Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления



Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления
Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления
Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления
Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2466793:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ по теплогенераторам" (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам и устройствам для сушки семян и зерна. В способе сушки семена и зерно загружают, вентилируют агентом сушки, реверсируют, охлаждают и разгружают. При этом максимальную и минимальную длительность периода реверсирования агентом сушки определяют по математическим зависимостям. Устройство содержит загрузочный бункер, сушильную и охладительную камеры, топку, вентиляторы, средства загрузки и разгрузки. Сушильная камера снабжена воздушными полостями, подключенными к диффузору сушильной камеры, и клапанами для осуществления реверса. Стенки воздушных полостей выполнены из теплоизоляционных материалов. Полости 14 подключены к средствам накопления и разгрузки минеральных и растительных примесей, выносимых агентом сушки из слоя. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к сушке зерна и семян повышенной влажности, в том числе селекционных, и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Известен способ сушки семян и зерна, согласно которому материал загружают в сушильную камеру, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают.

Известно устройство для его осуществления, включающее сушильную камеру, средства загрузки и разгрузки, топку, вентиляторы (С.Д.Птицын. Зерносушилки. М., Машгиз, 1962, 20-81).

Эти способ и устройство широко применяют в сельском хозяйстве, но они требует ручного обслуживания и энергозатратны, кроме того, они характеризуется низкой производительностью и повышенной неравномерностью сушки.

Известен способ сушки подсушенных початков кукурузы, согласно которому материал загружают в сушильную камеру, вентилируют агентом сушки, имеющим температуру 35-50°С, реверсируют с частотой 5-10 мин, охлаждают и разгружают (В.И.Алейников. Пути снижения затрат топлива и электроэнергии при сушке зерна. Серия: Элеваторная промышленность. ЦНИИ информации и технико-экономических исследований, М., 1979, с 45-46).

Способ имеет недостаток в том, что он является периодическим и характеризуется низкой производительностью. Кроме того, отсутствует функциональная зависимость между влажностью семян, температурой нагрева и частотой реверсирования, а также то, что физико-механические свойства початков отличаются от свойств зерна.

Известно устройство для сушки зерна и семян, содержащее загрузочный бункер, сушильную и охладительную камеры, топку, вентиляторы, средства загрузки и разгрузки (Методические рекомендации по выбору и эффективному использованию зерносушильного оборудования, составители Г.С.Окунь, А.Г.Чижиков, Е.Л.Ревякин, М., Росинформагротех, 2006, с.36-45).

Это устройство обеспечивает сушку материала без затрат ручного труда, но не обеспечивает требуемую равномерность сушки, в частности, для селекционных и высоковлажных семян.

Эти способ и устройство по своей технической сущности наиболее близки к заявляемому и выбраны за прототип.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности сушки и качества семян и зерна.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе сушки семян и зерна, заключающемся в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, реверсируют, охлаждают и разгружают, согласно изобретению максимальная длительность периода реверсирования агента сушки определена по формуле:

а минимальная по формуле:

где τmin, τmax - максимальная и минимальная длительность периодов реверсирования соответственно, мин;

τ0 - длительность остановки материала, мин;

ω - максимальная влажность семян (зерна), %;

θ - температура нагрева семян (зерна), °С;

СЗ, СВ - теплоемкость семян (зерна) и агента сушки соответственно, кДж/кг·°С;

θт.р - температура семян (зерна) при "точке росы", °С; θт.р≈tт.p.

tот - температура отходящего агента сушки, °С;

q - удельная подача агента сушки, кг/кг·ч;

tт.p - температура «точки росы»;

кроме того, материал перемещают непрерывно или периодически при τmin≤τ0≤τmax.

Поставленная техническая задача достигается также тем, что в устройстве для сушки семян и зерна, содержащем загрузочный бункер, сушильную и охладительную камеры, топку, вентиляторы, средства загрузки и разгрузки, согласно изобретению сушильная камера снабжена воздушными полостями, подключенными к диффузору агента сушки и клапанами с возможностью осуществления реверса агента сушки.

Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что новым в способе является то, что максимальная длительность периода реверсирования агента сушки определена по формуле:

а минимальная по формуле:

Кроме того, материал перемещают непрерывно или периодически при τmin≤τ0≤τmax.

Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что новым в устройстве является то, что сушильная камера снабжена воздушными полостями, подключенными к диффузору агента сушки, и клапанами, с возможностью осуществления реверса агента сушки.

Кроме того, наружные стены воздушных полостей выполнены из теплоизолированного материала, а сами полости подключены к средствам накопления и разгрузки минеральных и растительных примесей, выносимых агентом сушки из слоя.

Заявленный способ может быть осуществлен только в предлагаемом устройстве, что говорит о соблюдении принципа «единство изобретения».

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 и 2 изображены схемы устройства; на фиг.3 и 4 - схемы реверса агента сушки.

Устройство для сушки семян и зерна содержит разгрузочную нория 1, распределитель зерна 2, загрузочный бункер 3, разравнивающий шнек 4, сушильную камеру 5, диффузор 6 сушильной камеры 5, охладительную камеру 7, разгрузочную камеру 8, разгрузочный шнек 9, загрузочную норию 10, вентилятор 11 охлаждения, вентилятор 12 агента сушки, топку 13, воздушную полость 14, воздушный канал 15, клапаны 16, 17 и 18, бункер отходов 19, средство отгрузки отходов 20.

Способ осуществляется следующим образом.

Материал загружают, гравитационно перемещают сверху вниз непрерывно или периодически, вентилируют агентом сушки, реверсируют, охлаждают и разгружают.

Устройство работает следующим образом.

Норией 10 загружают влажный материал в загрузочный бункер 3, разравнивают шнеком 4, реверсируют агентом сушки в сушильной камере 5, охлаждают в камере 7. Высушенный материал разгружают в камеру 8 и шнеком 9 подают в норию 1. Распределителем 2 направляют материал на рециркуляцию или в резервный бункер. Агент сушки готовят в топке 13, через диффузор 6 нагнетают поочередно в воздушную полость 14 и воздушный канал 15, наружный воздух вентилятором 11 нагнетают в охладительную камеру 7.

Максимальная продолжительность периода реверса τmax определяется безопасным прогревом материала. С.Д.Птицыным предложена формула для определения предельно допустимой температуры нагрева семян t3 при сушке

где ω - максимальная влажность семян, %;

τ - длительность экспозиции, мин.

Эту формулу целесообразно взять за основу при нахождении функциональной связи между максимальной длительностью периода реверса, влажностью и температурой нагрева материала.

Действительно, когда при величине τ материал нагревается до предельно допустимой температуры t3, то приходится снижать температуру агента сушки, поэтому следует ограничить величину τ≤τmax.

Максимальную длительность периодов реверса можно определить из видоизмененной

где θ - температура нагрева семян, °С; причем θ=t3-1,5…2°С.

При реверсионной сушке пограничные слои семян со стороны агента сушки последовательно нагреваются до θ и охлаждаются до θт.р (где θт.р - температура «точки росы»). Таким образом, длительность воздействия на пограничные слои семян горячим агентом сушки сокращается по сравнению с сушкой при односторонней продувке в τcmax раз, где τc - длительность сушки. В соответствии с этим согласно (1) возрастает величина θ для реверсионной сушки.

Нагрев семян до θ и охлаждение до θт.р в пограничных слоях безусловно выполняется в период постоянной скорости сушки материала, когда средняя температура семян не существенно превышает θт.р. При этом температура отходящего агента сушки tот несколько выше температуры θт.p (t≈θт.р+2…3°С). Следовательно, τmin является минимальной величиной, при которой пограничные слои охладятся до θт.р, и может быть записана

При снижающейся скорости сушки семян (для пшеницы с 20 до 14%) пограничные слои семян охлаждаются при реверсе до более высокой температуры относительно θт.р, но это не влияет на выбор температуры агента сушки, так как термостойкость семян существенно возрастает.

При остановке слоя, который необходим, если на выход сушилки поступает недосушенный материал, длительность периода остановки τ0 должна быть менее τmax, так как в этом случае может из-за кондуктивного нагрева снизится качество семян и зерна.

По предварительным данным длительность остановки не должна превышать 80% τmax, исходя из того, что кондуктивным нагревом зерну передается 20…25% теплоты от ее общего количества, т.е. τmin≤τ0≤τmax.

Сушильная камера содержит воздушные полости, через которые осуществляется реверс агента сушки, причем наружные стенки этой полости выполнены из теплоизоляционного материала. Это способствует снижению потерь теплоты и дает возможность использования этих полостей для улавливания растительных и минеральных примесей, вынесенных агентом сушки из слоя (на внутренней стенке полостей исключено образование конденсата и, как следствие, налипание отходов). По мере накопления отходы из бункеров отхода отгружают. В устройстве бункера отходов предусмотрены соответствующие средства отгрузки.

Пример.

Рассчитаем τmin, τmax и эффективность сушки с реверсивной продувкой по сравнению с сушкой при односторонней продувке.

Примем: на сушку поступают семена пшеницы исходной влажностью ω=25% с отклонением влажности ±3% (что характерно для селекционных семян), удельная подача агента сушки составляет q=3 кг воздуха/кг материала·ч, температура и относительная влажность φo наружного воздуха соответственно t0=20°C и φ0=75%, предварительно примем температуру агента сушки ta.c.=65°С, при этом температура "точки росы" по J-d-диаграмме составляет tт.p=21°С.

Согласно I-d-диаграмме температура отходящего агента в первом периоде сушки (с 25 до 20%), который является определяющим для расчета ta.c., влагосодержания наружного воздуха и отходящего агента сушки, составят соответственно tот=tт.p+3°С=24°С, d1=8 г/кг и d2=18 г/кг.

Расчет.

Количество испаренной влаги при сушке зерна с исходной влажностью ω1=25% до кондиционной ω2=14% составляет:

Длительность сушки при односторонней продувке составит:

где d1, d2 - влагосодержание поступающего и отходящего агента сушки, кг/кг.

Предельно допустимая температура нагрева семян tз при этом составит:

Температуру нагрева семян при односторонней продувке примем:

θ=tз-1,5…2,0°C=37°C,

а температуру агента сушки

ta.c.=37+25=62°C

Для реверсивной сушки, предварительно принимая τmax=60 мин, согласно (1) получим tз'=45°С.

Температуру нагрева семян при реверсивной продувке примем θ2=tз'-1=44°C.

Окончательно получаем по (2) τmax≈70 мин.

Величина τmin по (3) составит

где θот=tт.p+3°C.

Температура агента сушки при реверсивной продувке составит

Реверс агента сушки обеспечивает качественную подготовку семян, а повышенная температура нагрева семян обусловливает более высокую температуру агента сушки, так как для шахтных и колонковых зерносушилок ta.c.=θ+25…30°C, а при ta.c.>45°C повышение ta.c. на 1°С приводит к увеличению производительности на 3%, то эффективность реверсивной сушки составит Э=(70-62)·3=24%.

1. Способ сушки семян и зерна, заключающийся в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, реверсируют, охлаждают и разгружают, отличающейся тем, что максимальная длительность периода реверсирования агента сушки определена по формуле

а минимальная по формуле

где ω - максимальная влажность семян (зерна), %;
τmax, τmin - максимальная и минимальная длительности периодов реверсирования соответственно, мин;
τ0 - длительность остановки материала, мин;
θ - температура нагрева семян (зерна), °C;
СЗ, СВ - теплоемкость семян (зерна) и агента сушки соответственно, кДж/(кг·°C);
θт.р - температура семян (зерна) при температуре "точки росы", °C;
tот - температура отходящего агента сушки, °C;
q - удельная подача агента сушки, кг/(кг·ч);
tp - температура "точки росы".

2. Способ сушки семян и зерна по п.1, отличающийся тем, что материал перемещают непрерывно или периодически при τmin≤τ0≤τmax.

3. Устройство для сушки семян и зерна, содержащее загрузочный бункер, сушильную и охладительную камеры, топку, вентиляторы, средства загрузки и разгрузки, отличающееся тем, что сушильная камера снабжена воздушными полостями, подключенными к диффузору сушильной камеры, и клапанами с возможностью осуществления реверса агента сушки.

4. Устройство для сушки семян и зерна по п.3, отличающееся тем, что стенки воздушных полостей выполнены из теплоизоляционного материала, а сами полости подключены к средствам накопления и разгрузки минеральных и растительных примесей, выносимых агентом сушки из слоя материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнической технологии сушки самых разнообразных сыпучих материалов. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к устройствам для сушки зерна. .

Изобретение относится к сушке сыпучих материалов, например в перерабатывающей промышленности для сушки древесных опилок или других целлюлозосодержащих материалов.

Изобретение относится к устройствам для сушки сыпучих материалов, например, гранулированных и сыпучих материалов, в частности строительных, и может найти применение в химической, фармацевтической, пищевой, комбикормовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для сушки в микроволновом поле сыпучих диэлектрических материалов и может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области утилизации отходов и предназначено, в частности, для сушки органических масс, в том числе кухонных и пищевых отходов, других биомасс, в том числе тех, которые содержат остатки упаковки, салфетки, соломинки для питья и т.п.

Изобретение относится к технике сушки сыпучих материалов и может быть использовано на горно-обогатительных предприятиях при переработке минерального сырья и в других отраслях промышленности.

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

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для сушки зерна. .

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой, химической, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к подготовке зерна к помолу. .
Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для консервации отвалов промышленных и бытовых отходов. .

Изобретение относится к устройствам для разделения зерна и других сыпучих материалов воздушным потоком. .
Изобретение относится к области мукомольно-крупяной промышленности и может быть применено преимущественно на мельницах. .
Изобретение относится к области мукомольно-крупяной промышленности и может быть применено преимущественно на мельницах. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для сушки зерна. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для очистки зерна и подсолнечных семян, а также для их калибровки и сортировки. .

Изобретение относится к мукомольному производству, в частности к подготовке зерна пшеницы к помолу. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в растениеводстве, овощеводстве, плодоводстве, зеленом строительстве, лесном хозяйстве. .
Наверх