CC BY
48
УДК 633.1:631.563.2
К ОБОСНОВАНИЮ ВМЕСТИМОСТИ ВОДЯНОГО АККУМУЛЯТОРА ТЕПЛОТЫ
БАРАБАННОЙ ГЕЛИОСУШИЛКИ
Купреенко А.И., д.т.н., профессор, Ченин А.Н., аспирант ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»
Спроектирован водяной аккумулятор теплоты, позволяющий снизить материалоемкость барабанной гелиосушилки.
Ключевые слова: барабанная гелиосушил-ка, гравийный аккумулятор теплоты, водяной аккумулятор теплоты, материалоемкость, накопленная энергия, масса.
Designed water heat accumulator, allowing reduce materials consumption of drum solar dryer.
Key Words: drum solar dryer, gravel heat accumulator, water heat accumulator, materials consumption, accumulated energy, weight.
Для сушки зерна при неблагоприятных погодных условиях (облачная погода, кратковременные осадки) предложена конструкция барабанной гелиосушилки с резервными системами подогрева и вентиляции [1].
Для повышения скорости нагрева сушильного агента в солнечном коллекторе барабанной гелиосушилки предложен водяной аккумулятор теплоты, который интенсивно нагревается и имеет высокий коэффициент теплоотдачи [2].
Гелиосушилка (рисунок 1) состоит из солнечного коллектора с двойным прозрачным покрытием 1, гравийного аккумулятора теплоты 2,
водяного аккумулятора теплоты 3, сушильной камеры 4, вытяжной трубы 5 с дефлектором 6. На выходе из вытяжной трубы установлена резервная система вентиляции 7 для принудительного удаления влажного воздуха из сушильной камеры. Под сушильным барабаном 8 установлена резервная система подогрева сушильного агента 9, обеспечивающая работу сушилки при длительном отсутствии солнечной погоды или в ночное время при значительном понижении температуры в сушильной камере.
1 - солнечный коллектор; 2 - гравийный аккумулятор теплоты; 3 - водяной аккумулятор теплоты; 4 - сушильная камера; 5 - вытяжная труба; 6 - дефлектор; 7 - резервная система вентиляции; 8 - сушильный барабан; 9 - резервная система подогрева
Рисунок 1 - Схема барабанной гелиосушилки с водяным аккумулятором теплоты
Водяной аккумулятор теплоты (рисунок 2) состоит из полых металлических труб 1, окрашенных в черный цвет, встроенных электронагревателей 2 для обеспечения подогрева воды при неблагоприятных погодных условиях, датчика контроля температуры воды 3, заливной горловины 4 и контрольного отверстия 5.
Облучаемая поверхность водяного аккумулятора ориентирована на юг и установлена под углом 40° к горизонту.
Под действием солнечной энергии металлические трубы водяного аккумулятора быстро
нагреваются, что приводит к более высокой температуре его поверхности по сравнению с гравийным. Часть теплоты аккумулируется водой. Сушильный агент, контактируя с более горячей поверхностью аккумулятора, сильнее нагревается, что приводит к увеличению скорости сушки продукта. Когда температура воды в аккумуляторе падает ниже установленного уровня, включаются дополнительные электронагреватели и обеспечивают поддержание требуемой температуры сушильного агента.
1 - полые металлические трубы; 2 - электронагреватели; 3 - датчик контроля температуры воды; 4 - заливная горловина; 5 - контрольное отверстие
Рисунок 2 - Схема водяного аккумулятора теплоты
Гравийный аккумулятор теплоты позволял накопить за световой день 31720 кДж солнечной энергии. При этом его масса составляла 3003 кг. Зная удельную теплоемкость гравия и воды, а также начальную и конечные температуры нагрева аккумуляторов, вычислим, какая массы воды необходима для накопления такого же количества энергии, что и в гравии.
Количество накопленной энергии за световой день вычисляется по [3]:
(} = т*с* (Ткон - Го), кДж
Q = тГр* сгр *
Для водяного аккумулятора теплоты количество накопленной энергии за световой день вычисляется по формуле:
Q = тв*св* (Тю
Т0), кДж
(3)
(1)
где т - масса теплоаккумулирующего вещества, кг; с - удельная теплоемкость теплоаккумулирующего вещества, кДж/(кг*°С); Гкон — Т0 -разность средних значений конечной и начальной температур теплоаккумулирующего вещества, °С.
Тогда для гравийного аккумулятора теплоты количество накопленной энергии за световой день вычисляется по формуле:
где тв - масса воды, кг; св - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*°С); (Тконв — Т0) - разность средних значений конечной и начальной температур воды, °С.
Из выражений (2) и (3) масса воды находится по формуле:
тв = сГр*тГр*СГГр-То), кг Св*(Тв-Т0)
(4)
(ТКонгр Г0),кДж (2)
Таким образом, с учетом того, что водяной аккумулятор теплоты нагревается больше, чем гравийный, и удельная теплоемкость воды выше, масса воды, необходимая для накопления заданного количества энергия, равна 291,7 кг, что в 10 раз меньше массы гравийного аккумулятора теплоты.
где тГр - масса гравия, кг; сГр - удельная теплоемкость гравия, кДж/(кг*°С); (Ткон Гр-Т0) -разность средних значений конечной и начальной температур гравия, °С.
Литература
1. Ченин А.Н., Купреенко А.И. Барабанная гелиосушилка с резервными системами подогрева и вентиляции.// Сб. науч. работ междунар. науч.-техн. конф. - Брянск: Изд. БГСХА, 2013. -С. 13-16.
2. Купреенко А.И., Ченин А.Н. Модернизация аккумулятора теплоты барабанной гелиосу-шилки // Вестник Брянской ГСХА. - Брянск: БГСХА, 2014, № 4 - С. 10-11.
3. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. - М.: Энергоатомиздат, 1991 г.-208 с.
УДК 621. 783
МОДЕРНИЗИРОВАННАЯ СУШИЛКА Купреенко А.И., д. т. н., профессор, Исаев Х.М., к. э. н., доцент, Кулипатова И.И., аспирант ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»
Рассмотрена модернизация сушилки аэродинамического подогрева путем разработки утилизатора теплоты отработанного сушильного агента. Описана конструкция утилизатора в виде ко-жухотрубного теплообменного аппарата. Указаны преимущества модернизированной сушилки.
Ключевые слова: сушилка аэродинамического подогрева, эффективность сушки, энергозатраты, утилизатор отработанного сушильного агента.
In this article the way of construction of waste heat boiler of worked - out drying agent for modernizing aerodynamic heating dryer is considered. The construction of waste heat boiler in the form of shell and tube heat exchanger is described. The advantages of modernized dryer are specified.
Key words: aerodynamic heating dryer, drying efficiency, power imputs, waste heat boiler of worked - out drying agent.
Одним из перспективных направлений развития сушильной техники является использование принципа аэродинамического подогрева сушильного агента.
Известна сушилка аэродинамического подогрева, предназначенная для сушки растительной сельскохозяйственной продукции,
преимущественно ягод, плодов, овощей и грибов. Она состоит из рабочей камеры с дверцей, патрубков забора холодного атмосферного воздуха, воздуховодов, через которые отработанный горячий воздух частично сбрасывается в атмосферу, заслонок, приводного электродвигателя и ротора - нагревателя (рисунок 1).
1 - рабочая камера, 2 - загрузочная дверца, 3 - патрубки забора атмосферного воздуха, 4 - воздуховоды, 5 - заслонки, 6 - приводной электродвигатель, 7 - ротор - нагреватель
Рисунок 1 - Сушилка
