Сушка зерна пшеницы в псевдоожиженном слое

Введение. Рассмотрим термическое сопротивление при теплообмене между зерном и агентом сушки в псевдоожиженном слое. Коэффициент теплоотдачи между зерном и агентом сушки определяется по уравнению:

h = ^-, АхМ

где q – количество передаваемого тепла;

А – эффективная поверхность теплообмена между зерном и агентом сушки;

Δ t – средняя разность температур процесса.

Расчет поверхности А представляет большие трудности. На рисунке 1 представлен случай теплообмена между зерном и агентом сушки в псевдоожиженном слое. Единичное зерно имеет неправильную форму и не все части поверхности могут работать одинаково эффективно. На практике это обстоятельство усугубляется еще тем фактом, что в псевдоожиженном слое наблюдается взаимное влияние зерен. [1,4,5,6,7]

Можно принять, что зерно в воздушном потоке несет тонкую оболочку из газовой пленки. За пределами этой пленки воздух находится в турбулизированном состоянии. Турбулизация может быть результатом определенной скорости воздушного потока, может быть вызвана таким вторичным явлением, как движение зерен. Если в этих условиях можно говорить о средней толщине пленки, то она будет зависеть от ряда факторов.

I – зерно; II – воздушная пленка; III – агент сушки; IV – турбулентное ядро

Рисунок 1 – Термическое сопротивление при теплообмене между зерном и агентом сушки в псевдоожиженном слое

Средняя рабочая разность температур для рассматриваемой системы представлена на рисунке 1 двумя температурами на границах пленки – точки 2 и 3. Поскольку частица имеет неправильную форму, то колебания величины локальной разности температур могут быть весьма значительными. Рассматривая далее изменение температур между точками 3 и 4, можно предположить, что для большинства случаев это температурный перепад является только номинальным. Поэтому, если регистрировать температуру в объеме (в точке 4), которая обычно измеряется термопарой с малой тепловой инерцией и с просасыванием воздуха (вместо температуры в точке 3 на границе пленки), то не будет сделано серьезной ошибки.

Измерение температуры зерна при помощи термопары – задача, еще более трудная. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, вероятно, физическая невозможность закрепить королек термопары на поверхности псевдоожиженной зерновки, чтобы не нарушить ее подвижности. И затем, как видно из рисунка 1, поскольку пленка около зерна имеет не постоянную толщину, то и температура поверхности зерна не может оставаться неизменной. Из более ранних работ по изучению распределения температуры в слое было установлено, что температура зерна, за исключением тонкой зоны вблизи газораспределительной решетки, одинакова по всему слою. [2,3,8,9] Кроме того, в основной части псевдоожиженного слоя температура зерна практически равна температуре агента сушки на выходе из слоя. [10]

Результаты исследования. Анализ процесса работы экспериментальной зерносушилки выявил основные факторы, определяющие качество сушки зерна: температура сушильного агента и время сушки. [2]

Задачами исследований являлись: обоснование технологических параметров зерносушилки; определение значений этих параметров, исключающих перегрев зерна; изучение влияния изменения температуры сушильного агента t и времени сушки В суш. на температуру нагрева θ кипящего слоя зерна.

Температура сушильного агента имела следующие значения: t = 60; 80; 100 ⁰С. Время сушки принимало следующие значения: В суш. = 100; 200; 300; 400; 500; 600 с.

Результаты проведенных исследований представлены на рисунках 2, 3.

Анализ полученных зависимостей температуры зерна (рис. 2) от времени сушки Всуш.   при различных значениях температуры сушильного агента t показывает, что при увеличении продолжительности сушки температура зерна повышается и в конце эксперимента не превышает предельно допустимых значений. С увеличением температуры сушильного агента происходит 44

интенсификация процесса нагрева зерна и по достижении t = 100 ⁰С температура зерна θ достигает предельно допустимого значения.

Рисунок 2 – Зависимость температуры зерна θ от времени сушки В суш. при различных значениях температуры сушильного агента t

Анализируя полученные графики (рис. 3) изменения температуры нагрева зерна θ от скорости воздушного потока ν при различных температурах сушильного агента t сделан вывод о том, что с ростом скорости ν происходит значительная интенсификация процесса нагрева зерна. При достижении скорости потока воздуха значения 3 м/с зерно нагревается до предельно допустимой температуры, при этом температура сушильного агента имеет значение 100 ⁰С.

Увеличение скорости воздушного потока ν более 3 м/с нецелесообразно, так как приведет к перегреву зерна.

Рисунок 3 – Зависимость температуры зерна θ от скорости воздушного потока ν

Заключение. В процессе сушки зерна в кипящем слое необходимо применять сушильный агент имеющий температуру до 100 ⁰С. При возрастании температуры сушильного агента возрастает риск перегрева и снижения хлебопекарных и посевных качеств зерна. При сушке зерна на зерносушилках кипящего слоя скорость нагретого воздушного потока следует принимать в интервале от 2,2 до 3 м/с.

I.V. Konoshin?

FSBEI HE “Oryol State Agrarian University named after N.V. Parakhina ", Orel, Russia