СТАТЬИ АРБИР
 

  2018

  Октябрь   
  Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 31 1 2 3 4
   

  
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?


Обоснование функциональной схемы зерносушилки


ОБОСНОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЗЕРНОСУШИЛКИ

Аннотация

При длительном хранении зерна важным показателем его сохранности является влажность, для снижения которой ниже критического уровня используют различные способы сушки и конструкции зерносушилок. Перспективными в этом направлении становятся зерносушилки, основанные на принципе активного вентилирования смесью воздуха и топочных газов. Для осуществления наиболее полноценного автоматизированного энергосберегающего процесса сушки и улучшения качества зерна, возникла необходимость в разработке рециркуляционной зерносушилке бункерного типа. Ключевые слова

Зерно, сушка зерна, способы сушки, зерносушилка.

В литературе понятию «зерно» обычно придают собирательное значение, имея в виду зерновой ворох. Однако в некоторых случаях требуется различать отдельно взятое зерно (зерновку) одной культуры от совокупности множества их в сочетании с зернами других культур, различными примесями (семена сорных растений, растительные остатки, почва, камни) и с воздухом (или агентом сушки), заполняющим пространство между ними. Такая совокупность является зерновым ворохом, по своему значению его приравнивают к зерновому слою, зерновой насыпи. Вместе с тем, физические и химические процессы, наблюдаемые при сушке зерновой массы, представляют собой суммарный результат большой совокупности процессов, совершающихся в пределах каждого отдельно взятого зерна. [3]

Особое влияние на свойства зерна оказывает содержащаяся в нем влага. Так как зерно с повышенной влажностью не выдерживает длительного хранения, то с целью приведения его в стойкое для хранения состояние, обеспечения количественно-качественной сохранности и безопасности зерна применяют различные технологические приемы, среди которых наиболее эффективным является сушка зерна. Путем сушки стремятся создать такие условия, при которых жизнедеятельность зерна, микроорганизмов и вредителей в зерновой массе сводилась бы к минимуму. Это достигается, прежде всего, за счет снижения влажности до уровня ниже критической, так как количественное содержание, состояние и характер взаимодействия влаги с тканями зерна оказывают решающее влияние на физические, биологические, физико-химические, структурно-механические, теплофизические и массообменные характеристики зерна. [1, 3]

На данный момент известно множество способов сушки зерна, такие как: конвективная, кондуктивная, сорбционная, радиационная (солнечная или ИК-лучами), механическая, в поле токов высокой частоты, вакуум-сушка и комбинированная сушка. Однако из-за ряда недостатков последних способов, наибольшее распространение получили конвективная, кондуктивная и комбинированная сушки зерна. [4, 5]

В зависимости от способа сушки различную конструкцию имеют и зерносушилки. Причем они различаются между собой как по внешним признакам, так и по форме, и исполнению самой сушильной камеры: в шахтных - каналы-короба или жалюзи, в барабанных - поднимающая лопастная система, в напольных, карусельных и бункерах активного вентилирования - площадь перфорированной поверхности прилегающей к высушиваемому материалу, в конвейерных - длина и ширина транспортирующей ленты; для эффективного использования своих достоинств играют параметры агента сушки и зерна, толщина слоя и его состояние (плотный, разрыхленный, «кипящий» (взвешенный), фонтанирующий).

Специфические свойства зерна, как объекта сушки, в значительной мере обусловлены особым состоянием воды, содержащейся в зерне, и механизмом взаимодействия ее с веществами зерна. В зерне нет свободной воды. Она более или менее прочно связана с тканями зерна и его клетками или находится в виде водного раствора той или иной концентрации и состава.

Различие в строении и химическом составе разных частей зерна определяет неравномерность распределения влаги в зерновке, что, в свою очередь, влияет на скорость обезвоживания и нагрева составных частей зерна. Все это необходимо учитывать при выборе и обосновании режимов сушки.

По нашему мнению, при выборе оптимального режима процесса сушки большое значение имеют такие показатели зерна, как: аэродинамические - поведение в воздушном потоке; физико-механические - упругость, скважистость, гигроскопичность; теплофизические - теплоемкость, теплопроводность и термоустойчивость.

При обосновании режимов сушки необходимо учитывать, что неравномерное распределение влаги в зерновке, связанное с различием в строении и химическом составе разных ее анатомических частей, влияет на скорость обезвоживания и нагрева составных частей зерна. Также следует принимать во внимание последовательность удаления в процессе сушки влаги различных видов и форм связи, и изменение теплофизических характеристик зерновых слоев в зависимости от влажности и температуры.

Важное условие работы зерносушилок - обеспечение эффективного охлаждения просушенного зерна. Охладительные устройства зерносушилок должны обеспечивать температуру зерна на выходе не превышающую 10°С температуры атмосферного воздуха. Однако на практике - это не так. Также для современных зерносушилок характерна значительная неравномерность охлаждения отдельных слоев зерна.

Также, следует отметить, что в 21-ом веке в связи с уменьшением количества крупных хозяйств в нашей стране и повышением цен на энергоносители встал вопрос о создании небольших передвижных и стационарных зерносушилок способных в кратчайшее время высушить собранный урожай с минимальными энергозатратами. При этом перспективными на наш взгляд, станут конструкции сушилок основанных на принципе активного вентилирования смесью воздуха и топочных газов (или нагретым воздухом от электрокалорифера), с различными по исполнению системами смешивания нагретого зерна с еще сырым не обработанным зерном или использующих принцип осциллирующего (или импульсного) режима сушки, с конструкциями активных зон, позволяющих уменьшить толщину зернового слоя подходящего к транспортирующему органу, что позволит улучшить вывод влагонасыщенного агента сушки из объема установки и интенсифицировать процесс сушки, при этом, не только сохраняя кондиционные качества зернового материала, но и улучшая их [4, 5].

В связи с этим возникла необходимость разработать рециркуляционную зерносушилку бункерного типа, позволяющую осуществить наиболее полноценный процесс сушки зерна, улучшить качество зерна и автоматизировать контроль сушки зерна.

Согласно предлагаемой функциональной схемы (рисунок 1) рециркуляционная зерносушилка бункерного типа состоит из бункера 1, сушильной камеры 2 с внутренним конусным днищем 3, имеющим перфорацию. Днище 3 установлено с углом наклона а к горизонтальной плоскости, равным максимальному углу естественного откоса влажного зерна. Центральная секция 4, закреплена соосно внутри бункера таким образом, что образуется активная зона 5 сушильной камеры высотой Н - равная толщине зернового слоя. Для отвода отработавшего агента сушки из активной зоны нижняя коническая часть головки центральной секции также имеет перфорацию. Внутри центральной секции имеется кожух 6 транспортирующего рабочего органа с возможностью вращения, выполненного в виде вертикального шнека 7, с закрепленным на нём разбрасывающим диском 8. Агент сушки, образованный при прохождении воздушного потока, создаваемого вентилятором 10, через нагреватель 9 подается под перфорированную поверхность днища 3. Влажное зерно поступает в зерносушилку через загрузочный патрубок 11 при открытой заслонке 12. Высушенное зерно выгружается через выгрузное окно 13 и выгрузной цилиндрический жёлоб 14, закрываемый шарнирной заслонкой 15. Отработанный агент сушки выводится из бункера зерносушилки через выпускной дефлектор 16. [2]

146050-1524000загрузка влажного зерна

отработанный агент сути, легкие примеси

Условные обозначения

агент сути отработавший агент сути, легкие примеси

Рисунок 1 - Функциональная схема рециркуляционной зерносушилки бункерного типа: 1 - бункер; 2 - сушильная камера; 3 - днище; 4 - центральная секция; 5 - активная зона; 6 - кожух; 7 - шнек; 8 - разбрасывающий диск; 9 - нагреватель; 10 - вентилятор; 11 - загрузочный патрубок; 12 - заслонка; 13 - выгрузное окно; 14 - выгрузной цилин- дрический желоб; 15 - шарнирная заслонка; 16 - выпускной дефлектор

Рециркуляционная зерносушилка бункерного типа работает следующим образом. В начальный период после заполнения влажным зерном сушильной камеры последовательно включают вентилятор и нагреватель. После достижения необходимой температуры нагрева зерна в активной зоне, при которой его влажность снижается на 0,40.. .0,45%, включают транспортирующий рабочий орган. С его помощью зерно поднимается на разбрасывающий диск и равномерно распределяется по верхнему слою не нагретого зернового материала, где происходит тепломассообмен между слоями. Таким образом не нагретый слой зерна приобретает температуру на 4.5°С выше от начальной. При установившемся режиме сушки остывающий верхний слой зерна в сушильной камере нагревается только на 2,0.. ,2,5°С.. В результате происходит снижение влажности зернового слоя в пределах 0,03.0,05%. Дополнительное снижение влажности нагретого зерна, сходящего с разбрасывающего диска, наблюдается за счет обдувания зерновок воздухом во время их полёта.

Движение слоёв зерна в сушильной камере и её активной зоне осуществляется за счёт действия гравитационных сил, возникающих при постоянном освобождении объёма заборной части вертикального шнека при его вращении.

Отработанный агент сушки и легкие примеси, отделившиеся от зернового материала, поступают в атмосферу через выпускной дефлектор. Для достижения кондиционной влажности зерно должно пройти через активную зону 10.. .15 раз в зависимости от начальной влажности зернового материала.

По достижении зерна влажности 15,0.15,5% отключают нагреватель, чтобы охладить нагретый зерновой материал наружным воздухом, подаваемым в активную зону вентилятором. При этом удаляется свободная влага в виде пара из межзернового пространства. Процесс охлаждения зерна прекращают при достижении им кондиционной влажности 14,0.14,5%.

Выгрузку готового продукта осуществляют через выгрузное окно, для чего переводят заслонку в выгрузном жёлобе в открытое положение. В результате зерновой материал, поднимаемый шнеком, поступает в окно и самотеком транспортируется из бункера зерносушилки.

Предлагаемая рециркуляционная зерносушилка бункерного типа позволит снизить энергозатраты на процесс сушки, а также сохранить продовольственные и семенные качества зерна.

Список литературы:

Боуманс Г. Эффективная обработка и хранение зерна [Текст] / Пер. с англ. В.И. Дашевского. - М.: Агропромиздат, 1991. - 608 с.: ил.

Заявка на пат. № 2015148327. Рециркуляционная зерносушилка бункерного типа [Электронный ресурс] // URL: www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet (дата обращения 17.01.2016).

Марченко С.А., Муханов Н.В. Зерно как объект сушки [Текст] // Материалы VII Всероссийской научно-практической заочной конференции молодых ученых «Развитие научной, творческой и инновационной деятельности молодежи». - Курган: КГСХА, 2015. С. 63-65

Марченко С.А. Направления в развитии зерносушилок [Текст] / С.А. Марченко, Н.В. Муханов // Материалы инновационного конвента «КУЗБАСС: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ИННОВАЦИИ» / Департамент молодежной политики и спорта Кемеровской области, Кузбасский технопарк, Совет молодых ученых Кузбасса. - Кемерово, 2015. - С. 180-183.

Муханов Н.В., Марченко С.А., Воронков В.В. Перспективы развития зерносушилок [Текст] // Аграрная наука в условиях модернизации и инновационного развития АПК России: Сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции с международным участием, посвященной 85-летию Ивановской государственной сельскохозяйственной академии имени Д.К. Беляева (29 октября 2015, Иваново). Том 2. - Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская ГСХА, 2015. - С. 151-155.

УДК 63:574


Марченко С.А. - аспирант Муханов Н.В. - к.т.н., доцент Шевяков А.Н. - старший преподаватель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего обра- зования «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени Д.К. Бе- ляева», Россия, г. Иваново





МОЙ АРБИТР. ПОДАЧА ДОКУМЕНТОВ В АРБИТРАЖНЫЕ СУДЫ
КАРТОТЕКА АРБИТРАЖНЫХ ДЕЛ
БАНК РЕШЕНИЙ АРБИТРАЖНЫХ СУДОВ
КАЛЕНДАРЬ СУДЕБНЫХ ЗАСЕДАНИЙ

ПОИСК ПО САЙТУ