Металлическая стружка, минеральная вата, 2-3 дня работы – и солнечный калорифер готов. Инвестиции пустяковые, экономия и независимость – на десятилетия!

Есть предложение дополнить зерносушилку альтернативным калорифером, работающим от солнца. Хотите – подсушивайте зерно его энергией. Не хотите – поверните рычаг и используйте электричество «из розетки». Инвестиции пустяковые, экономия и независимость – на десятилетия!

Географическое положение Украины позволяет эффективно использовать солнечную энергию, в том числе для сушки сельскохозяйственной продукции. На зерновом току применить солнечную энергию несложно, вплоть до самостоятельного изготовления простого прибора, который преобразует энергию солнца в полезную тепловую энергию.

Авторами публикации сконструирован опытный образец солнечной конвективно-радиационной сушилки. Ее функциональная схема представлена на рис. 1. Сушилка состоит из воздушного солнечного теплового коллектора, радиационно-конвективной сушильной камеры, в которую закладывается сырье, газовоздушного, водовоздушного или электровоздушного калорифера, вентиляторной установки, светопрозрачного покрытия, тепловой изоляции.

 

                                   Рисунок 1

Солнечный тепловой коллектор представляет собой цилиндрическую конструкцию (рис. 2) с теплоизоляцией снизу, светопрозрачным покрытием сверху и поглощающим элементом между ними. Тепловая изоляция (пенопласт, минвата) толщиной 50-100 мм, коэффициент теплопроводности <0,5, укладывается в нижней части корпуса и покрывается светоотражающим покрытием.

В качестве поглощающего элемента используется черная металлическая стружка, поскольку она имеет высокую теплоотдачу, высокое значение степени черноты, кроме того, в слое стружки имеется большое количество воздушных прослоек, через которые, нагреваясь, проходит воздух. Для фиксации и равномерного распределения стружки в солнечном коллекторе применяется металлическая сетка.

Воздушный солнечный тепловой коллектор работает следующим образом. Солнечное коротковолновое электромагнитное излучение почти без потерь (до 5%) проходит через светопрозрачное верхнее покрытие коллектора и попадает на поглощающий элемент (металлическую стружку). В свою очередь, в поглощающем элементе солнечная энергия преобразуется в длинноволновое электромагнитное излучение в инфракрасном спектре, для которого верхнее прозрачное покрытие становится непрозрачным. Воздух, проходящий вдоль поглощающего элемента, подогревается и подается с помощью вентилятора в сушильную камеру.

Верхнее покрытие в сушильной камере изготовлено из прозрачного, а стенки из светоотражающего материала. Это способствует тому, что осушаемый материал (зерно) дополнительно нагревается и осушается прямыми солнечными лучами. Подогретый в коллекторе воздух проходит через осушаемый материал, увлажняется и выбрасывается в окружающую среду.

В тех случаях, когда солнечная энергия отсутствует, в конструкции предусмотрен перекидной клапан (рис. 1), который перекрывает воздуховод от солнечного теплового коллектора и открывает воздуховод от альтернативного калорифера, в котором воздух подогревается и с помощью вентилятора подается в сушильную камеру. В случае если в схеме активного вентилирования зерна вообще отсутствует (или выключен) клапан, осуществляется простое активное вентилирование зерна.

Преимущество использования солнечных тепловых коллекторов для подогрева воздуха перед сушильной камерой видно по hd-диаграмме.

 

                                   Рисунок 2

 

Процесс сушки за счет активного вентилирования описывается hd-диаграммой (вертикальная ось обозначает нагрев воздуха, горизонтальная – вынос влаги сушильным агентом). Поясним коротко: без использования солнечного теплового коллектора 1 кг сушильного агента (воздух с температурой окружающей среды 22°С и f = 55%) забирает из осушаемого материала 2 г водяного пара (линия 1-2). Вентилирование зерна подогретым воздухом в солнечном тепловом коллекторе (прямая 1-3) способствует испарению 6,8 г влаги одним кг воздуха (линии 3-4).

Таким образом, применение подогрева воздуха во время активного вентилирования зерна позволит в 3,4 раза увеличить скорость сушки сельскохозяйственных материалов по сравнению с активным вентилированием без подогрева воздуха. А использование конвективных сушилок с воздушным солнечным тепловым коллектором позволит не тратиться на дополнительное тепло, к тому же соорудить устройство из подручных материалов и вписать его в существующую схему сушки зерна можно максимум за недельку.

 

 

 

Василий Сацюк, Владимир Боярчук,
Луцкий национальный технический университет

Опубликовано в №7/2012