PL230546B1 - Uklad do suszenia produktow roslinnych zasilany energia sloneczna - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do suszenia produktów roślinnych zasilany energią słoneczną, przeznaczony zwłaszcza do suszenia rolniczej biomasy energetycznej, płodów rolnych, owoców, ziół i grzybów, strumieniem powietrza ogrzanego ciepłem promieniowania słonecznego.

Suszenie produktów roślinnych to jedne z najbardziej energochłonnych procesów, które mają istotny wpływ na cenę rynkową tych produktów. Sposoby suszenia oparte są na poddawaniu masy suszonej oddziaływaniu dużej ilości niskotemperaturowego ciepła, Z uwagi na zbieżność okresu zbiorów roślin przeznaczonych do suszenia z okresem wysokiej dostępności promieniowania słonecznego, w znanych procesach suszenia często jako źródło ciepła wykorzystuje się ciepło słoneczne. Znanych jest wiele układów do suszenia, opartych na słonecznym kolektorze powietrznym, w którym powietrze atmosferyczne ogrzewa się i przepływu przez komorę suszenia, z załadowanym materiałem suszonym.

Z opisu patentowego CN. 102506566A znany jest układ do suszenia, w którym cyrkulacja powietrza odbywa się w obiegu zamkniętym. Układ zawiera słoneczny kolektor powietrzny, z którego ogrzane energią słoneczną powietrze jest zasysane przewodem rurowym przez wentylator i nawiewane do komory suszenia. Po przeniknięciu przez warstwę materiału suszonego powietrze, o nieco obniżonej temperaturze i unoszące wilgoć z materiału suszonego, jest wydalane z komory suszenia rurowym przewodem wylotowym do pochłaniacza wilgoci, z którego powietrze osuszone rurowym przewodem powrotnym jest dostarczane ponownie do kolektora powietrznego.

Znany układ z obiegiem zamkniętym charakteryzuje się wysoką sprawnością z uwagi na wielokrotne wykorzystanie ogrzewanego powietrza ale jego niedogodnością jest konieczność stosowania pochłaniacza wilgoci oraz zasilania elektrycznego do napędu wentylatora, co istotnie wpływa na koszt procesu suszenia.

Z opisu patentowego GB.2101284A znany jest inny układ zawierający przelotowy słoneczny kolektor powietrzny, którego wylot jest przewodami rurowymi połączony, poprzez wentylator i elektryczny grzejnik z przelotową komorą suszenia. Wentylator wymusza obieg powietrza atmosferycznego między kolektorem powietrznym, w którym jest ono ogrzewane energią słoneczną, a komorą suszenia, w której ciepłe powietrze przenikając przez warstwy materiału suszonego suszy je po czym ulatnia się przez kanał wylotowy. W przewodzie rurowym między elektrycznym grzejnikiem i komorą suszenia jest zainstalowany czujnik temperatury powietrza wlatującego do komory suszenia, połączony przewodem elektrycznym z włącznikiem pracy grzejnika. W wylocie ogrzanego powietrza z kolektora powietrznego jest zainstalowany regulator kontrolowania temperatury, ustawiony do poziomu wymaganej temperatury. Jeżeli temperatura powietrza wypływającego z kolektora powietrznego jest wyższa od wymaganej, regulator otwiera szerzej klapową przysłonę, co powoduje zwiększony przepływ powietrza przez kolektor i obniżenie jego temperatury. Gdy temperatura powietrza w przewodzie rurowym między elektrycznym grzejnikiem, a wlotem do komory suszenia jest niższa od wymaganej w danej operacji suszenia, czujnik temperatury włącza pracę elektrycznego grzejnika, który podgrzewa powietrze do wymaganego poziomu temperatury. Układ jest dodatkowo wyposażony w obwód regulacji temperatury powietrza zawierający kanał powrotny, który jest podłączony odgałęźnie do rurowego przewodu powietrza między wentylatorem, a elektrycznym grzejnikiem oraz jest doprowadzony do magazynu ciepła, posiadającego zwrotne połączenie rurowe z wlotem do słonecznego kolektora powietrznego. W kanale powrotnym jest umieszczony klapowy zawór przełączający kierunek przepływu powietrza, sprzężony elektrycznie ze sterującym czujnikiem temperatury, zainstalowanym w kanale wylotowym komory suszenia. Gdy przy otwartej klapowej przysłonie w kolektorze powietrznym, temperatura powietrza dostarczanego do komory suszenia jest nadal wyższa od wymaganej, sterujący czujnik temperatury w kanale wylotowym komory suszenia powoduje przełączenie klapowego zaworu i skierowanie przepływu części przegrzanego powietrza kanałem powrotnym do magazynu ciepła. Ciepło zgromadzone w magazynie ciepła może być zwrotnie wykorzystane do podgrzania powietrza dostarczanego na wlocie do słonecznego kolektora powietrznego w czasie mniej intensywnego promieniowania słonecznego.

I ten znany układ do suszenia, mimo korzystnych rozwiązań zwiększających sprawność wykorzystania słonecznej energii cieplnej oraz w znacznym stopniu uniezależniających proces suszenia od niekorzystnych warunków słonecznych, także jest uzależniony od zasilania z ogólnej sieci elektrycznej napędów grzejnika, wentylatora, zaworów' przełączających i czujników' temperatury oraz układu sterującego.

PL 230 546 B1

Niezależny od poboru energii elektrycznej z sieci ogólnej jest kolejny układ do suszenia, znany z opisu patentowego CN.203735427U. Układ ten, oparty na zasilaniu energią promieniowania słonecznego, zawiera zestaw baterii fotowoltaicznych. który poprzez programowalny sterownik logiczny jest połączony z akumulatorem i z falownikiem. W dolnej strefie komory suszenia jest umieszczony zespół podgrzewaczy elektrycznych, złożony z grzejnika prądu stałego, który jest połączony z akumulatorem za pośrednictwem sterownika, oraz z nagrzewnicy prądu przemiennego, która jest połączona z wyjściem prądu przemiennego falownika. Na zewnętrznej stronie u dołu ściany bocznej komora suszenia posiada otwór wlotowy powietrza. W górnej strefie ściany bocznej komory suszenia jest zainstalowany czujnik wilgoci, a w jej górnej ścianie czujnik temperatury i wylot powietrza. W czasie intensywnego promieniowania słonecznego bateria ogniw fotowoltaicznych zasila prądem stałym sterownik, z którego jest ładowany akumulator oraz zasilany falownik, który przekształca prąd stały w prąd przemienny zasilający nagrzewnicę prądu przemiennego. W czasie braku promieniowania słonecznego i obniżenia temperatury w komorze suszenia, sygnalizowanej przez czujnik temperatury, sterownik wyłącza zasilanie falownika i w efekcie pracę nagrzewnicy prądu przemiennego oraz przełącza na zasilanie grzejnika prądu stałego przez akumulator. Ogrzane powietrze w komorze suszenia przepływa grawitacyjnie od wlotu poprzez warstwę materiału suszonego do wylotu. W przypadku sygnalizowanej przez czujnik wilgoci niskiej wilgotności powietrza oznaczającej zakończenie procesu suszenia, sterownik wyłącza zasilanie nagrzewnicy i grzejnika, w tym czasie jest zasilany i doładowywany akumulator.

Znane rozwiązanie ogrzewania powietrza w komorze suszenia przez energochłonne grzejniki elektryczne narzuca konieczność zastosowania, jako źródła zasilania elektrycznego, bardzo rozbudowanego, stacjonarnego zestawu słonecznych baterii fotowoltaicznych, skutkiem czego są wysokie koszty budowy i nieprzenośny charakter takiej budowli. Brak wymuszonej przez wentylator cyrkulacji powietrza w komorze suszenia przedłuża proces suszenia, ponadto zastosowany zespół podgrzewaczy elektrycznych może spowodować miejscowe przegrzanie i zapłon suszonej masy.

Celem wynalazku jest układ do suszenia oparty wyłącznie na wykorzystaniu energii słonecznej, zarówno do ogrzewania powietrza w słonecznym kolektorze powietrznym, jak też do wytwarzania energii elektrycznej przez słoneczną baterię fotowoltaiczną, do zasilania akumulatora i programowalnego sterownika z czujnikami temperatury i wilgotności powietrza oraz silnika wentylatora, wymuszającego przepływ powietrza przez kolektor powietrzny i komorę suszenia.

Cel ten osiągnięto w układzie według wynalazku, w którym do akumulatora zasilanego ze słonecznej baterii fotowoltaicznej są podłączone równolegle wentylator i sterownik. Do sterownika są doprowadzone łącza kontrolne od czujnika temperatury powietrza zimnego, umieszczonego na wlocie do kolektora powietrznego i od czujnika temperatury powietrza ogrzanego, umieszczonego na wylocie z kolektora powietrznego do komory suszenia oraz od czujnika wilgotności powietrza zimnego, umieszczonego na wylocie z wentylatora do kolektora powietrznego i od czujnika wilgotności powietrza suszącego, umieszczonego na wylocie z komory suszenia. Od sterownika jest wyprowadzone łącze sterowania pracą silnika napędowego wentylatora.

Zaletą układu według wynalazku jest jego lekka prosta budowa, umożliwiająca łatwy montaż i demontaż. Układ taki może być przenoszony sezonowo w miejsca upraw' lub naturalnego występowania i dojrzewania roślin suszonych. Miejsca pozyskiwania materiału suszonego najczęściej są pozbawione dostępu do ogólnej sieci elektrycznej, a układ jest niezależny od tego źródła zasilania i realizuje proces suszenia bez obsługi człowieka, w cyklu nadzorowanym przez zaprogramowany sterownik.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jest przedstawiony schemat układu do suszenia.

Układ do suszenia produktów roślinnych zawiera słoneczną baterię fotowoltaiczną 1, połączoną przewodami elektrycznymi, poprzez akumulator 2, z silnikiem napędowym wentylatora 3. Wentylator 3 jest połączony przewodami rurowymi, poprzez przelotowy słoneczny kolektor powietrzny 4, z wlotem komory suszenia 5. Do akumulatora 2 jest przewodem elektrycznym podłączony układ zasilania programowalnego sterownika 6 logicznego. Do sterownika 6 są doprowadzone łącza kontrolne od czujnika temperatury powietrza zimnego T1 umieszczonego na wlocie do kolektora powietrznego 4 i od czujnika temperatury powietrza ogrzanego T2, umieszczonego na wylocie z kolektora powietrznego 4 do komory suszenia 5. Do sterownika 6 są ponadto doprowadzone łącza kontrolne od czujnika wilgotności powietrza zimnego W1 umieszczonego w przewodzie rurowym między wentylatorem 3, a kolektorem powietrznym 4 oraz od czujnika wilgotności powietrza suszącego W2, umieszczonego

PL 230 546 B1 w wylocie z komory suszenia 5. Ze sterownika 6 jest wyprowadzone łącze sterowania pracą silnika wentylatora 3.

W słonecznej baterii fotowoltaicznej 1 energia słoneczna ulega konwersji w energię elektryczną, która jest gromadzona w akumulatorze 2. Akumulator 2 zasila silnik napędowy wentylatora 3 i sterownik 6. Wentylator 3 nawiewa i wymusza przepływ powietrza atmosferycznego przez słoneczny kolektor powietrzny 4 i komorę suszenia 5. W kolektorze powietrznym 4 energia słoneczna ulega konwersji w ciepło, które ogrzewa przepływające powietrze. Prędkość przepływu powietrza kontroluje sterownik 6, poprzez sterowanie prędkością obrotów wentylatora 3. W sterowniku 6 są zaprogramowane graniczne parametry temperatury i wilgotności powietrza, sygnalizowane przez czujniki temperatur T1, T2 i czujniki wilgotności Wi, W2. Sterownik 6 włącza obroty wentylatora 3 gdy odczyta wyższą od zaprogramowanej wartość temperatury powietrza na wlocie do kolektora powietrznego 4, sygnalizowaną przez czujnik temperatury powietrza zimnego Ti przy jednoczesnym odczycie niższej od zaprogramowanej wilgotności powietrza atmosferycznego na wlocie do kolektora powietrznego 4, sygnalizowanej przez czujnik wilgotności powietrza zimnego Wi oraz wyższej od zaprogramowanej wilgotności powietrza na wylocie z komory suszenia 5, sygnalizowanej przez czujnik wilgotności powietrza suszącego W2. Jeżeli temperatura powietrza na wylocie z kolektora powietrznego 4 dostarczanego do komory suszenia 5, sygnalizowana przez czujnik temperatury powietrza ogrzanego T2, jest niższa od zaprogramowanej, sterownik 6 zmniejsza prędkość obrotową wentylatora 3, wskutek czego zmniejsza się prędkość przepływu powietrza przez kolektor powietrzny 4 i zwiększa skuteczność ogrzewania. Po przekroczeniu zaprogramowanej temperatury sygnalizowanej przez czujnik temperatury powietrza ogrzanego T2, sterownik 6 włącza najwyższą prędkość obrotową wentylatora 3, wskutek czego przepływające z większą prędkością powietrze w kolektorze powietrznym 4 absorbuje mniej ciepła i jego temperatura obniża się do zaprogramowanego poziomu. Sterownik 6 wyłącza obroty wentylatora 3 po zakończenia procesu suszenia, co ma miejsce z chwilą osiągnięcia wilgotności powietrza na wylocie z komory suszenia 5 niższej od wartości zaprogramowanej, sygnalizowanej przez czujnik wilgotności powietrza suszącego W2. Sterownik 6 wyłącza obroty wentylatora 3 także w trakcie procesu suszenia i przerywa ten proces na czas, gdy wilgotność powietrza atmosferycznego na wlocie do kolektora powietrznego 4 jest zbyt wysoka, wyższa od wartości zaprogramowanej, sygnalizowanej przez czujnik wilgotności powietrza zimnego Wi.

Claims (1)

1. i. Układ do suszenia produktów roślinnych zasilany energią słoneczną, składający z wentylatora nawiewu powietrza z otoczenia, połączonego przewodami rurowymi poprzez przelotowy słoneczny kolektor powietrzny z przelotową komorą suszenia oraz zawierający słoneczną baterię fotowoltaiczną zasilania elektrycznego akumulatora i programowalnego sterownika logicznego, a także posiadający kontrolne czujniki temperatury i wilgotności powietrza, znamienny tym, że wentylator (3) i sterownik (6) są do akumulatora (2) podłączone równolegle, przy czym do sterownika (6) są doprowadzone łącza kontrolne od czujnika temperatury powietrza zimnego (Ti), umieszczonego na wlocie do kolektora powietrznego (4) i od czujnika temperatury powietrza ogrzanego (T2), umieszczonego na wylocie z kolektora powietrznego (4) do komory suszenia (5) oraz od czujnika wilgotności powietrza zimnego (Wi) umieszczonego na wylocie z wentylatora (3) i od czujnika wilgotności powietrza suszącego (W2) umieszczonego na wylocie z komory suszenia (5), natomiast od sterownika (6) jest wyprowadzone łącze sterowania pracą silnika napędowego wentylatora (3).