Экспериментальное исследование сушки зерна электроактивированным воздухом

циклическое электротехнологическое воздействие [2,3,4]. Показано , что эффект от применения электротехнологии может быть выше , если мощность внешнего воздействия будет невысокой [5].

Материал и методы исследований

На основании данных положений был поставлен и проведен эксперимент по использованию электроактивированного воздуха ( ЭАВ ) для сушки зерна [6]. Целью эксперимента было получение кривых сушки зерна при изменяющихся независимых факторах . В качестве независимых факторов приняты начальная влажность зерна ( W н , %), температура агента сушки ( Т , ⁰ С ), скорость агента сушки в зерновом слое ( v , м / с ).

Величина концентрации аэроионов в агенте сушки (Q, 1/(м3ч) принималась постоянной. При циклическом воздействии аэроионов на зерновой слой принято соотношение времени действия ко времени сушки без аэроионов 5мин./5мин. Предварительный эксперимент проводился для следующего сочетания факторов (табл. 1)

Таблица 1 – Сочетания факторов

W н , %	Т , 0 С	v, м/с
16	20	0,5
16	20	1
16	35	0,5
16	20	1
24	20	0,5
24	20	1
24	35	0,5
24	35	1

Проводился сравнительный эксперимент, когда зерно сушили по традиционной технологии, без воздействия аэроионов, с постоянным воздействием аэроионов, с циклическим воздействием аэроионов. Эксперимент проводили на лабораторной установке, толщина зернового слоя в которой составляла 8 см, но объём зерна был достаточен для взятия проб на определение влажности. В процессе экспериментальных исследований контролировали температуру теплоносителя и с помощью регулировки напряжения на нагревательных элементах калориферной установки поддерживали её величину на заданном уровне . Так же, с помощью термопар , контролировали температуру нагрева зерна и температуру в межзерновом пространстве [7,8]. Термопары были подключены к измерительным блокам National Instruments 9211. Данные передавались на ПК посредством подключения к роутеру по стандарту RY45. Сигналы с термопар обрабатывали с помощью программного обеспечения NI Signal Express Lab View [9]. После измерений формировали данные в виде таблиц Ms Excel. Во время эксперимента производилась выборка зерна через каждые 30 минут для измерения влажности по ГОСТ 13586.5-93 [10].

В результате проведения эксперимента получены кривые сушки зерна , некоторые из которых приведены на рисунке 1.

Время, ч

а) – исходная влажность зерна 16%, температура агента сушки 200С, скорость воздуха 0,6 м/с; б) – исходная влажность зерна 16%, температура агента сушки 340С, скорость воздуха 0,6 м/с; в) – исходная влажность зерна 24%, температура агента сушки 200С, скорость воздуха 0,6 м/с; г) – исходная влажность зерна 24%, температура агента сушки 340С, скорость воздуха 0,6 м/с; 1- сушка без аэроионов; 2 – сушка при постоянной концентрации аэроионов; 3 – сушка при циклическом изменении концентрации аэроионов

Рисунок 1 – Кривые сушки зерна при различных вариантах применения ЭАВ

Анализ графиков показывает , что применение электроактивированного воздуха позволяет увеличить скорость сушки зерна активным вентилированием .

Эффективность использования ЭАВ зависит от исходной влажности зерна , температуры и скорости агента сушки . Так на рисунке 1. а видно , что при 161

влажности зерна 16% и атмосферной температуре воздуха 20⁰ С использование ЭАВ при постоянной концентрации эффективно до влажности зерна 14,5%. При дальнейшей сушке процесс будет протекать быстрее , если использовать воздух без аэроионов . Однако , при небольшом подогреве воздуха до 34⁰ С эффективность использования для сушки ЭАВ постоянной концентрации намного выше , чем сушка воздухом ( рис . 1. б ). Так время сушки до кондиционной влажности зерна электроактивированным воздухом в два раза меньше , чем по классической технологии .

При влажности зерна 24% и использовании для сушки неподогретого воздуха не даёт существенного эффекта от применения ЭАВ с постоянной концентрацией аэроионов ( рис .1. в ). При подогреве агента сушки использование данного способа менее эффективно , чем классический метод .

Результаты и их обсуждения

Результаты экспериментальных исследований циклических режимов использования ЭАВ подтверждают положения информационного подхода к описанию поведения зерна при сушке . Использование данных режимов даёт однозначно лучший результат по сравнению с классическим методом сушки . Да и по сравнению с режимами с постоянной концентрацией аэроионов в сушильном агенте циклический режим лучше . Влияние на скорость сушки так же зависит от исходной влажности зерна , температуры и скорости агента сушки . Так для исходной влажности зерна 16% и скорости агента сушки 0,6 м / с время сушки до кондиционной влажности зерна пшеницы (14%) при классическом способе составило 2 часа . При постоянной концентрации аэроионов – 1,75 часа ( минус 12,5%), а при циклической подаче аэроионов – 1,2 часа ( минус 40%). Для исходной влажности зерна 24% и температуре воздуха 34⁰ С время сушки до кондиционной влажности при классическом способе составило 7,5 часов . При постоянной концентрации аэроионов – 7,1 часа ( минус только 5%), а при циклической подаче аэроионов – 6,5 часа ( минус 13%).

Выводы

• 1.    Использование ЭАВ для сушки зерна активным вентилированием повышает скорость сушки .

• 2.    Эффективность сушки зерна при использовании ЭАВ зависит от скорости агента сушки , его температуры и влажности зерна .

• 3.    Использование циклических режимов изменения концентрации аэроионов в агенте сушки даёт наибольший эффект по скорости сушки .

Теоретический и научно - практический журнал . Основан в 2005 году

Учредитель и издатель : Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования « Орловский государственный аграрный Университет »

Адрес редакции:

Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77–21514 от 11.07.2005 г.

Сдано в набор 10.08.2012 г. Подписано в печать 23.09.2012 г. Формат 60х84/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Таймс.

Объём 21,5 усл. печ. л.

Тираж 300 экз.

Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19.

Лицензия ЛР №021325 от 23.02.1999 г.

Ж урнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций