Ultrasonik tahıl kurutucu. Ultrasonik Kurutma Cihazı

RU 2367862 patentinin sahipleri:

Buluş, ultrasonik frekansın akustik titreşimlerini kullanarak çeşitli malzemeleri kurutmak için teknolojik işlemlerin uygulanması ile ilgili teknoloji alanı ile ilgilidir. Buluş, farmasötik, kimya ve biyolojik endüstrilerde ve ayrıca tarım ürünlerinin işlenmesinde kullanılabilir. Ultrasonik kurutma için önerilen cihaz, kurutucunun gövdesine monte edilen, kurutulacak malzeme için bir toroidal kap ve boyutları ve şekli seçilmiş, eğilme-titreşimli bir disk şeklinde yapılmış bir ultrasonik osilatör içerir. ultrasonik titreşimlerin radyasyonunun belirtilen frekansını ve yönünü sağlama koşulundan. Yayıcı, elektronik bir ultrasonik jeneratör tarafından desteklenen bir piezoelektrik dönüştürücüye bağlanır. Kurutucu gövdesinin iç yüzeyi, ortak bir odağa sahip kesişen iki eksenel simetrik parabolün bükülme-titreşimli diskinin akustik ekseni etrafında dönmesiyle oluşturulur. Toroidal kap, yatay bir düzlemde bulunan iki bölüm şeklinde yapılır, kabın bölümlerinden biri parabollerin genel odağı alanındadır ve ikincisi yan duvardan eşit mesafede bulunur. kurutma odası ve birinci bölüm. Cihaz, akustik maruz kalma verimliliğinde bir artış ve kuruma hızında bir artış sağlamalıdır. 3 kilo, 2 yemek kaşığı

Buluş, kılcal gözenekli malzemeleri kurutmak için bir teknikle ilgilidir ve biyolojik nesneleri, kimyasal, hafif ve diğer endüstri ürünlerini, sıcaklığı artırmadan ve ürün ve maddelerin yapısını bozmadan kurutmak için kullanılabilir.

Şu anda, çoğu gıda ve farmasötik ürün, konvektif yöntem kullanılarak kurutulmaktadır, bu, kuru havanın yerleşik bir ısıtma elemanı kullanılarak ısıtıldığı, ısıtılan havanın bir fan tarafından kurutucunun tamburuna (işlem hacmi) yönlendirildiği, içinden geçtiği anlamına gelir. malzeme kurutulur ve nemlendirilir.Daha sonra tambur dışında soğuk su veya hava ile soğutulur. İşlem, malzemenin kuruması kadar sürer.

Kullanılan kurutucuların teknolojik tasarımında modern kurutma, aşağıdaki dezavantajlarla karakterize edilir:

1) süreç aşırı derecede enerji yoğun ve zaman alıcıdır;

2) kurutucular küçük boyutlu olamaz, çünkü bu, bir yandan işlemin hızını sınırlayan ve diğer yandan maliyetini artıran tamburdaki hava hacmini azaltır;

3) yüksek sıcaklık biyolojik nesnelerin kurumasına ve bozulmasına neden olur. Bu anı ortadan kaldırmak için, kurutucuyu, kurutulmakta olan malzemenin sıcaklığını kontrol etmek için “akıllı” ve pahalı bir elektronik sistemle donatmak gerekir, bu da kurutucunun maliyetini önemli ölçüde artırır.

Bu dezavantajlar, tasarım çözümlerinin düşük düzeyde detaylandırılmasıyla değil, altta yatan yöntemin dezavantajları ile açıklanmaktadır - konvektif kurutma. Konvektif kurutma yöntemini değiştirmek veya desteklemek için umut verici bir seçenek, yöntemin aşağıdaki avantajlarıyla bağlantılı olan yüksek yoğunluklu akustik alanlarda kurutmadır:

1) sürecin yüksek yoğunluğu;

2) düşük sıcaklıklarda veya prensipte sıcaklığı arttırmadan yüksek kaliteli ve etkili kurutma sağlama olasılığı (yapının tahribatı, tahılın çimlenmesini koruma vb.);

3) sistemin çalışması üzerinde kullanıcı kontrolü gerektirmeyen kendinden ayarlı ultrasonik jeneratörler geliştirme olasılığı.

Yukarıdaki avantajlar, ultrasonik kurutma teknolojisine olan büyük ilgiyi açıklamaktadır. Bununla birlikte, ultrasonik kurutma işlemini pratikte uygulama girişimleri bir takım teknolojik zorluklarla karşı karşıyadır:

1) havada 140 dB'den fazla yoğunlukta akustik titreşimler yaratma ihtiyacı;

2) kurutulmuş malzeme boyunca akustik titreşimlerin tek tip bir etkisini sağlayan bir kurutma odası yaratma ihtiyacı.

Şu anda, akustik kurutma için cihazlar oluştururken, bu problemler, aerodinamik yayıcılar kullanılarak ve kural olarak, genişletilmiş bir dikdörtgen kanal şeklinde kurutma odaları yaratılarak çözülmektedir. Böyle bir kurutma tesisatının bir örneği, kılcal gözenekli dökme malzemelerin kurutulması için bilinen cihazdır. Bu cihaz, bir ucunda bir ses yayıcının bulunduğu, diğer ucunda bir ses emici malzeme olan akustik bir kanal şeklinde yapılmış bir kurutma odasıdır.

Bu cihaz, malzemelerin akustik olarak kurutulmasına izin verir, ancak bazı dezavantajları vardır:

1) Aşağıdaki dezavantajlara sahip bir ses kaynağı olarak bir gaz jeti yayıcının kullanılması:

a) %20'yi geçmeyen düşük verimlilik;

b) mekanik bileşenlerin hızlı aşınması;

c) yüksek frekanslarda (20 kHz'den fazla) çalışmanın imkansızlığı ve sonuç olarak bakım personelini akustik radyasyondan koruma ihtiyacı (tanımlanan cihaz 150 Hz frekans kullanır);

d) kompresör kullanımını gerektiren yüksek basınçlı basınçlı hava sağlama ihtiyacı;

e) küçük boyutlu bir kurutucu oluşturma olasılığı hariç, büyük ağırlık ve boyut özellikleri;

2) akustik enerji kullanımının düşük verimliliğine ve akustik titreşimlerin kurutulacak malzemeye odaklanmamasına yol açan, uzatılmış bir dikdörtgen kanal şeklinde yapılan kurutma odasının optimal olmayan şekli;

3) Kurutma odasının arka ucunda bir ses emici tapa kullanılması, bu da seyahat eden dalga modunun uygulanmasına ve akustik enerjinin %80'e kadarının ses emicide emilmesine ve buna katılmamasına neden olur. kurutma işlemi (cihazın açıklamasına göre, emicinin yoğunluğu emitörünkinden sadece 5-6 dB daha düşüktür, bu nedenle, açıklamada belirtildiği gibi, cihazda hareket eden dalga modu uygulanırsa, o zaman hayır kurutma için 5 dB'den fazla harcanır, geri kalanı emicide emilir).

Yukarıdaki dezavantajların tümü, akustik maruziyetin etkinliğini azaltır ve kabul edilebilir bir kuruma hızı sağlamaz.

Bilinen cihazın dezavantajları, kurutucu gövdesine yerleştirilmiş, kurutulacak malzeme için bir toroidal ağ kabı ve ultrasonik akustik salınımların bir radyatörünü içeren, prototip için hoş olan kılcal gözenekli malzemeleri kurutmak için bir cihaz tarafından kısmen ortadan kaldırılmıştır. Sıklık.

Cihaz yardımıyla kurutma işlemi yapılırken, kurutma odasının özel şekli sayesinde ultrasonik titreşimlerin kurutulacak malzemeye odaklanması sağlanarak kurutma hızı ve homojenliği arttırılır. Bununla birlikte, cihaz, bilinen akustik kurutma cihazlarının (örneğin, bir ultrasonik titreşim kaynağı olarak bir gaz jeti yayıcının kullanılması) temel dezavantajlarını sadece kısmen ortadan kaldırır. Prototipin başka dezavantajları da vardır:

1) kurutulmuş malzemeyi odaklama alanına yerleştirme ihtiyacından dolayı küçük hacimlerde kurutulmuş malzeme;

2) gaz püskürtmeli radyatörün çalışması için kurutma odasına büyük hacimlerde hava sağlama ihtiyacından kaynaklanan "hassas" kurutmanın imkansızlığı;

3) gaz püskürtmeli radyatör kullanımı nedeniyle kurutucunun düşük verimliliği (verimlilik %20'yi geçmez).

Böylece prototip olarak alınan cihaz, kurutma işleminin maksimum verimle gerçekleşmesine imkan vermemektedir.

Ultrasonik kurutma cihazı için önerilen teknik çözüm, kurutulacak malzeme için kurutucu gövdesine monte edilen toroidal ağlı bir kap ve ultrasonik frekansın akustik titreşimlerinin bir dönüştürücüsünden oluşur. Bu durumda, ultrasonik titreşim yayıcı, boyutları ve şekli, ultrasonik titreşimlerin radyasyonunun belirtilen frekansını ve yönünü sağlama koşulundan seçilen bir bükülme-titreşim diski şeklinde yapılır. Yayıcı, elektronik bir ultrasonik jeneratör tarafından desteklenen bir piezoelektrik dönüştürücüye bağlanır. Kurutucu gövdesinin iç yüzeyi, ortak bir odağa sahip kesişen iki eksenel simetrik parabolün bükülme-titreşimli diskinin akustik ekseni etrafında dönmesiyle oluşturulur. Toroidal kap, yatay düzlemde yer alan iki bölüm şeklinde yapılır, kabın toroidal bölümlerinden biri parabollerin genel odağı alanında bulunur ve ikincisi, yatay düzlemde yer alır. kurutma odasının yan duvarı ve ilk bölüm.

Önerilen ultrasonik kurutma cihazında, akustik maruziyetin verimliliğini arttırma ve kurutma hızını arttırma görevi şu şekilde çözülür:

1) optimal bir akustik alanın oluşumunu, kurutulmakta olan hammaddede ultrasonik titreşimlerin odaklanmasını ve en eksiksiz olanı sağlamayı mümkün kılan bir duran dalga modunun oluşumunu sağlayan özel bir şekle sahip bir kurutma odasının oluşturulması ultrasonik titreşimlerin enerjisinin kullanımı;

2) geniş bir alan üzerinde homojen bir şekilde ultrasonik radyasyon üretmeyi mümkün kılan, bükme-titreşimli bir disk şeklinde bir radyatöre sahip bir piezoelektrik ultrasonik titreşim sisteminin ultrasonik titreşim kaynağı olarak kullanılması.

Önerilen teknik çözümün özü, önerilen ultrasonik kurutma cihazını şematik olarak gösteren Şekil 1'de gösterilmektedir. Önerilen cihaz, boyutları ve şekli, ultrasonik titreşimlerin radyasyonunun belirtilen frekansını ve yönünü sağlama koşulundan seçilen, bir piezoelektrik dönüştürücüye bağlı bir bükme-titreşim diski 1 şeklinde bir ultrasonik titreşim yayıcısından oluşur. 2 kurutucu gövdesine monte edilmiştir. Piezoelektrik dönüştürücü, ultrasonik frekansın elektrik salınımlarının bir jeneratörü tarafından çalıştırılır (Şekil 1'de gösterilmemiştir). Kurutucu gövdesi üst 3 ve alt 4 bölümden oluşmaktadır. Üst kısım çıkarılabilir ve kurutulacak malzemeyi yüklemek için tasarlanmıştır. Kurutucu gövdesi ayrıca kurutulacak malzeme için iki toroidal bölümden oluşan bir kap içerir. Kabın toroidal bölümlerinden 5 biri, parabollerin genel odak alanında bulunur. Kabın ikinci bölümü (6), kurutma odasının yan duvarından ve birinci bölümden eşit bir a mesafesinde yer almaktadır. Bu durumda, kurutucunun toplam boyutlarının, asgari bir a mesafesinin sağlanması koşulundan seçilmesi arzu edilir.

Kurutma odasının önerilen versiyonunda kurutma işlemi aşağıdaki gibi gerçekleştirilir. Kabın her iki toroidal bölümü kurutulacak malzeme ile doldurulur. Daha sonra kurutulacak malzemenin bulunduğu kap, kurutucunun gövdesine yerleştirilerek gerekli nem miktarı giderilene kadar ultrasonik titreşimlerin etkisi gerçekleştirilir. Bükme-titreşimli bir disk tarafından bir düzlem dalga oluşturulduğunda, ultrasonik titreşimlerin kurutma odası içindeki dağılımı, şekil 2'de oklarla gösterilen şekli alacaktır. Bükülme-titreşim diski, parabolün iç dalından yansıyan, kurutucu gövdesinin yüzeyini oluşturan ve kurutulacak malzemeye odaklanan düzlemine göre her iki yönde ultrasonik titreşimler yayar. Kabın birinci toroidal bölümünde yer alan, kurutulacak malzemeden yansıyan ultrasonik titreşimlerin bir kısmı, yansıyan parabolün dış koluna düşer, yansıyan, kurutulacak malzeme üzerine eşit olarak dağıtılır, ikinci kısımda yer alır. kabın toroidal bölümü. b1 + b2 + b3 + b4 mesafesini seçerken, havadaki ultrasonik titreşimlerin dalga boyunun katları, enerji açısından en uygun ultrasonik maruz kalma modu olan bir duran dalga modu sağlanacaktır. Kurutucu gövdesinin iç yüzeyinin bir parabol biçiminde tasarımı nedeniyle, b1 + b2 + b3 + b4 mesafesi, bükülme-titreşimli diskin yüzeyinin ve malzemeyi içeren kabın her noktası için eşit olacaktır. kurutulmak. Sonuç olarak, malzemenin hacim boyunca homojen bir şekilde kurutulması sağlanacaktır.

Şekil 3, pratikte uygulanan bir ultrasonik kurutucunun yapısal bir diyagramını göstermektedir. Elektro-akustik dönüşümün verimliliğini artırmak için, piezoelektrik dönüştürücü, 7 yoğunlaştırıcılı üç yarım dalga ultrasonik titreşimli sistem şeklinde yapılır. Kurutma verimliliğini artırmak için sistem, 8 kurutma havası besleme ve 9 çıkarma için cihazlarla donatılmıştır. Geliştirilmiş kurutma odası, aşağıdaki kurutma modlarının uygulanmasını mümkün kılar: konveksiyon-ultrasonik, vakum-ultrasonik ve kurutma odasında alternatif basınç değişikliği ile kurutma. Geliştirilmiş kurutma odası aşağıdaki teknik özelliklere sahiptir: 140 dB'den az olmayan, üretilen akustik titreşimlerin yoğunluğu; bükme-titreşimli disk radyatör tarafından üretilen titreşimlerin frekansı 22 kHz'dir; bir disk radyatörün salınımlarının maksimum genliği (genlik salınımı) 100 µm; titreşimli sistemin yayılan diskinin çapı 250 mm'den fazla değil; disk radyatör ve yoğunlaştırıcı malzeme - titanyum alaşımı; kurutma odası çapı 750 mm; kurutma odası malzemesi - metal; kurutma odasındaki akustik titreşimlerin yoğunluğu (140 dB'lik bir radyasyon yoğunluğunda) 150 dB'den az olmayan; kurutma odasının maksimum yükü 15 kg'dır.

Kurutma odasının oluşturulan tasarımının verimliliğini belirlemek için, 200 W tüketilen elektrik gücüne sahip bir disk radyatörün kullanıldığı deneysel çalışmalar yapılmıştır. Kurutma odasındaki sıcaklık 23-26 °C'de, nem %50-65'te tutuldu. Ek kurutma havası beslemesi ve egzozu kullanılmadı, yani. etkinliği doğrulamak için en verimsiz kurutma yöntemi kullanıldı.

İki seri deney yapıldı. Kuruma süresi 160 dakika olarak alınmıştır. Deneylerin ilk serisinde, kurutulacak malzeme olarak suya batırılmış jelatin kullanılmıştır. Kurutma sonuçları Tablo 1'de gösterilmektedir.

Böylece jelatinin 160 dakika kurutulmasından sonra, nihai nem içeriği %28,31 iken enerji tüketimi 0,6 kW olmuştur. Gaz jet dönüştürücülü bir ultrasonik kurutucu kullanarak, aynı miktarda jelatini 2,3 kW enerji tüketimiyle kurutmak 230 dakika sürdü.

İkinci deney serisinde havuç kurutma işlemi gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar Tablo 2'de gösterilmektedir.

Havuç kurutulduktan sonra nem içeriği yaklaşık iki kat azalırken, enerji tüketimi 0,6 kW olmuştur. Gaz jeti dönüştürücülü bir ultrasonik kurutucu kullanarak, aynı miktarda jelatini 3 kW enerji tüketimiyle kurutmak 300 dakika sürdü.

Verilen değerler, önerilen teknik çözümün etkinliğini ve endüstriyel ve küçük boyutlu ticari kurutma üniteleri olarak uygulanmasına yönelik beklentileri göstermektedir.

Ultrasonik kurutma için geliştirilen cihazın küçük ölçekli üretiminin 2009 yılında başlaması planlanıyor.

bibliyografya

1. Ultrasonik teknolojinin fiziksel temelleri [Metin] / ed. L.D. Rosenberg. - Moskova: Nauka, 1969 .-- 689 s.

2. Khmelev V.N. Endüstrideki teknolojik süreçlerin yoğunlaştırılması için ultrasonik çok işlevli ve özel cihazlar [Metin] / VN Khmelev, AV Shalunov [ve diğerleri]. - Barnaul: AltGTU, 2007 .-- 416 s.

3. RF patenti No. 2095707.

4. RF patenti No. 2239137 - prototip.

5. Khmelev V.N. Yüksek Güçlü Ultrasonik Salınım Sistemleri / V.N.Khmelev, S.V. Levin, S.N. Tsyganok, A.N. Lebedev // Elektron Cihazları ve Malzemeleri Üzerine Uluslararası Çalıştay ve Eğitimler EDM "2007: Çalıştay Proceedings. - Novosibirsk: NSTU, 2007. - S.293-298.

Kurutucunun gövdesine yerleştirilmiş, kurutulacak malzeme için bir toroidal ağ kabı ve ultrasonik frekanslı bir akustik titreşim dönüştürücüsü içeren, ultrasonik kurutma için bir cihaz olup, özelliği, ultrasonik titreşim dönüştürücünün şu şekilde yapılmış olmasıdır. eğilme-titreşimli bir disk ve ultrasonik frekanslı bir elektronik jeneratör tarafından desteklenen bir piezoelektrik dönüştürücüye bağlı, kurutucu gövdesinin iç yüzeyi, kesişen iki eksenel simetrik parabolün bükülme-titreşim diskinin akustik ekseni etrafındaki dönüşüyle ​​oluşturulur ortak odak ve toroidal kap, yatay düzlemde bulunan iki bölüm şeklinde yapılır ve kabın toroidal bölümlerinden biri parabollerin genel odak alanındadır ve ikincisi bir yerde bulunur. kurutma odasının yan duvarından ve birinci bölümden eşit mesafe.

Buluş, herhangi bir kılcal gözenekli malzemenin yüksek yoğunluklu ses titreşimleri ile kurutulması için bir akustik yöntemle ilgilidir ve onlarca metreküp ile ölçülen hacimli malzemelerin kurutulmasının gerekli olduğu tüm sanayi ve tarım dallarında kullanılabilir. Kurutma odası, duvarlardan, yapılardan ve odanın içinde kurutulacak malzemeden yansıyan ses titreşimlerinin minimum nüfuzunu sağlamak için yeterli kalınlığa sahip duvarlara sahip, yüksek akustik dirençli (örneğin beton) ağır malzemelerden yapılmıştır. kurutulacak malzemeye etki eden akustik enerjinin payı. Odanın duvarlarından birine güçlü bir ses kaynağı yerleştirilmiştir ve 70-15000 Hz aralığında 160-170 dB yoğunluğa sahip bir ses alanı oluşturur. Ses kaynağının karşısındaki odanın duvarına bir reflektör yerleştirilmiştir. Havalandırmanın kullanılması, minimum kuruma süresinin elde edilmesini mümkün kılan ve kurutulmuş malzemede nemin difüzyonunu ve buharlaşmasını önleyen bölgelerin oluşmasını önleyen, haznede gerekli hava değişimi parametrelerini sağlar. kurutma odasındaki malzemenin yüzeyi, sıcaklığı ve nemi hızları eşitlemek için düzenlemeye tabidir, malzeme içindeki nemin buharlaşması ve difüzyonu. 1 wp f-kristaller, 2 dwg., 1 sekme.

Buluş, ultrasonik frekansın akustik titreşimlerini kullanarak çeşitli malzemeleri kurutmak için teknolojik işlemlerin uygulanması ile ilgili teknoloji alanı ile ilgilidir.

Modern çamaşır kurutma makinelerinin dezavantajları yoktur: birçok ev hanımı, yıkandıktan sonra kıyafetlerinde önemli bir çekme yaşadı. Tipik olarak, sonuç olarak kumaşın lifleri büzülür. termal etki... General Motors'un katılımıyla Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda geliştirilen ultrasonik kurutma, tamamen farklı bir çalışma prensibine sahiptir.

Adından da anlaşılacağı gibi, kurutucu ile çalışır ultrasonik dalgalar, sıcak hava kullanan geleneksel cihazların aksine. Islak çamaşırları yükledikten sonra, piezoelektrik dönüştürücü, kumaşı yarım saatten daha kısa sürede tamamen kurutan yüksek frekanslı ultrason dalgaları yaymaya başlar. Malzemenin yoğunluğuna ve tipine, yük hacmine bağlı olarak ürünler 1 ila 20 dakika arasında kurur.Çamaşırlardan çıkan su buhara dönüşerek özel bir kaba akar ve burada tekrar yoğunlaşır. Hostesin yalnızca ortaya çıkan sıvıyı boşaltması ve kesinlikle kuru ürünler alması gerekecektir. Bu teknoloji sayesinde, kumaş liflerinin büzülmesi ve yüzeyinde pelet oluşumu hariç tutulur.

Yüksek çalışma hızı sayesinde kurutucu mükemmel enerji verimliliğine sahiptir: geleneksel cihazlara kıyasla %70 daha az enerji tüketir.

Satış için ne zaman beklemeli

Şu anda bu sadece bir buluş, ancak yaratıcıları, 2017 için planlanan cihazın ticari bir versiyonunun piyasaya sürülmesi üzerinde çalışıyor. Bu ürünlerin ana alıcılarının mini çamaşırhaneler olacağı varsayılmaktadır - düşük enerji tüketimi ve düşük enerji tüketiminden etkileneceklerdir. uygun maliyet cihazlar. Maliyetten bahsetmişken, tahmini perakende satış fiyatı 500 dolar civarında olacak.

Nizhny Novgorod bilim adamları tarafından önerilen, temel olarak yeni bir kereste kurutma yöntemi, ahşap işçiliğinde devrim yaratabilir. Bu uzmanların görüşüdür. Bugüne kadar, tek bir teknolojik süreçte kimya ve parfümeri endüstrileri için biçilmiş kerestenin ultrasonik kurutulması, ahşap özelliklerinin modifikasyonu ve hammadde üretimi için bir ekipman prototipi geliştirilmiştir. Dünyada bu tür ekipmanların analogları yoktur. Geliştiricileri - yenilikçi şirket Promin - ilk yüksek performanslı endüstriyel prototipi bir yıl içinde ve iki yılda Rusya pazarına 20 adede kadar ünite teslim etmeyi vaat ediyor.

Uzmanlara göre, Rusya'da tüm biçilmiş kerestelerin en fazla %15'i zorunlu kurutmaya tabidir. Bunun nedeni, suyun toplanma (buharlaşma) durumundaki bir değişikliğe dayanan ve yalnızca ahşabı ısıtma, sıvıyı buharlaştırma, bu amaç için gerekli enerjiyi sağlama ve bu amaç için gerekli enerjiyi sağlama yöntemlerinde farklılık gösteren mevcut teknolojilerin kusurlu olmasıdır. kurutma odasında bulunan gazın çıkarılması. Nizhny Novgorod mühendisleri tarafından önerilen yeni biçilmiş kereste kurutma yöntemi, ahşabın içerdiği sıvıyı çıkarmak için mekanizmanın fiziksel yapısındaki bir değişikliğe dayanmaktadır ve teknolojik ekipmanın spesifik enerji tüketiminde keskin (birkaç kez) bir düşüşe neden olmaktadır. Ultrasonik teknolojiyi kullanırken, ısı taşıyıcıları, ahşabı, kurutma odasının yapısal elemanlarını vb. Isıtmak için enerji tüketimi ihtiyacı ortadan kalkar.
Şu anda bilinen yöntemlerle (termal konveksiyon, vakum, mikrodalga akımları, aerodinamik) kereste kurutma, yüksek enerji tüketimi gerektirir - metreküp başına 200-250 kW / s. Bu, yüksek kaliteli kurutma maliyetinin ahşabın maliyetini ve testere maliyetini aşmasına neden olur. Geleneksel yöntemler, düşük üretkenlik, ahşap kusurlarının ortaya çıkması (çarpma, çatlama, vb.), kereste uzunluğu boyunca artık nemin homojen olmaması ("lekeli nem") ve ayrıca çevresel sorunların varlığı ile karakterize edilir. Bu, ya organik asitler, alkaliler, terebentin, metanol vb. içeren "ahşap" nemi veya kurutma odasını ısıtmak için gereken soğutucuyu ısıtırken yakıt yanma ürünlerinin atmosfere salınması veya soğutmadan freon sızıntısı tehlikesidir. yoğuşma kurutma odaları için sistem. ...
Kurutma ekipmanının iyileştirilmesindeki modern eğilimler evrimsel niteliktedir ve bu eksiklikleri temelde ortadan kaldıramaz. Mevcut ekipmanın özelliklerini yalnızca birim veya yüzde onlarca iyileştirmek mümkündür. Bunun nedeni, kurutmanın fiziksel ilkesinin değişmeden kalmasıdır - ahşabın içerdiği nemin buharlaşması. Bu durumda, yalnızca kurutma odasının tasarımını geliştirerek, yeni ısı yalıtım malzemeleri kullanarak, kurutma modlarını optimize ederek vb. Tüm kurutma kompleksinin verimliliğindeki bir artıştan bahsedebiliriz.
Ahşabın, karmaşık bir kılcal yapıya sahip doğal bir polimer olarak benzersiz özellikleri, içerdiği nemin birikme durumunu değiştirmeden biçilmiş keresteyi kurutmak için bir teknoloji yaratmayı mümkün kılar. Ultrason ile kurutma, ahşaptaki nemi sıvı olarak uzaklaştırır. Bu, spesifik enerji tüketimini birkaç kat azaltır ve ekipman verimliliğini %50-70 oranında artırır.
Yenilikçi "Promin" şirketi (ultrason'ın ahşabın özellikleri üzerindeki etkisi) tarafından yürütülen araştırma sonuçlarına göre, aşağıdakiler not edildi:
- kereste kalitesinin iyileştirilmesi (bükülme, çatlama vb. hariç);
- saprofitlerin ve hiflerin yok edilmesi, kuruduktan sonra ikincisine karşı yüksek direnç;
- kuruduktan sonra düşük nem emilimi;
- ahşabın rezonans özelliklerini arttırmak;
- çürümeye karşı artan direnç.
Yeni teknolojinin diğer önemli faydaları şunlardır:
- ekipmanın verimliliğini artırmak, boyutlarında, ağırlığında ve güç tüketiminde keskin bir düşüş;
- çevresel göstergelerin iyileştirilmesi (atmosfere zararlı maddelerin emisyonunun olmaması ve keresteden salınan sıvının kolay toplanması);
- Biçilmiş kerestenin kurutulması-işlenmesi için birleşik bir üretim hattı oluşturma ve sonuç olarak ahşap işleme sürecinin ekonomik göstergelerini artırma imkanı.
Ahşabın içerdiği nemin sıvı şeklinde uzaklaştırılması, kimya ve parfümeri endüstrileri için hammadde elde etmede bağımsız ticari ilgiye sahip olabilir. Şu anda, ahşabın içerdiği, faydalı maddeler ve mikro elementlerle zenginleştirilmiş nem, buharlaştırma ve ardından yoğuşma yoluyla çıkarılır. Bu, yüksek enerji tüketimine ve işlemin düşük üretkenliğine yol açar ve ayrıca kaçınılmaz olarak değerli maddelerin ve mikro elementlerin kısmi kaybına yol açar (herhangi bir faz geçişinde, elde etmek için birçok yöntemin temelini oluşturan safsızlıklardan arındırma olduğu bilinmektedir). saf malzemeler).

Tek bir teknolojik süreçte, kerestenin ultrasonik kurutulması, ahşap özelliklerinin değiştirilmesi ve kimya ve parfümeri endüstrisi için hammadde üretimi için bir kurulum aşağıdaki ana bloklardan oluşur:
1. Çerçeve (destekleyici bir yapı görevi görür).
2. Kereste broşlama mekanizması:
- tahrik (elektrik motoru, redüktörler, zincirler, dişliler);
- yuvarlanan miller.
3. Ultrasonik ünite:
- ultrason jeneratörü;
- ultrason yayıcı.
4. Sıkıştırma mekanizması:
- ultrasonik yayıcıya kereste;
- tahrik milleri.
Kurulum, ikincisi üzerindeki fiziksel etki ilkesi tarafından belirlenen kereste beslemesinin konveyör prensibini kullanır ve bu ekipmanı ağaç işleme ekipmanı ile, örneğin bir planya ile birleştirme olasılığını açar. Bu durum, kereste istifleme, yükleme ve boşaltma gibi işlemlerin kurutma odasından hariç tutulmasını mümkün kılacaktır.
İncirde. 1, kurulumun bir blok şemasını gösterir. Taşıyıcı yapının kurulumdaki rolü, üzerine kereste çekme mekanizması (2), ultrasonik emitör (3) ve kenetleme mekanizmasının (5) sabitlendiği çerçeve (1) tarafından oynanır.

1 - çerçeve; 2 - broşlama mekanizması; 3 - ultrason yayıcı; 4 - ultrason jeneratörü; 5 - sıkma mekanizması; 6 - tahta; 7 - yatay tablo; 8 - tahtadan çıkarılan sıvıyı toplamak için bir tepsi.
Pano (6), çekme mekanizması (2) yardımıyla ultrasonik bir jeneratör (4) tarafından beslenen ultrasonik emitörün (3) monte edildiği yatay tabla (7) boyunca hareket etmektedir. Ultrasonik dalganın keresteden yansıdığında kaybını azaltmak için, ultrasonik emitöre (3) levhanın (6) bir kenetleme mekanizması (5) kullanılmaktadır. Kerestenin kaymasını önlemek için çekme mekanizmasına ayrıca bir sıkıştırma mekanizması da sağlanmıştır. Ahşabın içinde yayılan bir ultrasonik dalga, orada bulunan nemin bir sıvı şeklinde salınmasına neden olur. Görsel olarak şuna benziyor: ultrason yayıcı boyunca hareket eden bir tahtadan bir sıvı akar.
Biçilmiş kerestenin ultrasonik kurutulması, ahşap özelliklerinin değiştirilmesi ve kimya ve parfümeri endüstrisi için hammaddelerin üretimi için tek bir teknolojik süreçte kurulum, GOST gereksinimlerini tam olarak karşılayacak ve operasyon için gerekli tam bir belge seti ile sağlanacaktır ( açıklama, teknolojik düzenlemeler, sertifikalar).

Elektronik dergi "Teknik Akustik" http: // www .ejta.org

V.N. Khmelev, A.V. Shalunov, R.V. Barsukov, S.N. Tsyganok,

A.N. Lebedev

Biysk Teknoloji Enstitüsü GOUVPO AltSTU, Biysk, 659305, Trofimova, 27, e-posta: [e-posta korumalı]

Ultrasonik kurutmanın etkinliğinin incelenmesi

Makale, oluşturulan emitörler ve özel şekilli bir kurutma odası kullanılarak elde edilen gelişmiş teknik özelliklere sahip ultrasonik kurutma için bir kurulumu açıklamaktadır. Deneysel çalışmaların sonuçları sunulmuştur.

kılcal gözenekli malzemelerin kurutulması için oluşturulan kurulumun yüksek verimliliğini doğruladı. Maksimum kurutma verimliliğinin, ısıtılmış (40 ° C'den fazla olmayan) bir kurutma maddesinin temini ile birlikte ultrasonik eylemin uygulanmasıyla elde edildiği gösterilmiştir. Aynı zamanda kuruma süresi azalır ve enerji tüketimi %20 oranında azalır.

Anahtar kelimeler: kurutma, ultrason, salınım sistemi, kurutma odası, tarım ürünlerinin işlenmesi.

GİRİŞ

Çeşitli malzemeleri kurutmak için en yaygın olarak kullanılanlar, yüksek enerji tüketimi, aşırı ısınma veya düzensiz kurutma nedeniyle büyük oranda atık ve uzun bir kurutma işlemi süresi ile karakterize edilen konvektif (termal) kurutuculardır.

Bu sorunu çözmenin en etkili yollarından biri, yüksek yoğunluklu ultrasonik (US) titreşimlerin enerji etkisi nedeniyle kurutma işleminin uygulanmasıdır. Bu etki kurutulacak malzemenin ısınmasına yol açmaz. Bu nedenle, ultrasonik kurutma, ısıya duyarlı, ısıya duyarlı ve kolayca oksitlenen ürünleri kurutmanın tek olası yoludur. Ek olarak, hammaddelerin ultrasonik titreşimlerle işlenmesi, ürünün tüketici özellikleri üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir (örneğin, ürünün tadını korur, tohumların raf ömrünü ve çimlenmesini arttırır, vb.). Bununla birlikte, son zamanlarda, bazı araştırmacılar, temassız bir modda (yayıcının kurutulacak malzeme ile doğrudan teması olmadan) ultrasonik titreşimlerin kurutulmasının etkisizliğini gösteren deneylerin sonuçlarını belirtmektedir. Bunun nedeni, makalenin yazarlarına göre, kullanılan emitörlerin tasarımlarının kusurlu olması ve ultrasonik titreşimlerin rezonans amplifikasyonunu sağlayan özel kurutma odalarının olmamasıdır.

1. ULTRASONİK KURUTMA İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ EKİPMAN

Ultrasonik titreşimleri kullanarak kurutma işlemini gerçekleştirmek için, özel şekillendirilmiş hazneli küçük boyutlu ultrasonik kurutma ünitesi ve disk radyatörlü ultrasonik titreşim sistemi tasarlanmış ve oluşturulmuştur. Geliştirilen ekipman, kurutma işleminin, ısıtılan hava olan kurutma maddesinin 40 °C'yi aşmayan sıcaklığında gerçekleştirilmesine olanak sağlamaktadır.

Kurutma odasının şekli, diskin her iki tarafından yayılan ultrasonik titreşimlerin paletlerde bulunan kurutulmuş malzemenin tüm yüzeyi üzerinde rezonant amplifikasyonu ve homojen dağılımını sağlar. Ultrasonik titreşimlerin yayılma yönleri ve haznedeki hava akışları Şekil 2'de gösterilmiştir. bir.

Pirinç. 1. Ultrasonik kurutma ünitesinin blok şeması

Oluşturulan kurulum, bir piezoelektrik dönüştürücüye bağlı bükülme-titreşimli bir disk şeklinde bir ultrasonik titreşim yayıcısından oluşur. Dönüştürücünün ve diskin boyutları ve şekli, radyasyonun belirli bir frekansını ve yönünü sağlama koşulundan seçilir. Piezoelektrik dönüştürücü, elektriksel salınımların bir ultrasonik frekans üreteci tarafından çalıştırılır (Şekil 1'de gösterilmemiştir).

Kurutucu gövdesi, şekil l'de radyatörle birlikte gösterilen üst ve alt reflektörlerden oluşur. 2. Üst reflektör (kapak) çıkarılabilir ve kurutulacak malzemeyi yüklemek için tasarlanmıştır.

Pirinç. 2. Kurutma odasının üst (a) ve alt (b) reflektörleri

Kurutucunun gövdesinde, görünüşü Şekil 2'de gösterilen halka şeklinde üç tepsiden oluşan, kurutulacak malzeme için bir kap bulunmaktadır. 3. Paletler birbirinden 30 mm dikey mesafede yatay olarak yerleştirilir.

Pirinç. 3. Kurutulacak malzemeyi yerleştirmek için paletlerin görünümü (a) ve bunların kurutma odasının hacmine yerleştirilmesi (b)

Bir kontrol sistemi ve ultrasonik frekansın elektrik salınımlarının bir jeneratörü ile tamamlanan kurutma ünitesinin görünümü, Şek. 4.

Pirinç. 4. Kurutma ünitesinin görünümü

Oluşturulan kurutma tesisinin etkinliğini doğrulamak için bir dizi deney yapıldı. İlk aşamada, kurutma odasının hacmindeki ultrasonik radyasyon yoğunluğunun seviyesinin dağılımı araştırıldı. Malzeme kurutma hızı ve kalitesi, sırasıyla ultrasonik radyasyonun yoğunluk dağılımının büyüklüğüne ve homojenliğine bağlıdır.

2. ULTRASONİK SALINIMLARIN YOĞUNLUK DÜZEYİNİN BELİRLENMESİ

Geliştirilen kurutma odasındaki ultrasonik titreşimlerin yoğunluk seviyesini belirlemek için iki tür deney gerçekleştirilmiştir:

Yayıcıdan farklı mesafelerde kurutma odasının üst kapağı olmadan titreşim yoğunluk seviyesinin ölçümü;

Kapalı bir üst kapak ile kapalı bir hacimde titreşim şiddeti seviyesinin ölçümü. Aynı zamanda, kurutma odasının özel olarak hesaplanmış boyutları sayesinde, kurutma odasının tüm hacmi boyunca bir duran dalga modu sağlanmalıdır.

Ölçümler için genişletilmiş frekans (30 kHz'e kadar) ve genlik (153 dB'ye kadar) aralıklarına sahip özel bir ses seviyesi ölçer kullanıldı. İncirde. Şekil 5, ilk durum için emitörün ekseni boyunca ultrasonik titreşimlerin yoğunluk seviyesinin dağılımının grafiklerini göstermektedir.

Pirinç. 5. Ses titreşimlerinin yoğunluk seviyesinin yüzey üzerindeki dağılımı

disk radyatör: a - radyatörden 250 mm mesafede; b - emitörden 700 mm mesafede

Sunulan bağımlılıklardan, kurutma odasının alt reflektörünün kullanılmasının, diskin arka tarafından yansıyan radyasyonun kullanılması nedeniyle, çapı olan yüksek yoğunluklu bir ses alanı bölgesi oluşturmaya izin verdiği görülebilir. bu, disk radyatörünün çapının iki katıdır. Yansıyan titreşimler tarafından üretilen ultrasonik alanın yoğunluk seviyesi, yaklaşık olarak diskin yüzü tarafından yayılan birincil ses alanının yoğunluk seviyesine karşılık gelir.

Yoğunluk seviyesi değerlerinin ortalama değerden sapmaları, alt reflektörün, bilindiği gibi yüksek derecede homojen olmama ile karakterize edilen disk radyatörün arka tarafının yakın radyasyon bölgesindeki konumu ile açıklanabilir. ses alanından. Bu gerçek, uzak alan bölgesi olarak kabul edilebilecek disk radyatörün yüzeyinden 700 mm mesafede ses alanı şiddeti seviyesinin gerçekleştirilen ölçümleriyle doğrulanır. Şekil 2'de gösterilen ölçüm sonuçları. 5b ve ultrasonik alanın daha küçük dalgalanmalarını gösterir.

Kurutma odasının kapalı hacminde (üst reflektör kapağı takılıyken) yoğunluk seviyesi ölçüldüğünde resim önemli ölçüde değişir. Bu durumda elde edilen ölçüm sonuçları Şekil 2'de gösterilmektedir. 6.

I. DB 150 140 130

Pirinç. 6. Kurutma odasının kapalı hacminde ses titreşimlerinin yoğunluk seviyesinin dağılımı

Sunulan sonuçlardan, kurutma odasının kapalı hacminde hemen hemen üniform bir alan elde edildiği takip edilmektedir.

Böylece oluşturulan kurutma odası, ultrasonik kurutma işleminin uygulanması için yeterli olan tüm iç hacim boyunca (bir duran dalga modu oluşturularak sağlanır) 150 dB'lik bir yoğunluk seviyesi ile ultrasonik titreşimlerin homojen bir dağılımını sağlar. Elektronik jeneratör tarafından tüketilen elektrik gücü 150 W'ı geçmez.

Yapılan çalışmalar, geliştirilen disk radyatörün etkinliğini ve kurutma odasının optimal tasarımını doğrulamıştır.

Ultrasonik kurutma işleminin uygulanması için en uygun modların belirlenmesine yönelik daha ileri çalışmalar yapılmıştır.

3. ULTRASONİK KURUTMA VERİMLİLİK ÇALIŞMASI

Araştırma sırasında değişken parametreler şunlardı: kurutma maddesinin hazne hacmine verilme hızı, kurutma maddesinin sıcaklığı, tipi (doku, havuç, ginseng), kurutma haznesi içindeki kurutulmuş örneklerin şekli ve konumu.

Kurutma işleminin verimliliği, numunenin kalan nem içeriği ve kuruma hızı ile belirlendi (saniyede gram olarak çıkarılan nem miktarı, numunenin kütlesine atıfta bulunuldu).

Kurutulmuş numunelerin başlangıç ​​ve mevcut nem içeriği aşağıdaki ifade ile belirlendi:

burada mmeK, numunelerin kütlesinin mevcut değeridir;

ilk kütle değeri

örnekler.

Numunelerin kütlesinin ölçümü, "MW-II" laboratuvar terazisinde, "CAS" firmasında 0.1 g hassasiyetle tartılarak gerçekleştirilmiştir.

Kurutma hızı, aşağıdaki ifade kullanılarak belirlendi:

V = - ^ ach-tech %100:

exp başlangıç ​​toplamı

burada tnac, kurutma döngüsünün başlangıcından hemen önce ölçülen numunelerin kütlesidir; ttek, kurutma döngüsünden sonra ölçülen numunelerin kütlesidir; hex - kurutma döngüsü süresi.

Tüm deney döngüsü üç ana aşamaya bölündü:

1) ultrasonik titreşimlerle kurutma işleminin yoğunlaşma derecesinin belirlenmesi;

2) kurutma odasının farklı bölümlerinde kurutma malzemesinin homojenliğinin belirlenmesi;

3) çeşitli malzemelerin ultrasonik titreşimleri ile kurutma verimliliğinin belirlenmesi.

3.1. Ultrasonik titreşimlerle kurutma işleminin yoğunlaşma derecesi

Deneylerin ilk aşamasında, yüksek yoğunluklu ultrasonik titreşimlerin kurutma işlemine katkısı tahmin edilmiştir. Kurutma nesnesi olarak, 20x150 mm boyutlarında ayrı şeritler halinde pamuklu kumaş kullanılmıştır. Toplam ilk (ıslak) ağırlıkları 3 kg idi.

İncirde. Şekil 7, bir histogram biçiminde, ultrasonik titreşimlere maruz kalan ve olmayan kurutma hızının karşılaştırmalı sonuçlarını sunar. Her deneyin süresi 30 dakikaydı. Histogramda gösterilen kuruma hızı, deneyin tüm süresi boyunca ortalaması alınır.

Pirinç. 7. Ultrasonik titreşimlerle kurutmanın verimliliği

Şekildeki histogramlardan 7, ultrasonik titreşimlerin etkisinin, 40 santigrat derece sıcaklıkta kurutulmuş numunenin kütlesinin kg'ı başına ultrasonik kurutma hızını 2 ila 6 g / dak arasında artırmayı mümkün kıldığını takip eder. Bu durumda, kurutma hızında bir artış ve dolayısıyla ultrasonik titreşimlerle kurutma verimliliği, kurutma maddesinin sıcaklık ve akış hızındaki artışla artar (0,25 m3 / dak'dan 0,5 m3 / dak'ya).

Bu etki şu şekilde açıklanabilir. Uzun süreli maruz kalma ile (deney süresi 30 dk.) Kurutulacak malzeme üzerindeki ısıtılmış hava, yüzeyinden nemin uzaklaştırılma hızı, malzemenin iç katmanlarından beslenme oranını aşıyor. Bu, malzemenin yüzeyinde, nemin daha etkili bir şekilde uzaklaştırılmasını önleyen, azaltılmış nem içeriğine sahip bir tabakanın oluşmasına yol açar.

Ultrasonik titreşimlere maruz kaldığında, nem, malzemenin iç katmanlarından kurutulacak malzemedeki yüzey katmanlarına etkili bir şekilde uzaklaştırılması için yeterli miktarda hareket eder. Bu, kuru bir yüzey tabakasının oluşmasını engeller ve genel olarak kurutma verimini önemli ölçüde artırır.

Bu nedenle, yukarıdaki deneysel sonuçlar, ısıtılmış bir kurutma maddesinin temini ile birlikte ultrasonik titreşimlerin kullanılmasının tavsiye edilebilirliğini göstermektedir.

3.2. Malzemenin kuruma homojenliğinin belirlenmesi

Bu deney dizisinde, kurutma verimliliği, her paletin 6 sektörünün her biri için ayrı ayrı değerlendirildi. Sonuçların daha sonra tüm palet üzerinden ortalaması alındı ​​ve her palet için elde edilen sonuçlar karşılaştırıldı. Kurutulacak malzeme olarak önceki deneylerden alınan numuneler kullanılmıştır. Deney süresi 30 dakikaydı.

İncirde. Şekil 8, sırasıyla üst, orta ve alt paletler için sektöre göre test numunelerinin kalıntı nem içeriğinin histogramlarını göstermektedir.

ABD olmadan CPS

sektör numarası a)

sektör numarası

sektör numarası c)

Pirinç. 8. Numunelerin artık nem içeriğinin palet sektörlerine göre dağılımı a - üst palet; b - orta palet; â - alt palet

Şek. 8 bundan, tüm sektörlerde numunelerin kurutulmasının tek biçimliliğinin bir tepsi içinde yaklaşık olarak eşit olduğu sonucu çıkar. Sektörler arasındaki artık nemin değeri %1 ... 3'ten fazla farklılık göstermez, bu da kurutma odasının içinde tek tip bir sıcaklık ve ultrasonik alan olduğunu gösterir.

İncirde. 9a, paletlerin her biri üzerinde ortalaması alınan artık nemin karşılaştırmasının sonuçlarını göstermektedir.

Üst palet Orta palet Alt palet Üst palet Orta palet Alt palet

Pirinç. 9. Numunelerin kalan nem içeriğinin paletler üzerindeki dağılımı a - 30 dakika kurutma; b - 30 dakika daha tekrarlanan kurutma

Ultrasonik titreşimlerle kurutma sırasında numunelerin alt tavada (Şekil 9a) artan artık nem içeriği, numunelerin önemli bir başlangıç ​​nem içeriği (% 160'tan fazla) ile önde gelen ultrasonik titreşimlerin yüksek verimliliğinden kaynaklanabilir. kuru malzemenin kütlesi ile ilgili olarak), yüzeylerinden püsküren neme. Püskürtülen nemin, kurutma maddesi besleme sistemi tarafından uzaklaştırılması için zamanı yoktur ve alt tavada bulunan malzemeye yerleşir.

Bu gerçek, önceki deneyde elde edilen değere eşit bir başlangıç ​​nem içeriğine sahip numunelerin tekrar tekrar kurutulmasıyla doğrulanır. Bu deneyin sonuçları, Şekil 2'de gösterilmiştir. Şekil 9b, yüzeyinden hiçbir kavitasyon nem spreyi olmaması koşuluyla, haznede yüksek bir homojenlik kurutma malzemesi göstermektedir. Bu, ultrasonik kurutmanın etkinliğini, hem paletlerden birine veya bir parçasına yerleştirilmiş numunelerle hem de kurutulmakta olan malzemenin tüm kütlesiyle değerlendirmeyi mümkün kılar.

3.3. Çeşitli malzemelerin ultrasonik titreşimleri ile kurutma verimliliğinin belirlenmesi

Deneylerin son aşaması, çeşitli ürün, şekil ve büyüklükteki numunelerin ultrasonik titreşimlerle kurutma verimliliğinin belirlenmesini amaçladı. Aşağıdakiler deneysel numuneler olarak kullanılmıştır: kalibre edilmiş disklerle 28 mm çapa ve 5 mm kalınlığa kadar kesilmiş havuçlar; havuç, 35x5x3 mm çubuklar halinde kesilmiş; bütün ginseng kökü; ginseng kökü, 4,5 mm kalınlığında diskler halinde kesin. Her türden kurutulmuş örneklerin toplam ağırlığı 3 kg idi. Her numune türü, Tablo 1'de gösterilen kombinasyonlarda dört enerji maruziyeti kombinasyonuna tabi tutuldu.

Tablo 1. Deneyin şeması

Test 1 Test 2 Test 3 Test 4

İşaretleyici İşaretleyici İşaretleyici

Kurutma maddesi beslemesi 0,5 m3 / dak + + + +

Kurutma maddesinin ısıtılması (40 ° С, 1000 W) - - + +

Ultrasonik maruz kalma (150 W) - + - +

Kurutmadan önce deney numunelerinin görünümü Şekil 2'de gösterilmektedir. 10.

Pirinç. 10. Kullanılan örneklerin fotoğrafı: a - havuç, diskler halinde kesilmiş; b - çubuklar halinde kesilmiş havuçlar; c - ginseng kökü; g - diskler halinde kesilmiş ginseng kökü

İncirde. Şekil 11, havuçların kalan nem içeriğinin kuruma süresine bağımlılığını göstermektedir.

Pamuklu kumaşın kurutulması durumunda olduğu gibi, yukarıdaki deneysel sonuçlar, her iki durumda da, ultrasonik titreşimlerin etkisinden gözle görülür bir etkinin, yalnızca ısıtılmış bir kurutma maddesi sağlandığında ortaya çıktığını ve 1 kg kumaş başına 50 g neme ulaşabildiğini göstermektedir. kurutulacak numunenin kütlesi. Aynı zamanda ultrasonik maruziyetin etkisi de zamanla artar. Bunun nedeni, sadece ısıtılmış hava ile kuruturken, havuçların tüm yüzeyinde düşük nem içeriğine sahip bir tabakanın oluşması ve bu da yüzeyden nemin etkili bir şekilde uzaklaştırılmasını önlemesidir.

Deney süresi, kalay a)

10 20 Deney süresi, dk

Pirinç. 11. Havuçların kalan nem içeriğinin kuruma süresine bağımlılığı: a) - havuçlar, diskler halinde kesilmiş; b) - havuçlar, çubuklar halinde kesilmiş

Zamanla, bu tabakanın kalınlığı artar ve nem verimi daha da azalır. Ultrasonik titreşimlere maruz kaldığında bu olmaz. Bu, kılcal gözenekli bir yapıya sahip nesneleri kuruturken, ultrasonik titreşimlerin kurutma işlemine ana katkısının, kurutulmakta olan malzemenin iç katmanlarından nemin yüzeyine aktarılması ve daha sonra bir kurutma maddesi kullanılarak uzaklaştırılması olduğunu gösterir.

Bu durumda, ultrasonik titreşim kullanımının etkisi, Şekil 2'de gösterilen durumda daha önemlidir. 11 b, daha büyük bir toplam kütle transfer yüzeyine karşılık gelir.

İncirde. Şekil 12, kurutma zamanından itibaren ginseng numunelerinin kalıntı nem içeriğindeki değişimin doğasını göstermektedir.

Pirinç. 12. Ginseng'in kalan nem içeriğinin kuruma süresine bağımlılığı a - ginseng kökü, bütün; b - diskler halinde kesilmiş ginseng kökü

Şekildeki grafikler. 11a, bütün ginseng kökünün düşük kurutma verimini gösterir. Ultrasonik titreşimlerin kurutma verimliliğine yaptığı katkı da oldukça önemsizdir. Ultrasonik titreşimlerin getirdiği etkide ve kurutucu madde ısıtıldığında hiçbir artış yoktur. Elde edilen sonuçlar, ginseng köklerinin yüzeyinde koruyucu bir filmin varlığı ile açıklanabilir - aktif buharlaşmayı önleyen bir kabuk

yüzeylerinden nem ve ayrıca ultrasonik titreşimlerin etkisi altında köklerin iç katmanlarından yüzeye nemin salınması, böylece ultrason kullanımının etkisini en aza indirir. Şekildeki bağımlılıklar 11b, aksine, ultrasonik titreşimlerin, kilogram numune kütlesi başına 29 grama kadar ulaşabilen kurutma verimliliğine yaptığı çok önemli bir katkıyı göstermektedir.

Yukarıdaki deneysel sonuçlar, ultrasonik kurutmanın ana itici faktörünün, ses alanında gelişen, kılcal damarlar boyunca yüzeye olan nem hareketinin etkisi olduğunu iddia etmeyi mümkün kılmaktadır.

Elde edilen sonuçları özetlemek ve çeşitli numunelerin ultrasonik kurutmanın etkinliğini karşılaştırmak için Şekil 2'de. 13, dikkate alınan tüm numunelerin kalıntı nem içeriğinin bir histogramını gösterir.

Pirinç. 13. Çeşitli örneklerin kulak hızının çubuk grafiği:

1 - ginseng kökü; 2 - havuç, diskler halinde kesilmiş;

3 - diskler halinde kesilmiş ginseng kökü; 4 - havuç, çubuklar halinde kesilmiş

Böylece yapılan çalışmalar sonucunda önerilen kurutucuda ultrasonik kurutmanın etkinliği gösterilmiş ve malzemeyi 40 santigrat dereceyi aşan sıcaklıklara ısıtmadan işlemin maksimum hızının sağlanması için şartlar belirlenmiştir.

4. ULTRASONİK KURUTMA ENERJİ VERİMLİLİĞİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Elde edilen sonuçlara dayanarak, ultrasonik kurutmanın enerji verimliliği değerlendirildi. Değerlendirme, elektrik şebekesinden tüketilen güç bazında yapılmıştır. Aşağıdaki ilk veriler alındı: ultrasonik jeneratör tarafından tüketilen elektrik gücü - 150 W,

kurutma maddesinin elektrikli ısıtıcısı tarafından tüketilen güç 1000 W, kurutma çevrim süresi 30 dakikadır, kurutma maddesinin tedarik maliyetleri hesaba katılmamıştır.

Prosesin verimliliğinin hesaplanması aşağıdaki ifadeye göre yapılmıştır:

nerede Р - tüketilen elektrik gücü; d - kurutma döngüsü süresi; t, uzaklaştırılan nemin kütlesidir.

Elde edilen sonuçlar Tablo 2'de gösterilmektedir. Tablo, aşağıdaki kuru numune türlerine karşılık gelen sütunların tanımlarını kullanır: 1 -

pamuk fabrikası; 2 - havuç, diskler halinde kesilmiş; 3 - çubuklar halinde kesilmiş havuç; 4 - bütün ginseng kökü; 5 - ginseng kökü diskler halinde kesilir.

Tablo 2. Enerji verimliliği karşılaştırması

Maruz kalma türü Kaldırılan nem miktarı, g Enerji verimliliği, W min / g

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

Isıtmalı kurutma maddesi beslemesi 750 315 375 180 330 40 95 80 167 90

Isıtılmış kurutma maddesi temini ve ultrasonik hareket 1050 381 525 210 417 33 90 66 164 83

Ultrasonik pozlama 300 66 150 30 87 15 68 30 150 51

Bu nedenle, Tablo 2'de gösterilen veriler, çeşitli ürünlerin kurutulması için ultrasonik titreşimlerin kullanımının yüksek verimliliğini göstermektedir; bu, bazı durumlarda, kurutma süresini korurken ve ürünün nihai nem içeriğini azaltırken, enerji tüketiminde %20'lik bir azalma sağlar. ürün. Enerji verimliliğinin verilen değerleri, üretilen titreşimlerin gücünü artırmak için ultrasonik titreşim yayıcılarının daha fazla iyileştirilmesi ihtiyacını da göstermektedir. Elde edilen verilere göre bu, kurutma işlemi için hızı daha da artıracak ve enerji tüketimini azaltacaktır.

Genel olarak geliştirilen ultrasonik kurutma ünitesi, Tablo 3'te gösterilen teknik özelliklere sahiptir.

Tablo 3. Ultrasonik kurutma tesisinin teknik özellikleri

Parametre adı Ölçü birimi Değer

Ultrasonik jeneratör tarafından tüketilen güç W 150

Isıtıcı tarafından tüketilen güç (ısıtma elemanı) W 1000

Kurutma odası boyutları, çap, yükseklik mm 850x600

Kurutma maddesinin maksimum ısıtma sıcaklığı ° C 40

Kurutma maddesi tüketimi m3 / dak 0,5

Ultrasonik titreşim frekansı kHz 24

Bu çalışma, genç Rus bilim adamlarını - bilim adaylarını ve onların bilimsel danışmanlarını No. MK-383.2008.8'i desteklemek için Rusya Federasyonu Başkanı Hibeler Konseyi tarafından mali olarak desteklenmiştir.

ÇÖZÜM

Yapılan araştırma sonucunda, yüksek yoğunluklu ultrasonik titreşimlere aynı anda maruz kalma ile 40 ° C'den fazla olmayan bir kurutma maddesi sıcaklığında termolabil malzemelerin ve ürünlerin etkin bir şekilde kurutulmasını sağlayan bir ultrasonik kurutma ünitesi tasarımı oluşturulmuştur. . Aynı zamanda, ultrasonik titreşimlerle kurutma işleminin yüksek derecede yoğunlaştırılması (1 kg kurutulmuş malzeme başına 50 g'a kadar artış), kalite ve kurutma hızı kaybı olmadan kurutma maddesinin sıcaklığının düşürülmesini mümkün kılar. . İkincisi, kurutulacak ürünün ısıtılmasının kabul edilemez veya istenmeyen olduğu endüstriler için özellikle önemlidir.

Kurutma işleminin yüksek verimliliği, en az 130 dB'lik bir yoğunluk seviyesine sahip bir ultrasonik alan oluşturan kurutma ünitesinin tasarımında bir disk emitörünün ve artan kurutma odasının rezonans hacminin kullanılmasıyla sağlanır. 150 dB'ye kadar yoğunluk seviyesi.

Gerçekleştirilen deneylerin sonuçları, termal ve akustik enerji oranının optimal oranı ile kombine kurutma üniteleri (ultrasonik-konveksiyon) yaratmanın vaadini ve fizibilitesini göstermektedir.

EDEBİYAT

1. LD Rosenberg Ultrasonik teknolojinin fiziksel temelleri. Moskova: Nauka, 1969.-689 s.

2. S. de la Fuente-Blanco, E. Riera-Franco de Sarabia, V.M. Acosta-Aparicio, A. Blanco-Blanco, J.A. Gallego-Juarez. Güç ultrasonu ile gıda kurutma işlemi. Ultrasonik, Elsevier ABD, 2006, 44, s. 523-527.

3. Glaznev VN Kılcal gözenekli dökme malzemelerin kurutulması için cihaz. RF patent No. 2095707.

4. E. Riera-Franco de Sarabia, J.A. Gallego-Juarez, G. Rodriguez-Corral, V.M. Acosta-Aparicio, E. Andres-Gallegos. Sebzeleri kurutmak için yüksek güçlü ultrason uygulaması. 19. Uluslararası Akustik Kongresi, Madrid, İspanya, 2007.

5. V.N. Khmelev, A.V. Shalunov ve diğerleri Endüstrideki teknolojik süreçlerin yoğunlaştırılması için ultrasonik çok işlevli ve özel cihazlar. Barnaul: AltSTU, 2007.416 s.

6. A.N. Lebedev; A.V. Shalunov; S.S. Khmelev; N.V. Kuchin; A.V. Shalunova. Gaz Medya Radyatörleri için Ultrasonik Salınımlı Sistem. Elektron Cihazları ve Materyalleri Üzerine Uluslararası Çalıştaylar ve Eğitimler EDM "2008. Novosibirsk: NSTU, 2008.

7. V.N. Khmelev, S.V. Levin, S.N. Tsyganok, A.N. Lebedev. Yüksek Güçlü Ultrasonik Salınımlı Sistemler. Elektron Cihazları ve Malzemeleri Üzerine Uluslararası Çalıştaylar ve Eğitimler EDM "2007: Çalıştay Bildirileri. Novosibirsk: NSTU, 2007, s. 293-298.

8. Choo Kwang Moon, V.N. Khmelev, A.V. Shalunov, Lee Hyo-Jai, A.N. Lebedev,

M.V. Khmelev. Kapiler Gözenekli ve Gevşek Malzemeler için Kompakt Ultrasonik Kurutucu. Dokuzuncu Uluslararası Çalıştaylar ve Elektron Cihazları ve Malzemeleri Üzerine Eğitimler EDM "2008: Çalıştay Bildirileri. Novosibirsk: NSTU, 2008, s. 295-299.

9. V. N. Khmelev, D. V. Genne, A. A. Bahirev, I. I. Savin The Meter of the Level High-Intensity Ultrasonik Basınç. Elektron Cihazları ve Malzemeleri Üzerine Uluslararası Çalıştaylar ve Eğitimler EDM "2006: Çalıştay Bildirileri. Novosibirsk: NSTU, 2006, s. 232-233.

Tüketimin Ekolojisi Ev: Giysilerin yıkanması ve kurutulması, enerji depolama veya yenilenebilir enerji kaynaklarındaki bilimsel gelişmeler kadar ilgi çekici bir konu değildir, ancak bu işlemler çok zaman alır ve bununla birlikte aile bütçesinin önemli bir bölümünü oluşturur.

Giysilerin yıkanması ve kurutulması, enerji depolama veya yenilenebilir enerji kaynaklarındaki bilimsel gelişmeler kadar ilgi çekici bir konu değil, ancak bu işlemler çok zaman alıyor ve bununla birlikte aile bütçesinden önemli bir pay alıyor.

Giysilerdeki suyu buharlaştırmak için elektrik tarafından üretilen ısıyı kullanan modern giysi kurutma teknolojisi, uzun süredir değişikliğe ihtiyaç duyuyor. Kurutma öncesi giysilerdeki su miktarını azaltmanın yüksek hızlı santrifüjler gibi yolları vardır.

Yeni çözüm, yenilikçi bir giysi kurutma teknolojisinin prototipini geliştiren ABD Enerji ve GE Aletleri Bakanlığı'nın desteğiyle Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki Bilim Adamları tarafından önerildi. Çamaşırların kuruma süresini 20 dakikaya kadar kısaltabilir ve her yük için kullanılan enerji miktarını %70 oranında azaltabilir.

Bu prototip, giysilerden suyu çıkarmak için ısı kullanmak yerine, ayarlanabilir bir amplifikatör tarafından desteklenen piezoelektrik dönüştürücüler tarafından üretilen yüksek frekanslı titreşimleri - ultrasonik dalgaları - kullanır.

Prototipi geliştiren laboratuvar bilimcisi Ayyoub Momen, "Bu kurutma yöntemi akıllara durgunluk veren sonuçlar üretiyor" dedi.

“Bir kumaş parçasını sadece 14 saniyede kurutabildik. Bunu farklı sıcaklıklarda bir termal kurutma odasında yapmak istiyorsanız, birkaç dakikaya ihtiyacınız olacak."

Ultrasonik bir çamaşır kurutma makinesi, suyu giysilerden hızla çıkarmada etkilidir ve enerji açısından verimlidir, ancak geleneksel kurutucuların yaptığı gibi sıcak nemli hava yerine "soğuk sis" yayar (bu aynı zamanda nem ve küf sorunlarına da neden olur). Bu nedenle, bilim adamları kurutucu "emisyonlarını" binanın dışına yönlendirmeyi tavsiye ediyorlar, ancak kim bilir, belki de bilim adamları için bir sonraki adım, bir sonraki çamaşır yükünü yıkamak için yoğunlaştırılmış sisi yeniden kullanmanın bir yolunu geliştirmek olacaktır.

ABD Enerji Bakanlığı'na göre, Laboratuvar ve GE, ürünün ticari bir versiyonunu geliştirmek için birlikte çalışıyor ve bu sonbaharda bir prototipin piyasaya sürülmesini planlıyor. Bir ultrasonik kurutucunun ticari çamaşır makinelerini yenilemek için uygun maliyetli bir yöntem olduğunu varsayarsak, çamaşır kurutmak için gereken enerji faturasını önemli ölçüde azaltacaktır. tarafından yayınlandı

Çevrimiçi izlemenize, YouTube'dan sağlığın iyileştirilmesi, bir kişinin gençleşmesi hakkında ücretsiz video indirmenize izin veren Econet.ru youtube kanalımıza ABONE OLUN..

BEĞEN, ARKADAŞLARLA paylaş!