ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Номер

02-021-06

Наименование проекта

Акустический способ сушки материалов

Назначение

Технологический процесс сушки различных материалов с использованием акустических (ультразвуковых) колебаний.

Рекомендуемая область применения

Химическая, текстильная и фармацевтическая промышленность.

Описание

            Результат выполнения констукторской разработки.

Изобретение относится к области техники, связанной с созданием технологических процессов сушки различных материалов и применением акустических (ультразвуковых) колебаний в технике сушки материалов, а именно к способам интенсификации процесса при помощи акустических колебаний высокой интенсивности. Изобретение может быть использовано для создания современной материально-технической базы во всех областях промышленности и сельского хозяйства, где одним из технологических этапов является сушка.

Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном акустическом способе сушки, заключающемся в размещении материала для сушки в замкнутом объеме, размер которого превосходит объем высушиваемого материала, размещении в этом объеме газоструйного преобразователя, подаче через него в объем сжатого воздуха, преобразовании энергии потока газа в энергию упругих колебаний, распространении акустических колебаний к поверхности высушиваемого материала до момента удаления заданного количества влаги, подачу сжатого воздуха в замкнутый объем осуществляют через дополнительный технологический объем, обеспечивают поочередную герметизацию и разгерметизацию соединения замкнутого и дополнительного объемов, причем длительность пауз t₂ выбирают с учетом условий затухания колебаний в замкнутом объеме и необходимости накопления сжатого газа в дополнительном объеме в количестве, достаточном для обеспечения работы преобразователя в течение длительности t₁ воздействия акустических колебаний.

В предлагаемом способе за счет постоянной работы источника сжатого воздуха в период герметизации длительностью t₂ происходит увеличение давления в дополнительном объеме, что позволяет в последующий интервал разгерметизации длительностью t₁ значительно повысить интенсивность акустического воздействия за счет более высокого рабочего давления, создаваемого малопроизводительным источником сжатого воздуха.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена зависимость изменения давления в дополнительном объеме и соответствующая ей зависимость интенсивности воздействия акустических (ультразвуковых) колебаний на материал в замкнутом объеме. В начальный момент времени в дополнительном объеме создано давление выше критического уровня. На период времени t₁ обеспечивают разгерметизацию соединения замкнутого и дополнительного объемов, подают избыточное давление на газоструйный преобразователь, создают акустические колебания в замкнутом объеме сушилки. По причине того, что для создания избыточного давления используется маломощный компрессор, производительность которого не обеспечивает требуемого расхода, давление в дополнительном объеме снижается, соответственно снижается и интенсивность продуцируемых колебаний. При достижении в дополнительном объеме давления Р₀ обеспечивают герметизацию соединения замкнутого и дополнительного объемов, генерацию колебаний прекращают. При этом за счет работы компрессора давление в технологическом объеме возрастает. При отсутствии источника колебаний интенсивность акустических колебаний в замкнутом объеме резко затухает, воздействие на материал оказывают отраженные от внутренних поверхностей волны. Подбирая форму замкнутого объема таким образом, чтобы сфокусировать на высушиваемом материале как прямые, так и отраженные от внутренних поверхностей колебания, можно добиться значительного меньшего затухания интенсивности колебаний за время t₂, соответствующее длительности пауз воздействия.

При малых значениях t ₁ и t₂ за счет частой смены режимов фазовые соотношения формируемых колебаний носят случайный характер, излучение происходит в широком диапазоне рабочих частот, что исключает возможность образования стоячих волн и неравномерной просушки.

Практические значения величин t₂ пауз и времени t₁ в зависимости от типа и производительности используемого компрессорного оборудования, а также формы и размера замкнутого объема можно изменять в широком диапазоне от минимального времени, необходимого для начала формирования устойчивых колебаний до нескольких секунд.

Предлагаемый способ за счет периодического накопления воздуха в дополнительном объеме при высоком давлении позволяет использовать относительно дешевые «бытовые» компрессоры. Создание с их помощью периодических интервалов времени колебаний с высоким по интенсивности уровнем, а за счет нелинейной зависимости между рабочим давлением и интенсивностью массопереноса при сушке позволяет, с одной стороны, интенсифицировать процесс, а с другой - снизить энергозатраты и повысить экономическую эффективность. Использование маломощных и доступных компрессоров позволяет расширить область применения предлагаемого способа сушки за счет создания малогабаритных и мобильных сушильных установок.

Таким образом, предлагаемый способ сушки материалов обеспечивает повышение производительности, сокращение длительности процесса сушки, снижение энергоемкости и повышение экономичности процесса.

Преимущества перед известными аналогами

Уменьшение температуры процесса сушки. Увеличение производительности. Исключение термического повреждения сушимого материала. Возможность применения пьезоэлектрического излучателя

Стадия освоения

Внедрено в производство

Результаты испытаний

Соответствует технической характеристике изделия (устройства)

Технико-экономический эффект

Сокращение времени сушки в 2-3 раз. Снижение энергозатрат в 3 раза.

Возможность передачи за рубеж

Возможна передача за рубеж

Дата поступления материала

06.10.2006