Солнечные сушильные установки Гвинеи

Разработка простых и рентабельных установок для сушки сельскохозяйственных продуктов представляет для Гвинейской Республики важную практическую задачу. Основными сельскохозяйственными продуктами, требующими сушки, являются кофе, чай, мука маниоки, батата, кукурузы, кроме того, сушка рыбы может найти широкое применение на всей прибрежной части страны.

Использование солнечной энергии для технологических процессов сушки позволит экономить органическое топливо (в основном древесину); ускорить и экономически более рентабельно решить продовольственную проблему, являющуюся актуальной для страны; снизить влияние отрицательного экономического фактора, связанного с активной вырубкой древесины при использовании традиционных методов сушки и комплекса последствий этого явления.

Для исследования процессов радиационно-конвективной сушки сельскохозяйственных и других продуктов в условиях тропиков, а также создания прототипов простых в изготовлении на местной технологической базе и удобных в эксплуатации солнечных сушилок в Центре были разработаны и созданы четыре различные конструкции: солнечная переносная сушильная установка, с пленочным покрытием; переносная установка со стеклянным покрытием; переносная установка со стеклянным, покрытием и регулируемым проходным сечением для вентиляции (в двух экземплярах для проведения сопоставительных испытаний); стационарная модульная радиационно-конвективная сушильная установка.

Все созданные конструкции были подвергнуты детальным экспериментальным исследованиям. Температура внутри сушильных камер достигала 55…60°С для переносных установок с пленочным покрытием и 85…90°С – со стеклянным покрытием при уровне радиации не менее 700 Вт/м. Градиент температуры по высоте внутри камеры для переносных, сушильных установок составлял около 2оС (при нормативе 10…14%), что удовлетворяет условию долговременного хранения мучных продуктов после процесса сушки.

В ходе экспериментов и предварительной обработки результатов измерений, а также их сопоставления были сделаны выводы, позволяющие оптимизировать методику процесса сутки, а также конструкцию самой сушильной камеры. В частности, установлено доминирующее влияние конвективного тепломассообмена на скорость сутки в условиях пониженной солнечной радиации, особенно при наблюдающемся высоком постоянном значении влажности воздуха.

Солнечная стационарная радиационно-конвективная сушильная установка модульного типа разработана с использованием результатов экспериментов, полученных на переносных остекленных конструкциях. В основу конструкции установки был положен принцип модульности, то есть разделения на отдельные блоки воздухонагревательного коллектора и собственно сушильной камеры.

9 – стекло; 10 – теплоприемник; 11 – корпус (поперечная часть); 12 – теплоизоляция, 13 – корпус (продольная часть).

Рис.136. Принципиальная схема солнечной модульной сушильной установки радиационно-конвективного типа (позиции 1-8 в тексте).

На начальной стадии проектирования рассматривались несколько вариантов модульной сушильной установки. В частности, один из них предусматривал вертикальную сушильную камеру конвективного типа, подсоединенную к горизонтальной воздухонагревательной панели. Загрузку поддонов с продуктом предполагалось осуществлять с боковой стороны; нагретый в коллекторе воздух проходил последовательно через все поддоны. При этом крайний верхний поддон оказывался в зоне, где параметры, сушильного агента были близки к насыщению и, таким образом, создавалось положение, при котором было чрезвычайно трудно добиться равномерности сушки продукта по высоте всей камеры. Кроме того, стремление к минимальной площади установки в плане приводит и сезонной затененности части коллектора. Эти и другие соображения привели к отказу от подобной, часто используемой схемы сушильных устройств. В окончательном варианте (рис. 136) указанные выше недостатки были устранены. Нагретый в солнечном коллекторе (1) воздух попадает в горизонтальную сушильную камеру (4), проходит над поверхностью и позволяет путем изменения объема камеры (введения промежуточного, надставного корпуса) добиться оптимального влагонасыщения воздуха в процессе сушки при разных уровнях солнечной радиации.

Модульная сушильная солнечная установка состоит из: солнечного воздухонагревательного коллектора (1); наклонной рамы (2), ориентированной в сложном направлении; промежуточного блока (3), цель которого осуществить монтаж коллектора к сушильной камере, не разбирая последнюю; сушильной камеры (4), внутри которой находится три поддона с высушиваемым продуктом (5), размещаемые на подрамнике с направляющим (6); загрузочного блока (7) с отеидной задней крышкой для выгрузки поддонов; вытяжных труб (8), выполненных составными квадратного сечения, с верхним расположением регулирующих задвижек.

На коллекторе и сушильной камере установлены одинаковые по размеру стеклопакеты двойного остекления.

Установка выполнена в одном экземпляре силами производственной мастерской Центра. Для проведения серии экспериментальных исследований на испытательной площадке установка оборудована следующими измерительными средствами (рис. 137):

· термометрами, располагаемыми в коллекторе, промежуточном блоке, сушильной камере и в загрузочном блоке;

· термоопарными датчиками, размещаемыми в сушильной камере в тех же точках, что и термометры;

· анамометрами типа АСО-3, устанавливаемыми в гнездах загрузочной камеры, внутри вытяжных труб;

· пиранометром, устанавливаемым непосредственно в плоскости теплоприемников и закрепляемым на боковой внешней поверхности коллектора;

· стандартным аспирационным психрометром для определения относительной влажности окружающего воздуха;

· психрометрическим блоком для определения относительной влажности выходимого воздуха из сушильной камеры.

Рис. 137. Схема размещения измерительных приборов на солнечной сушильной модульной установке.

Термопарные датчики "хромель-копель" применены для контроля температуры в каждом из поддонов камеры в случае, когда отсутствует визуальный контроль температуры по термометрам. Данный вариант возможен при установке под стеклопакетами сушильной камеры зачерненного теплопоглотительного экрана при экспериментах по сушке продукта с большой отражательной способностью покрытия сушильной камеры.

Разработана методика проведения экспериментов на солнечной сушильной установке, которая предусматривает в первую очередь определение скорости сушки натурального продукта – пасты маниока, кукурузной муки и т. д. Для определения скорости сушки (влагопотери) используются контрольные кюветы с продуктом общей массой не более 100 г, которые размещаются на каждом из поддонов. Скорость сушки определялась потерей массы контрольных кювет, отсчитываемой от начального влагосодержания продукта, которое определялось по разности массы пробы до и после высушивания в лабораторном сушильном шкафу до нулевой влажности. Общая производительность установки оценивается по суммарному количеству высушенной до 5% влажности пасты продукт.