Установка для мікрохвильово-конвективного сушіння дисперсних матеріалів у щільному рухомому шарі

1. Установка для мікрохвильовоконвективного сушіння дисперсних матеріалів у щільному рухомому шарі, яка містить засипний бункер, шахтну сушарку з НВЧ-модулями, що розташовані в відсіках і складаються з магнетронів, хвилеводів і антенних випромінювачів, випускний пристрій для регулювання продуктивності установки, розташований між сушаркою і випускним пристроєм охолоджувач висушеного матеріалу, вентилятор і систему повітропроводів, яка відрізняє ться тим, що в засипному бункері розміщений рекуперативний підігрівач вологого матеріалу, в середній частині сушарки та охолоджувача виконаний вертикальний канал для відводу повітря з охолоджувача в сушарку, бокові стінки U 2 (19) 1 3 38205 хвильового (MX) діапазону, див. [2], [3]. Вони мають мікрохвильову сушарку, яка використовує розташований у те хнічному відсіку НВЧ модуль, що складається з магнетрона, хвилеводу й антенного випромінювача. В мікрохвильовому пристрої передпосівної обробки насіння [2] для переміщення продукту використаний нахилений вібротранспортер, який має можливість змінювати кут нахилу в камері за допомогою вузла механічного регулювання, при цьому опромінення продукту здійснюється через щілинну антену, що розташована над вібротранспортером. Однак, застосування вібротранспортера з вузлом механічного регулювання ускладнює конструкцію, а використання щілинного випромінювача має низьку ефективність і тому потребує підвищених енерговитрат. Прототипом заявленого технічного рішення є установка для сушіння сипучих матеріалів, описана в патенті РФ №2267067 [3]. Відомий пристрій містить засипний бункер, секцію нагріву, шахтну сушарку, НВЧ модулі, що розташовані в відсіках і складаються з магнетрона, хвилеводу й антенного випромінювача (рупорного типу), розташовану під сушаркою секцію охолодження (охолоджувач висушеного матеріалу), випускний пристрій для регулювання продуктивності, вентилятор і систему повітропроводів. В секції нагріву додатково розміщені: в нижній частині перфорований підвідний короб гарячого повітря та в вер хній - Λ-подібні відвідні короби гарячого повітря. В секції охолодження розміщені: в нижній частині перфорований підвідний короб холодного повітря та в вер хній - Λ-подібні відвідні короби холодного повітря. НВЧ модулі встановлені в секції нагріву таким чином, що вертикальний випромінюючий рупор і його хвилевід розміщені всередині центрального Λ-подібного відвідного короба гарячого повітря, а горизонтальні випромінюючі рупори розміщені на бокових стінках і сполучені з внутрішнім простором сушарки через радіо-прозорі заглушки, вмонтовані в стінку. Система охолодження магнетронів за допомогою повітропроводу сполучена з перфорованим підвідним коробом гарячого повітря. Однак, розташування джерела НВЧ енергії й хвилеводу зовні камери та виконання складної системи хвилеводів для передачі випромінювання від магнетрона до продукту, що обробляється, ускладнює конструкцію й погіршує ефективність пристрою через довгий шлях і складні умови транспортування НВЧ енергії. А викидання без утилізації тепла відпрацьованого гарячого повітря з відвідних коробів зменшує економічність установки. Крім того, застосування розвиненої системи повітропроводів, включаючи ділянки з Λ-подібними коробами, додатково ускладнює конструкцію й сприяє підвищенню аеродинамічних втрат, погіршуючи енергетичну е фективність установки. Таким чином, недоліками прототипу є складна конструкція та низька енергетична ефективність установки. Метою корисної моделі є спрощення конструкції та підвищення енергетичної ефективності установки шляхом зменшення втрат енергії за рахунок 4 утилізації теплоти, відведеної від магнетронів та висушеного матеріалу о холоджуючим повітрям, а також інтенсифікація процесу сушіння шляхом підводу підігрітого повітря безпосередньо в сушарку. Це досягається тим, що в засипному бункері розміщений рекуперативний підігрівач вологого матеріалу, в середній частині сушарки та охолоджувача виконаний вертикальний канал для відводу повітря з охолоджувача в сушарку, бокові стінки сушарки та охолоджувача, звернені до повітряних каналів, виконані у виді жалюзі або перфорованих решіток, відсіки НВЧ модулів, охолоджувач, сушарка та рекуперативний підігрівач з'єднані між собою системою повітропроводів для продувки через них повітря вентилятором. Відсіки НВЧ модулів розміщені на двох протилежних стінках сушарки, зроблені вологонепроникними та відділені від внутрішнього простору сушарки радіо-прозорими перегородками. В варіантах реалізації пристрою відсіки НВЧ модулів можуть бути підключені таким чином, що система повітропроводів з'єднує відсіки НВЧ модулів, охолоджувач, сушарку та підігрівач послідовно. Або система повітропроводів з'єднує відсіки НВЧ модулів з охолоджувачем паралельно, повітропроводи, що виходять з відсіків та сушарки, з'єднані з підігрівачем послідовно, а система повітропроводів обладнана пристроєм для розподілу повітря між відсіками НВЧ модулів і охолоджувачем у потрібних співвідношеннях, у залежності від властивостей, вологовмісту, температури та витрат матеріалу. Сутність пропозиції пояснюється кресленнями, на яких показані варіанти виконання заявленої мікрохвильової сушильної установки: на Фіг.1, 2, 3, 4 з послідовним підключенням внутрішнього простору відсіків НВЧ модулів відносно охолоджувача й сушарки, на Фіг.5, 6, 7, 8, 9 - з паралельним. Запропонована установка для мікрохвильовоконвективного сушіння містить засипний бункер 1, встановлений над шахтною сушаркою 2. По обидва боки сушарки розташовані відсіки 3, 4, в яких розміщені НВЧ модулі 5, що складаються з магнетронів 6, хвилеводів 7 й антенних випромінювачів 8. Відсіки НВЧ модулів зроблені вологонепроникними та відділені від внутрішнього простору сушарки 2 радіо-прозорою перегородкою 9. Конструкція НВЧ модуля виконана переважно з примусовим повітряним охолодженням. Випромінювач виготовляється переважно рупорного типу, а його конструкція виконується таким чином, щоб створювати діаграму скерованості ЕМП, яка забезпечує рівномірне покриття поверхні продукту на ділянці його пересування між боковою стінкою та вертикальною віссю сушарки без утворення тіньових зон. Під сушаркою 2 розташований контактний охолоджувач 10 висушеного матеріалу, а в нижній частині установки - випускний пристрій 11 для регулювання продуктивності установки та забезпечення руху матеріалу у вигляді щільного шару. В засипному бункері 1 розміщений рекуперативний трубчастий підігрівач 12 вологого матеріалу. Охолоджувач 10, сушарка 2 та рекуперативний підігрівач 12 з'єднані між собою системою повітропроводів для послідо 5 38205 вної продувки через них повітря вентилятором 13. У середній частині сушарки та охолоджувача виконаний вертикальний канал 14 для відводу повітря з охолоджувача 10 в сушарку 2. Бокові стінки сушарки та охолоджувача, звернені до повітряних каналів, виконані в виді жалюзі. В варіантах реалізації пристрою жалюзі можуть бути замінені на перфоровані решітки або на сітку. Заявлений пристрій працює в такий спосіб. У верхній засипний бункер 1 завантажується вологий матеріал, наприклад пшениця. В засипному бункері матеріал надходить у рекуперативний підігрівач 12, в якому через стінки горизонтальних труб частково підігрівається теплим повітрям, яке продувається крізь труби. В процесі переміщення вниз під дією сили гравітації матеріал попадає в сушарку 2, де опромінюється за допомогою НВЧ модулів 5. Генератор (магнетрон) 6 створює коливання ЕМП і по хвилеводу 7 вони передаються антенному випромінювачу 8, який скеровує ЕМП на матеріал, що переміщується в сушарці 2, й таким чином здійснюється його опромінювання MX енергією. При опромінюванні матеріалу енергією ЕМП волога, що міститься в зернах, поглинає енергію, й це призводить до її розігріву й підвищення температури. Підвищення температури призводить до виходу вологи з середини зерен до їх поверхонь та до її часткового випаровування. Крім того, дія НВЧ ЕМП при певному технологічному режимі забезпечує знищення шкідливої мікрофлори в оброблюваному матеріалі. Додатковому інтенсивному випаровуванню вологи й видаленню її пари сприяє одночасна продувка через сушарку повітря, яке відводиться з охолоджувача 10 по вертикальному каналу 14. Через жалюзі 15 й 16 повітря з каналу 14 поступає в шар матеріалу, що переміщується відповідно в лівій 17 і правій 18 секціях сушарки, продуває шар в горизонтальному напрямку і через жалюзі 19 й 20 відводиться в повітропроводи 21 й 22. Потім повітря поступає в повітропровід 23 і далі - в рекуперативний підігрівач 12. Після сушарки 2 висушений матеріал переміщується вниз до охолоджувача 10, де здійснюється продувка через нього повітря з зовнішнього простору. В охолоджувач 10 повітря поступає через дифузори 24 й 25, проходить через жалюзі 26 й 27 відповідно, далі - продуває матеріал, видаляючи з нього надлишки тепла, й через жалюзі 28 й 29 відводиться до вертикального каналу 14, звідки попадає в сушарку 2. Після охолоджувача 10 матеріал переміщується вниз до випускного пристрою 11 й звідти в висипний бункер (умовно не показаний) для подальшого використання. З метою підвищення енергетичної ефективності в запропонованій мікрохвильовій сушильній установці передбачено використання додаткового тепла від роботи НВЧ модулів 5. Надлишки тепла, які утворюються в результаті роботи магнетронів 6, відводяться холодним повітрям, яке продуває НВЧ модулі через внутрішній простір відсіків 3 і 4. Для переміщення повітря служить вентилятор 13. 6 У варіантах конкретної реалізації заявленого пристрою відсіки 3 й 4 можуть бути підключені до системи повітропроводів послідовно з охолоджувачем 10 і сушаркою 2. Або вони можуть бути підключені до системи повітропроводів паралельно охолоджувачу й сушарці, а система повітропроводів забезпечена пристроєм, наприклад у виді поворотної заслінки 30, для розподілу повітря після вентилятора у різних співвідношеннях. При роботі в послідовній схемі (див. Фіг.1-4) вентилятор 13 всмоктує зовнішнє повітря з атмосфери й нагнітає його в повітропровід 31. Далі воно розподіляється на два потоки й по повітропроводах 32 і 33 подається в відсіки 3 й 4, відповідно. Після охолодження відсіків по повітропроводах 34 і 35 повітря поступає в охолоджувач 10 через дифузори 24 й 25, відповідно, і далі рухається за вищеозначеною схемою. При роботі в паралельній схемі (див. Фіг.5-9) вентилятор 13 всмоктує зовнішнє повітря з атмосфери й нагнітає його в повітропровід 36. Далі воно розподіляється на два потоки в повітропроводи 37 і 38. Після повітропроводу 37 воно розподіляється на два потоки й по повітропроводах 39 і 40 подається в охолоджувач 10 через дифузори 24 й 25 і далі рухається за вищеозначеною схемою. Після повітропроводу 38 повітря розподіляється на два потоки й по повітропроводах 41 і 42 подається в відсіки 3 й 4, відповідно. Після охолодження відсіків по повітропроводах 43 і 44 повітря поступає в повітропровід 23, і далі - в рекуперативний підігрівач 12. На відміну від прототипу, розташування НВЧ модулів поряд з матеріалом, що обробляється, скорочує шлях і спрощує умови транспортування НВЧ енергії, підвищуючи ефективність її передачі від генератора до матеріалу. Розміщення в середній частині сушарки та охолоджувача вертикального каналу для відводу повітря з охолоджувача в сушарку забезпечує інтенсифікацію процесу сушіння, скорочує шля х переміщення повітря, зменшує аеродинамічний опір. Розміщення в засипному бункері рекуперативного підігрівача для попереднього прогріву вологого матеріалу за рахунок утилізації теплоти повітря, що відводиться з охолоджувача, сушарки та відсіків НВЧ модулів, підвищує енергетичну ефективність установки. Ці заходи дозволяють суттєво зменшити витрати енергії на сушіння та габарити установки. Заявлений патент може використовуватись для мікрохвильово-конвективного сушіння органічних дисперсних матеріалів, наприклад зернових культур. Джерела інформації: 1. Inventor (s): not a vailable (автори не визначені) [(Заявник) NIVON Е]. Grain drying apparatus (Установка для сушки зерна). Пат Великобританії №1343960. - МПК: F26B17/12, 27/00; НПК: F4G. 1974, 1978. 2. Калінін Л.Г., Моісєєв В.Ф., Маліновський В.В., Бошкова І.Л. [ДП „НДІ „Шторм”]. Мікрохвильовий пристрій передпосівної обробки насіння. Пат. України №19550. - МПК: А01С1/00. - 2006. 3. Оболенский А.С., Са харов Л.В., Смирнов Б.Г., Гусев Ю.М., Суворин В.Г. [ООО „Аграрные 7 сверхвысокочастотные технологи”]. Установка для сушки сыпучих материалов и вертикальная су 38205 8 шильная камера. Пат. РФ №2267067. - МПК: F26B17/12, 3/347. - 2004. 9 38205 10 11 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 38205 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601