Использование плоских солнечных коллекторов, для нагрева воздуха в ленточных сушилках.

На многих современных перерабатывающих предприятиях Украины и Крыма, тесно связанных с сушкой плодовой продукции, имеются сушильные установки ленточного типа. Эти установки до сих пор производятся и используются во многих странах Европы. В первую очередь это связано с низкой стоимостью таких сушильных установок, так как их конструкция не требует больших финансовых затрат. Также ленточные сушилки позволяют вести процесс сушки без перерыва на загрузку и выгрузку продукта сушки, при этом способны выдавать конечный продукт высокого качества.

Но недостаточное использование таких сушилок тесно связано с высокой стоимостью энергоносителей, используемых для процесса обезвоживания. Решением этой проблемы должно стать максимальное использование энергии солнца для нагрева сушильного агента, в качестве которого используется воздух.

Для нагрева воздуха можно использовать солнечные коллекторы плоского типа. Эти коллекторы существуют десятки лет, и практика показала, что многие из них требуют усовершенствования.

Существуют различные подходы к усовершенствованию конструкции солнечного коллектора. Повышение его эффективности чаще всего связано с усложнением конструкции и, как следствие, с увеличением его стоимости. На (рис. 1.1, а – к) представлены некоторые конструкции плоских коллекторов, применяемые в настоящее время.

Отражающие поверхности (рис. 1.1, б, в, г) с размещенными в фокусе поглощающими трубами обеспечивают повышение концентрации солнечного излучения и уменьшение тепловых потерь. Отражающая поверхность может быть плоской, гофрированной, криволинейной.

Вакуумированный коллектор (рис. 1.1, з) представляет собой полость, ограниченную прозрачным ограждением для солнечного излучения, из которой откачен воздух. Внутри полости размещена труба, поглощающая солнечное излучение, и заполненная теплоносителем. Солнечные коллекторы плоского типа состоят из: 1 - корпус: 2 - прозрачное покрытие; 3 - поглощающая поверхность; 4 - изоляция; 5 - разделительная плоскость; 6 - ролики; 7 - теплообменник; 8 - конденсат; 9 - отражающая поверхность; 10 - сильфонные опоры; 11 - испарители тепловых труб

Рис. 1.1. Конструкции современных плоских солнечных коллекторов.

Коллектор обеспечивает снижение тепловых потерь, особенно при высоких температурах (373 - 473 К). Труба, поглощающая солнечное излучение, может быть изготовлена из стекла, металла или полимерных материалов. Вакуум должен составлять 0,01 - 0,1 Па. Отдельные трубчатые конструкции собирают в секции. Основная трудность при создании вакуумированных коллекторов заключается в разработке надежного уплотнения на выходе поглощающей поверхности.

В последнее время проявляется большой интерес к использованию принципа тепловой трубы в солнечных коллекторах (рис. 1.8, е). Применяя в качестве теплоносителя низкокипящие жидкости, можно нагреть теплоноситель за счет не только солнечной радиации, но и теплоты окружающей среды. При этом повышается КПД из-за уменьшения тепловых потерь. Использование полимерных материалов позволяет уменьшить массу солнечного коллектора, упростить технологию изготовления, сборку и монтаж в процессе эксплуатации.

На (рис. 1.1, ж) представлен вариант солнечного коллектора, выполненного из эластичного материала, который можно сворачивать в рулон, что удобно при монтаже, транспортировке и хранении. [1]

Работа таких коллекторов дает положительные результаты, но они не нашли широкого применения, и это в первую очередь связано с трудностью их изготовления. Поэтому возникает вопрос об использовании в системе нагрева сушильного агента плоского теплообменного короба типа «горячий ящик» (рис. 1.2.)

Дно и стенки плоского ящика теплоизолируются, сверху ящик покрыт светопрозрачным материалом (стекло или различная полимерная пленка), на дно устанавливается теплоприемник - котел с зачерненной поверхностью. Солнечные лучи, проходя сквозь стекло и падая на зачерненную поверхность котла нагревают ее, после этого тепло передается теплоносителю, протекающему по каналу котла. Стекло, пропускающее видимую часть солнечного излучения, и почти не пропускающее длинноволновое излучение поверхности котла, предохраняет последний от охлаждающего влияния окружающей среды. Гелиоаппараты типа «горячий ящик» успешно работают и имеют высокий КПД (до 50%) в диапазоне температур 50-70 С. [2]

Рис. 1.2. Схема «горячего ящика».

Рабочая температура в современных ленточных сушилках, предназначенных для сушки плодовоовощной, находится в диапазоне 55 – 75 °С. Поэтому необходимо использовать воздух, нагретый в плоском гелиоколлекторе типа «горячий ящик», для роботы ленточной сушилки. На (рис. 1.3) изображена схема работы ленточной сушилки с плоским теплообменным коробом.

Рис. 1.3. Схема работы ленточной сушилки с плоским теплообменным коробом типа «горячий ящик».

Вывод: Использование плоских солнечных коллекторов, для нагрева сушильного агента, в ленточных сушилках позволит сократить затраты энергии на единицу переработанной продукции. Это даст возможность нашим сушильным предприятиям стать конкурентоспособными на рынке готовой продукции.

Аннотация: Обоснована целесообразность использования плоских гелиоколлекторов совместно с ленточной сушилкой. Разработана схема комплексной работы ленточной сушилки совместно с теплообменным коробом.

Ключевые слова: сушильный агент, ленточная сушила, солнечный колектор.

Анотація: Обґрунтована доцільність використання пласких геліоколекторів сумісно з стрічковою сушаркою. Розроблена схема комплексної роботи стрічкової сушарки сумісно з теплообмінним коробом.

Ключові слова: сушильний агент, стрічкова сушарка, сонячний колектор.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лебедев П. А. // Расчет и проектирование сушильных установок – М. Пищевая промышленность 1989 – С. 23-25.

2. Гербер. Ю. Б. //Сушка сельскохозяйственной продукции с использованием возобновляемых источников энергии - Симферополь 2005 – С. 183 – 184.

 

Ю. Б. Гербер к. т.н., декан технологического факультета ЮФ “КАТУ” НАУ;

Ковтун В. М. Аспирант кафедры технологического оборудования перерабатывающих предприятий и компьютерных систем управления ЮФ ”КАТУ” НАУ.