Сушильна установка

Сушильна установка, що містить сушильну камеру, тепловий насос з охолоджувачемвипарником, вологовідокремлювачем, компресором, нагрівачем-конденсатором, дросельним вентилем, систему циркуляції сушильного агента, що містить калорифер, вентилятор, трипозиційні кла 3 36183 вентиль викидається в навколишнє середовище, хоча його температурний потенціал є ще достатньо високим. Також, при подачі у випарник тільки зовнішнього повітря енергетична ефективність використання теплонасосної установки дещо знижується, а також збільшується вірогідність обморожування випарника. Крім того, застосування високотемпературного сушильного агента в другому періоді сушіння може погіршити якість готового продукту. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення сушильної установки з тепловим насосним приладом шляхом додаткового встановлення камери охолодження і термовологостабілізації, рекуперативного теплообмінника та організації замкненого контуру циркуляції сушильного агента. Це дозволяє суттєво знизити енергетичні витрати за рахунок рекуперації теплоти відпрацьованого сушильного агента та утилізації теплоти висушеного термолабільного матеріалу, а також підвищення енергоефективності теплового насоса. Поставлена задача вирішується тим, що в сушильній установці, оснащеній сушильною камерою, тепловим насосом з охолоджувачемвипарником, волого-відокремлювачем, компресором, нагрівачем-конденсатором, дросельним вентилем, системою циркуляції сушильного агента, що містить калорифер, вентилятор, трьохпозиційні клапани для подачі і випуску сушильного агента, пов'язану з сушильною камерою, охолоджувачемвипарником та нагрівачем-конденсатором, згідно з винаходом, сушильна камера послідовно з'єднана по матеріалу з камерою охолодження і термовологостабілізації зневодненого продукту, система циркуляції сушильного агента є замкненою, в якій на лінії між камерою охолодження і термовологостабілізації та нагрівачем-конденсатором додатково встановлений рекуперативний теплообмінник, підключений також до виходу сушильного агента з сушильної камери, калорифер встановлюється між нагрівачем-конденсатором та сушильною камерою. Включення камери охолодження і термовологостабілізації та рекуперативного теплообмінника в систему циркуляції сушильного агента забезпечує підвищення температури сушильного агента перед нагрівачем-конденсатором за рахунок теплоти висушеного продукту та відпрацьованого сушильного агента, а організація замкненого циклу руху сушильного агента, якщо його тепловміст вище тепловмісту зовнішнього повітря, підвищує енергетичну ефективність теплового насоса. Температура і вологовміст осушеного відпрацьованого сушильного агента після випарникаохолоджувача досягають найнижчих у циклі значень, які можуть бути меншими, ніж для зовнішнього середовища, що суттєво збільшує енергетичну ефективність сушильної установки. Подача в калорифер газу попередньо підігрітого у камері охолодження, рекуперативному теплообміннику та нагрівачі-конденсаторі значно зменшує витрати енергії в калорифері для досягнення агентом необхідної максимальної температури у першому періоді сушіння. Зміна температури теплоносія в другому періоді сушіння здійснюється регулюван 4 ням потужності калорифера, навіть до його відключення на заключному етапі сушіння, коли вплив високих температур може погіршити якість майже готового продукту, що також забезпечує енергетичну ефективність процесу. На рис. 1 представлена схема запропонованої корисної моделі - сушильна установка з тепловим насосом; на рис. 2 - процеси обробки повітря, що використовується в якості сушильного агента, в I-d діаграмі вологого повітря. Установка містить послідовно з'єднані по сушильному агенту о холоджувач-випарник 1 з вологовідокремлювачем, вентилятор 7, камеру охолодження і термовологостабілізації 8 готового продукту, рекуперативний теплообмінник 4, підключений також до виходу сушильного агента з сушильної камери 5, нагрівач-конденсатор 6 і калорифер 9. Установка містить також тепловий насосний прилад, що включає компресор 3, нагрівачконденсатор 6, дросельний вентиль 2 та охолоджувач-випарник 1, в якому циркулює холодоагент. Сушильна камера 5 та камера охолодження і термовологостабілізації 8 встановлені послідовно по ходу руху зневоднюємого продукту. В установці передбачені трьохпозиційні клапани для випуску 10 і подачі 11 зовнішнього повітря. Установка працює наступним чином. Холодоагент, стиснений в компресорі 3 до тиску насичення, подається в конденсатор 6, де внаслідок фазового перетворення віддає теплоту сушильному агенту. Далі холодоагент дроселюється через регулювальний вентиль 2 до тиску, при якому потрапляє в охолоджувач-випарник 1 та випаровується за рахунок теплоти відпрацьованого сушильного агента. Сушильний агент в випарнику 1 охолоджується нижче точки роси, пари вологи, що в ньому містяться, конденсуються і конденсат відводиться (процес К-А-В на рис. 2). Якщо тепловміст сушильного агента вище тепловмісту зовнішнього повітря, осушене повітря направляється у вентилятор (7) і таким чином реалізується замкнений цикл сушильної установки. В протилежному випадку агент відводиться в навколишнє середовище через трихпозиційний клапан (10), і до вентилятора (7) повітря підводиться з навколишнього середовища через трихпозиційний клапан (11). Проходячи крізь вентилятор повітря потрапляє в камеру охолодження і термовологостабілізації 8, де відбирає теплоту від гарячого зневодненого матеріалу (В-С). Потім, проходячи крізь рекуперативній теплообмінник 4, повітря рекуперує теплоту сушильного агента (C-D), що ви ходить з сушильної камери 5. Далі повітря потрапляє в нагрівачконденсатор теплового насоса 6, де за рахунок теплоти конденсації холодильного агента нагрівається до температури 60-70°С (D-E), а проходячи крізь калорифер 9 повітря підвищує температуру до початкової температури процесу сушіння t0 (EF). Нагрітий сушильний агент охолоджується і поглинає вологу з матеріалу (F-H) в сушильній камері 5, після якої потрапляє в регенеративний теплообмінник 4, підігріваючи сушильний агент на шляху до конденсатора 6 (Н-К). Енергетичний коефіцієнт корисної дії будь-якої сушильної установки визначається відношенням 5 36183 η=Екор/Евитр , де Екор - питома корисно витрачена енергія, Евитр - питома загальна витрачена енергія. Корисно витрачена теплота Екор в процесі сушіння Екор=(r+qc)Δd, де r - питома теплота випаровування вільної вологи при даній температурі, qc - питома енергія зв'язаної вологи; Δd – зміна вологовмісту сушильного агенту. Доведемо, що запропонована сушильна установка дозволяє досягнути енергозбереження. Порівняємо дві установки, які працюють таким чином, що процеси зміни стану теплоносія при сушінні на I-d діаграмі (рис. 2) виглядають однаково, і тому корисно витрачена енергія для них однакова. Хай підведення теплоти до сушильного агента в першій установці здійснюється тільки в калорифері і складає q1=qкал,1=c(t0-t B), а в другій установці - в калорифері qкал,2, рекуперативному теплообмінни Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 ку qTО, камері охолодження і термовологостабіліза-ції qKО та конденсаторі теплової насосної установки (ТНУ) qTHУ і дорівнює q2=qкал,2+qТНУ+qТО+qКО=c(t0-tE)+C(tE-tD)+c(tD-tC)+c(tCtB)=c(t0-tB)=q1 . Теплота, що відводиться від висушеного матеріалу qKО та од відпрацьованого сушильного агента є утилізованою енергією. Теплота, що надходить з ТНУ qTHУ пов'язана з роботою компресора lTCH співвідношенням qТНУ=εlТСН, де ε коефіцієнт енергетичної ефективності ТНУ, причому ε>1. Тому qTHУ>lTCH і між витраченими енергіями Евитр,1=qкал,1 на перший і Eвитр,2 =qкал,2+lTCH на другій установці справедливе співвідношення Евитр,1>Евитр,2. Звідси випливає, що = Екор/Евитр,1