Экспериментальное исследование сушки зерна электроактивированным воздухом Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 631.563.2:66.047.45-933.5:631.576.331.2

А.Н. Васильев, доктор технических наук Д.А. Будников, кандидат технических наук ГНУ ВИЭСХ Н.Н. Г рачёва, ассистент ФГБОУ ВПО АЧГАА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СУШКИ ЗЕРНА ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННЫМ ВОЗДУХОМ

Существует много способов применения

электротехнологий в процессе послеуборочной обработки зернового материала с целью снижения потерь урожая и стоимости обработки. Одним из вариантов внешних воздействий, за счёт которых возможно снизить энерго мкость и увеличить производительности сушки зерна, в том числе и активным вентилированием с учетом адаптационных реакций зерновки на внешнее воздействие, является циклическое электротехнологическое

воздействие.

В ходе настоящей работы был поставлен и проведен эксперимент по использованию электроактивированного воздуха (ЭАВ) для сушки зерна с целью получение кривых сушки при изменяющихся независимых факторах. В качестве независимых факторов приняты начальная влажность зерна (№н, %), температура агента сушки (Т, 0С), скорость агента сушки в зерновом слое (V, м/с) при этом концентрация аэроионов в агенте сушки (Q, 1/(м3ч) принималась постоянной.

Анализ графиков показывает, что применение электроактивированного воздуха позволяет увеличить скорость сушки зерна активным вентилированием, при этом эффективность зависит от исходной влажности зерна, температуры и скорости агента сушки. Так же существенным является циклическое применения воздействия ЭАВ в процессе сушки, что снижает энергозатраты по сравнению с постоянным воздействием аэроионов и учитывает реакции зерновки как биологического объекта, приводящее к интенсификации процесса сушки.

Ключевые слова: сушка, зерно, влажность, циклические режимы, кондиционная влажность,

электроактивированный воздух, концентрация аэроионов, подогрев, пшеница, кривые сушки, озоновоздушная смесь, термопары.

Для снижения энергоёмкости и увеличения производительности сушки зерна, в том числе и активным вентилированием, используют озон [1]. Суть способа заключается в том, что сушку зерна осуществляют с использованием озоновоздушной смеси. При этом продувку зерна данной смесью осуществляют в интервале влажности зерна 16...22% при температуре теплоносителя не более 35.40 0С. В интервале влажности вне указанных пределов теплоноситель о+оном не насыщают, а температуру агента сушки устанавливают в соответствии с технологическими требованиями.

Указанный способ даёт эффект, но требует исполь+ования о+онаторов, что накладывает дополнительные требования по бе+опасности производства. Кроме того, не используются особенности зерна, как биологического продукта. Когда за счёт адаптационных реакций зерновки на внешнее во+действие удаётся сни+ить энерго+атраты на сушку. Одним из вариантов внешних воздействий, обеспечивающих такую реакцию, является 160

There are many method of applications of electrotechnologies in process послеуборочной processings of a grain stuff for the purpose of decrease in losses of a crop and processing cost. One of variants of choronomic influences for which account probably to reduce power consumption and to increase productivity of drying of grain including awake venting taking into account adaptable reactions зерновки on choronomic influence, is cyclic electrotechnological influence.

During the present work experiment on use of electroactivated air (EAA) for grain drying on purpose reception of curves of drying has been supplied and made at changed independent factors. As independent factors are taken over initial humidity of grain (Wh, %), temperature of the agent of drying (T, 0C), speed of the agent of drying in grain bed (v, km/s) thus concentration of aeroions in the agent of drying (Q, 1 / (м3ч) it was taken over by a constant.

The analysis of graphs shows that application of electroactivated air allows to increase speed of drying of grain awake venting thus efficacy depends on initial humidity of grain, temperature and speed of the agent of drying. As essential is cyclic applications of influence EAA in the course of drying that reduces power inputs in comparison with constant influence of aeroions and considers reactions зерновки as the biological object, leading to an intensification of process of drying.

Key words: drying, grain, humidity, cyclic modes,

кондиционная the humidity, electroactivated air, concentration of aeroions, preheating, wheat, curve drying, озоновоздушная an admixture, thermocouples.

циклическое электротехнологическое воздействие [2,3,4]. Показано, что эффект от применения электротехнологии может быть выше, если мощность внешнего воздействия будет невысокой [5].

Материал и методы исследований

На основании данных положений был поставлен и проведен эксперимент по использованию

электроактивированного воздуха (ЭАВ) для сушки зерна [6]. Целью эксперимента было получение кривых сушки зерна при изменяющихся независимых факторах. В качестве независимых факторов приняты начальная влажность зерна (Шн, %), температура агента сушки (&, 0С), скорость агента сушки в зерновом слое (V, м/с).

Величина концентрации аэроионов в агенте сушки (О, 1/(м3ч) принималась постоянной. При

циклическом во+действии аэроионов на +ерновой слой принято соотношение времени действия ко времени сушки бе+ аэроионов 5мин./5мин. Предварительный

эксперимент проводился для следующего сочетания факторов (табл. 1)

Таблица 1 - Сочетания факторов

W, % Т, 0С v, м/с

16 20 0,5

16 20 1

16 35 0,5

16 20 1

24 20 0,5

24 20 1

24 35 0,5

24 35 1

Проводился сравнительный эксперимент, когда зерно сушили по традиционной технологии, без во+действия аэроионов, с постоянным во+действием аэроионов, с циклическим воздействием аэроионов. Эксперимент проводили на лабораторной установке, толщина зернового слоя в которой составляла 8 см, но объём зерна был достаточен для взятия проб на определение влажности. В процессе

а)

Время, ч

в)

экспериментальных исследований контролировали температуру теплоносителя и с помощью регулировки напряжения на нагревательных элементах калориферной установки поддерживали её величину на заданном уровне. Так же, с помощью термопар, контролировали температуру нагрева зерна и температуру в межзерновом пространстве [7,8]. Термопары были подключены к измерительным блокам National Instruments 9211. Данные передавались на ПК посредством подключения к роутеру по стандарту RY45. Сигналы с термопар обрабатывали с помощью программного обеспечения NI Signal Express Lab View [9]. После измерений формировали данные в виде таблиц Ms Excel. Во время эксперимента прои+водилась выборка +ерна через каждые 30 минут для измерения влажности по ГОСТ 13586.5-93 [10].

В результате проведения эксперимента получены кривые сушки зерна, некоторые из которых приведены на рисунке 1.

б)

Время, ч

г)

а) - исходная влажность зерна 16%, температура агента сушки 200С, скорость воздуха 0,6 м/с; б) - исходная влажность зерна 16%, температура агента сушки 340С, скорость воздуха 0,6 м/с; в) - исходная влажность зерна 24%, температура агента сушки 200С, скорость воздуха 0,6 м/с; г) - исходная влажность зерна 24%, температура агента сушки 340С, скорость воздуха 0,6 м/с; 1- сушка без аэроионов; 2 - сушка при постоянной концентрации аэроионов; 3 - сушка при циклическом

изменении концентрации аэроионов

Рисунок 1 - Кривые сушки зерна при различных вариантах применения ЭАВ

Анализ графиков показывает, что применение Эффективность использования ЭАВ зависит от

электроактивированного воздуха позволяет увеличить исходной влажности зерна, температуры и скорости

скорость сушки зерна активным вентилированием. агента сушки. Так на рисунке 1.а видно, что при

161

влажности зерна 16% и атмосферной температуре воздуха 200С использование ЭАВ при постоянной концентрации эффективно до влажности зерна 14,5%. При дальнейшей сушке процесс будет протекать быстрее, если использовать воздух без аэроионов. Однако, при небольшом подогреве воздуха до 340С эффективность использования для сушки ЭАВ постоянной концентрации намного выше, чем сушка воздухом (рис. 1.б). Так время сушки до

кондиционной влажности +ерна

электроактивированным во+духом в два ра+а меньше, чем по классической технологии.

При влажности +ерна 24% и исполь+овании для сушки неподогретого воздуха не даёт существенного эффекта от применения ЭАВ с постоянной концентрацией аэроионов (рис.1.в). При подогреве агента сушки исполь+ование данного способа менее эффективно, чем классический метод.

Результаты и их обсуждения

Результаты экспериментальных исследований циклических режимов использования ЭАВ подтверждают положения информационного подхода к описанию поведения зерна при сушке. Использование данных режимов даёт однозначно лучший ре+ультат по сравнению с классическим методом сушки. Да и по сравнению с режимами с постоянной концентрацией аэроионов в сушильном агенте циклический режим лучше. Влияние на скорость сушки так же +ависит от исходной влажности +ерна, температуры и скорости агента сушки. Так для исходной влажности зерна 16% и скорости агента сушки 0,6 м/с время сушки до кондиционной влажности +ерна пшеницы (14%) при классическом способе составило 2 часа. При постоянной концентрации аэроионов - 1,75 часа (минус 12,5%), а при циклической подаче аэроионов -1,2 часа (минус 40%). Для исходной влажности зерна 24% и температуре воздуха 340С время сушки до кондиционной влажности при классическом способе составило 7,5 часов. При постоянной концентрации аэроионов - 7,1 часа (минус только 5%), а при циклической подаче аэроионов - 6,5 часа (минус 13%).

Выводы1

1. Использование ЭАВ для сушки зерна активным вентилированием повышает скорость сушки.

2. Эффективность сушки +ерна при использовании ЭАВ зависит от скорости агента сушки, его температуры и влажности +ерна.

3. Использование циклических режимов и+менения концентрации аэроионов в агенте сушки даёт наибольший эффект по скорости сушки.

Литература

1. Патент РФ № 2196417 Способ сушки зерна и семян [Текст] / А.В. Голубкович, А.Г. Чижиков Бюл. №2 от 20.01.2003.

2. Васильев, А.Н. Информационный подход к описанию поведения +ернового слоя при сушке [Текст] / А.Н. Васильев // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ

им. В.П. Горячкина. Агроинженерия. - 2008. - № 3 -Часть 1 - С. 28-31.

3. Васильев, А.Н. Обоснование возможности использования электроактивированного воздуха (ЭАВ) для интенсификации сушки зерна [Текст] / А.Н. Васильев, Н.Н. Грачёва // Методы и средства повышения эффективности исполь+ования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве: сборник научных трудов. - Ставрополь, 2010. - С. 75-78.

4. Васильев, А.Н. Информационный подход к описанию предпосевной обработки зерна [Текст] /

A.Н. Васильев // Механизация и электрификация сельского хозяйства - 2008 - № 8 - С. 20-22.

.5. Васильев, А.Н. Термодинамический подход к описанию поведения семян при предпосевной обработке [Текст] / А.Н. Васильев, А.Ф. Кононенко // Переработка и хранение сельхозсырья - 2008 - № 1 -С. 30-31.

6. Васильев, А.Н. Экспериментальная установка

эксперимента по сушке +ерна активным вентилированием электроактивированным во+духом [Текст] / А.Н. Васильев, А.Ф. Кононенко,

Н.Н. Грачёва // Электротехнологии и электрооборудование в сельскохо+яйственном прои+водстве (Сборник научных трудов. Вып.6) - Зерноград, ФГОУ ВПО АЧГАА, 2007. - С. 71-73.

7. Васильев, А.Н. Косвенный контроль влажности

и температуры +ерна при сушке в плотном слое [Текст] / А.Н. Васильев // Механизация и

электрификация сельского хо+яйства - 2005 - № 3 -С. 5-7.

8. Васильев, А.Н. Электротехнология и управление при интенсификации сушки +ерна активным вентилированием [Текст] / А.Н. Васильев - Ростов-на-Дону, Терра-Принт. 2008. - 240 с.

9. Батоврин, В.К. LabVIEW. Практикум по основам измерительных технологий (+ CD-ROM) [Текст] / В.К. Батоврин, А.С. Бессонов, В.В. Мошкин,

B.Ф. Папуловский. - М.: ДМК Пресс, 2010 - 240 с.

10. ГОСТ 13586.5-93 Зерно. Метод определения

влажности [Текст] / Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. -

Минск, Межгосударственный стандарт, 1995 - С. 6874

Вестник Орел Г Ay

№5(38)

октябрь 2012

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_______________________________________________________

Редакционный совет:

Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Масалов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Золотухина О.А. (редактор)

Адрес редакции:

302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichogau@yandex.ru Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ 7ФС77-21514 от 11.07.2005 г.

Специалист регионального методического центра по УДК: Служеникина А.М. Технический редактор: Мосина А.И.

Сдано в набор 10.08.2012 г. Подписано в печать 23.09.2012 г. Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Объём 21,5 усл. печ. л. Тираж 300 экз. И+дательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы1, 19. Лицензия ЛР 7021325 от 23.02.1999 г.

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций

Содержание номера

Экономика АПК

Парахин Н.В., Прока Н.И. Адаптация механизма государственной поддержки аграрного сектора

России к условиям ВТО........................................................................2

Гуляева Т.И., Волобуева Т.А. Крестьянские (фермерские) хозяйства Орловской области: состояние

и перспективы развития....................................................................... 10

Иващук О.А., Константинов И.С., Архипов О.П. Подходы1 к созданию автоматизированной

системы управления «умными фермами».......................................................... 15

Проняева Л.И. Состояние и проблемы инновационного развития процесса воспроизводства

основного капитала в АПК..................................................................... 21

Григорьева Н.В. Приоритетные направления развития рынка труда сельских муниципальных

образований Орловской области................................................................ 26

Дармограй О.В. Влияние вступления России в ВТО на развитие сельского хозяйства............... 33

Калиничева Е.Ю., Романов А.Д. Экономическая оценка реализации ресурсного потенциала

свеклосахарной отрасли в Орловской области................................................... 36

Сидоренко О.В. Ценовая паритетность зерновой отрасли в условиях присоединения России в ВТО.. 40 Бураева Е.В. Минимальная заработная плата: роль в экономике и проблемы использования в

современной России........................................................................... 45

Карлова Е.В., Полянин А.В. Перспективные направления производства побочной продукции

сахарной промышленности...................................................................... 51

Иванова А.А. Основные направления повышения экономической эффективности свиноводства

Орловской области............................................................................ 54

Трясцина Н.Ю. Ключевые направления и вектор развития молочно-продуктового подкомплекса

Орловской области............................................................................ 59

Савкин В.И., Деулина А.В., Крыгин А.А., Ерёмин А.А. Малые формы хозяйствования -

приоритет развития аграрного сектора экономики (на примере Орловской области)................ 66

Лисютченко Н.Н. Оценка формирования и использования производственных ресурсов в отраслях

животноводства Орловской области............................................................. 72

Полухин А.А., Алпатов А.В., Ставцев А.Н. Оценка состояния, использования и воспроизводства

материально-технической базы сельскохозяйственных организаций Орловской области.............. 78

Ловчикова Е.И. Анализ состояния и использования трудовых ресурсов села как основы

обеспечения сельского хозяйства квалифицированными кадрами................................... 85

Бычкова С.И. Анализ факторов, сдерживающих формирование механизма эффективного

стратегического управления на современном этапе развития экономики........................... 90

Кравченко Т.С. Показатели экономической эффективности освоения отраслевых инноваций в

растениеводстве.............................................................................. 93

Медолазов А.С. Приоритетные направления социально-экономического развития сельских

территорий Орловской области................................................................. 100

Первых Н.А., Гришаева О.Ю. Тенденции формирования и развития трудовых ресурсов в сельском

хозяйстве Орловской области.................................................................. 105

Бухвостов Ю.В., Волков А.А. Экономико-статистический анализ инновационного потенциала

Орловской области............................................................................ 109

Зеленская И.А. Методические аспекты прогнозирования численности трудовых ресурсов в

сельской местности........................................................................... 112

Жаравина О.М. Оценка выполнения руководителями функциональных обязанностей (на примере

сельскохозяйственных организаций)............................................................ 114

Лытнева Н.А., Сысоева О.Н. Развитие инновационных методов в управлении результативностью

хозяйственных систем......................................................................... 118

Рыбалкин Д.А. Возможности инвестирования временно свободных денежных средств................. 123

Куликов И.Н. Состояние и прогноз развития плодоводства в Российской Федерации................ 126

ж ивотноводство

Гамко Л.Н., Шкурманов П.Н. Мергель и белково-витаминно-минеральный концентрат в рационах

молодняка свиней............................................................................. 130

Концевенко А.В., Концевенко В.В. Изучение особенностей остеодистрофии у коров

промышленных комплексов Белгородской области................................................. 133

Усачев К.И., Усачев И.И. Результаты исследований микробиоценоза слизистой оболочки

подвздошной кишки овец....................................................................... 135

Шкурманова Е.С. Изменения параметров роста и развития мышц у цыплят-бройлеров в 10-, 20- и

30-дневном возрасте при разном уровне обменной энергии....................................... 137

Зверева Г.П. Основные тенденции экономического развития отечественного свиноводства.......... 140

Зеленский В.О. Состояние и направления развития рынка яиц Иркутской области............... 143

Ярован Н.И., Новикова И.А. Окислительный стресс у высокопродуктивных коров при

субклиническом кетозе в условиях промышленного содержания.................................... 146

Нуриев Г.Г., Боровик Е.С. Показатели переваримости и использования питательных веществ при

включении в кормовую смесь зерна тритикале................................................... 149

Технические науки

Пичугин И.Л. Роль энергоаудита при разработке энергосберегающих мероприятий в бюджетных

организациях................................................................................. 151

Блажнов А.А. Многофункциональное производственное сооружение для фермерских и личных

хозяйств..................................................................................... 155

Васильев А.Н., Будников Д.А., Грачёва Н.Н. Экспериментальное исследование сушки зерна

электроактивированным воздухом............................................................... 160

Фомин И.Н., Суров Л.Д. Дистанционный контроль над действиями выключателей в кольцевой сети 163 Чичиланов И.И., Арженовский А.Г., Асатурян С.В. Методика и результаты диагностирования

тракторных дизелей с ГТН..................................................................... 167

Информационное сообщение К юбилею профессора Максимова Владимира Ильича............................................... 171

© ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, 2012