Совершенствование технологического процесса сушки зерна пшеницы с обоснованием параметров сушилки с псевдоожиженным слоем

ФГОУ ВПО Орел ГАУ

СОВЕРШ ЕНСТВОВАНИЕ ТЕХН ОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СУШ КИ ЗЕРНА ПШ ЕНИЦЫ С ОБОСНОВАНИЕМ ПАРАМ ЕТРОВ СУШ ИЛКИ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫ М СЛОЕМ

Предложена конструкция сушилки , технологический процесс которой осуществляется за счет псевдоожижения зернового слоя агентом сушки . Обоснованы ее параметры , позволяющие интенсифицировать процесс снижения влажности зерна . Для обработки экспериментальных результатов применялись методы статистической обработки , получено уравнение регрессии , позволяющее определить оптимальные параметры газораспределительного устройства сушилки .

Потери зерна и снижение его качества обусловлены многими факторами , в том числе несовершенством сушильной техники . Сохранность и улучшение технологических свойств собранного зерна достигается в первую очередь с помощью сушки , которая с использованием научно - обоснованных режимов повышает эффективность процесса , стойкость зерна при хранении , улучшает семенные и продовольственные качества зерна .

Сегодня в России сложилась ситуация при которой зерно сосредоточено у сельскохозяйственного производителя , а техническая база по его переработке у других собственников . В данной ситуации производителю приходится торговать сырьем на крайне невыгодных для себя условиях . Поэтому на сегодняшний день создание малогабаритной , мобильной техники для организации собственной сушки зерна у его производителя – наиболее перспективное направление развития сельскохозяйственных предприятий .

На основании сопоставления наиболее эффективных из существующих методов сушки , обеспечивающих высокую скорость процесса и малые габариты установок типа “ виброкипящий слой ”, “ падающий слой ”, “ взвешенный слой ”, “ псевдоожиженный слой ” [1], [2] можно отметить , что применение последнего открывает огромные возможности повышения эффективности и интенсивности процесса сушки зерна .

М атериалы и методика исследований

Были проведены исследование интенсификации теплообмена за счет создания максимально возможной нестационарности процесса движения частиц твердой фазы . При этом использовались как стандартные , так и специально разработанные нами методики экспериментальных исследований с применением математического моделирования . Для обработки результатов исследований применялись методы статистической обработки с использованием ЭВМ .

Изучение влияния параметров газораспределительного устройства на состояние зернового слоя в сушильной камере проводили на экспериментальной установке , схема которой представлена на рисунке 1. При воздействии нагретого эл . тэнами 1 воздушного потока , создаваемого вентилятором 4 на зерновой слой , расположенный на решетке 3, при определенных условиях происходит ослабление контактов между зернами , порозность слоя увеличивается , а структура его разрушается . Плотный слой зерна в рабочей камере 2 переходит в состояние , напоминающее кипящую жидкость , т . е . в состояние псевдоожижения .

1 – эл . тэны ; 2 – сушильная камера ; 3 – газораспределительная решетка ; 4 – вентилятор ; Н 0 – начальная высота зерна ; Н – высота в стадии псевдоожижения зерна ; D – диаметр сушильной камеры

Рисунок 1 – Схема сушильной установки с псевдоожиженным зерновым слоем

Температуру окружающего воздуха и его относительную влажность измеряли психометром аспирационным МВ -4 М . Для определения давлений воздушного потока на входе и выходе из зернового слоя использовали цифровой дифференциальный манометр ДМЦ -01 М . Влажность зерна определяли с использованием электронного влагомера Wile-55. Интенсивность светового потока при определении индекса однородности зернового слоя определяли люксметром Ю -116, показания которого записывались на видеокамеру Panasonic NV-GS80EE-S.

Результаты и их обсуждение

Полученные исследования показали , что интенсификацию теплообмена возможно получить за счет увеличения степени однородности псевдоожижения зернового слоя , которая зависит главным образом от параметров газораспределительного устройства : диаметра и шага отверстий , а также от отношения высоты к диаметру зернового слоя в сушильной камере цилиндрической формы .

Экспериментальные исследования проводились с целью обоснования конструктивных параметров сушильной камеры , обеспечивающих заданные пределы варьирования индекса однородности I псевдоожиженного слоя семян пшеницы , который определялся по изменению интенсивности светового излучения пучка света , пронизывающего зерновой слой . В связи с этим необходимо было изучить влияние изменения диаметра d и шага h отверстий газораспределительной решетки сушильной камеры на индекс однородности I псевдоожиженного слоя зерна .

Диаметр отверстий выбирался со следующими значениями : d =2; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8; 3 мм . Ш аг отверстий при этом принимался равным h = 1; 1,5; 2 мм .

Характеристика псевдоожижения зависит также от отношения высоты L к диаметру D зернового слоя . Минимальное отношение L/D было принято раваным 1, дальнейшее снижение данной величины

Рисунок 2 – Факторная зависимость индекса однородности псевдоожижения экспериментальной зерносушилкой

Выводы

• 1.    Определены оптимальные параметры газораспределительного устройства : диаметр и шаг отверстий решета , отношение высоты зернового слоя к диаметру сушильной камеры .

• 2.    За счет установленных параметров осуществляется лучшее распределение воздушного потока в псевдоожиженном слое зерна , повышается его однородность , увеличиваются величины активных поверхностей теплообмена между отдельным зерном и агентом сушки , происходит интенсификация сушки и более равномерный прогрев зерна .

нецелесообразно по экономическим соображениям , так как заметно снижается производительность сушилки . Максимальное значение отношение высоты к диаметру зернового слоя , не нарушающая устойчивость ожижения , определялась опытным путем и была принята L/D = 2 .

С целью оценки взаимодействия и влияния конструктивных и режимных параметров экспериментальной сушилки с псевдоожиженным зерновым слоем на индекс однородности ожижения был проведен полный факторный эксперимент и получено уравнение регрессии вида :

I=432,741-240,586d-35,178h+57,468dq-200,766q+39,252d²+72,912q²+11,1h²-21,552dq² .

После подстановки соответствующих значений основных факторов , графически построим факторную зависимость изменения индекса однородности ожижения I зерносушилкой ( рис . 2).

Из анализа графической интерпретации полученных результатов видно , что наиболее качественное ожижение зернового материала может быть достигнуто при диаметре отверстий газораспределительного устройства d = 2,5 мм и шаге отверстий h = 1,5 мм . Оптимальное значение отношения высоты к диаметру зернового слоя может быть принята L/D = 1,5.