Способ и устройство для сушки зерна

Изобретение относится к сушке и может быть использовано в сельском хозяйстве. В способе сушки зерна его не досушивают до кондиционной влажности, отлеживают и охлаждают в потоке наружным воздухом с доведением до кондиционного и разгружают. Новым является то, что зерно отлеживается в потоке, а длительность отлежки определяют по формуле: , где τ_п - длительность перераспределения влаги между зерновками при отлежке в плотном слое, ч; τ_р, τ_ц - соответственно длительность цикла разгрузки и суммарная длительность цикла работы сушилки, ч. Устройство для сушки зерна состоит из корпуса с перфорированными стенками, конусообразного дна, воздухораспределительной трубы, поршня, датчиков уровня и вентилятора. Новым является то, что высоту установки датчиков верхнего уровня h_в определяют из формулы: , где G - производительность сушилки, т/ч; γ - объемная масса зерна, т/м³; F - площадь поперечного сечения камеры, занятой зерном, м²; τ_пот - длительность отлежки в потоке, ч. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности сушки зерна и реализации процесса отлежки в потоке. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относиться к сушке зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и системе заготовок.

Известен способ сушки зерна, согласно которому его загружают в камеру сушилки, формируют плотный слой, продувают агентом сушки, а высушенный материал разгружают. Для этой цели используют сушилку с горизонтальным или наклонным решетчатым полом, содержащую камеры, транспортеры для загрузки влажного и разгрузки высушенного зерна, вентилятор и топку [1]. Этот способ является периодическим, характеризуется повышенными затратами тепла.

Известен способ сушки зерна, при котором зерно не досушивают до кондиционной влажности на 1,5...2%, отлеживают в плотном слое в емкостях в течение 5...10 ч, охлаждают наружным воздухом в течение 6...12 ч с одновременным досушиванием до кондиционной влажности с удельной подачей 40...70 м³/ч·т. Этот способ используется в непрерывно действующих сушилках, которые комплектуются емкостями для отлежки и охлаждения [2].

Известно устройство для реализации известного способа, включающее сушилку непрерывного действия, выносные емкости для отлежки и охлаждения зерна [3]. Эти способ и устройство по своей технической сущности наиболее близки к заявляемым и приняты за прототип.

Однако условия отлежки зерна в плотном слое, поступающего в бункера перед окончанием их загрузки, отличаются от условий отлежки и охлаждения первых порций, а используемая емкость бункеров зависит от пропускной способности сушилки, которая не всегда может соответствовать рекомендуемым экспозициям отлежки и вентилирования, это ведет к снижению эффективности известного способа и снижению производительности сушилки.

Частично задача решена тем, что зерно охлаждают в потоке в бункере, пропускная способность которого соответствует производительности сушилки. Отлеживать зерно в потоке менее целесообразно, чем охлаждать, так как при отлежке обычно решают две задачи: перемещение влаги, которая впоследствии будет удалена, из центральных областей зерновки в периферийные путем повышения относительной влажности наружного воздуха, и перераспределение влаги между отдельными зерновками, обусловленной неравномерностью сушки, которая, как правило, достигает 3 и более процентов. Если первая задача может быть решена при отлежке в потоке, то вторая не решается из-за снижения поверхности контакта между перемещающимися зерновками.

Зерно с невыравненной влажностью хранению не подлежит из-за возможного гнездового самосогревания и порчи. На практике неравномерность по влажности часто снижают тем, что зерно пересушивают, хотя это снижает эффективность способа.

Техническая задача изобретения состоит в повышении эффективности сушки зерна и реализации процесса отлежки в потоке.

Поставленная задача достигается тем, что в способе сушки зерна, его не досушивают до кондиционной влажности, отлеживают, охлаждают в потоке вентилированием наружным воздухом с доведением влажности до кондиционной и разгружают, согласно изобретению зерно отлеживают в движущемся под действием силы тяжести потоке, а длительность отлежки τ_пот определяют по формуле:

,

где τ_п - длительность перераспределения влаги между зерновками при отлежке в плотном слое, ч;

τ_р, τ_ц - соответственно длительность цикла разгрузки и суммарная длительность цикла работы сушилки, ч.

Поставленная задача достигается также тем, что в устройстве для сушки зерна, состоящем из корпуса с перфорированными стенками, конусообразного дна, воздухораспределительной трубы, поршня, датчиков уровня зерна и вентилятора, согласно изобретению высоту установки датчика верхнего уровня зерна h_в определяют по формуле:

где G - производительность сушилки, т/ч;

γ - объемная масса зерна, т/м³;

F - площадь поперечного сечения камеры, занятой зерном, м²;

τ_пот - длительность отлежки в потоке, ч.

Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что новым в способе является то, что зерно отлеживают в движущемся под действием силы тяжести потоке, а длительность отлежки принимают по формуле (1).

Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что новым в устройстве является то, что высоту установки датчика верхнего уровня зерна h_в определяют из формулы (2).

Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна".

Данный способ может быть осуществлен только предложенном конструктивным решением, таким образом обеспечено "единство изобретения".

Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как может быть достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно: повышение эффективности сушки и снижение энергозатрат.

Изобретение является "промышленно применимым", так как может использоваться в сельском хозяйстве.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже изображен общий вид бункера БВ-40, вместимостью 40 т зерна, используемого для отлежки и сушки зерна.

Устройство содержит корпус 1 с перфорированными стенками, воздухораспределительную трубу 2 с поршнем 3, обратный конус 4, конусообразное дно 5, разгрузочное приспособление 6, ленточный транспортер 7, двухпоточную норию 8, датчики верхнего уровня 9 и 10, при этом датчик верхнего уровня 9 обслуживает датчик верхнего уровня 10. Из сушилки (на схеме не показана) в устройство поступает зерно 11 и выводится после отлежки 12.

Способ осуществляют следующим образом.

При работе сушилки устройство заполняют зерном, затем работу разгрузочного средства 6 синхронизируют с работой аналогичного средства сушилки и при постоянной высоте слоя h_в, соответствующей установке датчика верхнего уровня 10, поддерживают необходимую массу и, как следствие, длительность отлежки. Длительность отлежки τ_пот определяют по формуле (1):

,

где τ_п - длительность перераспределения влаги между зерновками при отлежке в плотном слое, ч;

τ_р, τ_ц - соответственно длительность цикла разгрузки и суммарная длительность цикла работы сушилки, ч.

Вентилятор не включают, ленточный транспортер и нория работают постоянно.

Устройство работает следующим образом.

Согласно длительности циклов работы сушилки (τ_р - разгрузка, τ_ост - остановка), рассчитывают величины (1-τ_р/τ_ц), где τ_ц=τ_р+τ_ост и время τ_п согласно таблице 1 [4].

Рассчитывают высоту установки датчика верхнего уровня по формуле (2)

,

где G - производительность сушилки, т/ч;

γ - объемная масса зерна, т/м³;

F - площадь поперечного сечения камеры, занятой зерном, м²;

τ_пот - длительность отлежки в потоке, ч.

Для сведения в таблице 2 приведены длительность отлежки τ_пл и охлаждения τ_ох в плотном слое, причем τ_пл<τ_пот.

Таблица 1
Перераспределение влаги в зерновой массе [4]
Начальная влажность зерна, %	Температура зерна, °С	Время контакта τп, ч	Конечная влажность зерна, %	Разность по влажности после отлежки, %
18,4	20	2,4	17,7	2,9
14,5			14,8
18,0	55	2	17,0	2,4
14,4			14,6
19,6	55	2	18,0	3,6
13,6			14,4
18,0	50	˜3,5	17,0	1,5*
15,0			15,5
* рассчитанное значение τп согласно [4]

Таблица 2
Основные параметры двухэтапной сушки зерна в плотном слое (наши данные и [2])
Культура зерна	Длительность отлежки τпл, ч	Длительность охлаждения τохл, ч	Удельная подача наружного воздуха, м3/ч·т
Кукуруза	˜10	˜12	40...70
Пшеница, ячмень, рожь	˜5	˜5	70...100

Отлежавшееся зерно поступает на охлаждение в вентилируемый бункер (для охлаждения допускается использовать аналогичный бункер с включенным вентилятором), затем зерно отправляют на склад или отгружают потребителю.

В случае несовпадения производительностей разгрузочного средства сушилки и разгрузочного средства 6 возможно два случая. В первом - разгрузочное средство сушилки имеет большую производительность - уровень зерна достигает уровня верхнего датчика 10 и превышает его. При этом разгрузочное средство сушилки автоматически останавливается. Когда уровень зерна опускается ниже уровня датчика 10, вновь включается. Во втором случае производительность разгрузочного устройства 6 выше производительности разгрузочного устройства сушилки. Уровень зерна опускается и достигает уровня датчика 9, при этом разгрузочное устройство 6 автоматически отключается и вновь включается по достижении зерном уровня датчика 9.

Пример: Будем полагать, что неравномерность сушки зерна - 3%, и что при отлежке необходимо ее довести до 1,5%, тогда согласно [4] длительность перераспределения влаги в массе зерна при отлежке составит 3,5 ч и τ_п=3,5. При этом отношение τ_р/τ_ц=0,4; G=6 т/ч; γ=0,75 т/м³.

Величину F рассчитаем при внешнем диаметре бункера D=3 м и внутреннем d=1 м.

F=π(R²-r²)=6,28 м².

Величина τ_пот=τ_п/0,6=5,8>5 и высота установки датчика

.

Проверка заявленной двухэтапной технологии сушки зерна проведена в СХП им. Кирова (Кировская область, Оричевский район); зерно подсушивали в карусельной сушилке СКУ-10, последовательно отлеживали и охлаждали наружным воздухом с подачей ˜100 м³/т·ч в двух бункерах БВ-40. По одноэтапной технологии зерно высушивали до кондиционной влажности в СКУ-10 и охлаждали в БВ-40 с подачей 370 м³/т·ч. Производительность сушилки была повышена с 4,5 до 5 т/ч, а снижение затрат топлива на сушку составило ˜19%, что подтверждает ее эффективность.

Источники информации

1. Кулагин М.С., Соловьев В.М., Желтов B.C. Механизация послеуборочной обработки и хранения семян и зерна. М.: «Колос», 1979, с.162-164.

2. Окунь Г.С., Чижиков А.Г. Тенденции развития технологии и технических средств сушки зерна. М.: ВНИИТЭИ агропром, 1987, с.41-42.

3. Кулагин М.С., Соловьев В.М., Желтов B.C. Механизация послеуборочной обработки и хранения семян и зерна. М.: «Колос», 1979, с.166-167.

4. Птицын С.Д. Зерносушилки. Машиздат, М.: 1962, с.39-41.

1. Способ сушки зерна, заключающийся в том, что его не досушивают до кондиционной влажности, отлеживают, охлаждают в потоке наружным воздухом с доведением до кондиционной и разгружают, отличающийся тем, что зерно отлеживают в потоке, а длительность отлежки τ_пот определяют по формуле

,

где τ_п - длительность перераспределения влаги между зерновками при отлежке в плотном слое, ч;

τ_р, τ_ц - соответственно длительность цикла разгрузки и суммарная длительность цикла работы сушилки, ч.

2. Устройство для сушки зерна, состоящее из корпуса с перфорированными стенками, конусообразного дна, воздухораспределительной трубы, поршня, датчиков уровня зерна и вентилятора, отличающееся тем, что высоту установки датчика верхнего уровня h_в определяют по формуле

,

где G - производительность сушилки, т/ч;

γ - объемная масса зерна, т/м³;

F - площадь поперечного сечения камеры, занятой зерном, м²;

Т_пот - длительность отлежки в потоке, ч.