СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором
MICROWAVE-CONVECTIVE CONTINUOUS-FLOW HOP DRYER WITH A HEMISPHERICAL RESONATOR

Предлагаемое изобретение может быть использовано в хмелеводческих хозяйствах для сушки свежеубранного хмеля с сохранением потребительских свойств.
Известно карусельная сушилка для зерна, содержащая образованую ограждениями и перфорированным днищем, выполненным в виде карусеьной платформы, установленной на опорах с возможностью вращения в горизонтальной плоскости. Под платформой осуществлен подвод конвективного теплоносителя (Патент № 654805 РФ, МПК F26 15/04. Карусельная сушилка / Г.А. Бибик; заявка 2017111431 04.04. 2017. Опубликован от 05.12.2018)[1]. При конвективной сушке прогрев сырья происходит от поверхности внутрь, т.е. градиент температуры направлен к поверхности сырья, следовательно, термовлагопроводность препятствует удалению влаги из сырья.
При воздействии электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) происходит эндогенный нагрев сырья, основанный на явлении поляризации. В сырье колебания молекул связаны с трением частиц между собой, в результате чего в объеме сырья выделяется теплота. Энергия, затрачиваемая на поляризацию, генерируется в сырье в виде теплоты, масса сырья нагревается интенсивно и равномерно (Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М.: Агропромиздат. 1985. 336 с.)[2, стр. 256].
Техническая задача - разработка трехсекционной хмелесушилки, обеспечивающей поэтапное обезвоживание свежеубранного хмеля путем конвективно-эндогенного подвода тепла.
Задачей изобретения является разработка СВЧ-конвективной хмелесушилки непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором, обеспечивающей поэтапное обезвоживание хмеля и электромагнитную безопасность.
Инновационная идеясостоит в том, что СВЧ-конвективная хмелесушилка с полусферическим резонатором и с двояковыпуклыми керамическими разделителями обеспечит поэтапное обезвоживание свежеубранного хмеля в непрерывном режиме с обеспечением электромагнитной безопасности.
Технический результат достигаетсятем, что СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором содержит полусферический неферромагнитный резонатор с поворотным перфорированным неферромагнитным основанием диаметром, кратным половине длины волны, установленным на опорных роликах и поворачивающимся за счет электропривода,
при этом полусферический резонатор состыкован с цилиндрической частью хмелесушилки соосно, к ее боковой поверхности пристыкованы воздуховоды с калорифером,
причем полусферический неферромагнитный резонатор разделен на зоны с помощью керамических перфорированных двояковыпуклых перегородок, наверху полусферы установлены воздухоотводы от каждой зоны и бункер загрузки, под которым установлен диэлектрический распределитель в виде наклонно расположенных отсеков, а по периметру полусферы с наружной стороны расположены волноводы с магнетронами воздушного охлаждения,
при этом над поворотным перфорированным неферромагнитным основанием радиально установлено средство разгрузки в виде диэлектрического отсекателя, напротив которого на поверхности полусферы предусмотрено выгрузное окно с приемной емкостью.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:
- пространственное изображение СВЧ-конвективной хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором (общий вид) (фиг. 1);
- пространственное изображение СВЧ-конвективной хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором (вид спереди в разрезе, с позициями) (фиг. 2);
- пространственное изображение полусферы с керамическими перфорированными двояковыпуклыми перегородками и распределителем (вид снизу) (фиг. 3);
- пространственное изображение полусферы с приемной емкостью, бункером загрузки, воздухоотводами и магнетронами (вид сверху) (фиг. 4);
- пространственное изображение цилиндра с опрными роликами  и воздуховодами от калорифера (фиг. 5);
- пространственное изображение поворотного перфорированного основания полусферического резонатора (фиг. 6);
- схематическое изображение технологического процесса в СВЧ-конвективной хмелесушилке (фиг. 7);
- пространственное изображение диэлектрического распределителя под бункером загрузки (фиг. 8).
СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного  действия с полусферическим резонатором содержит (фиг. 1-8):
- бункер загрузки 1 с заслонкой;
- полусферический резонатор из неферромагнитного материала 2;
- керамические перфорированные двояковыпуклые перегородки 3;
- магнетроны с волноводом 4;
- поворотное перфорированное неферромагнитное основание 5 полусферического резонатора 2;
- воздуховоды 6;
- электрокалорифер 7 для подачи горячего воздуха;
- опорные ролики 8;
- электропривод поворотного неферромагнитного основания 9;
- отсекатель 10 из диэлектрического материала (средство разгрузки);
- приемная емкость 11;
- воздухоотводы влажного воздуха 12;
- диэлектрический распределитель 13 в виде наклонно расположенных отсеков 15 (фиг. 3, 8);
- цилиндрическая часть хмелесушилки 14 (фиг. 5).
СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия (фиг. 1-8) с полусферическим резонатором содержит полусферический неферромагнитный резонатор 2 с поворотным перфорированным основанием 5, установленным на опорных роликах 8 и поворачивающимся за счет электропривода. Поворотное перфорированное основание выполнено диаметром, кратным половине длины волны (12,24 см, 2450 МГц.). Полусферический резонатор 2 состыкован с цилиндрической частью 14 хмелесушилки, соосно. К боковой поверхности цилиндрической части 14 пристыкованы воздуховоды 6 с электрокалорифером 7 для подачи горячего воздуха под перфорированное неферромагнитное основание полусферического резонатора 2. Полусферический резонатор разделен на зоны с помощью керамических перфорированных двояковыпуклых перегородок 3. Наверху полусферического резонатора 2 установлены воздухоотводы 12, отводящие влажный воздух от каждой зоны и бункер загрузки 1. Под бункером 1 установлен диэлектрический распределитель 13 в виде наклонно расположенных отсеков 15. Это узел равномерного распределения хмеля на поверхности перфорированного основания 5 по радиусу.
По периметру с наружной стороны полусферического резонатора 2 расположены волноводы с магнетронами 4 воздушного охлаждения. Над поворотным перфорированным неферромагнитным основанием 5 радиально установлено средство разгрузки в виде отсекателя 10 из диэлектрического материала. Напротив диэлектрического отсекателя 10 на поверхности полусферического резонатора 2 предусмотрено окно с приемной емкостью 11. Полусферический неферромагнитный резонатор обладает достаточно высокой собственной добротностью, следовательно, КПД эндогенного нагрева хмеля высокий.
Керамические перфорированные двояковыпуклые перегородки 3 позволяют поддерживать свободные электромагнитные колебания разных видов, удовлетворяющие граничным условиям полного внутреннего отражения. Тангенс угла диэлектрических потерь керамики очень маленький (0,003), поэтому керамические перегородки обладает малыми тепловыми потерями. В зависимости от степени выпуклости керамических перфорированных перегородок 3, падающие и отраженные волны можно фокусировать в необходимых местах, обеспечивая тем самым высокую напряженность электрического поля, достаточной для обеззараживания хмеля. Перфорация двояковыпуклых керамических перегородок 3 обеспечивает циркуляцию горячего воздуха между зонами. Одновременно эти керамические перегородки 3 разделяет полусферический резонатор на зоны, где в каждой из них можно обеспечить разные дозы воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты в процессе поэтапного обезвоживания хмеля.
Диаметр полусферического неферромагнитного резонатора должен быть согласован с длиной волны, тогда его размер обеспечивает совпадение спектра возбуждаемых в нем частот многомодового электромагнитного поля стоячих волн со спектром частот аномальных дисперсий свободной и связанной влаги в процессе удаления из хмеля [1, стр. 264]. Объем полусферического резонатора влияет не только на производительность хмелесушилки и на собственную добротность.
Технологический процесс сушки свежеубранного хмеля в СВЧ-конвективной хмелесушилке с полусферическим резонатором происходит следующим образом (фиг. 7). Включить электропривод 9 поворотного неферромагнитного перфорированного основания 10, после чего основание начинает медленно вращаться. Включить вентилятор и электрокалорифер 7. на определенную производительность и температуру.
Открыть заслонку в бункере загрузки 1. После чего, хмель попадает в диэлектрический распределитель 13 с отсеками. Так как он (13) выполнен в виде наклонно расположенных отсеков 15, то свежеубранный хмель равномерно распределяется по радиусу перфорированного неферромагнитного основания 5 полусферического резонатора 2. По мере поступления хмеля в зоны полусферического резонатора 2 включить соответствующие магнетроны 4 с охлаждающими вентиляторами (на фигурах вентиляторы не показаны). При этом хмель рассыпается равномерно по радиусу поворотного перфорированного неферромагнитного основания 5 полусферического резонатора 2. В каждой зоне полусферического резонатора возбуждается электромагнитные поля сверхвысокой частоты разной дозы, так как происходит поэтапное обезвоживание хмеля. Удельная мощность как отношение мощности генератора к массе хмеля на поворотном основании 5 резонатора 2 изменяется в процессе обезвоживания сырья. Свежеубранный хмель в электромагнитном поле сверхвысокой частоты в каждой зоне эндогенно нагревается разной скоростью, внутренняя влага за счет градиента температуры стремится к поверхности хмеля, которая удаляется горячим воздухом через воздухоотводы 12. Происходит поэтапное обезвоживание хмеля с плавным изменением дозы воздействия в зонах сушилки.
В каждой зоне полусферического резонатора имеются датчики контроля начальной и конечной температуры и влажности хмеля. Высушенный хмель выгружается в приемную емкость 11, с помощью жестко закрепленного отсекателя 10. После окончания процесса сушки, первую очередь выключить генераторы и электрокалорифер. Далее остановить электродвигатель 9 привода  неферромагнитного поворотного основания 5 резонатора и последнюю очередь выключить вентилятор от калорифера и вентиляторы для охлаждения магнетронов. Поэтапная сушка хмеля в зонах при разных дозах воздействия ЭМПСВЧ позволяет сохранить потребительские свойства хмеля.