Спосіб переробки органічних відходів

Реферат: Спосіб переробки органічних відходів включає зовнішній вплив на них, конденсацію парів і видалення конденсату. Видалення парів виконують шляхом адіабатичного розширення при температурі не більше температури інверсії парів. Зовнішній вплив на органіку здійснюють 2 ультразвуком з інтенсивністю (12±2) Вт/см на частотах порядку 100 кГц при тиску в камері (50±10) мм рт. ст., а для розширення парів їх пропускають через дросельний канал. UA 94952 U (54) СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ UA 94952 U UA 94952 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до екологічної безпеки й екосанітарії й може бути використана для переробки й утилізації органічних побутових відходів, а також природної органіки. Відомий спосіб переробки за допомогою вакуумного сушіння харчових продуктів до залишкової вологості не більше 5 %, що характеризується тим, що випарювання води ведеться при нагріванні до температури 30-50 °C шляхом впливу регульованих імпульсів інфрачервоного випромінювання й керованому ступені розрядження в герметичній вакуумній камері при тиску 48кПа [1]. Недолік способу полягає в складності апаратурної реалізації (система вібрації, застосування імпульсів інфрачервоного випромінювання, використання проточної холодної води з регульованою витратою) і неможливості автономної роботи установки, створеної по цьому способу. Відомий спосіб вакуумного сушіння матеріалів, що включає їх кондуктивне нагрівання на полицях, що підігріваються, і відвід конденсату [2]. Сушіння ведуть у дві стадії, при цьому на першій стадії тиск знижують до значення, відповідного до температури насичення парів вихідного матеріалу, але не нижче значення тиску потрійної точки води, і підтримують його на цьому рівні, після режиму тиску, що встановився, до матеріалу підводять тепло при температурі полиць, що не перевищує гранично припустиму температуру матеріалу, на другій стадії температуру полиць підтримують на тому ж рівні, а вакуум знижують до 0,5 мм рт. ст. або нижче. Недоліками способу є використання високого температурного потенціалу джерела енергії при сушінні через однобічне підведення енергії до шару продукту, що висушується, і високого термічного опору переходу "продукт - поверхня полиць", що нагрівається, складність технічної реалізації періодичного зниження тиску у вакуумній камері для охолодження продукту і його наступного нагрівання при визначенні завершеності першої стадії сушіння з подальшим зниженням тиску до 0,5 мм рт. ст., що приводить до високої собівартості висушеного продукту. Відомий спосіб акустичного сушіння капілярно-пористих матеріалів, у якому з осушуваного матеріалу видаляють вологу під дією акустичного поля, яким впливають на осушуваний матеріал циклічно, з паузами між циклами [3]. Недоліком даного способу є недостатнє використанням акустичної енергії. Відомий спосіб акустотермічного сушіння матеріалів [4], який здійснюють циклічно, у кожному циклі попередньо нагріваючи осушуваний матеріал і впливаючи потім на нього акустичним полем. При осушенні матеріалу використовують акустичне поле із частотою не менше 70 Гц. Недолік способу полягає в тому, що за час акустичного сушіння збільшення підведення вологи при попередньому нагріванні дошки не встигає виявитися, що робить малоефективним цей спосіб сушіння. Відомий спосіб переробки органічних відходів шляхом зброджування органічних відходів в установці [5]. Недоліком цього способу є дуже складна установка, яка реалізує даний спосіб. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб вакуумного сушіння органічних речовин [6]. У даному технічному рішенні органічну речовину нагрівають у камері (до температури 100 °C+10°) у режимі "киплячого шару" води, що утворюються пари, видаляють із -2 камери нагрівання за допомогою безперервної вакуумної відкачки (вакуум 10 мм рт. ст.), які потім конденсуються на попередньо охолоджених панелях. Конденсат збирають у герметичний резервуар, а сублімовану органічну речовину витягають із камери нагрівання для подальшої переробки (зокрема, здрібнювання, гранулювання). Недоліками способу, взятого як прототип, є значні витрати енергії на нагрівання речовини й випарювання води зі значної маси органіки й витрати енергії на охолодження пристрою конденсації, великий час технологічного процесу переробки. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити спосіб переробки органічних відходів шляхом безінерційного ультразвукового впливу на органіку, що дозволяє зменшити витрати енергії на нагрівання речовини йвипарювання води зі значної маси органіки й на охолодження пристрою конденсації, знизити час технологічного процесу переробки. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки органічних відходів, що включає зовнішній вплив на них, конденсацію парів і видалення конденсату, видалення парів виконують шляхом адіабатичного розширення при температурі не більше температури інверсії парів, причому зовнішній вплив на органіку здійснюють ультразвуком з інтенсивністю (12±2) 2 Вт/см на частотах порядку 100 кГц при тиску в камері (50±10) мм рт. ст., а для розширення парів їх пропускають через дросельний канал. 1 UA 94952 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Таким чином, видалення парів шляхом адіабатичного розширення при температурі не більше температури інверсії парів, зовнішній вплив на органіку ультразвуком з інтенсивністю 2 (12±2) Вт/см на частотах порядку 100 кГц при тиску в камері (50±10) мм рт. ст. і розширення парів шляхом їхнього пропускання через дросельний канал, дозволяє зменшити витрати енергії на нагрівання речовини й випарювання води зі значної маси органіки й на охолодження пристрою конденсації, знизити час технологічного процесу переробки. Суть корисної моделі пояснюють креслення. Пристрій складається з камери завантаження 1, у якій міститься органічна речовина 2, ультразвуковий випромінювач 3, з'єднаний з камерою завантаження 1. Камера 1 за допомогою дросельного каналу 4 з'єднана з баком конденсації 5, у якому розміщений резервуар для конденсації 6. Бак конденсації 5 через вакуум-провід 7 з'єднано з вакуумним насосом 8. Робота корисної моделі відбувається в такий спосіб. У камеру 1 з зниженим атмосферним тиском розмішають органічну речовину 2, на яку впливають ультразвуком від випромінювача 3. Це приводить до інтенсивного зневоднювання й знегажуванню органічної речовини 2. Пари й газ, що утворюються, адіабатичне розширюються й прохолоджуються на шляху їх проходження камера 1 - дросельний канал 4 - бак конденсації 5. Конденсат збирається в резервуарі для конденсату 6. Зниження тиску в камері 1 і відбір парів води й газу з камери в бак конденсації 5 проводять за допомогою вакуум-проводу 7 вакуумним насосом 8. Одержання позитивного ефекту за допомогою пропонованого способу підтвердимо наступними аргументами. Безінерційний ультразвуковий вплив на органічну речовину при 2 інтенсивності 10 Вт/см на частотах, близьких до 100 кГц, не тільки приводить до руйнування структури органічної речовини, його перемішуванню, але й не викликає сильне нагрівання [7]. При цьому відбувається й стерилізація середовища [8]. При тиску в камері (50±10) мм рт. ст. уже відбувається інтенсивна сублімація органічної речовини з усього обсягу з урахуванням його перемішування й дроблення [9]. Тому що адіабатичне розширення парів води в дросельному каналі відбувається при порівняно невисокій температурі парів в камері (десятки градусів), те це супроводжується його конденсацією при розширенні в баку конденсації [10]. Зазначений метод глибокого охолодження газів, одержання низьких температур, у діагностиці й ін. широко застосуємо й розроблений [11]. Для одержання ультразвукового випромінювання з 2 інтенсивністю до 40 Вт/см розроблені й застосовують п'єзовипромінювачі з високим ККД перетворення енергії [12]. Таким чином, енергоспоживання по запропонованому способу знижується на 35…40 % у порівнянні з прототипом, час технологічного процесу зменшується в (2….2,5) разу. Джерела інформації: 1. Патент РФ № 2279020, МПК F 26 В 5/04, опубл. 27.06.2006. 2. Патент РФ № 2121638, МПК F 26 В 5/04, F 26 В 9/06, опубл. 10.11.1998 г. 3. Патент РФ № 2062416, МПК F 26 В 5/02. 4. Патент РФ № 2215953, МПК F 26 В 5/02, 7/00. 5. Патент UA № 39751, МПК В09В 3/00 від 10.03.2009, бюл. № 5. 6. Патент РФ № 205995, МПК F 26 В 5/02 - прототип. 7. Безденежных Е.А., Брикман Е.С. / Физика в живой природе и медицине. - Киев: Радянська школа, 1976. - С. 56-58. 8. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: ФМ, 1964. - С. 515-516. 9. Сборник задач и вопросов по физике / под. ред. Гладковой Р.А. - М.: Наука, 1988. Задача 5.36. 10. Левич В.Г. Курс теоретической физики. - М.: ФМ, 1962. - Т. 1. - С. 424-426. 11. Залманзон Л.А. Аэродинамические методы измерения. - М.: Наука, 1973. - С. 79-96, 122141. 12. Ребрин Ю.К. Управление оптическим лучом в пространстве. - М.: Сов. Радио, 1977. - С. 213-214. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Спосіб переробки органічних відходів, що включає зовнішній вплив на них, конденсацію парів і видалення конденсату, який відрізняється тим, що видалення парів виконують шляхом адіабатичного розширення при температурі не більше температури інверсії парів, причому 2 зовнішній вплив на органіку здійснюють ультразвуком з інтенсивністю (12±2) Вт/см на частотах порядку 100 кГц при тиску в камері (50±10) мм рт. ст., а для розширення парів їх пропускають через дросельний канал. 2 UA 94952 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3