Способ комбинированной сушки семян и зерна



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

 


Владельцы патента RU 2559003:

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

Изобретение относится к способам комбинированной сушки семян и зерна. Осуществляют загрузку семян и зерна, гравитационное перемешивание и реверсивное продувание агентом сушки с циклами от 20 до 360 мин. В циклах поочередно используют агент сушки с повышенной t1 и пониженной t2 температурой. Температуру t2 определяют по формуле:

где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2·°C;

f - удельная поверхность зерна, м2/кг;

η - доля теплоты, пошедшая на нагрев;

θ'пд - предельно допустимая температура нагрева зерна, °C;

с - теплоемкость зерна, кДж/кг·°C;

Δθ - допустимая величина приращения температуры зерна, °C;

τ - длительность воздействия агента сушки с пониженной температурой, ч.

Обеспечивается энергосбережение при повышении интенсивности процесса. 2 ил., 2 пр.

 

Способ может быть применен в сельском хозяйстве и в системе заготовок, преимущественно на семенах повышенной влажности.

Известен способ сушки растительных материалов, согласно которому на слой воздействуют агентом сушки с периодичностью реверсии 1,5…3 ч при ее длительности 9…18 ч (Зеленко В.И. Конвективная сушка сельскохозяйственных материалов в плотном слое, Тверь, Тверская обл. книжно-журн. изд., 1998, с. 58).

Этот способ обеспечивает регламентированную (δ≤±1,5%) неравномерность сушки семян, однако достаточно малопроизводителен, так как не допускает применение повышенной температуры агента сушки.

Известен способ сушки зерна при температуре агента сушки 50…60°C, превышающей предельно допустимую нагрева зерна при сокращенных циклах реверсирования от 20 до 360 мин. Энергосбережение обеспечивается частичной рециркуляцией агента сушки или использованием отработанного агента сушки для подсушки початков кукурузы (Алейников В.И. Интенсификация процесса сушки и энергосбережение в шахтных и камерных зерносушилках: Автореф. дисс. докт. техн. наук. - Минск, 1988. - С. 42-43) (прототип).

Известный способ обеспечивает равномерность сушки, что особенно актуально для зерна повышенной влажности, но характеризуется низкой интенсивностью процесса в связи с невысокой температурой агента сушки, а энергосбережение требует существенных капитальных затрат на инфраструктуру.

Известно устройство для реверсивной сушки зерна, содержащее загрузочный бункер, сушильную и охладительную камеры, диффузор, воздушными полостями с клапанами, которыми осуществляют реверс агента сушки, топку, вентилятор, средства загрузки и разгрузки зерна (Патент РФ №2466793, 20.11.12. БИ №32). Это устройство имеет резервы энергосбережения при интенсификации процесса сушки.

Технической задачей изобретения является энергосбережение при повышении интенсивности процесса путем реализации комбинированной сушки.

Задача решается тем, что в комбинированном способе сушки семян и зерна, заключающемся в том, что семена и зерно загружают, гравитационно перемещают, реверсивно продувают агентом сушки с циклами от 20 до 360 мин, согласно изобретению, в циклах поочередно используют агент сушки с повышенной t1 и пониженной t2 температурой, причем температуру t2 определяют по формуле:

где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2·°C;

f - удельная поверхность зерна, м2/кг;

η - доля теплоты, возвращенной при охлаждении зерна;

θ′пд - предельно допустимая температура нагрева зерна, °C;

с - теплоемкость зерна, кДж/кг·°C;

Δθ - допустимая величина приращения температуры зерна, °C;

τ - длительность воздействия агента сушки с пониженной температурой, ч.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема устройства для комбинированной сушки семян и зерна; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство комбинированной сушки семян и зерна содержит загрузочный бункер 1, сушильную камеру 2, воздушную камеру 3, охладительную камеру 4, охлаждающий вентилятор 5, реверсивные каналы 6, рециркуляционный транспортер 7, разгрузочный транспортер 8, разгрузочную норию 9, диффузор 10, вентилятор 11 агента сушки, топку 12, загрузочную норию 13, датчики минимальной 14 и максимальной 15 температуры агента сушки, клапаны 16 на реверсивных каналах 6, воздушная полость 17, клапан 18 воздушной полости 17, клапана 19 воздушных камер 3. На схеме также указаны влажное зерно 20, рециркулирующее зерно 21, высушенное зерно 22.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Влажное зерно 20 норией 13 последовательно загружают в охладительную 4 сушильную 2 камеры загрузочный бункер 1, осуществляют циркуляцию зерна с загрузкой его в транспортер 7, норию 13 и т.д.

Агент сушки готовят в топке 12, вентилятором 11 нагнетают в воздушную полость 17, далее он поступает в воздушные камеры 3 и через клапаны 19 покидает устройство, при этом клапаны 16 перекрывают реверсивные каналы 6, а клапан 18 закрыт. Реверс агента сушки осуществляют открытием клапанов 6 и 18 и закрытием клапанов 19.

После подсушки зерна до кондиционной влажности устройство переводят на поточную работу - высушенное зерно разгружают на транспортер 8, подают в норию 9 и выводят из устройства.

Осциллирование (изменение температуры) агента сушки осуществляют следующим образом - по достижении максимальной или минимальной температуры агентом сушки срабатывают датчики 14 и 15 в диффузоре, при этом отключается или включается основная подача топлива, при сохранении подачи ее меньшей части.

Способ осуществляют следующим образом.

Материал загружают, гравитационно перемещают, реверсивно продувают агентом сушки, который осциллируют.

Суть комбинированного режима заключается в том, что на материал периодически воздействуют подогретым (с повышенной температурой) и слабо подогретым (с пониженной) агентом сушки и после одного или нескольких циклов осциллирования агент сушки реверсируют. В отличие от осциллирующего режима температура неподогретого агента сушки может быть повышена, это обусловлено тем, что при реверсировании вдвое сокращается время воздействия подогретого агента сушки и соответственно допустимо более высокое значение θпд.

Кроме того, воздействие на семена и зерно слабо подогретым агентом сушки, в отличие от неподогретого, при осциллирующем режиме снижает потери тепла с отходящим агентом сушки, а реверсирование агента сушки обеспечивает допустимую неравномерность по влажности высушенных семян и зерна.

Для определения температуры слабо подогретого агента сушки t2 составим тепловой баланс процесса.

Тепло, отданное зерном слабо подогретому агенту сушки, можно записать в виде:

где τ - длительность воздействия агента сушки с пониженной температурой, ч;

α - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2·°C;

Н, hп - высота слоя и пограничного слоя зерна, (hп=3dэ, d - эквивалентный диаметр), м;

f - удельная поверхность зерна, м2/кг;

η - доля теплоты, возвращенной при охлаждении зерна;

θ′пд - предельно допустимая температура зерна, θ′пдпд+Δθ.

Предельно допустимая температура зерна, при неизменных температуре и направлении агента сушки, определяется по формуле (Птицын С.Д. Зерносушилки, Машгиз, М., 1962, с. 52).

где W - исходная величина зерна, %;

τ* - длительность сушки при постоянных температуре и направлении агента сушки, мин.

Допустимую величину приращения температуры зерна при комбинированном режиме запишем:

где Δθ1, Δθ2 - приращение температуры зерна за счет осциллирования и реверсирования агента сушки, °C. Эти оба слагаемых можно определить из третьего члена выражения (2).

Величина (где τп - длительность воздействия на зерно подогретым агентом сушки), величина Δθ2≈0,5·10logτ*.

Для наиболее распространенных случаев сушки зерна τ*=60…200 мин, в случае реверса Δθ2=0,5…1,5°C, а для симметричного осциллирования Δθ1=2…3°C следовательно для комбинированного режима Δθ=2…4°C.

Тепло Q также можно записать в виде:

где с - теплоемкость зерна, кДж/кг·°C.

Приравнивая (1) и (2), после решения t2 имеем:

В диффузоре устройства размещают два датчика, ограничивающие колебания температуры агента сушки, которые передают сигнал на пульт управления топкой: при срабатывании первого датчика 15 отключается одна из двух горелок, при срабатывание второго датчика 14 - включается эта же горелка, т.е. топка работает по принципу «большой» и «малый» огонь.

Пример 1. Рассчитаем температуру слабо подогретого агента сушки и другие параметры процесса на примере сушилки СЗТ-5М, разработанной ООО «ОКБ по теплогенераторам» для реверсивной сушки семян и зерна.

Дано: семена пшеницы исходной влажностью 23% высушивают в комбинированном режиме до влажности 14%, принято α=20 Вт/м2·°C; f=1,5 м2/кг; η=0,4; с=2,0 кДж/кг·°C; θпд=42°C; Δθ=3°C; θ′пд=45°C.

Режим работы сушилки следующий: цикл реверса 0,5 ч, в нем размещают два цикла осциллирования по 0,25 ч, в случае симметричного осциллирования τ=0,125 ч.

Тогда по (4) получим t2=41°C. Величину t1 можно принять t1=(1,5…2)t2 (Шаршунов В.А., Рукшан А.В. Сушка и хранение зерна. Минск, Мисанта, 2010, с. 315-347).

Примем t1≈80°C, на эти значения температур следует настроить датчики в диффузоре сушилки.

Средняя температура агента сушки при комбинированном режиме составит ~60°C, в то время как при постоянном температурном режиме и без реверса допустимая температура агента сушки не превышает 50-55°C.

Пример 2. В лабораторной установке с диаметром кассеты 100 мм и высотой 0,25 м высушивали семена пшеницы с влажностью от 23 до 13% при следующих условиях: длительность реверса 20 мин, η цикла осциллирования по 10 мин (периоды по τ=5 мин), температура подогретого агента сушки 75°C, слабо подогретого - 35°C, скорость агента сушки - 0,5 м/с. Контрольный опыт - без осциллирования и реверсирования - проводили для тех же условий при температуре агента сушки 50°C.

Температура семян в конце опыта не превысила для всех опытов 44°C. Продолжительность опыта с комбинированным режимом сушки составила 2,5 ч, контрольного - 28,5 ч, т.е. установлено повышение интенсивности сушки на 14% и при этом затраты тепла снизились на ~15%.

Способ комбинированной сушки семян и зерна, заключающийся в том, что семена и зерно загружают, гравитационно перемещают, реверсивно продувают агентом сушки с циклами от 20 до 360 мин, отличающийся тем, что в циклах поочередно используют агент сушки с повышенной t1 и пониженной t2 температурой, причем температуру t2 определяют по формуле:

где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2·°C;
f - удельная поверхность зерна, м2/кг;
η - доля теплоты, пошедшая на нагрев;
θ'пд - предельно допустимая температура нагрева зерна, °C;
с - теплоемкость зерна, кДж/кг·°C;
Δθ - допустимая величина приращения температуры зерна, °C;
τ - длительность воздействия агента сушки с пониженной температурой, ч.



 

Похожие патенты:

Способ относится к области химической промышленности и служит для сушки гранулированных полимерных материалов и композитов на их основе. В способе энергосберегающей сушки гранулированных полимерных материалов, включающем раздельную подачу гидрофобных и гидрофильных материалов сверху вниз в коаксиальные цилиндрические камеры и поперечный продув теплоносителя через материалы, согласно изобретению теплоноситель последовательно движется в поперечном направлении через камеры 1 и 2, осуществляя сушку материала в первой камере и нагрев материала во второй.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматическом управлении процессами сушки и хранения зерновых культур, в частности зерна пшеницы, семян подсолнечника, пивоваренного солода и т.д.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ сушки семян и зерна, при котором их загружают, гравитационно перемещают сверху вниз через верхнюю, нижнюю сушильные и охладительную зоны сушки, вентилируют агентом сушки и охлаждающим газом соответственно и разгружают.

Изобретение относится к технике сушки сыпучих материалов, преимущественно, не предназначенных для пищевой промышленности. Способ сушки сыпучих углеродистых или минеральных материалов с влажностью, обеспечивающей сыпучее состояние материала, включает ввод по нескольким уровням тепла от теплоносителя в массу материала.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ сушки семян и зерна, по которому их загружают, гравитационно перемещают через сушильные и охладительные зоны, подают агент сушки в сушильную зону, циклически высушивают, разгружают или охлаждают.

Изобретение относится к способам сушки семян зерновых культур в переменном режиме и может найти применение в сельском хозяйстве. .

Изобретение относится к области химической промышленности и служит для сушки гранулированных полимерных материалов и композитов на их основе. .

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

Изобретение относится к способам сушки семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. .

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

Изобретение относится к устройствам для сушки продовольственного и семенного зерна зерновых, зернобобовых и масличных культур и может быть использовано на крупных и мелких сельскохозяйственных и зерноперерабатывающих предприятиях при подготовке зерна к хранению, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно, для сушки сыпучих материалов - песка, золы, шлаков, угля, известняков, опоковых пород, опилок, варки гипса, гажи и др.

Изобретение относится к сушке зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок, преимущественно для установок периодического действия. Способ заключается в том, что зерно загружают в устройство для сушки, где зерно перемещают, периодически воздействуют на него подогретым и неподогретым агентом сушки, высушивают и разгружают.

Способ и устройство предназначены для конвективной сушки или охлаждения дисперсных материалов, например зерна, в плотном слое и может быть использовано в сельском хозяйстве и других отраслях.

Сушилка относится к области химической промышленности и служит для сушки гранулированных полимерных материалов и композитов на их основе. Сушилка периодического действия для гранулированных полимерных материалов с адаптивным объемом рабочей камеры содержит питающий бункер, верхний затвор, рабочую камеру, нижний затвор, приемный бункер.

Изобретение относится к устройствам для сушки продовольственного и семенного зерна зерновых, зернобобовых и масличных культур и может быть использовано на крупных и мелких сельскохозяйственных и зерноперерабатывающих предприятиях при подготовке зерна к хранению, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ сушки семян и зерна, при котором их загружают, гравитационно перемещают сверху вниз через верхнюю, нижнюю сушильные и охладительную зоны сушки, вентилируют агентом сушки и охлаждающим газом соответственно и разгружают.

Изобретение относится к технике сушки сыпучих материалов, преимущественно, не предназначенных для пищевой промышленности. Способ сушки сыпучих углеродистых или минеральных материалов с влажностью, обеспечивающей сыпучее состояние материала, включает ввод по нескольким уровням тепла от теплоносителя в массу материала.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ сушки семян и зерна, по которому их загружают, гравитационно перемещают через сушильные и охладительные зоны, подают агент сушки в сушильную зону, циклически высушивают, разгружают или охлаждают.

Изобретение относится к неподвижному слойному реактору с тонкими слоями, предназначенному для применения в реакциях химической обработки, в частности для восстановления катализатора синтеза Фишера-Тропша.

Способ относится к области сельского хозяйства, в частности растениеводства. Способ осуществляют в условиях короткого вегетационного периода и недостатка суммы положительных температур.
Наверх