用於通過聲熱方法乾燥毛細多孔材料的設備的製作方法

2023-09-17 12:50:25

專利名稱：用於通過聲熱方法乾燥毛細多孔材料的設備的製作方法
用於通過聲熱方法乾燥毛細多孔材料的設備
本發明涉及千燥各種材料，主要是毛細多孔材料(capillary porous material)的裝置，且可在農業中用於乾燥穀物及其他農產品、或在加工業 中用於乾燥木材和鋸屑、或在食品工業中用於乾燥食品、以及在其他行業 中用於類似的目的。
設計用於使用不同方法千燥材料的許多設備是已知的。在熱乾燥中， 乾燥的熱空氣被普遍用作千燥劑，且被輸送通過裝有待千燥材料的乾燥 室。例如，帶有乾燥室並在底部帶有兩個腔的木材幹燥機是已知的。來自 木材廢料的燃燒的熱燃燒產物被從爐子焰道(furnace flue )輸送到一個腔， 而另 一個腔積聚乾燥劑，熱空氣在設置在爐子焰道內的管中被加熱[俄羅斯 聯邦專利No 2153640]。為了製備乾燥劑，電熱器，例如管狀電熱器，以 及其他已知裝置可用作熱源。
為進行聲乾燥(acoustic drying),乾燥室裝有聲源，該聲源發送具有 固定參數的聲波，聲波與待乾燥材料相互作用，並對其除溼。例如，通過 聲方法(acoustic method)乾燥穀物的設備是眾所周知的，其包括配備有 供料器的料鬥(bunker),用於為接觸式熱質交換器(contact heat and mass exchanger )供給散料(bulk solid )，連接到熱質交換器的中間的冷卻柱 (cooling column )被貫穿其整個高度地安裝在帶有氣流反射器(air stream reflector )的多孑L聚聲發送器(perforated concentrator sound transmitter )中[蘇 聯發明人證書No 675266, 1979]。該設備的缺陷是生產率低和由於同時使 用多個聲發送器而引起的高能耗，且也不適於實現更有前景的千燥方法， 即聲熱乾燥(acoustic thermal drying )。
聲熱乾燥方法包括對待千燥材料的熱和聲作用。其通過待乾燥材料的 聲場利用循環作用(cyclic influence ),且在每一個循環中，材料須一皮初步加熱[俄羅斯聯邦專利No 2215953， 2003]。如果在循環之間存在間隔，則 作用在材料上的效果增加。這足以使溼氣從材料內層沿毛細管到達其外 層。相對於上述各種聲和熱千燥方法，這種乾燥方法以較低能耗為特徵。
一種僅用於聲乾燥的設備是已知的，該設備包括乾燥室和聲發送器， 且該乾燥室被製成通道聲管的形式，具有網狀壁和用於待乾燥材料的裝卸 門的容器沿該聲管垂直放置[俄羅斯聯邦專利No 2095707, 1997]。該設備 的主要缺陷是不適於實現上述低能耗的聲熱乾燥方法。該設備因具有與推 薦設備相似的大量屬性而作為本發明的已有技術。
本發明解決了製造適用於藉助於聲熱方法乾燥毛細多孔材料的千燥 設備的問題，該設備既設計簡單，又是成本有效的。
所指定的工作通過提供一種千燥毛細多孔材料的設備來解決，該設備 包括千燥室，其中安裝了將其內部空間分隔為單獨區域的隔音板 (soundproof partition )，每一 區域都裝有單獨的聲源，以及安裝了熱空氣 源，以便為每一區域提供熱空氣。
根據待千燥材料的種類，乾燥室可具有不同的結構。
因而，為了乾燥木材(原木和板材)，最好是把乾燥室圍成平行六面 體的形式，其中側面的豎直壁相互平行，水平底部壁和水平頂部壁相互平 行，隔音板水平安裝，或以組合形式，在縱向(沿具有更大長度的室側) 水平和豎直安裝，且還具有裝/卸裝置，該裝/卸裝置製成開啟室前壁或室 後壁的形式。在這種情況中，所述區域水平設置，且具有與乾燥室長度相 等的長度。聲源設置在每一區域內的室前壁或室後壁上。熱空氣被分別供 給到每一區域。
區域間的板:故製成隔音的，例如，該板可由其間帶有隔音材料的兩個 金屬層製成礦棉、泡沫橡膠(foam-rubber)、泡沫塑料等。乾燥室的壁 可以同才羊方式製成。
對於鬆散材料，乾燥室可以多種方式(其腔可為圓柱體或平行六面體 的形式)製成，但是為了筒化裝載，最好是豎直安裝所述區域及相應地豎
直安裝隔音板，並在每一區域的底部安裝用於卸載材料的裝置。
如上述用於木材的相同設計可同樣用於鬆散材料，但在這種情況下， 材料應被置於網狀容器中，且容器的柵格尺寸比裝在乾燥室區域的鬆散材
料碎片(fraction)的尺寸要小。
為了提供待乾燥材料聲處理(acoustic processing)的均勻性，有必要 為乾燥室提供吸音器，該吸音器設置在與聲源所安裝的壁相對的側上。吸 音器可製成由吸音材料製成的片的形式，例如，礦棉，或製成由吸音材料 製成的特殊的楔形塊的形式。
熱空氣源可製成空氣加熱裝置(例如，管式熱交換器、管式電熱器等) 的形式和向乾燥室壓力輸送(forced feeding)熱空氣的裝置，如風扇。
帶有四個區域的乾燥木材設備的乾燥室示圖顯示在

圖1中，其中1、2、 3、 4是千燥室區域，5是聲發送器，6是隔音板，7是吸音器。
所述設備按如下工作(實例一木材幹燥)。
千燥室，如以上所表明的，被隔音板6分隔為4個區域，具有連續編 號1、 2、 3、 4。建議使用熱空氣對待乾燥材料加熱的最佳時間為4小時， 而一次循環中聲輻射(acoustic irradiation)的最佳時間為1小時。
加熱到所要求度數的空氣被供給到區域1。在其開始供給到區域1後 的1小時，其又開始供給到區域2。 2小時後，熱空氣供給到區域l、 2, 並也開始供給到區域3。在3小時，熱空氣供給到區域l、 2、 3,並開始 供給到區域4。熱空氣同時供給到所有區域持續1小時。結果，在設備工 作的4小時中，熱空氣供給到區域l中4小時，供給到區域2中3小時， 供給到區域3中2小時，供給到區域4中1小時。對區域l的熱空氣供給 停止後，啟動聲源工作1小時，而這l小時中熱空氣繼續供給到其他區域。 在對區域2的熱空氣供給結束後，該區域的聲源開啟1小時。在下1小時， 對區域3的熱空氣供給結束，該區域的聲源同樣被開啟1小時。在下1小 時，對區域4的熱空氣供給結束，且該區域的聲源被開啟1小時。該過程 進一步重複。結果，在每一區域，材料被熱空氣處理4小時，並被聲處理 1小時。所描述的操作順序又被重複多次，直至待千燥材料達到所要求的 最終溼度值。
為了在乾燥室容積內提供相同的材料乾燥速度，需要在其縱向區域和 橫向區域保持一致的聲強。在縱向區域，該問題通過安裝在乾燥室邊緣的
吸音器來解決，從而為該區域內的行進波(traveling wave)提供環境。為 了在乾燥室的截面內保持相同的聲強，需要且只需聲波是平的。這一要求 對在乾燥室的特定截面尺寸所發送的聲頻(波長)的選擇進行了限制。已 知，如果滿足以下條件，在聲管中的波就將是平的[S. N. Rzhevkin, Lectures on the theory of sound, Moscow State University Publishing House, Moscow 1960 (C. H. P股bkhh, Kypc jieKiprii no Teopmi 3Byica》-M: M3a國b0 Mry, 1960 r.)]。
formula see original document page 6( 1 )
這裡;i是所發送聲波的波長，f為其頻率，c為聲音在其中傳播的介質 中的速度(在給定情況下，介質是空氣，因此c二340m/s)。
在給定的發送器特性下，由發送器所發送的聲強J與其線性特徵尺寸 r和所發送聲音的頻率的關係為(如果發送器是雙極，其為給定情形下的 特性)
formula see original document page 6 (2)
這裡k是所發送聲音的波數。如果在(1)中，我們採用極限情況， 即A^/2f,則從(2)我們得到J (7tr/A)4 (3)
從(3)可以推定，在給定的發送器特性下，在乾燥室中由發送器所 發送的聲強，以及因此的材料乾燥速度，在很大程度上取決於比率r/A。 例如，在供給聲發送器的外部能量源的給定能力下，且在其線性尺寸r的 固定值下，將乾燥室分隔為如圖1所示的4個區域的分隔改進了每一區域 的聲強，且因此也使材料的乾燥速度提高了 16倍。
應注意，用於加熱待乾燥材料的緩慢加熱的(至40-60° )空氣的排 放消耗的能量要比供給聲發送器所需的能量少得多。
將千燥室分隔成多個隔音區域的結果是，其一次裝載(one-time loading),即其生產率極大地提高。由於聲強的增加，對比通常具有供給 到聲發送器的同 一能源的 一個區域乾燥室，乾燥速度在每一 區域都增加 了，且因此，乾燥時間減少了。結果，設備實現了較低能耗，這意味著在 乾燥技術和經濟參數上的進步。
因此，該設備的設計是簡易的和技術的。
權利要求
1.一種用於乾燥毛細多孔材料的設備，其包括裝有聲源的乾燥室，且其特徵在於所述乾燥室內安裝有隔音板，所述隔音板將所述乾燥室的內部空間分隔為單獨區域，每一區域裝有單獨的聲源，所述設備同時包括熱空氣源，該熱空氣源被製成這樣一種形式，即使得熱空氣被從所述源供給到所述乾燥室的每一區域。
2. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於隔音板水平安裝在所述 乾燥室內。
3. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於隔音板垂直安裝在所述 乾燥室內。
4. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於隔音板水平和垂直安裝 在所述乾燥室內。
5. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於隔音板由其間設置有隔 音材料的兩層金屬構造而成。
6. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於所述千燥室裝備有吸音器。
7. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於熱空氣源包括加熱空氣 的裝置和向所述千燥室供給空氣的裝置。
全文摘要
本發明涉及用於乾燥不同毛細多孔材料的裝置，並可在農業中用於乾燥穀物和其他農產品、在木工行業中用於乾燥木材和木屑、在食品行業中用於乾燥食品以及用在其他行業中。用於乾燥毛細多孔材料的本發明設備包括設置有隔音板的乾燥室，該隔音板安置在該乾燥室中，並將其內部空間分隔成隔離區域，每一個區域設置有單獨的聲源和熱空氣源，該熱空氣源以這樣一種方式安裝，即使得熱空氣從其供給到每一個乾燥室區域。所述發明使開發一種用於通過使用聲熱方法乾燥毛細多孔材料的設備成為可能，該設備結構簡單且成本低廉。
文檔編號F26B5/02GK101371093SQ200580052562
公開日2009年2月18日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年12月29日
發明者謝爾蓋·列昂尼多維奇·克列茨基 申請人:謝爾蓋·列昂尼多維奇·克列茨基