Спосіб сушіння сипких матеріалів

Реферат: Спосіб сушіння сипких матеріалів включає подачу матеріалу через завантажувальний пристрій в сушильну камеру. Потім здійснюють конвективне підведення повітряного потоку та нагрівання з одночасним сушінням в киплячому шарі матеріалу пластинчастими нагрівальними елементами. Після цього через розвантажувальний пристрій здійснюють відведення повітряного потоку і подальше відведення висушеного матеріалу. При цьому нагрівання з одночасним сушінням матеріалу від пластинчастих нагрівальних елементів здійснюють шляхом резистивного впливу інфрачервоними променями. Матеріал подають гравітаційно, а потім процес сушіння стабілізують. UA 79094 U (54) СПОСІБ СУШІННЯ СИПКИХ МАТЕРІАЛІВ UA 79094 U UA 79094 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів теплової обробки сипких матеріалів і може бути використана в сільському господарстві для сушіння зерна, насіння, а також у харчовій, хімічній промисловості або інших галузях. Відомий спосіб сушіння сипких матеріалів [1], що включає завантаження матеріалу, гравітаційне переміщення зверху вниз, попередній підігрів, послідовне вентилювання агентом сушіння і охолоджуючим середовищем та розвантаження, а також підігрів на виході охолоджуючого середовища агентом сушіння і направлення його на попередній підігрів матеріалу. Для підігріву та сушіння використовують сушильний агент, утворений сумішшю повітря з топковими газами. При цьому теплообмінник, підключений до секцій попереднього підігріву та охолодження і розташований в повітряній порожнині на вході в сушильну секцію, дозволяє підвищити продуктивність, не збільшуючи енерговитрати на сушіння. Однак, даний спосіб є досить енергоємним. Крім того, значним недоліком способу, який сильно впливає на якість готового продукту, є те, що в процесі сушіння волога випаровується тільки з поверхні висушуваного матеріалу, а також те, що як сушильний агент використовується повітря з топковими газами, що забруднює навколишнє середовище. Крім того, при сушінні, наприклад, зерна, воно абсорбує продукти розпаду сушильного агента (топкові гази та інше), що знижує якість обробленого зерна. Відомий спосіб сушіння сипких матеріалів [2], що включає подачу матеріалу через завантажувальний пристрій в сушильну камеру, конвективне підведення повітряного потоку і нагрівання в киплячому шарі матеріалу пластинчастими нагрівальними елементами, приєднаними до джерела струму, з одночасним сушінням, відведення відпрацьованого теплоносія і подальше відведення висушеного матеріалу через розвантажувальний пристрій. У даному способі застосовуються нагрівальні елементи, виконані у вигляді наборів Uподібних пластин, що мають форму жолобів, розділених ребрами на секції, підключені до джерела струму, і утворюють газорозподільну решітку. Оброблюваний матеріал при переміщенні піддають контактно-кондуктивному нагріванню з одночасним конвективним підведенням пронизуючого повітряного теплового потоку. Спосіб має порівняно невисоку вартість обладнання і дозволяє підвищити експлуатаційну надійність і інтенсифікацію процесу сушіння за рахунок швидкої передачі тепла від гарячої поверхні до матеріалу та шляхом створення підведення транспортуючого повітряного теплового потоку від нагрівальних елементів до оброблюваного матеріалу. Однак, даний спосіб має недоліки, зумовлені тим, що процес сушіння сипких матеріалів здійснюється безпосередньо при зіткненні з нагрітою поверхнею, температура в різних шарах матеріалу різна: найбільша - у шарі, який контактує з гріючою поверхнею, найменша - у зовнішнього шарі, при цьому вологомісткість в процесі сушіння даним способом поступово збільшується від шарів, що стикаються з нагрітою поверхнею, до зовнішніх шарів. При інтенсивному випаровуванні вологи з шарів, що стикаються з нагрітою поверхнею, допускається перегрів матеріалу, який має негативний вплив на якість готового продукту. Крім того, при такому процесі відбувається видалення тільки поверхневої вологи, а волога, що знаходиться у середині частинок матеріалу, залишається, що знижує якість готового сипкого матеріалу. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу сушіння сипких матеріалів, в якому за рахунок здійснення нагрівання з одночасним сушінням матеріалу від пластинчастих нагрівальних елементів шляхом резистивного впливу інфрачервоними променями з подальшою стабілізацією процесу сушіння досягається підвищення продуктивності, забезпечується зручність і розширення функціональних можливостей при експлуатації, а також підвищення якості готового продукту при зниженні матеріаломісткості та енергоємності способу. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі сушіння сипких матеріалів, що включає подачу матеріалу через завантажувальний пристрій в сушильну камеру, конвективне підведення повітряного потоку та нагрівання з одночасним сушінням в киплячому шарі матеріалу пластинчастими нагрівальними елементами, встановленими з щілинним зазором і приєднаними до джерела струму, відведення повітряного потоку і подальше відведення висушеного матеріалу через розвантажувальний пристрій, згідно з корисною моделлю, нагрівання з одночасним сушінням матеріалу від пластинчастих нагрівальних елементів здійснюють шляхом резистивного впливу інфрачервоними променями, при цьому матеріал подають гравітаційно принаймні в одну сушильну камеру, переміщуючи вертикально вниз уздовж вищезазначених елементів, встановлених вертикально, а потім процес сушіння стабілізують. При цьому резистивний вплив інфрачервоними променями проводять постійно або імпульсно. 1 UA 79094 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Крім того, резистивний вплив інфрачервоними променями проводять при температурі 30100 °C. Переважно, коли пластинчасті нагрівальні елементи встановлені з регульованим щілинним зазором на відстані 25-100 мм. Нагрівання з одночасним сушінням матеріалу від пластинчастих нагрівальних елементів, що здійснюють шляхом резистивного впливу інфрачервоними променями в певному режимі, дозволяє значно підвищити продуктивність способу і розширити функціональні можливості. Це обумовлено тим, що швидкість сушіння даним способом збільшується, тому що вона залежить не стільки від швидкості передачі тепла, скільки від швидкості переміщення вологи у середині матеріалу. В результаті резистивного впливу інфрачервоними променями відбувається інтенсивне випаровування капілярної вологи, тому що виникають перепади температур, під дією яких волога переміщується по напрямку теплового потоку в середину матеріалу. Крім того, вона частково випаровується з поверхні, в результаті відбувається зростання градієнта вологовмісту, величина якого перевищує градієнт температури, і волога починає переміщатися до зовнішньої поверхні. Таким чином, капілярна волога витягується на поверхню матеріалу. Крім того, нагрівання з одночасним сушінням при резистивному впливі інфрачервоними променями є екологічно безпечним, оскільки в процесі сушіння не використовуються як сушильний агент топкові гази, що забруднюють навколишнє середовище. Завдяки властивості інфрачервоного випромінювання активно поглинатися водою, що міститься у матеріалі, який висушують, а не його тканинами, видалення вологи можливо при порівняно невисокій температурі. Так резистивний вплив інфрачервоними променями проводять при температурі 30-100 °C, що дає можливість здійснювати, наприклад, сушіння продуктів харчування і при цьому практично повністю зберегти в них від руйнування вітаміни і біологічно активні речовини, але знищити всю мікрофлору, наявну на їх поверхні, і т.д. Більш високий температурний режим використовують при сушінні, наприклад, будівельних сумішей, дерев'яної стружки та інш. При цьому резистивний вплив інфрачервоними променями проводять постійно або імпульсно і вибраний регламент сушіння визначається в залежності від фізико-хімічних характеристик сипучого матеріалу та його геометричних параметрів. Слід зазначити, що гравітаційне подання в сушильну камеру сипкого матеріалу, який переміщується вертикально вниз уздовж пластинчастих резистивних нагрівальних елементів, встановлених вертикально, знижує енерговитрати, а також збільшує площу теплообміну. Завдяки тому, що пластинчасті нагрівальні елементи встановлені в сушильній камері з щілинним зазором на відстані 25-100 мм, досягається оптимальна швидкість і кількість надходження через завантажувальний пристрій в сушильну камеру сипкого матеріалу, а також рівномірний прогрів матеріалу зумовлений тим, що пластинчасті нагрівальні елементи забезпечують більшу поверхню теплообміну. Отже, при такому здійсненні способу збільшують ефективність і продуктивність сушіння, а також знижують його матеріаломісткість, і забезпечують простоту експлуатації, екологічність та енергоефективність. При цьому, завдяки тому, що пластинчасті нагрівальні елементи встановлені з регульованим щілинним зазором, що змінюється в процесі сушіння, забезпечується сушіння матеріалу з різними геометричними параметрами без використання додаткового устаткування в процесі сушіння. Завдяки конвективному підводу повітряного потоку в сушильну камеру прискорюється процес сушіння сипкого матеріалу, який знаходиться при цьому в киплячому шарі, що забезпечує максимальне зняття вологи з поверхні матеріалу. Доцільно відзначити, що спосіб значно підвищує якість готового продукту, який сушиться, оскільки при сушінні, наприклад, зерна або інших продуктів, які мають високі абсорбційні властивості, використовують резистивний вплив інфрачервоними променями в поєднанні з конвективним підводом повітряного потоку, які не містять сторонні домішки, що зазвичай присутні у топкових газах, що поширено використовують при сушінні сипких матеріалів. У процесі сушіння подання матеріалу може здійснюватися в одну сушильну камеру або в кілька сушильних камер, які можуть бути встановлені, наприклад, вертикально одна над одною, що залежить від заданої кількості та фізико-хімічних характеристик матеріалу, що переробляється. Завдяки тому, що процес сушіння стабілізують, наприклад шляхом конвективного подання повітря, забезпечується заданий рівень температури і вологості обробленого матеріалу, що підвищує якість готового продукту. Спосіб здійснюється наступним чином. Вологий сипкий матеріал через завантажувальний пристрій гравітаційно подають принаймні в одну в сушильну камеру, де проводять нагрівання з одночасним сушінням в киплячому шарі 2 UA 79094 U 5 10 15 20 25 30 35 матеріалу пластинчастими нагрівальними елементами, що приєднані до джерела струму. При цьому резистивний вплив інфрачервоними променями проводять постійно або імпульсно в залежності від фізико-хімічних характеристик сипучого матеріалу та його геометричних параметрів. Пластинчасті резистивні нагрівальні елементи встановлюють вертикально з можливістю регулювання щілинного зазору в процесі сушіння на відстані 25-100 мм, яка також визначається в залежності від геометричних параметрів та фізико-хімічних характеристик сипкого матеріалу. Одночасно через повітровід здійснюють конвективне підведення повітряного потоку в сушильну камеру, в якій повітря пронизує потік сипкого матеріалу і піднімається вгору. Повітря проходить під напором через щілини пластинчастих нагрівальних елементів і рівномірним потоком омиває висушуваний матеріал, створюючи киплячий шар, і забезпечує зняття поверхневої вологи. Висушуваний матеріал, переміщуючись в киплячому шарі вздовж пластинчастих нагрівальних елементів, піддається нагріванню з одночасним сушінням шляхом резистивного впливу інфрачервоними променями при температурі 30-100 °C в залежності від виду матеріалу, його фізико-хімічних характеристик та геометричних параметрів. При цьому волога, що вийшла на поверхню матеріалу під резистивним виливом інфрачервоних променів, виноситься інтенсивним повітряним потоком, що підводиться конвективно. У процесі сушіння подання матеріалу здійснюють в одну сушильну камеру або у кілька сушильних камер, які можуть бути встановлені, наприклад, вертикально одна над одною, що залежить від заданої кількості та фізико-хімічних характеристик матеріалу, що переробляється. Після сушильної камери матеріал подають у стабілізаційну камеру, в яку конвективно підводиться велика кількість повітря і стабілізують процес сушіння для забезпечення заданого рівня температури і вологості обробленого матеріалу і отримання якісного готового продукту. Повітряний потік пронизує сипкий матеріал, виходить через вихідний патрубок і частково з висушеним матеріалом через розвантажувальний пристрій. Висушений сипкий матеріал вивантажують через розвантажувальний пристрій і далі матеріал надходить на зберігання або переробку. Таким чином, запропонований спосіб забезпечує підвищення продуктивності, зручність і розширення функціональних можливостей при експлуатації, а також підвищення якості готового продукту при зниженні матеріаломісткості та енергоємності способу. Цей спосіб може використовуватися в пристроях сушіння або в комбінації з пристроями аеродинамічної сепарації з одночасним сушінням і поділом матеріалу на фракції. Даний спосіб випробуваний в різних режимах сушіння та на різних матеріалах на обладнанні ТОВ "Науково-виробничої компанії "Агро-Вігс" і показав високу ефективність. Джерела інформації: 1. Патент Російської Федерації № 2422206 С1 МПК В02В5/00, F26B17/00 опубл. 27.06.2011. 6 2. Патент Російської Федерації № 2134952 С1 МПК A01F25/12, F26B17/26, F26B3/34 опубл. 27.08.1999. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб сушіння сипких матеріалів, що включає подачу матеріалу через завантажувальний пристрій в сушильну камеру, конвективне підведення повітряного потоку та нагрівання з одночасним сушінням в киплячому шарі матеріалу пластинчастими нагрівальними елементами, встановленими з щілинним зазором і приєднаними до джерела струму, відведення повітряного потоку і подальше відведення висушеного матеріалу через розвантажувальний пристрій, який відрізняється тим, що нагрівання з одночасним сушінням матеріалу від пластинчастих нагрівальних елементів здійснюють шляхом резистивного впливу інфрачервоними променями, при цьому матеріал подають гравітаційно принаймні в одну сушильну камеру, переміщуючи вертикально вниз уздовж вищезазначених елементів, встановлених вертикально, а потім процес сушіння стабілізують. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що резистивний вплив інфрачервоними променями проводять постійно або імпульсно. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що резистивний вплив інфрачервоними променями проводять при температурі 30-100 °C. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що пластинчасті нагрівальні елементи встановлені з регульованим щілинним зазором на відстані 25-100 мм. 3 UA 79094 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 4