Солнечная сушка

Вступление

Тепло от солнца в сочетании с ветром использовались для просушки, ради сохранности, сельскохозяйственных культур в течении нескольких тысяч лет. Остальные материалы, такие как лесоматериалы нуждаются в сушке, прежде чем их можно будет использовать эффективно - например в строительстве. Эта сушка на открытом пространстве часто превращалась в солнечную сушку, где зона сушки является закрытым вентилируемым участком - часто под полиэтиленом, синтетическим или стекольным покрытием, как наиболее эффективное освоение элементов сушки. Существует бесчисленное множество конструкций и каждая имеет свои достоинства и недостатки. Однако существует 3 основных конструкции, на базе которых создаются все остальные: солнечный сушильный шкаф, палаточная сушилка, туннель солнечной сушки. Это обсуждается здесь после краткого описания принципов сушки.

Основные принципы сушки

Сушка зависит от:

Тепло не является единственным фактором, который необходим для сушки. Скорость сушки определяет состояние, качество и количество воздуха, который проходит над частями и сквозь них. Количество влаги в воздухе, который будет использоваться для просушки, является важной величиной и называется абсолютной влажностью. Термин относительная влажность (RH) является наиболее распространенным и равняется отношению абсолютной влажности, разделенной на максимальное количество влаги, которое может содержать насыщенный воздух. RH выражается в процентах и полностью насыщенный воздух будет иметь показатель 100%. Это значит, что он не сможет впитать ещё больше влаги. При низкой температуре воздух содержит определенное количество влаги, но при нагревании воздух имеет большую возможность удерживать большее количество влаги. В таблице ниже указан пример воздуха с температурой 29°С и относительной влажностью 90%. Такой же воздух нагретый до 50°С будет иметь относительную влажность только 15%. Это значит, что вместо возможности удерживать дополнительно 0,6 грамма влаги на килограмм при 29°С, он становится способен удерживать 24 г/кг. Эта возможность принимать влагу увеличилась благодаря нагреванию.

Если поместить продукты в горячий воздух, еда теряет влагу. Это стабильный период. В течении сушки влага уходит из продуктов и собирается снаружи. Удаление влаги становится все более сложным , так как влага должна двигаться глубоко изнутри на поверхность. Это период завершения. В конечном итоге продукты находятся в равновесии с просушивающим воздухом, так как удаление влаги из еды более невозможно.

Влияние температуры воздуха на относительную влажность

Температура воздуха, °С

Относительная влажность, %

Количество влаги/кг, которая нужна воздуху для достижения 100% RH (граммы)*

29

90

0,6

30

50

7,0

40

28

14,5

50

15

24,0

* то есть потенциал воздуха принимать влагу ( RH - относительная влажность)

В завершающий период скорость сушки зависит от химического состава и структуры еды. Конструкция сушилки зависит от курса графика сушки материала, но эти графики зависят от ряда факторов упомянутых выше. Пар, необходимый чтобы испарить воду равняется 2,26 кДж/кг. Следовательно, примерно 250мДж (70кВт) энергии необходимо для испарения 100кг воды. Если окружающий воздух достаточно сухой, то введение тепла не имеет важного значения. Самый лучший случай для сушки сельскохозяйственных культур в короткое время когда воздух засушливый и теплый. Чем теплее воздух, тем меньше его надо. Эта температура зависит в основном от температуры воздуха , но также от количества солнечного излучения полученного едой напрямую во время сушки.

Солнечная сушка

Все сушилки нуждаются в вентиляции для более эффективной сушки зерновых. Движение воздуха может быть как природным, так и обеспечиваться вентиляторами. Солнечная сушка еды может применяться во многих областях, но насколько быстро зависит от факторов приведенных выше, особенно от количества солнечной энергии и относительной влажности. Типичное время сушки в сушилке от 1 до 3 дней в зависимости от солнца, движения воздуха, влажности и типа еды которую придется сушить. В большинстве своём сушилки черные изнутри или окрашены, или с вставками из черного полиэтилена для абсорбирования (поглощения) такого количества солнечной энергии, насколько это возможно.

Сушильные шкафы

Рисунок 1. Солнечный сушильный шкаф Брейса

На рисунке: door-дверь;

Tray-лоток;

Insulation-изоляция;

Vent holes-вентиляция;


 

Рисунок 2. На этом разрезе показано как воздух поднимается через вентиляционные отверстия в нижней части, проходит через лотки с пищей и выходит в отверстия на верху шкафа.


Палаточные сушилки

Отличительным признаком палаточных сушилок и сушильных шкафов является то, что сушильная камера и коллектор объединены. Такие сушилки предоставляют защиту от пыли, грязи, дождя, ветра и вредителей

Рисунок 3: Палаточная сушилка

На рисунке: Air outlet - вывод воздуха;

Black polythene back and base - черный полиэтилен тыльная часть и основа

Bamboo poles - бамбуковые шесты

Clear polythene - прозрачный полиэтилен

Air inlet - ввод воздуха


Гораздо более маленькая сушилка показана ниже. Очень похожая на сушильный шкаф, она демонстрирует совпадение в дизайнах между ними:

Рисунок 4: Маленькая палаточная сушилка, Гана

Рисунок 5: Большая солнечная палаточная сушилка, Гана


Туннель солнечной сушилки

Много солнечных сушилок используют фотоэлементы для питания вентиляторов, чтобы они делали струю воздуха вдоль зоны просушки. Лидером среди таких типов сушилок является сушилка Hohenheim, сделанная в Германии. Благодаря использованию вентиляторов для создания воздушного потока время сушки было существенно уменьшено. Воздушный поток идет через участок, обычно окрашенный черным цветом (коллектор) для поглощения солнечной энергии, и дует через лотки на которых расположен материал для просушки. Схема внизу демонстрирует функции сушилки.


Рисунок 6: Макет туннеля солнечной сушки

На рисунке:

Solar photovoltaic panels - солнечные фотоэлектрические панели Air inlet - ввод воздуха

Fan - вентилятор Concrete block substructure - бетонный блок подструктуры

Metal frame - металлический каркас

Rolling bar - поворотная планка Air outlet - вывод воздуха

Drying Tunnel - туннель просушки

Solar thermal collector - солнечный термальный коллектор

Рисунок 7 : Сушилка Hohenheim, Гана. Коллектор окрашивается черной краской.


Существует несколько типов солнечных сушилок, многие используют изоляцию и различные методы для корректировки воздушного потока. Некоторые имеют дымоход на выходе для способствованию лучшего воздухообмена, некоторые используют внешние источники тепла, такие как горячая вода, чтобы способствовать дальнейшей сушке, даже ночью или когда на небе облака. Однако они являются всего лишь различными вариантами 3х рассмотренных выше.

Сушка на открытом пространстве в сравнении с солнечной сушкой

Рисунок 8: Туннель солнечной сушки Hohenheim. Вид изнутри.

Громадным преимуществом сушки на открытом пространстве является то, что она требует минимальных затрат. Она трудоёмка, хотя это не недостаток если существует дешевая рабочая сила. Важнейшим преимуществом солнечной сушки является защита от дождя, паразитов, животных и пыли. Это повышает чистоту и качество продукта также хорошо, как и поиск укрытия или перевозка зерновых в укрытие во время дождя. Солнечная сушка, особенно при использовании вентиляторов, дает контроль над процессом сушки при высоких температурах, и может быть быстрее, что уменьшает вероятность появления плесени и порчи продукта. Однако требуется уход , когда просушиваемая еда при высокой температуре сушится быстрее и получается что еда становится сухой снаружи и влажной изнутри. Это называется «поверхностным упрочнением». Оно дает ложное ощущение того, что вся еда просушена. При дальнейшем хранении влага выйдет из еды наружу, повышая влагу и развивая плесень и порчу продукта.

Солнечные сушилки в сравнении с топливными сушилками

Выбор между использованием солнечной энергии или топливной сушки, к примеру дерева, угля, дизтоплива, газа или электричества зависит от цены оборудования, цены работы сушилки и вероятной цены полученного продукта. Топливное нагревание позволяет получить больший контроль над сушкой чем при солнечной сушке и не зависит от света солнца. Впрочем является возможным комбинировать солнечную и топливную сушки для экономии средств. Такие системы включают предварительный нагрев воздуха с помощью солнечной энергии.

Выбор солнечной сушилки

Выбор сушилки зависит от масштаба работы, а также от размеров бюджета. Если мелкому фермеру требуется высушить зерновые для его собственных нужд, то бюджет станет основным препятствием и покрытая дешевым пластиковым покрытием сушильный навес или сушильный ящик являются наиболее разумным решением. Но для больших фермеров с гарантированным рынком для своих продуктов целесообразным будет рассмотреть сушилки с вентиляторами и стеклянным покрытием.

Этот документ был предоставлен Тони Светманом для практических действий, ноябрь 2007.

Материал основан на переводе англоязычного PDF файла. Часть материала (производители и список литературы не включены).

Раздел на форуме

На главную