Сушильная камера

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Горбачев Николай Михайлович Бекиш Сергей Владимирович Прокопович Оксана Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Сушильная камера, содержащая теплоизолированный корпус, дверь для размещения внутри корпуса штабеля с высушиваемым материалом, калорифер, вентилятор с двигателем, фальшпотолок шириной, равной ширине штабеля, образующего с потолком корпуса сушильной камеры циркуляционный канал, клапаны приточно-вытяжной вентиляции, отличающаяся тем, что корпус сушильной камеры снабжен, как минимум, тремя вентиляторами и управляемыми перегородками, установленными возле каждого вентилятора и на торцах корпуса с возможностью поворота перегородок на угол 30-120 с помощью электродвигателя, установленного за пределами сушильной камеры, при этом вентиляторы и перегородки размещены в циркуляционном канале, калорифер расположен на уровне фальшпотолка, параллельно ему, а клапаны приточно-вытяжной вентиляции установлены на боковых стенках сушильной камеры возле каждого вентилятора, при этом сушильная камера снабжена экранами, выполненными овальными, которые установлены под потолком корпуса сушильной камеры. 85772012.10.30 Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для сушки твердых материалов, в частности к сушильным камерам, и может быть использовано для сушки древесины (доски, брус и т.п.). Качество сушки древесины в значительной мере зависит от характера циркуляции сушильного агента в сушильной камере. При однонаправленной циркуляции сушильного агента через штабель на шероховатой поверхности древесины и на тыльных теневых поверхностях древесины образуется множество пристенных застойных зон, в которых сушильный агент быстро насыщается выделяющейся из древесины влагой, процесс ее удаления замедляется, равномерность и качество сушки снижается. Известно, что реверсирование сушильного агента способствует его равномерному распределению во всем объеме сушильной камеры. Известна сушильная камера с эллипсовидным перекрытием и наклонными боковыми стенками 1. Приведенное устройство содержит теплоизолированный корпус, внутри которого установлены осевые вентиляторы в циркуляционном канале, отделенном перегородкой от сушильного пространства, и калориферы. Камера имеет оптимальную аэродинамику сечение камеры овальное, устранены повороты под прямым углом. Наклонные боковые стенки способствуют равномерному распределению сушильного агента по высоте штабеля. Однако в таких сушильных камерах при равномерной по длине штабеля скорости циркуляции теплоносителя пиломатериал высыхает неравномерно, поскольку влага вдоль волокон древесины передвигается быстрее, чем поперек. Вследствие этого торцы штабеля высыхают раньше, чем средняя его часть, что приводит к образованию торцевых трещин. Кроме этого, материал высыхает неравномерно за счет того, что вентилятор обеспечивает циркуляцию воздуха в одном направлении, следовательно, на входе в штабель воздух имеет меньшую влажность и большую температуру, чем на выходе из него. Поэтому штабель высыхает быстрее со стороны входа сушильного агента. Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является сушильная камера 2 (прототип), обеспечивающая конвективную сушку древесины. Сушильная камера включает в себя теплоизолированный корпус, дверь,установленную на одном из торцов корпуса, внутри корпуса над дверью под углом 0-45 к горизонтальной плоскости установлены калориферы, а у торцевой стенки противоположной двери - реверсивный вентилятор с двигателем, у которого каждая последующая лопатка повернута относительно предыдущей на 180. Вблизи потолка корпуса сушильной камеры установлен фальшпотолок с шириной, равной ширине штабеля, образующий с потолком камеры воздуховод (циркуляционный канал). Клапаны приточно-вытяжной вентиляции расположены на торцевой стенке возле вентилятора так, что один из них находится выше плоскости вращения вентилятора, а другой ниже ее. Клапаны приточно-вытяжной вентиляции обеспечивают удаление избытка влажного воздуха из сушильной камеры и приток сухого воздуха. В зависимости от направления вращения вентиляторов клапаны приточно-вытяжной вентиляции исполняют по очереди функции то приточного, то вытяжного клапана в зависимости от того, с какой стороны вентиляторами создается разрежение, а с какой избыточной давление. Недостатком сушильной камеры является низкая эффективность сушильной камеры за счет высоких затрат энергии и высокой стоимости реверсивных вентиляторов. Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества сушки за счет равномерного высыхания материала во всем объеме сушильной камеры, снижение удельного энергопотребления, а также упрощение системы управления процессом сушки без использования реверсивных вентиляторов, которые имеют высокую стоимость и низкую эффективность. Задача решается следующим образом. Известная сушильная камера содержит теплоизолированный корпус, дверь для размещения внутри корпуса штабеля с высушиваемым материалом, калорифер, вентилятор с двигателем, фальшпотолок шириной, равной ширине штабеля, образующий с потолком корпуса сушильной камеры циркуляционный канал, клапаны приточно-вытяжной вентиляции. 2 85772012.10.30 Согласно предлагаемому техническому решению, корпус сушильной камеры снабжен,как минимум, тремя вентиляторами и управляемыми перегородками, установленными возле каждого вентилятора, а также на торцах камеры, с возможностью поворота перегородок на угол 30-120 и управляемых электродвигателем, расположенным за пределами сушильной камеры. При этом вентиляторы и перегородки размещены в циркуляционном канале и обеспечивают изменение направления циркуляции сушильного агента на противоположное. Использование таких перегородок обеспечивает возможность управления потоком сушильного агента без использования дорогостоящих реверсивных вентиляторов. Калорифер, обеспечивающий нагрев сушильного агента (воздуха), расположен на уровне фальшпотолка, параллельно ему, и перекрывает пространство циркуляционного канала и сушильного объема корпуса. Такое расположение обеспечивает прохождение всего объема сушильного агента через калорифер. Клапаны приточно-вытяжной вентиляции, обеспечивающие приток свежего воздуха и удаление избытка влажного воздуха, расположены на боковых стенах сушильной камеры возле каждого вентилятора. Клапаны в зависимости от направления циркуляции исполняют по очереди функции то приточного, то вытяжного клапана в зависимости от того, с какой стороны создается разряжение и с какой - избыточное давление. Сушильная камера снабжена экранами, установленными под потолком корпуса сушильной камеры, которые выполнены овальными и предназначены для снижения гидравлического сопротивления и направления сушильного агента в штабель с материалом. Таким образом, предлагаемая конструкция сушильной камеры обеспечивает реверсирование потока сушильного агента через штабель без использования реверсивных вентиляторов, которые имеют низкий КПД, высокую энергоемкость и стоимость, а также равномерное высыхание материала по всему объему камеры. На фиг. 1 приведена схема общего вида сушильной камеры с подвижными перегородками. На фиг. 2 показаны циркуляционный канал с расположенными в нем вентиляторами и экранами, а также расположение штабеля с высушиваемым материалом. Сушильная камера включает корпус 1 с теплоизоляцией 2, штабель 3 с высушиваемым материалом, загружаемый через дверь 4, расположенную на торцевой стенке камеры 1. В циркуляционном канале 5 (фиг. 2), образованном фальшпотолком 6 (фиг. 2) и потолком корпуса 1, помещены осевые циркуляционные вентиляторы 7 с двигателями 8 и управляемые перегородки 9 с двигателем 10 (фиг. 2), установленным за пределами корпуса 1, с возможностью поворота перегородок 9 на угол 30-120. Калорифер 11 расположен параллельно потолку корпуса 1, на уровне фальшпотолка и перекрывает пространство циркуляционного канала и сушильного пространства. На боковых стенках камеры 1 возле вентиляторов 7 расположены клапаны 12 и 13 приточно-вытяжной вентиляции. Экраны 14 закреплены под потолком корпуса 1, выполнены овальными, таким образом, чтобы получился плавный поворот, обеспечивающий формирование потока сушильного агента на входе в штабель. Сушильная камера работает следующим образом. Штабель 3 с высушиваемым материалом помещают в корпус 1 с теплоизоляцией 2 и закрывают дверь 4. Загрузку камеры можно производить, например, автопогрузчиком. С пульта управления (на фиг. не показан) включают электродвигатели 8, которые приводят в работу вентиляторы 7. Поток сушильного агента (воздух) от вентиляторов 7 распространяется по циркуляционному каналу 5, образованному фальшпотолком 6 и потолком корпуса 1 сушильной камеры. Сушильный агент нагревается, проходя через калорифер 11 и через штабель 3, и снова возвращается к вентиляторам 7. Таким образом осуществляется замкнутая циркуляция сушильного агента. Сушильный агент повышает температуру в сушильной камере, одновременно устраняя влажность с поверхности высушиваемого материала. В связи с интенсивной циркуляцией воздуха возникают высокие гидравлические сопротивления воздуха. Экраны 14 снижают гидравлическое сопротивление и формируют поток сушильного агента на входе в штабель. В начальный период сушки клапаны 12 и 13 3 85772012.10.30 приточно-вытяжной вентиляции закрыты. Для обеспечения равномерности сушки используют управляемые перегородки 9, которые периодически (например, через 2-3 часа) меняют свое положение в пределах угла поворота и тем самым изменяют направление движения сушильного агента на противоположное (изменение положения перегородок показано стрелками). Изменение положения управляемых перегородок 9 происходит с помощью электродвигателя 10, расположенного за пределами сушильной камеры с пульта управления. Таким образом, происходит равномерная сушка материалов во всем объеме сушильной камеры. При использовании перегородок 9 отпадает необходимость устанавливать реверсивные вентиляторы, которые обладают меньшей эффективностью по сравнению с обычными вентиляторами и имеют большую стоимость. Удаление избытка влажного воздуха из сушильной камеры и приток сухого воздуха осуществляется через клапаны 12 и 13 приточно-вытяжной вентиляции. При изменении направления движения сушильного агента в сушильном объеме на обратное с помощью перегородок 9, сушильный агент с наивысшей температурой взаимодействует с материалом с максимальной влажностью, что обеспечивает интенсивное удаление влаги в процессе сушки при максимальной влажности. В результате к окончанию процесса сушки влажность материалов во всем сушильном объеме в среднем практически одинакова, что решает задачу повышения качества сушки за счет равномерного высыхания материала во всем объеме сушильной камеры, снижение удельного энергопотребления и упрощение процесса сушки. Следует отметить, что перед переменой направления движения сушильного агента в сушильном объеме градиент влажности материалов по длине сушильного объема образовывался вследствие того, что сушильный агент с наивысшей температурой взаимодействовал с материалами с наименьшей влажностью в начале пути движения сушильного агента. В конце пути движения сушильного агента последний с наименьшей температурой,с наибольшей относительной влажностью, с наибольшим влагосодержанием и абсолютной влажностью взаимодействует с материалами с наибольшей влажностью, в результате чего движущая сила процесса сушки в конце пути движения сушильного агента будет значительно меньше по всем параметрам. Если проводить процесс сушки без перемены направления движения сушильного агента в сушильном объеме с материалами, то к концу сушки в начале пути движения сушильного агента материалы будут сильно пересушенными,а в конце - недосушенными при средней нормальной влажности высушенных материалов. Таким образом, предлагаемая конструкция сушильной камеры позволяет улучшить качество высушиваемого материала за счет равномерного распределения сушильного агента в объеме камеры, снизить удельное энергопотребление, а также упростить систему управления процессом сушки без использования дорогостоящих и неэффективных реверсивных вентиляторов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4