Обзор и анализ технических средств для сушки зерна

Осуществлен литературный обзор источников. Дана сравнительная характеристика различных технических для сушки зерновой массы, принципов их функционирования. Выявлены положительные и отрицательные стороны конструктивных элементов ряда установок. Осуществлен их анализ с целью определения перспективных направлений развития таких аппаратов.

Результаты и обсуждение.

Разработка новых методов, а также перспективных технологий в процесс сушки зерна представляет собой ключевое средство улучшения эффективности функционирования зерносушильного оборудования. Оно должно отвечать требованиям по качеству обработанного материала (сохранность зерновой массы, а также загрязненность элемнтами сгорания топлива зерносушильного оборудования, включая сбережение качественных характеристик зерновой массы); возможность сушки зерна широкого спектра влажности; применение сушильного оборудования для работы с различными видами зерновых культур;

лучшие технико-экономические, а также технико-технологические аспекты, относительно аналогов; минимально допустимая масса, в том числе габаритные размеры и достаточная прочность мобильных установок; простота, необходимая надежность и высокая безопасность сушильной аппаратуры; возможность автоматизации процесса управления для минимизации потерь и затрат на обработку теплом. Все перечисленные свойства являют собой требования модернизации сушильного оборудования [12].

Кроме того, эффективность процесса сушки обрабатываемого материала, в дополнение к перечисленным характеристикам коррелирует с режимами, а также способами и видами применяемых установок. Принципы технологии сушки, в контексте с объектом сушки, должны реализовывать наиболее подходящий метод, в том числе рациональный режим сушки для обеспечения необходимых показателей.

Технические средства для сушки зерна, используемые в агропромышленном комплексе, характеризуются большим разнообразием конструктивных особенностей и соответственно структурируются по целому ряду признаков. На рисунке проиллюстрирована структуризация установок для сушки зерна.

Установки структурируют по следующим признакам:

• -    по способу теплоподвода: конвективные, а также кондуктивные, радиационные, в том числе электрические, сорбционные, комбинированные;

• -    по типу теплоносителя: воздушные, включая газовые, газо-воздушные;

• -    по способу функционирования: периодического или непрерывного;

• -    по подвижности: стационарные или передвижные;

• -    по направлению перемещения зерна и теплоносителя: прямоточные, противоточные, а также с поперечным потоком, со смешанным потоком;

• -    по состоянию подвижности слоя зерна: малоподвижный плотный, разрыхленный пересыпающийся, псевдоожиженный (кипящий), в том числе взвешенный;

• -    по унификации: специализированные, а также универсальные;

• -    по выполняемой технологической схеме: рециркуляционные, прямоточные;

• -    по способу нагрева теплоносителя: с огневым тепловым генератором, в том числе с водным калорифером, с паровым калорифером, с электрическим нагревом;

• -    по конструктивному устройству рабочей камеры: шахтные, барабанные, а также камерные, лотковые, трубчатые, включая бункерные, конвейерные, стеллажные; платформенные и ленточные;

• -    по значению давления воздуха: вакуумные (101...900 Па); атмосферного давления (0,10 МПа); с повышенной величине давления (более 0,10 МПа); с высоким давлением (более 0,20 МПа); комбинированные [12].

Самое широкое применение имеют конвективные аппараты, в которых в качестве агента сушки служит нагретый воздух, а иногда смесь его с топочными газами.

Сушилки, создающие подвижный зерновой слой, нашли более широкое использование. По конструктивным особенностям они подразделяются на шахтные, а также барабанные или же вибрационные [12].

Стальной цилиндр (барабан) представляет собой основной конструктивный элемент барабанных зерносушилок. Во внутренней части цилиндра смонтированы лопасти и полочки. В процессе вращения барабан с помощью лопастей поднимает, а затем сбрасывает полочки на полочку, нагретого агента и газового потока. Эти

подаваемую в него зерновую массу. В ходе пересыпания с обрабатываемый материал подвергается сушке посредством транспортируется вдоль барабана в направлении перемещения зерносушилки, обычно, не предусматривают монтаж и размещаются на площадках. Их недостатки заключаются в высокой металлоемкости, низкой производительности, характеризуются большим расходом горючего.

Рисунок 1 - Структуризация установок для сушки зерна

Особенностью конструкции шахтных сушилок (прямоточные, а также рециркуляционные) являются шахты с установленными внутри них коробами в шахматном порядке. Зерновая масса за счет своего веса перемещается сверху вниз, тогда как агент сушки - в поперечном, а также вертикальном направлениях. Шахтные зерносушилки по сравнению с барабанными предполагают более скрупулезную очистку обрабатываемой зерновой массы от различных примесей.

Пневмогазовые рециркуляционные сушильные аппараты включают в себя трубу, в полость которой со значительной скоростью посредством вентилятора нагнетается агент сушки, в нижнюю зону трубы-сушилки поступает влажное зерно. Газовый поток в считанные секунды доводит температуру обрабатываемого материала до необходимого значения затем зерно подается в шахту. В верхней зоне шахты зерно отстаивается на заданный период времени. В нижней зоне шахты с помощью вертикальной перегородки образованы две части. Из правой части охлаждения обрабатываемый материал вновь направляется (рециркулирует) в трубу-сушилку, совмещается с влажным зерном, после чего зерновая масса поступает в шахту на выдержку, а также охлаждение. Из левой части обработанное сухое зерно подается наружу.

Конвейерные сушильные аппараты состоят из конвейерной камеры, во внутренней части которых смонтированы конвейеры, оборудованные вентиляционным устройством. Сушка зерна в них реализуется чистым, а также нагретым в паровых или огневых калориферах воздухом, значение температуры которого коррелирует с видом высушиваемого материала, в том числе влажности.

Из выполненного анализа аппаратов механизации процесса сушки зерна, явствует, что существующие технические средства, применяющие тот или иной способ сушки, имеют, например, такие недостатки как высокая металлоемкость, повышенный расход горючего -барабанные зерносушилки, предполагают скрупулезную очистку обрабатываемой зерновой массы от различных примесей – шахтные зерносушилки.

Кроме того, описанные выше технические средства для сушки зерна, предусмотрены на высокую производительность, до 100 тыс. тонн обрабатываемого материала в час. В настоящее время всё актуальнее становится разработка зерносушильных установок меньшей пропускной способности, отвечающим потребностям отдельного сельскохозяйственного предприятия [13].

Вывод. Перспективными, а также экономичными представляют собой аппараты, использующие контактный способа обработки зерновой массы по причине того, что:

• -    коэффициент теплопередачи от твердой поверхности к зерну многократно больше коэффициента теплообмена между газом и материалом;

• -    в миниустановках значительно проще реализовать постоянство температурного поля, а также достижения точного значения температуры поверхностей при эксплуатации электронагреваемых теплоотдающих элементов;

• -    установки с контактным электронагревом существенно экологичнее в связи с тем, что не образуют в процессе функционирования топочных газов.

35196979 EDN: XSEMHR

Ежевского

Russia, Irkutsk, Irkutsk State Agrarian University named after A.A. Yezhevsky