Способ сушки семян в плотном слое



Способ сушки семян в плотном слое

 


Владельцы патента RU 2493511:

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

Способ сушки может быть использован в сельском хозяйстве, преимущественно для селекционных семян. Способ сушки семян заключается в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от длительности процесса, сушат, охлаждают и разгружают. Предельно допустимую температуру нагрева семян определяют по формуле Θ n . q = 23,5 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 100 + С в ω 1 ω 2 100 ω 2 η u c + 20 10 lg τ где θn.q - предельно допустимая температура нагрева семян, °C; 23,5 - допустимое теплосодержание семян, ккал/кг; 0,37 - теплоемкость сухих семян, ккал/кг °C; ω1, ω2 - начальная и конечная влажность семян, %; ηuc - часть теплоты, пошедшая на испарение влаги; Cв - теплоемкость влаги, ккал/кг °C, τ - время, мин. Использование изобретения позволит повысить эффективность сушки селекционных семян. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

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

Известен способ сушки семян активным вентилированием, при котором семена загружают, продувают наружным воздухом, по достижении кондиционной влажности разгружают, (М.А. Теленгатор, B.C. Уколов, В.М. Цециновский. Обработка семян зерновых культур, «Колос», М., 1972, с.33).

Такой способ сушки широко распространен в практике обработки селекционных семян, однако он малопроизводителен и зависит от погодных условий.

Известен способ сушки семян, по которому материал загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от исходной влажности и длительности процесса, сушат, охлаждают и разгружают. (В.Ф. Самочетов, Г.А. Джорогян, Зерносушение, «Колос», М., 1970, с.199).

Этот способ широко применяется в сельском хозяйстве, однако для селекционных семян он применяется ограниченно, так как предельно допускаемая температура нагрева семян, определенная по этому способу при влажности семян более 20…21% завышена. На практике семена сушат при температуре нагрева на 8-10°C ниже предельно допустимой, определенной для известного способа, что снижает эффективность сушки. (С.Д. Птицын, Зерносушилки, Машгиз. М., 1962, с.49-52).

Этот способ наиболее близок к заявленному и принят за прототип.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности процесса сушки селекционных семян.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе, заключающимся в том, что семена загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от длительности процесса, сушат, охлаждают и разгружают, согласно изобретению, предельно допустимую температуру нагрева семян, определяют по формуле

Θ n . q = 23,5 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 100 + С в ω 1 ω 2 100 ω 2 η u c + 20 10 lg τ ,

где 23,5 - допустимое теплосодержание семян, ккал/кг;

0,37 - теплоемкость сухих семян, ккал/кг °C;

ω1, ω2 - начальная и конечная влажность семян, %;

ηuc - часть теплоты, пошедшая на испарение влаги;

τ - время, мин;

Cв - теплоемкость влаги, ккал/кг °C;

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг.1 изображена схема селекционной сушилки СЛБ-0,3×2.

Схема включает сушильную камеру 1, диффузор 2, решетку 3, пульт управления 4, заслонки 5, вентилятор 6, калорифер 7, секции 8 сушильной камеры.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют исходную влажность семян, по массе семян в сушильной камере и конечной влажности оценивают ориентировочную длительность сушки, рассчитывают влагосъем и предельно допустимую температуру нагрева семян. Согласно этой температуре устанавливают температуру агента сушки, высушивают, охлаждают и разгружают материал.

Работу сушилки осуществляют следующим образом.

В сушильную камеру 1 загружают семена, выравнивают слой во всех четырех секциях, включают вентилятор 6, заслонками 5 устанавливают заданный расход сушильного агента, включают калорифер 7 и с пульта 4 устанавливают заданную температуру агента сушки ta.cn.q+2…3°C включением соответствующих секций калорифера. Окончательную температуру агента сушки устанавливают изменением его расхода.

С.Д. Птицыным получена эмпирическая формула для определения допустимой температуры нагрева семян:

t c = Q c C , ( 1 )

где Qc - допустимое теплосодержание семян, ккал/кг;

C - теплоемкость семян, ккал/кг °C.

C = 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 100   к к а л / к г   o С ,

где ω1 - начальная влажность семян, %; 0,37 - теплоемкость сухих семян, ккал/кг °C.

Для решения уравнения (1) необходимо знать лишь влажность семян, так как величина Qc при полном сохранении всхожести по данным опытов С.Д. Птицыным принята Qc=23,5 ккал/кг.

Эта формула справедлива для времени экспозиции равном 90 мин. Для общего случая С.Д. Птицыным получена формула

t c = 2350 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 + 20 10 l g τ ( 2 )

где τ - длительность экспозиции, мин.

Эта формула нашла широкое применение в зерносушильной практике, как у нас, так и за рубежом. (С.Д. Птицын, Зерносушилки, Машгиз, М., 1962, с.49-52)

Однако при сушке ценных сортов семян, в частности, селекционных при повышенной влажности (более 20…21%) значение tc по (2) снижают на 8…10°C, так как расчет tc по (2) дают завышенную величину и не гарантируют качество семян.

Это объясняется тем, что она получена для условий «чистого» теплообмена, не осложненного различными физико-химическими процессами, в частности испарением влаги. С.Д. Птицын вывел (2) на основе нагрева семян различной влажности, помещенных в латунные сосуды, а те в свою очередь располагали в водяной бане

Однако сушка происходит при одновременном развитии процесса нагрева и испарении. Вследствие того, что на испарение влаги требуется тепло, теплоемкость возрастает, а температура влажных семян будет ниже. Для упрощенных расчетов можно пользоваться понятием «кажущейся» теплоемкости Cэ. которая имеет составляющую испарения Cuc (А.И. Орлов, Исследование кондуктивного и конвективного нагрева в процессе сушки семенного зерна, автор. диссерт. на соискание ученой степени канд. техн. наук, М, 1970, с.14).

Cэ=C+Cuc,

где C u c = C в л ω 1 ω 2 100 ω 2

Выражение C л ω 1 ω 2 100 ω 2 представляет собой приращение теплоемкости семян за счет испаренной влаги, но поскольку не вся испаренная влага используется на это приращение, то в окончательном виде имеем

C л ω 1 ω 2 100 ω 2 η u . c ,

где Cэ, C, Cuc - кажущаяся теплоемкость, теплоемкость семян и приращение теплоемкости семян, ккал/кг °C (ккал здесь употреблены в связи с тем, что входит в (2);

ηuc - доля теплоты, пошедшая на испарение влаги.

Величину ηuc можно найти приняв nucнаг=1 и К o = η c η н а ч , тогда получим

η u c = K o K o + 1

Ко - число Коссовича, характеризующее отношение количества теплоты, затраченной на испарение влаги из семян ηuc, к количеству теплоты пошедшему на их нагрев, ηнаг.

С увеличением продолжительности сушки значения Ко возрастают, т.к. при сушке снижается доля первоначальных затрат на нагрев семян в общих затратах теплоты, при этом все большая часть теплоты будет затрагиваться на испарение влаги.

Число Коссовича увеличивается с ростом начальной влажности семян. Высокие значения Ко при низкой температуре сушильного агента объясняются малыми затратами теплоты на нагрев семян (Значения числа Ко приводятся в специальной литературе, например В.Ф. Сорочинский, Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждения зерна на основе интенсификации тепломассобменных процессов, диссерт. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук, М. 2003, с.162).

Величина числа Коссовича (Ко)
Температура сушильного агента, °C Продолжительность сушки, мин
30 45 135 210 380
20 25 20 25 20 25 20 25 20 25
35 4 5 5 7 6,5 8 8 11 9 14
40 3 4 4 6 6 7,5 7 9 8 12
45 1,5 3 3,5 4 5 6 7 8 6 10
50 1 2 2 3 3,5 5 6 - - -

Пример 1.

Определим длительность сушки, число Коссовича Ко и ηuc

Высушивали семена пшеницы исходной влажностью ω1=22% до конечной ω2=14% с объемной массой γ=750 кг/м3 в одной камере селекционной сушилке СЛ-0,3×2 с площадью решает F=1 м2, высота слоя семян h=0,2 м. Температуру агента сушки примем ta.c.=45°C, его скорость V=0,4 м/с. Примем удельные затраты тепла на испарение 1 кг влаги q=5,45 МДж/кг (~1300 ккал/кг), что характерно для сушилок плотного слоя.

Количество семян в камере сушилке, составит

G=Fhγ=1·0,2·750=150 кг.

Количество испаренной влаги составит

W ¯ = G ( ω 1 ω 2 ) 100 ω 2 = 150 8 86 14,9 к г .

Расход агента сушки составит

Qa.c.=F·V·3600=1·0,4·3600=1440 м3

Количество тепла, подаваемое на сушку составит

Qт=(ta.c-t0)Qa.c.·ca.c·ρв=25·1440·1·1=36·103 кДж/ч

где ta.c - температура агента сушки, °C;

t0 - температура наружного воздуха, t0=20°C;

Са.с - теплоемкость агента сушки, ca.с=1 кДж/кг °C;

ρв - плотность агента сушки, ρв=1 кг/м3.

Количество тепла, необходимое для испарения 14,9 кг влаги, составит

Q т ' = q W ¯ = 76,3 10 3 к Д ж

Расчетная длительность сушки составит

τ = Q т 1 Q т = 76,3 10 3 36 10 3 = 2,1 ч

Число Ко составит 5, а ηuc=0,83

Пример 2. Расчет θnq и ta.c

Величина Θnq составит

Θ n q = Q c C c + C в ω 1 ϖ 2 100 ω 2 η u c + 20 lg τ

Θ n q = 23,5 0,37 ( 100 22 ) + 22 100 + 1 ( 8,1 0,83 86 ) + 20 21 40 o C

Температура агента сушки в плотном слое недолжна быть выше θnq не более чем на 3°C, т.е. ta.c≤43°C.

По известному способу имеем

Θ n . q = 2350 0,37 ( 100 22 ) + 22 + 20 21 = 45 o C и ta.с=48°C

Эта температура агента сушки ta.c=48°C является для селекционных семян завышенной, на практике принимают ta.c=35°C, т.е. на 10°C ниже. Достоверное определение Θn.q и ta.c позволит осуществить безопасную сушку повысить безопасную температуру ta.c, что в свою очередь снизит время сушки на 15…20%.

Способ сушки семян, заключающийся в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от длительности процесса, сушат, охлаждают и разгружают, отличающийся тем, что предельно допустимую температуру нагрева семян определяют по формуле
Θ n . q = 23,5 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 100 + С в ω 1 ω 2 100 ω 2 η u c + 20 10 q τ ,
где θn.q - предельно допустимая температура нагрева семян, °C;
23,5 - допустимое теплосодержание семян, ккал/кг;
0,37 - теплоемкость сухих семян, ккал/кг °C;
ω1, ω2 - начальная и конечная влажность семян, %;
ηuc - часть теплоты, пошедшая на испарение влаги;
Cв - теплоемкость влаги, ккал/кг °C;
τ - время, мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам и способам нагрева и может быть использовано для сушки преимущественно внутренней поверхности длинномерных труб. .

Изобретение относится к химико-технологическим процессам и может быть использовано при сушке влажной гранулированной сажи с применением отходящих газов процесса сажеобразования в качестве топлива.

Изобретение относится к технике сушки сыпучих зернистых материалов с использованием горячего воздуха и может быть использовано в области сельского хозяйства для сушки зерна.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано в лесной промышленности для повышения эффективности сушки древесины, в сельском хозяйстве для сушки овощей, в медицинской промышленности для сушки препаратов.

Изобретение относится к устройствам тепловой обработки термочувствительных материалов, например зерна. .

Изобретение относится к способам определения продолжительности конвективной сушки дисперсных продуктов при смене температурного режима и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также в научных исследованиях при разработке новой технологии и техники сушки.

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности, в частности к технологии сушки пиломатериалов. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к технологиям и техническим средствам первичной подработки неочищенных корней и корневищ солодки в качестве исходного лекарственного и технического сырья ряда отраслей промышленности.

Изобретение относится к способу сушки пиломатериалов и сушилке для пиломатериалов и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при сушке различных пород древесины.

Изобретение относится к способам управления сушкой зерна и семян и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в системе хлебопродуктов и хранения зерна и смежных отраслях промышленности. Способ управления процессом сушки зерна электроактивированным воздухом в качестве агента сушки заключается в том, что контролируют начальную и текущую влажность зерна, температуру и относительную влажность атмосферного воздуха, регулируют относительную влажность воздуха, подающегося в зерновой слой, управляют работой источника аэроионов. Работой источника аэроионов управляют по критерию минимума времени сушки зерна, выбирая один из двух режимов - с постоянной концентрацией аэроионов в агенте сушки, с циклическим изменением концентрации аэроионов в агенте сушки, который выбирают в зависимости от состояния зерна и характеристик агента сушки, при этом концентрация аэроионов не превышает 3,5·1010 м-3, а продолжительность циклов включения источника аэроионов находится в диапазоне 5-60 мин и зависит от культуры. Изобретение должно обеспечить повышение интенсивности сушки, снижение удельных энергозатрат на процесс сушки. 5 ил.

Способ и пропариватель предназначены для производства круп в мукомольно-крупяной промышленности. Для гидротермической обработки зерно предварительно прогревают, пропаривают и сушат в вертикальном пропаривателе непрерывного действия и охлаждают. Зерно увлажняют, постоянно перемешивают и обрабатывают восходящим потоком пара. При перемешивании зерно приводят в псевдовзвешенное состояние. Зерно перемещается под действием гравитационных сил. После обработки зерно выгружают. Процесс проводят в течение 4-10 минут при давлении 0,05-0,15 МПа. Пропариватель содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с загрузочным патрубком 2, штуцерами вывода отработанного пара 3 и подачи воды 4 в верхней части, патрубок выгрузки зерна 5 в нижней части, разгрузочное устройство 11. Ворошитель включает вертикальный вал 7 с несколькими рядами лопастей 10 в виде по меньшей мере двух пластин в каждом ряду. Вал установлен в опорах 8 по оси корпуса и соединен с приводом 9. Несколько рядов пластин 6 отражателя закреплены радиально на внутренней поверхности корпуса с возможностью перемещения между их рядами лопастей ворошителя. Плоскости лопастей ворошителя в направлении вращения образуют угол 30-50°, пластины отражателя закреплены с обратным углом. Приспособление для подачи и распределения пара 12 установлено над разгрузочным устройством. Изобретение обеспечивает сокращение длительности технологического процесса и повышение выхода готовой продукции. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Данное изобретение относится к способу сушки влажного вещества в виде частиц, а высушенное вещество в виде частиц представляет собой белый минерал, имеющий яркость Ry, по меньшей мере, 65%, который образуется посредством сушки в сушилке с непосредственным нагревом перегретым паром, при котором вводят, по меньшей мере, один поток (1) влажного вещества в контакт с перегретым паром (6) внутри, по меньшей мере, одной сушильной камеры (40) со смесительной системой и выпускают высушенное вещество в качестве, по меньшей мере, одного потока (10) продукта для получения высушенного вещества. Также изобретение относится к применению способа, получению белого минерала и его применению. Изобретение должно обеспечить эксплуатацию описанного способа в сушильной системе на оптимальном уровне температуры без значительного увеличения габаритов, без введения сложных поверхностей теплообменника, исключение использования сепаратора, что исключает падение давления. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 пр.

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий строительной керамики (кирпич, дренажные трубы и т.п.). В процессе сушки к одному из торцов произвольно выбранного кирпича из партии кирпичей, размещенных в сушилке, подводят импульсный источник ультразвука, а к противоположному торцу того же кирпича подключают приемник ультразвука, возбуждают в источнике ультразвука импульсные ультразвуковые колебания и непрерывно определяют интервалы времени τ прохождения каждым импульсом ультразвука расстояния от одного торца упомянутого кирпича до другого торца того же кирпича. Определяют скорость изменения упомянутых интервалов d τ d t в процессе времени сушки путем дифференцирования длительности интервалов τ по времени t. До наступления первого минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 1 температуру теплоносителя линейно повышают со скоростью 30-35 град/ч. После наступления первого минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 1 до наступления максимального значения интервала τ=max вновь изменяют скорость нарастания температуры теплоносителя и устанавливают ее в диапазоне 5-6 град/ч. После наступления второго минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 2 вновь линейно изменяют температуру теплоносителя и устанавливают ее в диапазоне 8-10 град/ч. По истечении 2,5-3 ч подъема температуры стабилизируют температуру теплоносителя на достигнутом уровне, при этом в процессе сушки кирпичей производят непрерывное измерение влагосодержания в кирпиче и выдерживают упомянутое стабилизированное значение температуры до достижения заданного конечного влагосодержания, после чего сушку прекращают. Технический результат изобретения - снижение времени сушки, отсутствие трещин и увеличение средней плотности и прочности при сжатии у кирпича, прошедшего сушку по заявляемому способу. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а также к химической и пищевой отрасли. Способ утилизации газов в сушильной установке включает сжигание топлива в камере сгорания, подачу продуктов сгорания в сушильную камеру и рециркуляцию продуктов сгорания. Часть продуктов сгорания после сушильной камеры направляют в отводной газоход и удаляют в атмосферу с предварительным охлаждением и отделением конденсата, а другую часть направляют в контур рециркуляции, где также происходит конденсация водяных паров с их удалением, причем управление этими потоками продуктов сгорания происходит автоматически, в зависимости от показаний газоанализатора, которым измеряют содержание кислорода в контуре рециркуляции. Устройство для утилизации газов в сушильной установке включает теплообменник, конденсатор, газоходы, причем в контур рециркуляции включены конденсатор-экономайзер, в нижней части которого находится резервуар для сбора конденсата, и рекуперативный теплообменник для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания. Предлагаемые способ и устройство предназначены для снижения тепловых потерь в процессе сушки, а также уменьшения загрязнения окружающей среды за счет частичного удаления газообразных продуктов сгорания вместе с конденсатом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх