Способ сушки семян и зерна



Способ сушки семян и зерна
Способ сушки семян и зерна
Способ сушки семян и зерна
Способ сушки семян и зерна

 


Владельцы патента RU 2450223:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) (RU)

Изобретение относится к способам сушки семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве, системе заготовок, химической и пищевой промышленности. Способ сушки семян и зерна заключается в том, что поддерживают максимально допустимую температуру агента сушки, его удельную подачу определяют в зависимости от его температуры, начальной и конечной влажности материала в интервале высоты слоя от 0,1 до 0,7 м, высоту слоя ограничивают потерями напора в нем, при этом, при определении удельной подачи агента сушки учитывают коэффициент испарения влаги и удельную поверхность материала по формуле

где q - удельная подача агента сушки, кг/кг·с; f - удельная поверхность материала, м2/кг; σ - коэффициент испарения, σ=α/C, кг/м2·c; α - коэффициент теплоотдачи Вт/м2·°С; С - теплоемкость агента сушки, кДж/кг·°С; ΔU=(U1-U2), где U1, U2 - начальное и конечное влагосодержание материала соответственно, кг/кг; i0, i1, i2 - энтальпия агента сушки на входе в слой, паровоздушной пленки на поверхности материала при начальной и средней температурах материала соответственно, причем потери напора в слое рассчитывают по формуле

где ΔРс - потери напора в слое, кПа; Q0 - максимальный расход вентилятора при ΔРn, м3/ч; ΔРn - полный напор вентилятора, кПа; Q - расход вентилятора при ΔРс, определяемый по характеристике конкретного вентилятора, м3/ч; ΔРсуш - потери напора в слое, в незаполненной сушилке. Использование способа позволит повысить удельную производительность, а также эффективно высушивать не только пшеницу, но и рапс, кукурузу и другие культуры. 4 ил.

 

Изобретение относится к сушке семян и зерна преимущественно повышенной влажности и может быть использовано в сельском хозяйстве, системе заготовок, химической и пищевой отраслей промышленности.

Известен способ сушки семян и зерна, при котором влажный материал загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают [1].

Этот способ широко применяется в сельском хозяйстве. Однако при его использовании удельная подача агента сушки не обосновывается в зависимости от свойств материала и условий сушки, поэтому он, как правило, энергозатратен.

Известен способ сушки семян и зерна, при котором поддерживают максимально допустимую температуру агента сушки, его удельную подачу q определяют в зависимости от его температуры, начальной и конечной влажности материала в интервале высоты слоя от 0,1 до 0,7 м, а высоту слоя ограничивают потерями напора в 1 кПа [2].

Этот способ сушки по технической сущности наиболее близок к заявленному и выбран за прототип.

Однако этот способ применим только для зерновых культур, для которых был разработан, и не может быть использован для мелких и крупносеменных культур, а также для семян, требующих особых условий сушки, например селекционных, кроме того, потери напора в слое в зависимости от вентилятора и конструкции устройства могут существенно отличаться от указанного.

Целью изобретения является повышение эффективности и универсальности способа.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе сушки семян и зерна, при котором поддерживают максимально допустимую температуру агента сушки, его удельную подачу определяют в зависимости от его температуры, начальной и конечной влажности материала в интервале высоты слоя от 0,1 до 0,7 м, высоту слоя ограничивают потерями напора в нем, согласно изобретению при определении удельной подачи агента сушки учитывают коэффициент испарения влаги и удельную поверхность материала по формуле

где q - удельная подача агента сушки, кг/кг·с;

σ - коэффициент испарения, σ=α/C, кг/м2·с;

α - коэффициент теплоотдачи Вт/м2·°С;

f - удельная поверхность материала, м2/кг;

С - теплоемкость агента сушки, кДж/кг·°С;

ΔU1; U2 - начальное и конечное влагосодержание материала соответственно, кг/кг;

i0, i1, i2 - энтальпия агента сушки на входе в слой, паровоздушной пленки при начальной и средней температурах материала соответственно.

где ΔРс - потери напора в слое, кПа;

ΔРсуш - потери напора в незаполненной сушилке, кПа;

Q0 - максимальный расход вентилятора при ΔРn;

ΔРn - полный напор вентилятора, кПа;

Q - расход вентилятора при ΔРс, определяемый по характеристике конкретного вентилятора, м3/ч.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображена схема устройства, на фиг.2 - номограммы по определению удельной подачи агента сушки от влажности, V и t1, на фиг.3 - зависимость удельной производительности устройства Gуд от высоты слоя h, на фиг.4 - кривая характеристики вентилятора для определения ΔРс.

В состав устройства слоевой сушилки периодического действия входят калорифер 1, вентилятор 2, заслонка 3, воздушный канал 4, сушильные камеры 5, решетка 6, перегородка 7 в сушильных камерах, разгрузочные окна 8, насыпь материала 9.

Устройство работает следующим образом.

Материал распределяют на решетке 6 камер 5. Последовательно включают вентилятор 2, калорифер 1 и вентилируют слой материала 9, при необходимости изменяя расход агента сушки заслонками 3. Высушенный материал охлаждают вентилированием наружным воздухом и разгружают путем поворота сушильных камер относительно горизонтальной оси. При этом материал высыпается из разгрузочных окон 8, под которыми закреплены мешки (на схеме не показаны).

Способ осуществляют следующим образом.

В зависимости от назначения зерна и его влажности определяют максимально допустимую температуру нагрева его и агента сушки [3]. По скорости агента сушки, удельной поверхности f, начальной и конечной влажности (влагосодержанию) материала, энтальпий агента сушки и паровоздушной пленки на поверхности материала рассчитывают величину q. Причем величину q ограничивают потерями напора в слое. При сушке рядовых семян и зерна при расчете q выбирают V максимальной, что обусловливает повышенные значения коэффициента теплоотдачи α, коэффициента испарения σ и соответственно удельной производительности Gуд. При сушке селекционных семян ограничивают величину V и σ. Расчет q также можно провести при помощи номограммы (фиг.2).

Высушивают и охлаждают материал. Окончание сушки определяют, как правило, отбором навесок из слоя и определением их влажности.

Производительность устройства G зависит от расхода Q вентилятора в степени G≈Q0,5. Это обусловлено тем, что зависимость критерия Рейнольдса от Нуссельта в большинстве расчетных формул Nu≈f(Re0,50); действительно, чем больше коэффициент теплоотдачи α, входящий в критерий Nu, тем выше производительность. В то же время производительность устройства прямо пропорциональна высоте (массе) продуваемого слоя, а следовательно, прямо пропорциональна потерям напора в слое. При повышении расхода вентилятора среднего давления, потери напора, начиная с Q0, снижаются. Учитывая вышесказанное, можно записать

или

На графике (фиг.4) приведена характеристика вентилятора №12, 5-3, применяемого в зерносушильных установках [4].

Прямая ΔРn=f(Q0,5) проходит из точки А с координатами ΔРn=2,2 кПа и Q0=22 тыс. м3/ч, пересекает кривую характеристики в точке В с координатами ΔРn=1,4 кПа, Q=75 тыс. м3/ч, следовательно, толщина слоя должна быть ограничена величиной ΔРn=1,4 кПа. Для камерных сушилок величину ΔРсуш можно принять 0,1…0,2 кПа, для зерносушилок шахтного и колонкового типа 0,3…0,5 кПа.

Так как при больших значениях h возрастают потери напора ΔРn и существенно сокращается величина Q, для камерных сушилок величину ΔPсуш можно принять 0,1…0,2 кПа, для зерносушилок шахтного и колонкового типа 0,3…0,5 кПа.

Обоснуем вывод q. Тепловой поток, передаваемый от материала агенту сушки путем конвекции и испарения на элементе поверхности dF, можно записать

Этот же тепловой поток равен изменению энтальпии агента сушки на элементе поверхности dF в единицу времени

где GB - количество агента сушки, проходящего через слой, кг/с, из равенства правых частей уравнений (1) и (2) находим

Интегрируя от 0 до F при σ=const, получаем

где i0, i1, i2 - энтальпии агента сушки, паровоздушной пленки материала при начальной и средней температурах соответственно, кДж/кг из (4)

или с учетом, что f=F/G0ΔU, где ΔU=(U1-U2), U1, U2 - начальное и конечное влагосодержание материала, кг/кг, окончательно получим

или

Пример 1. Определим q для условий сушки семян пшеницы с эквивалентным диаметром dэ=3·10-3 м в слое высотой h=0,5 м. Исходная влажность семян W1=22% (U1=0,282 кг/кг), конечная W2=14% (0,162 кг/кг), температура агента сушки t1=45°C, исходная температура семян θ0=20°С, средняя θк=30°С. Энтальпия агента сушки i0=65 кДж/кг, паровоздушной пленки семян соответственно i1=50 кДж/кг и i2=55 кДж/кг.

Для определения коэффициента испарения σ, предварительно вычислим критерий Рейнольдса по формуле и Нуссельта по формуле

Nu=2+1,07Re0,48·Pr0,33·Gu0,175, где Pr и Gu - критерии Прандтля и Гухмана.

После вычислений получим Re=1500 и Nu≈100, а

коэффициент теплоотдачи ,

где λ - коэффициент теплопроводности, λ=0,050 Вт/м·°С; α≈10 Вт/м2·°С.

Коэффициент испарения можно представить в виде σ=к α/с (где к - численный коэффициент, к<1; С - теплоемкость воды, кДж/кг·°С). Он является эффективным: влага находится не только на поверхности частиц, но и диффундирует к поверхности этих частиц из глубины, что требует затрат теплоты. По имеющимся данным затраты теплоты составляют дополнительно 12%, следовательно, К=0,88. Коэффициент удельной поверхности f есть отношение геометрической поверхности зерновки к ее, для зерна пшеницы f≈1,0,

q=3,15 кг/кг·ч

Пример 2. Удельную производительность (где G - масса материала, т; S - площадь решетки, м2; τ - время, ч) устройства определяли по следующей методике:

Массу материала в устройстве можно рассчитать из G=hγS (т), где γ - объемная масса материала (пшеница γ=760 кг/м3).

Количество испаренной влаги , где ω1; ω2 - исходная и кондиционная влажность, %.

Время сушки

где d1, d2 - соответственно влагосодержание агента сушки на выходе и входе в слой, кг/кг.

На фиг.3 представлены зависимости Gуд от h для следующих условий сушки пшеницы (1-5 и рапса 6):

1 - q=8 кг/кг·ч; t1=60°C; w=20%;

2 - q=4 кг/кг·ч; t1=60°C; w=20%;

3 - q=5 кг/кг·ч; t1=45°C; w=20%;

4 - q=10 кг/кг·ч; t1=45°C; w=20%;

5 - q=6,3 кг/кг·ч; t1=45°C; w=20%.

Источники информации

1. Теленгатор Н.П., Уколов В.С., В.М. Цециновский. Обработка семян зерновых культур, «Колос». - М., 1972, с.76-79.

2. Анискин В.И., Окунь Г.С. Технологические основы оценки работы зерносушильных установок ГНУ ВИМ, М., 2003, с.103, 112-113.

3. Птицын С.Д. Зерносушилки. М., 1962, Гос. науч.-техн. издат. машиноиздат, с.52.

4. Методические рекомендации по сушке и охлаждению зерна активным вентилированием. М., ВИМ, 1974, с.42.

Способ сушки семян и зерна, заключающийся в том, что поддерживают максимально допустимую температуру агента сушки, его удельную подачу определяют в зависимости от его температуры, начальной и конечной влажности материала в интервале высоты слоя от 0,1 до 0,7 м, высоту слоя ограничивают потерями напора в нем, отличающийся тем, что при определении удельной подачи агента сушки учитывают коэффициент испарения влаги и удельную поверхность материала по формуле

где q - удельная подача агента сушки, кг/кг·с;
f - удельная поверхность материала, м2/кг;
σ - коэффициент испарения, σ=α/C, кг/м2·c;
α - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2·°С;
C - теплоемкость агента сушки, кДж/кг·°С;
ΔU=(U1-U2),
где U1, U2 - начальное и конечное влагосодержания материала соответственно, кг/кг;
i0, i1, i2 - энтальпия агента сушки на входе в слой, паровоздушной пленки на поверхности материала при начальной и средней температурах материала соответственно, причем потери напора в слое рассчитывают по

где ΔРс - потери напора в слое, кПа;
Q0 - максимальный расход вентилятора при ΔРn, м3/ч;
ΔPn - полный напор вентилятора, кПа;
Q - расход вентилятора при ΔРс, определяемый по характеристике конкретного вентилятора, м3/ч;
ΔРсуш - потери напора в слое, в незаполненной сушилке, кПа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например льняной стланцевой тресты. .

Изобретение относится к усовершенствованным устройству и способу изготовления в промышленных масштабах подвергнутых вакуумной СВЧ-обработке пищевых продуктов. .

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например льняной стланцевой тресты. .

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например льняной стланцевой тресты. .

Изобретение относится к технологии и оборудованию для обработки сыпучих, преимущественно неоднородных, материалов путем организации их контакта с газообразным агентом (парогазовой или газожидкостной смесью) в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве. .

Изобретение относится к способу импульсной инфракрасной сушки термолабильных материалов (семян различных с.х. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сушке зерновых смесей. .

Изобретение относится к способам сушки зерновых культур и может быть использовано в сельском хозяйстве на предприятиях, занятых заготовкой посевного материала. .

Изобретение относится к способам сушки влажной сапропелевой массы после ее предварительного обезвоживания при снижении влагосодержания до 50%. .

Изобретение относится к сушке семян, преимущественно селекционных, и может быть использовано в сельском хозяйстве

Изобретение относится к сушке семян и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ безопасной сушки семян заключается в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают. Новое в изобретение то, что скорость агента сушки ограничивают величиной коэффициента теплоотдачи α, который определяют следующим образом: де λ, - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °С; ΔU - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; r - теплота парообразования, кДж/кг, σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м; с - теплоемкость зерновки, кДж/кг °С; ta.c - температура агента сушки, °С; θ - температура семян, °С; Ко - число Коссовича. Изобретение должно обеспечить возможность использования на сушке элитных и ценных сортов семян высокопроизводительных сушилок. 2 ил.

Изобретение относится к способу сушки зерна и семян различных культур и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в системе хлебопродуктов и хранения зерна и смежных отраслях промышленности. Способ сушки зерна заключается в пропускании сквозь зерновой слой атмосферного или подогретого воздуха, обогащенного аэроионами. Обогащение агента сушки аэроионами осуществляют периодически, при этом периоды обогащения аэроионами зависят от культуры зерна и конструктивных особенностей установки для сушки зерна и изменяются в пределах от 5 до 60 минут. Изобретение должно обеспечить повышение интенсивности сушки, снижение удельных энергозатрат на процесс сушки. 1 ил.

Изобретение относится к сушильному устройству, предназначенному для сушки объектов из органического материала, представляющих собой древесные бревна, щепу, пеллеты, древесные опилки, торф, брикеты или подобные объекты. Предложена сушилка (101), предназначенная для сушки объектов из органического материала и имеющая корпус (102) контейнерного типа. Указанный корпус, по существу, непроницаем, выполнен с возможностью подачи в него высушиваемого материала и установлен, по существу, в вертикальном или наклонном положении. Высушиваемый материал подают в нижнюю часть корпуса, а высушенный материал выгружают из верхней части корпуса, причем сушильный газ направляют в сушилку, по существу, у верхней части корпуса, а выводят из нижней части корпуса. Корпус представляет собой, по существу, замкнутое пространство, причем это его свойство обеспечено посредством прерывателей в составе подающего узла и узла, выгружающего высушенный материал, а также за счет конструкции корпуса. Сушильный газ циркулирует в сушилке, по существу, в режиме замкнутой циркуляции. Выпускаемый из нижней части корпуса сушильный газ нагревают нагревательным устройством (111) и в нагретом состоянии подают в верхнюю часть корпуса. Сушильный газ переносит водяной пар, выделяемый высушиваемым материалом в верхней части сушилки, к нижней ее части, где он конденсируется на поверхности высушиваемого материала, одновременно с этим передавая этому материалу тепло. Высушиваемый материал является органическим материалом, которым полностью заполняют сушильное пространство от узла (109) сита до узла (113, 112) выгрузки высушенного материала, а сушильный газ и воду пропускают в зону (122) удаления газа через узел сита. Материал, прошедший сушильный процесс, выгружают из верхней части корпуса одновременно с подачей в нижнюю часть корпуса новых высушиваемых компонентов материала. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии обработки древесины, а именно к технологии конвективной сушки оцилиндрованных бревен, преимущественно используемых в качестве конструкционных материалов при возведении стен деревянных построек. Технический результат - упрощение технологического процесса сушки оцилиндрованных бревен, снижение его трудоемкости и энергозатрат. Сущность способа конвективной сушки оцилиндрованных бревен, преимущественно используемых в качестве конструкционных материалов при возведении стен деревянных построек, заключается в следующем. Перед началом сушки по всей длине каждого бревна 2 в поперечном направлении равномерно сверлят сквозные диаметральные отверстия 1 для прохождения через них сушильного агента. Сверление всех отверстий в каждом бревне осуществляют под одинаковым углом наклона к горизонтали, а величину угла наклона выбирают из условия, при котором при возведении стен построек каждое последующее бревно перекрывает отверстия предыдущего. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к средствам тепловой обработки влагосодержащих продуктов, преимущественно пищевых, и может быть использовано как в пищевой промышленности, так и в отдельных сельских хозяйствах для сушки овощей, фруктов, грибов, лекарственных трав и других продуктов. Способ сушки влагосодержащих продуктов заключается в принудительном обдуве нагретым воздухом поддонов с продуктами, расположенных в корпусе устройства для сушки, причем обдув каждого поддона производят независимо от других поддонов с исключением попадания обдуваемого воздуха данного поддона в смежно расположенные поддоны. Устройство для осуществления способа содержит корпус с расположенными в нем поддонами, теплогенератор, обеспечивающий обдув поддонов нагретым воздухом, при этом теплогенератор расположен под корпусом с поддонами, которые изолированы друг от друга с исключением попадания нагретого воздуха данного поддона в смежно расположенные поддоны, а также дополнительно содержит входные патрубки по количеству, равному количеству поддонов для подачи нагретого воздуха на поддоны, а также выходные патрубки по количеству, равному количеству поддонов для вывода отработанного воздуха от поддонов, а каждый входной патрубок соединен отдельным воздуховодом с теплогенератором. Технической результат - расширение области применения и обеспечение равномерности сушки по времени продуктов в различных поддонах. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сушке растительных материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве, преимущественно для материалов с низкой объемной массой. Способ сушки растительных материалов заключается в том, что материал загружают, перемещают противотоком агентом сушки, высушенную часть материала выгружают, а сверху загружают материал исходной влажности. Новым является то, что материал при загрузке уплотняют до устойчивого состояния. Устройство для сушки растительных материалов содержит вращающуюся камеру 3, решетку 9, средства загрузки 2 и разгрузки 4 материала, теплогенератор 11 и вентилятор 10. Новым является то, что устройство снабжено средством 13 уплотнения материала при загрузке. Уплотнение слоя позволит не только повысить интенсивность его высушивания, но и снизить затраты удельной теплоты на сушку. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сушке семенного зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок, преимущественно для ценных сортов семян. Способ сушки селекционных семян заключается в том, что слой продувают агентом сушки с расходом 1800-1900 м3/м2·ч. Новым является то, что слой продувают агентом сушки с температурой, по крайней мере, не ниже 35°C, при этом высоту слоя и допустимую температуру нагрева семян определяют по формулам. 1 ил.

Изобретение относится к устройству (1) для сушки растительного сырья (19), такого как, например, плоды, пряности, растения, травы и подобные им, за счет подаваемого в сушилку потока сушильного газа. Устройство состоит из нескольких размещенных друг над другом в рабочем объеме (3) сушилки (1), омываемых первой частью (10) сушильного газа полок (15-17), каждая из которых разделена на несколько секторов и в которых для подачи второй части (11) сушильных газов под сектора соответствующих отдельных полок (16, 17) расположены по одному периферийному каналу (14), центральному каналу (13) и поперечному каналу. Изобретение должно обеспечить бережную и экономичную сушку подлежащего обработке сырья при максимально равномерной скорости сушки во всей области рабочего объема. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например, льняной стланцевой тресты. В способе сушки льняной тресты, включающем подготовку слоя стеблей льнотресты, его транспортировку в зоне сушки, имеющей ограничения по высоте и ширине, с одновременной продувкой нагретым воздухом вдоль стеблей, при подготовке стеблей льнотресты слой из них по длине формируют одинаковой толщины и плотности в средней части его ширины. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности сушки за счет более рационального использования теплоносителя на основе учета структуры слоя обрабатываемой льняной тресты. 2 ил.
Наверх