УДК 615.831

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СУШКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТАЛЛО-КЕРАМИЧЕСКОГО И ПЛЕНОЧНО-КЕРАМИЧЕСКОГО ФОТО-ТЕПЛО-ФОТОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Рахимов Р.Х.1, Ермаков В.П.1, Рахимов М.Р.1
1Институт Материаловедения Научно-производственного объединения «Физика-Солнце» Академии Наук Республики Узбекистан

Аннотация
Одним из перспективных направлений разработки нового поколения высокоэффективных низкопотенциальных гелиотехнических установок является поиск и использование менее материалоемких, дешевых композитных пленочных энергопреобразующих материалов.
В данном сообщении представлены предварительные результаты по изготовлению керамики, металло-керамических фото-тепло-фотонного преобразователей предложенной и результаты по получению и использованию полимерной пленки толщиной 50-100 мкм и содержащей 0,5-2 вес% микронного дисперсного керамического порошка для ускорения сушки и повышения качества целевых продуктов.

Ключевые слова: фото-тепло-фотонный преобразователь


DRYING WITH THE USE OF METAL-CERAMIC AND CERAMIC FILM-PHOTO-THERMAL PHOTON CONVERTER

Rahimov R.H.1, Ermakov V.P.1, Rahimov M.R.1
1Institute of Materials Research and Production Association "Physics-Sun" of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

Abstract
One of the promising directions of development of a new generation of high-performance low-grade geliotehnicheskih plants is to find and use less material, a composite film of cheap energy conversion materials.
In this report, we present the preliminary results of the ceramics, ceramic-metal photo-thermal photon converters proposed and results on the preparation and use of a polymer film thickness of 50-100 microns and containing 0.5-2 wt% micron particulate ceramic powder to speed up the drying and improving the quality of the target products.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Рахимов Р.Х., Ермаков В.П., Рахимов М.Р. Эффективность сушки с применением металло-керамического и пленочно-керамического фото-тепло-фотонного преобразователя // Современные научные исследования и инновации. 2011. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2011/10/4823 (дата обращения: 05.06.2017).

Синтезировали керамический материал, преобразующий энергию первичного источника в инфракрасные импульсы плавлением в фокусе Большой Солнечной Печи мощностью 1 МВт (г.Паркент) как указано в [1-3]. Затем, измельчали в водной среде в планетарных мельницах до среднего размера зерна около 1 мкм. Полученным порошком покрывали лист железа толщиной0,6 мм.

В результате был получен металло-керамический фото-тепло-фотонный преобразователь. В качестве объекта сушки выбраны уплотненные опилки пропитанные водой.

Установка для определения сушки и эффективности передачи энергии показана на рисунке 1. Источником первичного излучения является Солнце.

 

Рис.1. Схема установки для сушки.

1-без покрытия, 2-керамическое покрытие, 3-опилки, 4- поддоны, 5-железный лист, 6- черная краска

Таблица 1.

Изменение температуры листа и скорости сушки продукта для черного железа и железа, покрытого с внутренней стороны камеры керамикой.

Время, мин

Масса

продукта, г

1

Темп.

на листе

железа,

oC

1

Масса

продукта, г

2

Темп.

на листе

железа, oC

2

Разница

веса, г

Разница

температур,

oC

0 182,6 66 182,6 62 0 4
30 163,9 63 161,4 58 2,5 5
60 147,3 57 143,4 52 3,9 5
90 134,3 59 129,1 54,5 5,2 4,5
120 123,4 62 118,3 58 5,1 4
150 116,3 57 111,8 53,5 4,5 3,5
180 облачно 111 52,5 107,8 47,5 3,2 5
Остаток 102,4 102,4

Условия эксперимента:

Вес поддона 2х82.6 гр.

Продукт – уплотненные опилки пропитанные водой

Лист черного окисленного железа толщиной 0.6 мм. Верх листа окрашен черной НЦ краской

Половина площади нижней части листа железа окрашена керамикой состава n5p

1 – Изменение массы продукта и температуры под непокрытым керамикой листом железа

2 – Изменение массы продукта и температуры под покрытым с нижней стороны керамикой листом железа

Температура листа измерялась пирометром снаружи листа (черная краска)

Температура воздуха 32оС, облачно.

Рис.2. Зависимость скорости сушки продукта для черного железа и железа, покрытого с внутренней стороны камеры керамикой.

 

Условия эксперимента:

Вес поддона 2х82.6 гр.

Продукт – уплотненные опилки пропитанные водой

Лист черного окисленного железа толщиной 0.6 мм

Верх листа окрашен черной НЦ краской

Половина площади нижней части листа железа окрашена керамикой состава n5p

1 – Изменение массы продукта и температуры под непокрытым керамикой листом железа

2 – Изменение массы продукта и температуры под покрытым с нижней стороны керамикой листом железа

Температура листа измерялась пирометром снаружи листа (черная краска)

Температура воздуха 32оС

 

Таблица 2.

Изменение температуры внешней поверхности листа и скорости сушки продукта для черного железа и железа, покрытого с внутренней стороны камеры керамикой.

Время, мин

Масса продукта,
 г
1

Темп.
на листе 
железа, oC
1

Масса продукта,
г
2

Темп.
на листе 
железа, oC
2

Разница
веса, г

Разница
температур, oC

0 183,5 53,5 183,5 50,5 0 3
30 168,5 56 166,3 50 2,2 6
60 159,1 58 155,6 49 3,5 9
90 149,1 55,5 144,3 46,5 4,8 9
120 139,3 59 133,8 54 5,5 5
150 129,5 59 123,9 55 5,6 4
180 121,6 57 116,1 52 5,5 5
210 116 38,5 111,3 34 4,7 4,5
Остаток 103,1 103,1

Условия эксперимента:

Вес поддона 2х83.5 гр.

Продукт – уплотненные опилки пропитанные водой

Лист черного окисленного железа толщиной 0.6 мм. Верх листа окрашен черной НЦ краской

Половина площади нижней части листа железа окрашена керамикой состава n5p

1 – Изменение массы продукта и температуры под непокрытым керамикой листом железа

2 – Изменение массы продукта и температуры под покрытым с нижней стороны керамикой листом железа

Температура листа измерялась пирометром снаружи листа (черная краска)

Облачно, ветер

Температура воздуха 27-28оС

Рис.3. Зависимость скорости сушки продукта для черного железа и железа, покрытого с внутренней стороны камеры керамикой.

 

Условия эксперимента:

Вес поддона 2х83.5 гр.

Продукт – уплотненные опилки пропитанные водой

Лист черного окисленного железа толщиной 0.6 мм. Верх листа окрашен черной НЦ краской

Половина площади нижней части листа железа окрашена керамикой состава n5p

1 – Изменение массы продукта и температуры под непокрытым керамикой листом железа

2 – Изменение массы продукта и температуры под покрытым с нижней стороны керамикой листом железа

Температура листа измерялась пирометром снаружи листа (черная краска)

Облачно, ветер

Температура воздуха 27-28оС

 

Данные приведенные в таблицах 1, 2 и на рисунках 2, 3 показывают, что применение функциональной керамики для покрытия нижней части листа, заметно ускоряет процесс сушки. Температура покрытой функциональной керамикой части листа ниже, чем чистой, что обусловлено высокой передачей энергии за счет большего коэффициента излучения функциональной керамики. Характерно, что облачность, ветер и температура окружающей среды, не оказывают заметного влияния на результаты эксперимента – разница в скорости передачи энергии и сушки сохранилась.

Синтезированный и измельченный керамический материал вводили в количестве 0,5-2,0% (масс) в полиэтилен, композит тщательно перемешивали, пропускали через экструдер до получения пленки толщиной 50 мкм.

В результате был получен пленочно-керамический композит с содержанием керамики 0,5; 1,0 и 2,0 % (масс.)

В качестве объекта сушки выбрана морковь, нарезанная кубиками со стороной 5мм.

Рис.4.

 

Схема установки для сушки показана на рисунке 4. Источником первичного излучения служит лампа 1 мощностью 500 Вт с отражателем О. Интенсивность излучения на поверхности пленок (2 – обычной и 3 – композитной), расположенных на расстоянии 0,8 мсоставляла 1000 Вт/м2. Во время сушки температура на поверхности пленок достигала ~40оС. Одинаковые поддоны с равными массами моркови 5 были расположены на расстоянии4 см от пленок. Через каждые 15 минут измеряли остаточную массу моркови. Данные приведенные на рисунке 5 показывают, что при содержании керамики в пленке 0,5 вес% (кривая 3) сушка происходит быстрее, чем в случае обычной пленки (кривая 1). При 1 вес% керамики через 3 часа достигается полное высушивание продукта и минимальная остаточная масса (кривая 4). Однако увеличение доли керамики до 2 вес% наблюдается резкое снижение эффективности сушки (кривая2).

Рис.5.

 Эффект влияния зерен керамики, содержащейся в пленке, объясняется тем, что керамика, поглощая излучение первичного источника, преобразует его в тепло, которое обуславливает перевод его в импульсное ИК излучение в результате накопления и рекомбинации теплогенерированных электронов в поверхностных слоях зерен, где образуется энергетический барьер из-за наличия градиента концентраций примесей. Что касается снижения эффективности сушки при содержании керамики 2 вес% в пленке, можно предположить, что с повышением концентрации зерен растет создаваемое ими затенение и рассеяние излучения первичного источника и ИК импульсов, что и приводит к уменьшению интенсивности проникающих импульсов ИК излучения, ускоряющего процесс сушки.


Библиографический список
  1. Rakhimov R. Патент США № US 6,251,306 В1. 26.06.01. Infrared radiation emitting ceramic material
  2. Рахимов Р.Х., Ермаков В.П., Саидов М.С., Гелиотехника, 2005, № 4, с 56-62
  3. http://www.ks.uz


Все статьи автора «rakhimov»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Один комментарий к “Эффективность сушки с применением металло-керамического и пленочно-керамического фото-тепло-фотонного преобразователя”

  1. 11.02.2014 в 23:05

    Добрый день!
    Очень интересная статья. А где можно было бы более подробно познакомиться с физическими характеристиками использованных керамических материалов? С такими, как спектры излучения и поглощения, а также частоты и длительности выходных ИК-импульсов в зависимости от условий эксперимента. Интересно также какова с Вашей точки зрения физика преобразования непрерывного излучения в импульсное на этих керамических материалах. Есть ли теория эффекта?
    Спасибо.
    Михаил Семенович Епифанов

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: