Устройство для сушки капиллярно-пористых сыпучих материалов

 

Использование: в технике сушки биомедпрепаратов, продуктов сельского хозяйства, химической, легкой и других отраслей промышленности. Сущность изобретения: излучатель звука содержит поршень с штоком, источник звука и размещенную соосно с ним сушильную камеру, выполненную в виде канала звукопровода. Вдоль канала на расстоянии один от другого вертикально расположены контейнеры с затворами загрузки и регулируемыми затворами выгрузки осушаемого материала, при этом вертикальные стенки контейнеров выполнены из металлической сетки, шаг которой меньше минимального размера частиц осушаемого материала. Длина канала звукопровода многократно превышает его поперечные размеры. В выходном сечении канала установлен поглотитель звука. 2 ил.

Изобретение относится к технике сушки капиллярно-пористых сыпучих материалов и может быть использовано для сушки биомедпрепаратов, продуктов сельского хозяйства, химической, легкой и продуктов других отраслей промышленности.

За прототип выбрана рециркуляционная зерносушилка [1] которая содержит загрузочный бункер с питателем для подачи сыпучего материала в контактный тепломассообменник, шахту промежуточного охлаждения, присоединенную к тепломассообменнику. По высоте шахты промежуточного охлаждения с равным шагом установлены в перфорированных концентраторах излучатели звука с отражателями воздушного потока, выполненные в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к излучателю. Одновременное использование нескольких излучателей звука для интенсификации сушки зерна, проходящего через зерносушилку, ведет к негативным последствиям: низкой производительности и высоким энергозатратам.

Задачей изобретения является повышение производительности и экономических показателей устройства, а именно снижение энергозатрат при эксплуатации и капитальных затрат при строительстве.

Поставленная задача достигается тем, что сушильная камера выполнена в виде канала-звукопровода. Продольный размер канала-звукопровода многократно превосходит его поперечные размеры. Устройство содержит излучатель звука, включающий поршень с штоком и источник звука. Соосно с излучателем размещена сушильная камера, вдоль которой на расстоянии один от другого вертикально расположены контейнеры с затворами загрузки и с регулируемыми затворами выгрузки осушаемого материала. Вертикальные стенки контейнеров выполнены из металлической сетки, шаг которой меньше минимального размера частиц осушаемого материала. В выходном сечении канала-звукопровода установлен поглотитель звука.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, например, в сельском хозяйстве.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого устройства; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Устройство для сушки капиллярно-пористых сыпучих материалов содержит излучатель звука 1, состоящий из поршня с штоком 2 и источника звука 3, расположенных соосно с сушильной камерой 4, выполненной в виде канала-звукопровода, вдоль которого на расстоянии один от другого вертикально расположены контейнеры 5 с затворами загрузки 6 и регулируемыми затворами выгрузки 7. Вертикальные стенки контейнеров выполнены из металлической сетки, шаг которой меньше минимального размера частиц осушаемого материала. В выходном сечении канала-звукопровода установлен поглотитель звука 8. Предусмотрен отвод влажного воздуха из сушильной камеры (не показан). Расстояние между контейнерами обеспечивает необходимое условие прохождения звука от излучателя к поглотителю без существенного ослабления звука. Длина канала звукопровода многократно превышает его поперечные размеры.

Устройство также снабжено загрузочным и разгрузочным устройствами в виде бункера загрузки 9 осушаемого материала и транспортера 10 для удаления высушенного материала.

Так как скорость акустической сушки материала, при прочих равных условиях, зависит от интенсивности звука, то для обеспечения равномерной сушки материала по всему объему сушильной камеры необходимо обеспечить в ней равномерное распределение интенсивности звука. Это достигается созданием в сушильной камере плоской бегущей волны, что накладывает ограничения на габариты сушильной камеры, и, в конечном итоге, на ее производительность. Поперечные размеры камеры должны удовлетворять известному из акустики условию Δ < λ/2, где λ длина волны, D наибольший поперечный размер сушильной камеры. Длина сушильной камеры L_к должна удовлетворять условию l_к ≲ (5-6)λ. Эксперименты показали, что при этом снижение интенсивности звука на ее длине составляет не более 5-6 дБ для сушки пшеницы при расстоянии между контейнерами 3 см. С увеличением допустимого ослабления звука и расстояния между контейнерами длину сушильной камеры можно увеличить дополнительно. Благодаря большой длине сушильной камеры и высокому коэффициенту ее заполнения осушаемым материалом (до 50 и более) резко возрастает масса материала, осушаемого одновременно одним источником звука, т.е. повышается производительность устройства.

Устройство для сушки капиллярно-пористых сыпучих материалов работает следующим образом.

При закрытых нижних 7 затворах и открытых верхних 6 в контейнеры 5 из бункера 9 загружают влажный материал. Закрывают верхние затворы 6 и включают источник звука 1. При фиксированной частоте излучаемого звука положение поршня 2 подбирают таким, чтобы интенсивность звука была максимальной. Звук, проходя сквозь сушильную камеру от источника 3 к поглотителю 8, взаимодействует с осушаемым материалом и экстрагирует влагу из него. Влага, экстрагированная из осушаемого материала, выносится из сушильной камеры отработанным воздухом при использовании струйного генератора Гартмана в качестве источника звука (соотношение расхода отработанного воздуха и поступления влаги из осушаемого материала в единицу времени обеспечивает это автоматически) или вентилятора при использовании источников звука иного типа. При истечении времени, необходимого для заданного конечного значения влажности осушаемого материала, источник звука выключают. Открывают нижние затворы 7, высушенный материал поступает из контейнеров 5 на ленту транспортера 10 и подается в хранилище. После этого нижние затворы 7 закрывают, а верхние 6 открывают. В контейнеры поступает следующая порция влажного материала и процесс повторяют.

В качестве примера оценим производительность и энергозатраты при использовании описанного устройства, предназначенного для сушки пшеницы. Сушильная камера выполнена в виде канала длиной 10 м, его поперечное сечение квадрат со стороной 0,7 м. При работе на частоте 150 Гц будут обеспечены условия образования в ней плоской волны с приемлемым затуханием на длине камеры. Ширину контейнеров принимаем равной 5 см, расстояние между ними 3 см. За одну загрузку в контейнерах размещается приблизительно 3 т пшеницы. Лабораторные эксперименты показали, что для снижения влажности зерна с 20 до 14% (контрольное значение начальной и конечной влажности, принятые для оценки энергозатрат при сушке пшеницы) достаточно 30 мин облучения его звуком при интенсивности последнего 165-170 дБ. Следовательно, производительность такой установки составит приблизительно 5 т в 1 ч. При оценке энергозатрат будем исходить из удельной мощности звука 5 Вт/см² для обеспечения эффективной сушки. Принимая площадь поперечного сечения сушильной камеры равной 0,7 м х 0,7 м, получим потребную акустическую мощность, равную 25 кВт.

Полагая КПД источника равным 20% и компрессора при использовании генератора Гартмана равным 50% получим энергозатраты в 50 кВт-ч на 1 т зерна, что в несколько раз ниже этого же показателя для устройств известного уровня техники. Приведенные оценки характерны и типичны для предлагаемой конструкции устройства для сушки материалов.

Формула изобретения

Устройство для сушки капиллярно-пористых сыпучих материалов, содержащее излучатель звука, сушильную камеру, загрузочное и разгрузочное устройства, отличающееся тем, что излучатель звука содержит поршень со штоком, источник звука и размещенную соосно с ним сушильную камеру, выполненную в виде канала-звукопровода, вдоль которого на расстоянии один от другого вертикально расположены контейнеры с затворами загрузки и регулируемыми затворами выгрузки осушаемого материала, при этом вертикальные стенки контейнеров выполнены из металлической сетки, шаг которой меньше минимального размера частиц осушаемого материала, причем длина канала звукопровода многократно превышает его поперечные размеры, а в выходном сечении его установлен поглотитель звука.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2