Устройство для тепловой обработки продуктов

Полезная модель относится к области бытовой сушильной техники с использованием эффекта пельтье и эффекта нернст-эттингхаузена (F25B 21/02).
Известна бытовая сушилка (Патент №149 711 «Сушилка», опубликовано: 20.01.2015 Бюл. №2). Недостатками этой сушилки являются: применение обычных электрических нагревательных элементов, которые потребляют значительное удельное количество электрической энергии, не используют теплоту вторичных источников энергии, существуют риски поражения электрическим током. Но главный ее недостаток в том, что при окончании использования сушилки, ее хранение создает существенные затруднения, так как конструкция сушилки не предусматривает возможности ее складывания.
Повторное использование отработанной энергии, такое как выброшенная теплота из термодинамической системы, является мерой энергосбережения. Технология рекуперации тепла обеспечивает средства для эффективной рекуперации отработанного тепла и преобразования его в полезные цели, компенсируя тем самым энергию, которую можно было бы использовать. Следовательно, рекуперация тепла приводит к экономии энергии и снижению эксплуатационных расходов. Известно изобретение, где был установлен конденсатор в смонтированной и присоединенной к холодильному шкафу сушильной камере, снабженной дверцей (RU 2156930 С1, 04.02.1999, F25D 11/00, F25B 39/04). Конденсатор выполнен в виде полок для размещения на их поверхности высушиваемых продуктов.
Недостатком данного устройства является то, что конденсатор размещен в отдельной смонтированной камере к холодильнику и не позволяет высушивать продукты без функционирования холодильного агрегата.
Эту проблему автор решает за счет использования инфракрасных излучателей или подводя контур горячего теплоносителя от внешнего источника. Эти решения не являются удовлетворительными, поскольку требуется больше расход электроэнергии и приводит к усложнению системы из-за подвода внешнего горячего теплоносителя. При этом увеличиваются габариты самого холодильника. В зимний период года в некоторых регионах России и зарубежья, когда не сезон для сушки фруктов и овощей, сушильная камера будет занимать лишнее место на кухне и доставлять неудобство. Чтобы как-то нивелировать этот недостаток, современные сушильные устройства стараются сделать складными.
За прототип принята конструкция сушилки по (Украинскому патенту №1765 «Устройство для тепловой обработки продуктов» опубликовано: 15.05.2003 Бюл. №5).
Конструкция сушилки позволяет сложить ее наполовину, при отсутствии потребности в ней. Также предпринята попытка экономии расхода электрической энергии за счет применения камеры конденсации влаги из продукта, однако и эта установка имеет ряд недостатков.
В ней также применятся обычный электрический нагреватель с напряжением 220 вольт и не используются вторичные энергетические ресурсы.
Известно, что применение термоэлектрических элементов в качестве нагревателя позволяет получить коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую - СОР на уровне 2,5…3.
(Электрическое отопление [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://helpinginer.ru/186/, свободный - (13.03.2021)).
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа, создание энергетически эффективной системы, предотвращающей риски поражения электрическим током, подвода теплоты к влагосодержащим продуктам, при этом, при окончании использования сушилки, ее можно собрать до размеров, составляющих 10% от исходных. Технический результат:
- использование термоэлектрического теплового насоса позволяет обеспечить сокращение энергетических затрат на высушивание влагосодержащих продуктов в быту в 2,5…3 раза,
- достигнута возможность складывания устройства, до размеров в 10 раз меньше исходного.
Дополнительный технический результат;
необходимость получения теплоты к холодной стороне термоэлектрического элемента, обусловливает наличие холодильной камеры, где продукты могут либо храниться до сушки, либо обезвоживаться при пониженных температурах.
Поставленная задача решается тем, что для достижения технического результата предложена конструкция устройства для тепловой обработки продуктов, содержащее термоэлектрический тепловой насос, теплообменник, оснащенный вентилятором между горячей стороной термоэлектрического элемента и воздухом в сушильной камере, циркуляционный насос, расположенные в камере сушки, поярусно расположенные поддоны, холодильное отделение с охлаждающим теплообменником. Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что стенки сушильной камеры и холодильного отделения являются надувными, теплота из холодильного отделения перекачивается с помощью термоэлектрического теплового насоса в сушильную камеру, а хладоноситель, с помощью циркуляционного насоса, переносит теплоту от воздуха в холодильной камере к холодной поверхности термоэлектрического элемента.
Совокупность указанных признаков соответствует условию «новизна», т.к. из уровня техники не было выявлено совокупности подобных признаков для решения поставленной задачи, а также условию «промышленная применимость», что подтверждает приведенный ниже пример для иллюстрации указанных технических результатов.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на рис. 1, где приведена принципиальная схема устройства для тепловой обработки, которое содержит: сушильную камеру 1 со свободным выходом теплого воздуха, надувные стенки и дверцу 2, полки для продуктов 3, камеру нагнетания горячего воздуха 4, вентилятор 5, теплообменник между горячей стороной термоэлемента и воздухом в камере сушилки 6 (ТГС), термоэлектрический элемент 7, воздушные каналы 8 для входа свежего воздуха к воздушному теплообменнику 6 (ТГС), теплообменник 9 (ТХС) между холодной стороной термоэлемента и теплообменником 11 (ТХ) для отбора теплоты из воздуха холодильника, соединенные трубопроводами 10, холодильник с полками для продуктов 12, насос 13 для перекачивания хладоносителя от теплообменника 9 (ТХС) к теплообменнику 11 (ТХ).
Пример.
Устройство для тепловой обработки продуктов работает следующим образом: термоэлектрический тепловой насос, состоящий из теплообменника 6 (ТГС) с вентилятором 5, термоэлемента 7 и теплообменника 9(ТХС), перекачивает теплоту из холодильной камеры 12 посредством теплообменника 11 (ТХ) в сушильную камеру 1 с помощью циркуляционного насоса 13 хладоносителем, по трубопроводам 10. Для работы термоэлектрического и циркуляционного насосов используется напряжение 12 вольт, что исключает риск поражения электрическим током, коэффициент преобразования электрической энергии в теплоту может достигать 2,5…3, что обеспечивает экономию электрической энергии, надувные корпуса холодильника и сушильной камеры обеспечивают теплоизоляцию на уровне стационарного бытового холодильника, и в то же время, позволяют сложить предлагаемое устройство по мере окончания ее использования, до размеров, составляющих 10% от исходного.