+7 (495) 545-21-53

Акустическая сушка материалов  

Акустический метод сушки позволяет сушить любые капиллярно-пористые материалы (зерно, овощи, фрукты, древесину, уголь, торф, минерально-органические удобрения, лекарственные препараты и пр.) всех отраслей промышленности и сельского хозяйства, где требуется осушение материалов объемом, измеряемым десятками кубических метров.

 В отличие от традиционного термического способа, сушка протекает  под действием звуковых колебаний высокой интенсивности  без повышения температуры осушаемого материала, что позволяет сохранить природно-полезные свойства материала и обеспечить высокие качество и процент выхода товарного продукта. (немного теории, много теории)

          

Один из главных вопросов, возникающих при использовании акустической сушки, - это вопрос об энергозатратах при ее эксплуатации. Традиционное  мнение авторов книги (1 о том, что при акустической сушке, как и всяком другом способе сушки, влагу необходимо сначала испарить, а затем удалить, что в энергетическом балансе сушки это предполагает неизбежно существенные затраты энергии на парообразование, что и предопределяет экономическую несостоятельность акустического способа сушки. Это ошибочное мнение, - эксперимементы на специальной установке ИТПМ СО РАН проведенные в конце 90-х годов (2) доказывают, что при акустичекой сушке (см. Фото) влага может экстрагироваться из осушаемого материала в виде жидкой фазы, минуя фазу парообразования. Этим объясняются уникальные энергетические возмозиожности акустического способа сушки, подтвержденные многочисленными  практическими данными.  
Время сушки за счет создания особых гидродинамических условий на поверхности тела и внутри него значительно сокращено, а в тех случаях, когда осушаемый материал допускает нагрев, то скорость сушки может быть еще выше, в 2, 3 и более раз, и, что характерно, при практически полном отсутствии брака. По совокупности этих параметров эффективность акустической или акустотермической сушки на порядок превышает традиционные методы сушки. 
Для примера эффективности акустической сушки на рисунке приведены результаты сушки силикагеля различными способами (1)Из рисунка видно, что вся адсорбционная влага, находящаяся в микропорах и прочно связанная с материалом адсорбционными силами, удалялась в звуковом поле (f=8 кгц, Р=152 дб) за 15 мин, тогда как при конвективной сушке (t=92° С) за то же время было удалено всего 20% содержащейся влаги.   Энергозатраты при акустической сушке в 2 и более раз ниже чем при термической сушке (см.  статью "Эффективность акустической сушки").  

 Технология акустической сушки прошла апробацию на опытной установке в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН в конце 90-х с достаточно широким набором материалов: продукты сельского хозяйства (зерно, овощи, фрукты), древесина, продукция химической, медико-биологической промышленности. Автор патентов по акустической сушке - доктор физико-математических наук  Глазнев Владимир Николаевич (1936-2005), c 2000 сотрудничал, а в течении ряда последних лет работал в ООО "Акустика ресурс" (см. интервью   с Глазневым В.Н., опубликованным во  Всероссийском экономическом журнале «ЭКО»)

  В  2011 году проект "Акустическая сушка материалов" участвовал в 10 конкусе русских инноваций

  Примеры

Древесина. Для снижения влагосодержания одного кубометра пиломатериалов при использовании традиционного термического способа сушки необходимо не менее 400-700 кВтч энергии и более в зависимости от конкретных условий. Акустический способ требует для этого 50-100 кВтч. Кроме того, традиционный способ сушки требует затрат времени  5-10 раз больше, чем акустический.  Сравнительная оценка акустической сушки древесины (здесь) с любыми другими способами сушки показывает ее превосходство по всем показателям. При осуществлении традиционной сушки часть древесины коробится и растрескивается (ссылка), но опыт работы в течении ряда лет  опытно промышленной установки для акустической сушки древесины в составе ДОЦ Искитимской кондитерской фабрики (Новосибирская область) показал практически полное отсутствие брака при сушке пиломатериалов. (Предприятие которое эту установку эксплуатировало, в кризис 2008 года под прессом банковских процентов обанкротилось и все оборудование кредиторами было разобрано). Исходя из опыта работы опытной установки в ИТПМ СО РАН можно утверждать, что скорость сушки древесины незначительно зависит от породы древесины. Чем тверже древесина тем быстрее идет процесс сушки. Т.е. береза (например) сохнет несколько быстрее сосны при полном отсутствии брака при сушке.
В ходе проведения  в 2011 году  ОКР по сушке рыбы, на базе проекта вышеописанной установки апробирована новая конструкция камеры, в которой при мощности установленного оборудования около 40 кВа достигнут уровень интенсивности звука значительно выше уровня старой опытно-промышленной установки с большим энергопотреблением.  Производительность за счет цикличности акустического воздействия и особенностей новой конструкции может быть увеличена в 2 два раза при условии использования двух камер и одного комплекта компрессора и источника звука. Технические характеристики установки для сушки древесины будут: 

  • объем камер 38 м3, объем загружаемго материала 18-22 м3
  • Время сушки 10-12 часов, потребляемая мощность 50 Ква, таким образом удельные энергозатраты составляют около 50 кВтч на 1м3 осушаемой древесины, что является уникальным показателем для установок сушки древесины. Сравнительный анализ здесь

ПшеницаРеализованные проекты акустических сушек не были предназначены для сушки сыпучих материалов и поэтому готового технического решения для сушки зерна нет, но сейчас, на основании имеющегося опыта можно определить некоторые характеристики будущего устройства. К  возможным решениям акустической сушки зерна можно отнести  установки шахтного типа, барабанные сушилки, сушка в кипящем слое и другие (см. сравнительную таблицу), подробности ниже.
            

За основу расчета возьмем кинетические кривые сушки пшеницы, полученные на опытной установке Института теоретической и прикладной механики СО РАН в конце 90-х годов. Голубая кривая - сушка пшеницы исходной влажности 20%, красная - сушка пшеницы исходной влажности 34% до необходимой влажности для длительного хранения 14% . В первом случае время сушки 10 минут, во втором - 40. (продолжение)

Преимущества новой технологии

  1. Более высокое качество и процент выхода товарного продукта, обусловленные отсутствием нагрева в процессе сушки.
  2. Понижение энергозатрат в 2 и более раз.
  3. Значительно более высокая скорость сушки и соответственно высокая производительности.

Кроме того, акустические сушилки имеют ряд дополнительных преимуществ. Они легко масштабируются, что позволяет использовать их в хозяйствах и учреждениях с различным масштабом производства (от элеваторов до фермерских хозяйств при сушке зерна). Они пожаробезопасны, не требуют специальных помещений и могут быть смонтированы в любых складских помещениях.. Только за счёт разницы в энергозатратах они могут окупиться в течение 1-2 лет. Подробнее  об эффективности акустической сушки здесь.

Способ и соответствующие устройства запатентованы в России
.