способ сушки капиллярно-пористых материалов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ сушки капиллярно-пористых материалов (КПМ), заключающийся в воздействии ультразвуковых колебаний, генерируемых электроакустическими преобразователями на поток КПМ, движущихся под действием силы тяжести, отличающийся тем, что воздействие ультразвуковых колебаний осуществляют при непосредственном механическом контакте КПМ с излучающими поверхностями электроакустических преобразователей.

2. Установка для сушки капиллярно-пористых материалов (КПМ), содержащая бункер, на боковых стенках которого смонтированы оппозитно расположенные электроакустические преобразователи, электрически связанные с источником питания, устройство загрузки КПМ и устройство выгрузки готового продукта, отличающаяся тем, что излучающие поверхности электроакустических преобразователей размещены внутри бункера, расстояние между излучающими поверхностями установлено в диапазоне от одного до двух максимальных размеров отдельных элементов КПМ, при этом продольные размеры бункера в месте расположения излучающих поверхностей многократно превышают его поперечные размеры.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области техники сушки капиллярно-пористых материалов, преимущественно семян зерновых и масличных культур, и может быть использовано в сельскохозяйственной и других отраслях промышленности.

Известен способ сушки термочувствительных сыпучих материалов по авторскому свидетельству СССР №553419, МПК F26B 3/06. Способ заключается в предварительном нагреве сыпучего материала во взвешенном состоянии, отлежки и последующем охлаждении. Охлаждение материала ведут в среде псевдоожиженного мелкодисперсного сорбента под воздействием звукового поля. В качестве сорбента используют аминокостные опилки.

Известно устройство, реализующее способ сушки по а.с. №553419. Установка содержит корпус с газораспределительной решеткой, наклонные перфорированные полки, сепарационную зону, патрубки подачи и отвода теплоносителя, устройства для загрузки и выгрузки высушиваемого материала. Установка содержит также расположенные на боковой поверхности корпуса концентраторы акустической энергии параболического типа, в фокусе которых расположены излучатели звука, и трубопроводы подачи сжатого воздуха.

Недостатками известного способа и реализующего его устройства являются сложность, недостаточная эффективность процесса сушки, а также большие энергетические затраты на его проведение, обусловленные необходимостью предварительного нагрева высушиваемого материала, подачи сжатого воздуха, а также использования сорбента. К недостаткам устройства следует отнести также его большие габариты.

Известен также способ сушки термочувствительных материалов по авторскому свидетельству СССР №647511, МПК F26B 5/02. Способ заключается в нагреве термочувствительного материала во взвешенном состоянии и его последующем охлаждении, при этом в процессе охлаждения на высушиваемый материал воздействуют акустическим полем.

Известно устройство, реализующее указанный способ. Установка содержит загрузочный бункер с питателем, камеру нагрева с патрубками подвода и отвода сушильного агрегата, тепломассообменник, шахту промежуточного охлаждения и шахту окончательного охлаждения материала. В шахтах установлены акустические излучатели с трубопроводами сжатого воздуха. Для отвода сушильного агента предусмотрен вентилятор.

Использование известного способа и устройства для его реализации позволяет повысить качество продукта вследствие снижения длительности воздействия на него высокотемпературного агента сушки.

Недостатками известного способа и реализующего его устройства также являются сложность, недостаточная эффективность процесса сушки, а также большие энергетические затраты на его проведение, обусловленные необходимостью нагрева высушиваемого материала и подачи сжатого воздуха.

Известен также способ сушки капиллярно-пористых материалов (КПМ) - заявка на изобретение №2000126434, МПК F26B 5/02. Способ заключается в воздействии на поток движущегося под действием силы тяжести КПМ акустических колебаний ультразвукового диапазона и потока сушильного агента (газообразного теплоносителя). При этом направление ультразвукового воздействия перпендикулярно направлению движения КПМ, а газовый теплоноситель подается в противоток.

Известный способ по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявляемому способу и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Известно также устройство для осуществления указанного способа, представляющее собой сушильную установку шахтного типа, содержащую теплоизолированную камеру, на боковой поверхности которой смонтированы источники ультразвука. Камера снабжена патрубком для загрузки КПМ, патрубком для выброса отработанного сушильного агента, газораспределительной решеткой, через которую из магистрали подается газообразный теплоноситель, магистралями и устройствами для обеспечения рециркуляции высушиваемого КПМ, камерой выравнивания температуры и охлаждения, а также выгрузными патрубками.

Известное устройство по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявляемому и выбрано в качестве ближайшего аналога.

Недостатками известных способа и устройства является низкая эффективность акустической составляющей сушки вследствие затухания волны при ее распространении в КМП, необходимость использования сушильного агента и рециркуляции сушильного продукта для обеспечения необходимой влажности последнего. Это приводит к снижению производительности и увеличению себестоимости процесса.

Техническим результатом изобретений является повышение производительности и качества сушки, снижение энергозатрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе сушки КПМ, заключающемся в воздействии ультразвуковых колебаний, генерируемых электроакустическими преобразователями на поток КПМ, движущихся под действием силы тяжести, согласно изобретению воздействие ультразвуковых колебаний осуществляют при непосредственном механическом контакте КПМ с излучающими поверхностями электроакустических преобразователей.

В устройстве для сушки КПМ, реализующем заявляемый способ, содержащем бункер, на боковых стенках которого смонтированы оппозитно расположенные электроакустические преобразователи, электрически связанные с источником питания, устройство загрузки КПМ и устройство выгрузки готового продукта, согласно изобретению излучающие поверхности электроакустических преобразователей размещены внутри бункера, расстояние между излучающими поверхностями установлено в диапазоне от одного до двух максимальных размеров отдельных элементов КПМ, при этом продольные размеры бункера в месте расположения излучающих поверхностей многократно превышают его поперечные размеры.

За счет непосредственного механического контакта между ультразвуковыми излучателями и высушиваемым материалом повышается эффективность ввода в него ультразвуковых колебаний, что приводит к интенсификации процесса сушки, уменьшению требуемой мощности установки (увеличению коэффициента полезного действия установки), повышению качества сушки. При этом в зависимости от исходной влажности КПМ устанавливается необходимая мощность ультразвукового излучения и выставляется зазор между излучающими поверхностями в диапазоне от одного до двух максимальных размеров отдельных элементов КПМ. Электроакустические преобразователи устанавливаются непосредственно в бункере, причем продольные размеры бункера в месте расположения излучающих поверхностей многократно превышают его продольные размеры и определяются исходя из требуемой производительности. Отсутствие заклинивания зерна в зоне контакта с электроакустическими преобразователями обеспечивается снижением сил трения при применении ультразвука. Перемещение КПМ под действием силы тяжести приводит к повышению производительности установки, так как отсутствуют вспомогательные операции.

Изобретения, охарактеризованные указанными выше совокупностями существенных признаков, на дату подачи заявки не известны в Российской Федерации и за границей и отвечают требованиям критерия "новизна".

Изобретения могут быть реализованы промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствуют требованиям критерия "промышленная применимость".

Заявителем не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с совокупностью отличительных признаков предлагаемых способа и устройства и обеспечивающие достижение заявляемого технического результата, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии группы изобретений условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Изобретения поясняются чертежами, где:

- на фиг.1 изображен общий вид установки, реализующей предлагаемый способ сушки КПМ;

- на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Установка для сушки капиллярно-пористых материалов (КПМ) содержит бункер 1, на боковых стенках которого смонтированы оппозитно расположенные электроакустические преобразователи 2, электрически связанные с источником питания 3 в виде ультразвукового генератора, устройство загрузки 4 КПМ и устройство выгрузки 5 готового продукта, выполненные в виде транспортеров. Излучающие поверхности 6 электроакустических преобразователей 2 размещены внутри бункера 1. Расстояние между излучающими поверхностями 6 установлено в диапазоне от одного до двух максимальных размеров отдельных элементов КПМ, при этом продольные размеры бункера 1 в месте расположения излучающих поверхностей 6 многократно превышают его поперечные размеры.

Установка, реализующая заявляемый способ сушки КПМ (например, зерна), работает следующим образом. После определения исходной влажности КПМ и размеров их отдельных элементов выставляют зазор между излучающими поверхностями 6 и включают ультразвуковой генератор 3, который запитывает ультразвуковые преобразователи 2. КПМ подается с помощью транспортера 4 в бункер 1. Скорость подачи зависит от исходной влажности зерна и определяется экспериментально. Из бункера 1 КПМ под действием силы тяжести движется вниз вдоль излучающих поверхностей 6 электроакустических преобразователей 2, перпендикулярно направлению распространения ультразвуковой волны и находясь с ними в непосредственном механическом контакте. В результате ультразвукового воздействия обеспечивается выведение влаги из КПМ. После этого высушиваемый материал поступает на транспортер 5 и удаляется из зоны сушки.

Таким образом, заявляемые технические решения позволяют значительно снизить энергозатраты, повысить производительность и качество сушки.