чином, цей приклад практичного втілення пропонованого пристрою дозволяє регулювати температуру сушильного агента перед його 3 UA 99382 U 5 10 15 20 25 30 35 подачею в камеру сушіння і завдяки розміщенню всіх теплообмінних частин всіх теплових насосів в каналі підвищити енергоефективність роботи пристрою. Приклад практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 6 відрізняється від прикладів практичного втілення пропонованого пристрою, схеми яких зображені на фіг. 1-5, зокрема тим, що не у всіх теплових насосів всі їх теплопоглинаючі і тепловиділяючі теплообмінні частини знаходяться в каналі. Приклад практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 6 містить канал 1 для руху сушильного агента 30-36, сполучену з каналом камеру сушіння 2 для розміщення в ній і обдування сушильним агентом осушуваної речовини 3, два вентилятори 4 для створення потоку 5 сушильного агента через канал і камеру сушіння, тепловий насос 6, у якого одна його теплообмінна частина 8 знаходиться в каналі, а інша його теплообмінна частина 7 не знаходиться в каналі і приведена в тепловий контакт з навколишнім середовищем, теплові насоси 9, 12 загальною кількістю n, кожен з яких має теплообмінні частини 10, 11, 13, 14, які всі знаходяться в каналі, теплові насоси 15, 18 загальною кількістю m, кожен з яких має теплообмінні частини 16, 17, 19, 20, які всі знаходяться в каналі, теплові насоси 21, 24 загальною кількістю k, кожен з яких має теплообмінні частини 22, 23, 25, 26, які всі знаходяться в каналі, тепловий насос 27, у якого одна його теплообмінна частина 28 знаходиться в каналі, а інша його теплообмінна частина 29 не знаходиться в каналі і приведена в тепловий контакт з навколишнім середовищем. Кількість теплових насосів 9, 12, 15, 18, 21, 24 (у яких обидві теплопоглинаюча і тепловиділяюча теплообмінні частини кожного з цих теплових насосів знаходяться в каналі) n + m + k може бути більшою або рівною 2. У цьому прикладі теплові насоси 6 і 27 розширюють можливості регулювання і стабілізації температурного і вологісного режиму роботи пристрою. Основним призначенням n теплових насосів 9, 12 є осушення сушильного агента і їх дія аналогічна до дії наведеної в описі прикладу практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 4. Основним призначенням m теплових насосів 15, 18 є регулювання температури сушильного агента перед його подачею в сушильну камеру і їх дія аналогічна до дії наведеної в описі прикладу практичного втілення пропонованого пристрою, схема якого зображена на фіг. 5. Основне призначенням k теплових насосів 21, 24 таке ж як і у n теплових насосів 9, 12, але для випадку, коли напрям потоку сушильного агента протилежний (по відношенню до вказаного на фіг. 6). При вказаному на фіг. 6 напрямі потоку сушильного агента k теплових насосів 21, 24 знаходяться у відключеному стані, а n теплових насосів 9, 12 - працюють. При протилежному (до вказаного на фіг. 6) напрямі потоку сушильного агента k теплових насосів 21, 24 працюють, а n теплових насосів 9, 12 знаходяться у відключеному стані. У цьому прикладі канал разом із камерою сушіння можуть являти собою як розімкнений контур, так і замкнений (на фіг. 6. показано пунктиром) контур. Практичне втілення пропонованого пристрою може здійснюватися також і за іншими схемами відповідно до формули корисної моделі. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Пристрій для конвективного сушіння речовини, що містить канал для руху сушильного агента, сполучену з каналом камеру сушіння для розміщення в ній і обдування сушильним агентом осушуваної речовини, принаймні один вентилятор для створення потоку сушильного агента через канал і камеру сушіння, принаймні два теплових насоси з їх теплообмінними частинами, який відрізняється тим, що хоча б у двох теплових насосів обидві теплопоглинаюча і тепловиділяюча теплообмінні частини кожного з цих обох теплових насосів знаходяться в каналі. 4 UA 99382 U 5 UA 99382 U 6 UA 99382 U 7 UA 99382 U 8 UA 99382 U 9 UA 99382 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10