Лесосушильная конденсационная камера
Владельцы патента RU 2633977:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)
Изобретение может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности. Лесосушильная конденсационная камера содержит теплоизолированный корпус, в котором находятся зона сушки, горизонтальный экран, циркуляционный канал, штабель пиломатериала, осевой вентилятор с обечайкой, калорифер, электродвигатель привода вентилятора. Осевой вентилятор снабжен системой вихревых трубок, создающих поток холодного и горячего воздуха. Вихревые трубки размещены на внешней стороне поверхности обечайки радиально и объединены коллекторами горячего и холодного воздуха, который подается в зону конденсации и в зону осушенного агента. Выпавший конденсат оседает на жалюзийной решетке, собирается и удаляется из камеры, а отработавший агент сушки при охлаждении обезвоживается, нагревается в зоне осушения и калорифере, после чего поступает в сушильный штабель. Цикл протекает без выброса отработавшего агента сушки и имеет повышенный КПД. 4 ил.
Изобретение относится к деревообрабатывающей отрасли промышленности
Известна конструкция конвективной сушильной камеры для пиломатериалов (Е.С. Богданов, В.А. Козлов, В.Б. Кунтыш, В.И. Мелехов «Справочник по сушке древесины». М. Лесная промышленность. 1990 г. С. 47-49), включающая теплоизолированный корпус, разделенный горизонтальным экраном, циркуляционный канал, штабель пиломатериалов, осевые вентиляторы, калориферы, приточно-вытяжные трубы.
Камера работает по принципу многократной циркуляции агента сушки через высушиваемый материал и одновременного удаления части отработавшего насыщенного влагой нагретого воздуха и притока свежего.
Существенным недостатком такой конструкции являются большие тепловые потери с выбросом отработавшего воздуха в виде парогазовой смеси с высоким энергопотенциалом и большое энергопотребление.
Известна конструкция конденсационной сушильной камеры (П.С. Серговский «Оборудование гидротермической обработки древесины». М. «Лесная промышленность». 1981 г. С 136-137).
Камера имеет корпус, вентилятор, циркуляционный канал, калорифер и снабжена компрессорной холодильной установкой для конденсации и удаления влаги из циркулирующего агента сушки и работает по замкнутому циклу без удаления отработавшего воздуха в атмосферу.
К недостаткам таких конденсационных камер относятся: необходимость оборудования сложными специализированными холодильными машинами, низкая температура циркулирующего в камере воздуха (40оС), обусловленная свойствами применяемых хладагентов, большая продолжительность сушки и низкая производительность.
Известна вихревая труба на основе эффекта Ранка-Хилша, в которой закрученный поток воздуха разделяется на холодный и горячий (В.И. Коновалов, А.Ю. Орлов, Н.И. Гатапова, Вестник ТГТУ, 2010, том 16, № 4. Transactions TSTY. С. 803 – 825, рис. 1). Она применяется для охлаждения воздуха в системах кондиционирования.
Недостаток вихревой трубы заключается в необходимости подавать в нее сжатый воздух от отдельного источника, для чего применяются специальные компрессоры, имеющие ограниченную надежность, большую массу и энергопотребление, требующие размещения в отдельном помещении.
Известна конденсационная сушилка для пиломатериалов с абсорбционным утилизатором (патент РФ № 2499211, F26B9/06, 2013 г.), абсорбционным бромисто-литиевым тепловым насосом, позволяющим получить горячую и холодную воду, подаваемую в теплообменники, сборник конденсата.
Это техническое решение по своей сущности наиболее близко к заявляемому и принято за прототип.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы лесосушильной конденсационной камеры.
Это достигается тем, что лесосушильная конденсационная камера содержащая теплоизолированный корпус, зону сушки, горизонтальный экран, циркуляционный канал, штабель пиломатериалов, осевой вентилятор с обечайкой, калорифер, электродвигатель, а вентилятор дополнительно снабжен системой вихревых трубок, создающих поток горячего и холодного воздуха и размещенных на внешней стороне поверхности обечайки радиально, при этом отверстия приемных патрубков трубок расположены на внутренней поверхности обечайки в плоскости вращения рабочего колеса вентилятора, выходные патрубки трубок объединены коллекторами, подводящими холодный воздух в зону конденсации влаги из агента сушки, а горячий воздух в зону осушенного агента.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид лесосушильной конденсационной камеры, на фиг. 2 - поперечный разрез вентилятора с системой вихревых трубок, на фиг. 3 - расположение вихревых трубок на обечайке вентилятора, на фиг. 4 - общий вид вихревой трубки.
Лесосушильная конденсационная камера содержит теплоизолированный корпус 1, коллектор горячего воздуха 2, вихревые трубки 3, входной патрубок 4, вентилятор 5, обечайку 6, коллектор холодного воздуха 7, зону конденсации 8, циркуляционный канал 9, жалюзийную решетку 10, зону осушенного агента 11, калорифер 12, горизонтальный экран 13, сборник конденсата 14, штабель пиломатериалов 15, зону сушки пиломатериала 16, патрубок холодного воздуха 17, патрубок горячего воздуха 18, электродвигатель привода вентилятора 19, выходные патрубки коллектора горячего 20 и холодного 21 воздуха.
Лесосушильная конденсационная камера работает следующим образом.
В теплоизолированный корпус камеры 1 загружают штабель пиломатериалов 15, включают калорифер 12, вентилятор 5 и обеспечивают циркуляцию нагретого агента сушки в камере по циркуляционному каналу 9 через зоны 8, 11 и сушильный штабель, из которого удаляемая влага переходит в агент сушки и насыщает его до предельного по влажностно-температурному режиму сушки состояния, которое требуется поддерживать постоянно. Для этого необходимо часть влаги из отработавшего воздуха удалять. Это осуществляется путем охлаждения отработавшего агента и конденсации части влаги из агента в зоне конденсации 8, осаждения ее на жалюзийной решетке 10, поступления в сборник 14 и удаления из камеры. Камера при этом работает по замкнутому циклу без выброса отработавшего агента сушки с высоким тепловым потенциалом. Конденсация влаги из агента сушки в зоне 8 обеспечивается подачей холодного воздуха из коллектора 7 непосредственно в агент, при этом выпавшая в конденсат мелкокапельная влага потоком агента переносится на поверхность жалюзийной решетки 10, осаждается на ней в виде водной пленки, стекает в сборник конденсата 14. Осушенный агент сушки поступает в зону 11, где к нему подмешивается горячий воздух из коллектора 2, и воздушная смесь дополнительно нагревается.
Окончательное нагревание агента сушки в соответствии с назначенным режимом сушки осуществляется в калорифере 12, после чего поток агента проходит через сушильный штабель 15 и возвращается в вентилятор 5. Рабочее колесо вентилятора при вращении создает тангенциальный – основной и радиальный поток воздуха, сходящий с кромок лопастей колеса под давлением и с большой скоростью. Радиальный поток распределяется по внутренней поверхности обечайки 6 и частично поступает во входные патрубки 4 вихревых трубок 3, установленных на внешней стороне вентилятора радиально. Приемный патрубок трубки соединен с корпусом вихревой трубки 3 (фиг. 4) тангенциально, так что поток агента при входе в трубку закручивается, и при этом проявляется вихревой эффект Ранка-Хилша. Происходит расслоение в трубке расширяющегося закрученного высокоскоростного потока газа на «холодный» центральный и на «горячий» периферийный. Холодный и горячий потоки разнонаправленно выходят через патрубки 17, 18, которые объединены соответственно «горячим» и «холодным» коллектором 2, 7, откуда холодный воздух подается в зону конденсации 8, а горячий - в зону осушенного агента 11. При охлаждении насыщенного агента сушки в зоне конденсата уменьшается его влагоемкость и влагосодержание в соответствии с количеством выпавшего конденсата, а конденсат с жалюзийной решетки 10 стекает в сборник 14. Таким образом поддерживается интенсифицированный влажностно-температурный режим сушки без удаления отработавшего воздуха и сохранение в цикле тепловой энергии, что повышает эффективность работы лесосушильной конденсационной камеры.
Лесосушильная конденсационная камера, содержащая теплоизолированный корпус, зону сушки, горизонтальный экран, циркуляционный канал, штабель пиломатериалов, осевой вентилятор с обечайкой, калорифер, электродвигатель привода вентилятора, отличающаяся тем, что вентилятор дополнительно снабжен системой вихревых трубок, создающих поток горячего и холодного воздуха и размещенных на внешней стороне поверхности обечайки радиально, при этом отверстия приемных патрубков трубок расположены на внутренней поверхности обечайки в плоскости вращения рабочего колеса вентилятора, выходные патрубки трубок объединены коллекторами, подводящими холодный воздух в зону конденсации влаги из агента сушки, а нагретый воздух в зону осушенного агента.
