CC BY
50
УДК 631.558.5
Обоснование способа досушивания прессованного в рулоны льна
ШУШКОВ Роман Анатольевич, соискатель
ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
e-mail: [email protected]
КУЗНЕЦОВ Николай Николаевич, канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
e-mail: [email protected]
ОРОБИНСКИЙ Дмитрий Федорович, д-р техн. наук, профессор ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина
e-mail: [email protected]
Аннотация: применяемые способы сушки льнотресты в снопах, рулонах на конвейерных и карусельных сушилках малоэффективны из-за большой продолжительности процесса сушки, больших материальных затрат, низкого уровня механизации погрузочно-разгрузочных работ, для решения этих проблем предлагается запатентованное устройство направленное на повышение эффективности процесса сушки рулонов льна.
Ключевые слова: лен, заготовка льнопродукции, сушка рулонов льна.
В России лён всегда считался особой культурой - он кормил, лечил и согревал тело и душу. Для России лён - культура политическая. До революции марка «Русский лён» ценилась на мировом рынке так же высоко, как «французский коньяк», «индийский чай», «бразильский кофе». Льняная отрасль всегда давала в казну хороший «валютный куш».
Лён - это единственная культура, которая может в достаточных размерах культивироваться на территории нашей страны.
Вологодская область - исторический центр льноводства. Что особенно важно, здесь сохранены не только многовековые традиции, но и полный ком-
плекс предприятий по глубокой переработке льна - «от поля до прилавка», т. е. от выращивания и первичной переработки до выпуска готовых изделий.
В Вологодской области, как и во всем Северо-Западном регионе, широко используется комбайновая технология уборки льна с прессованием его в рулоны [1].
Данный способ заготовки льнотресты характеризуются большими количественными и качественными потерями. Вследствие несовершенства уборочной техники и воздействия природных факторов, механические и биологические потери в неблагоприятные годы достигают более 50 % [1].
При комбайновой уборке с внедрением пресс-подборщиков рулоны льна имеют повышенную влажность -
35...40 %, а льнозаводы принимают льнотресту с влажностью не более 20 % [2].
ную для одновременной сушки трёх рулонов.
Изобретатели В. Б. Ковалев и В. Б. Мелегов предложили другой тип сушилки, представленный на рис. 1, б.
Принцип работы этих сушилок за-
Рисунок 1. Схемы сушилок рулонов льна.
а) сушилка СЛР-3: 1 - основание решетчатое; 2 - камера сушильная.
б) сушилка Ковалева и Мелегова: 1 - днище сетчатое; 2 - прокладка;
3 - крышка нижняя; 4 - крышка верхняя; 5 - штырь конусообразный с прорезями.
Успешным решением этой проблемы может стать интенсификация процесса сушки льна в рулонах до кондиционной влажности на специализированных сушильных установках.
ключается в том, что снизу рулона подается нагретый воздух, а в верхней части организован отсос воздуха, при этом создается поток теплоносителя, которому необходимо преодолеть сопротив-
Рисунок 2. Схема устройства для сушки рулонов.
1 - основание установки; 2 - влагомер; 3 - датчик; 4 - прокалыватель; 5 - экран верхний;
6 - экран нижний; 7 - распределитель теплоносителя.
Современный российский рынок ление стеблей всего рулона, поэтому предлагает ограниченное число видов процесс сушки длится довольно просушилок для рулонов льна. должительно. Так же недостатком дан-
Так в Костроме разработали сушил- ных конструкций является наличие зон ку СЛР-3 (см. рис. 1, а), предназначен- пересушки внизу рулона [1].
Учитывая недостатки вышеуказан- скорости движения теплоносителя, ре-ных сушилок, нами предлагается новый гулируемой давлением; запатентованный способ сушки рулонов в-третьих, поверхностная влага, до-льна, направленный на повышение эф- стигнув внешней части рулона, за счёт фективности процесса сушки [1], [3]. перепада давлений быстрее уходит с по-
Рисунок 3. Схема к расчету
Предлагаемое устройство (см. рис. 2) содержит прокалыватель 4 (он же является распределителем теплоносителя), состоящий из цилиндра с продолговатыми отверстиями, в верхней части которого установлен конус для центрирования рулона, верхний и нижний экраны 5 и 6, воздуховод 7; датчик
3 влагомера 2.
Устройство работает следующим образом. В сердцевину рулона вводится распределитель теплоносителя (труба диаметром 100...250 мм, длинной
1200...1500 мм, с равномерно по высоте и диаметру изготовленными отверстиями).
Теплоноситель с заданными параметрами (температура, давление) при помощи предложенного устройства подаётся непосредственно во внутрь рулона и равномерно распределяется в нём.
Преимущество предлагаемого способа досушивания льна и устройства для подачи теплоносителя в рулон заключается в следующем:
во-первых, процесс сушки идёт интенсивнее и равномернее, т. к. просушиваемый слой тресты по диаметру одинаков и теплоноситель пронизывает слой с одинаковой скоростью;
во-вторых, поверхностная влага перемещается от центра рулона к периферии значительно быстрее и зависит от
изменения плотности рулона.
верхности рулона;
в-четвертых, контроль за изменением влажности льна в рулоне осуществляется влагомером 2, что позволяет своевременно завершить процесс сушки.
При введении в рулон льна прока-лывателя измениться его плотность, что приведет к увеличению сопротивления движению воздуха через рулон.
В связи, с чем был проведен расчёт плотности рулона льна в зависимости от диаметра распределителя теплоносителя (см. рис. 3).
Объём рулона находим по формуле:
пЮ2
V =
Н
4 , (1) где D - диаметр рулона, м;
Н - высота рулона, м.
Плотность рулона после введения распределителя теплоносителя:
Р
т
(V - Vmp )
(2)
где т - масса рулона, кг;
Vтр - объём, занимаемый распределителем теплоносителя, м3.
Объем распределителя теплоносителя находим по формуле:
V н
тр 4
I
где d - диаметр распределителя, м.
(3)
ар=Х.
Расчеты оформим в виде таблицы 1.
Из таблицы 1 видим, что даже при диаметре прокалывателя 250 мм плотность рулона увеличивается всего на 4,5 %. А это в свою очередь вызовет незначительное увеличения сопротивления движению воздуха через рулон.
При расчёте системы подачи воздуха сушильной установки необходимо определить сопротивление движению
Таблица 1. Изменение плотности рулона в зависимости от диаметра
прокалывателя.
Ъри
где 1э - общий коэффициент сопротивления, учитывающий не только влияние сопротивление трения, но и дополнительных местных сопротивлений, возникающих при движении воздуха по искусственным каналам в материале и
□ □ н, м т, кг V, м3 Утр, м3 (У-Утр), м3 г, кг/м3 Изменение плотности, %
0 1,2 1,1 180 1,24 0 1,243 144,76 0
0,10 0,009 1,235 145,77 + 0,7
0,15 0,019 1,224 147,06 + 1,6
0,20 0,035 1,209 148,90 + 2,9
0,25 0,054 1,189 151,33 + 4,5
воздуха, которое в некоторых случаях может повлиять на выбор вентилятора и схему её рабочего процесса.
Статическое давление, созданное вентилятором при досушивании тресты, расходуется на потери давления воздуха в материале, преодоление трений и местных сопротивлений воздухораспределительной системы. Потери давления на преодоление трения и местных сопротивлений в воздухораспределительной системе вентиляционного оборудования, по сравнению с потерями давления в материале, незначительны и составляют всего около 5 % [4].
Вследствие этого определить потери давления в досушиваемом растительном материале можно по экспериментальному пути. При этом может быть использована зависимость, аналогичная по виду уравнению для определения потерь давления на трение в шероховатых трубопроводах [4]:
обтекании его отдельных элементов;
h - толщина досушиваемого материала, м;
рв - плотность вентилируемого воздуха, кг/м3;
и - скорость движения воздуха через материал, м/с;
dэ - эквивалентный диаметр, м. Мощность вентилятора, необходимая для преодоления сопротивления материала и воздуховода можно определить по формуле:
' 1000П , (5)
где кз - коэффициент запаса, учитывающий сопротивление воздушной системы и утечки воздуха (кз = 1,2...1,4);
L - расход воздуха (производительность вентилятора), м3/с;
АР - потери давления в материале, Н/м2;
ц - КПД вентилятора (л = 0,85.0,90). Из вышесказанного следует, что поскольку на сушку поступают рулоны
определённой плотности (р = 144,76 кг/ м3), то уменьшение потерь давления, а значит и расход электрической энергии на привод вентилятора достигается за счёт снижения скорости движения воздуха через тело рулона. А для сохранения производительности оборудования при заготовке тресты требуется увеличить влагопоглотительную способность вентилируемого воздуха, что достигается его предварительным нагревом.
Список литературы:
1. Оробинский, Д. Ф. Уборка льна в условиях Северо-Западного региона России: учебное пособие / Д. Ф. Оробинский. - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2007. - 190 с., ил. ISBN 5 98076-054-7.
2. ГОСТ 24383-89. Треста льняная. Требования при заготовках. - М.: Издательство стандартов, 1998.
3. Пат. 49826 Российская Федерация, МПК7 D01B1/48. Устройство для сушки рулонов льна / Оробинский Д. Ф., заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина. - № 2004104301/22. заявл. 13.02.2004; опубл. 10.12.2005, бюл. № 34.
4. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии /А. Г. Касаткин. - М: Химия. - 320 с.
Justifying the method of finish drying the flax pressed in rolls
Shushkov R.A., applicant
The Federal State Budget Educational Institution Higher Professional Education the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Kuznetsov N.N., Candidate of Science (Technics), Assistant Professor
The Federal State Budget Educational Institution Higher Professional Education the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Orobinskiy D.F., Doctor of Science (Technics), Professor
The Federal State Budget Educational Institution Higher Professional Education the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Abstract: The applied methods of drying rotted straw in bundles and rolls on conveyor and rotary dryers have low efficiency because of the long duration of the drying process, high costs and low level of loading and discharging mechanization. To solve these problems a patented device intended to increase the efficiency of flax rolls drying process has been offered.
Keywords: flax, flax procuring, flax rolls drying.
