CC BY
880
сования /букс и угол аг, находятся в зависимости (4), длина участка буксования элементов БДШ /букс отождествляется с теряемой частью пути Д£, которую ось колеса могла бы пройти при перекатывании на угол аг дополнительно к пройденному пути 5аг, если бы колесо находилось в свободном режиме качения (рис. 3).
Принимая также во внимание равенство ф = аг и выражение (7), зависимость (4) может быть представлена в виде
Л^к = 1букс /^4п2(1 -Збукс) + ак8букс. (8)
Используя для подстановки в формулу (8) выражения (1), (2) и (5), преобразуем ее и получим аналитическое, вполне пригодное для практических расчетов выражение для определения коэффициента буксования колеса:
8к = ак8буКс/^4я2 - (4я2 -аК)8буКс.
На рис. 4 показаны графические зависимости 5к от 5б кс, соответствующие различным значениям ак.
Угол ак гипотетически может принимать значения в диапазоне 0 < ак < п. Реальные значения ограничиваются диапазоном 0 < ак < п/2. При ак ^ 0, т. е. в случае качения жесткого (малодеформируемого) колеса, текущие значения 5к несоизмеримо меньше 5букс. Например, при 5букс = 0,5 и ак = 0,001 рад ко-
Коэффициент буксования о?6укс
0,1 рад 1,0 рад
Рис. 5. Зависимость угла аг, определяющего потерю пути, от коэффициента буксования элементов КП БДШ 5б при различных значениях угла ак (0,1 и 1,0 рад)
эффициент буксования 5к = 0,000113. При ак ^ п, т. е. в случае качения суперэластичного (гиперде-формируемого) колеса, текущие значения 5к и 5б соизмеримы между собой. Например, при 5букс = 0,5 коэффициент буксования 5к = 0,316.
Интенсивность уменьшения в процессе буксования угла аг, определяющего потерю пути, зависит от угла контакта ак, что отражено на рис. 5.
УДК 631.362.515
В.Н. Пермяков, ассистент И.Х Масалимов, канд. техн. наук, доцент И.Р. Ганеев, инженер А.В. Ефимов, инженер
ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»
ПЕРСПЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ ВЛАЖНОГО ЗЕРНА КУКУРУЗЫ
Убираемое зерно кукурузы имеет высокую влажность. При влажности более 15 % зерно в насыпи самосогревается и плесневеет. Чтобы избежать этого, зерно высушивают до влажности 14 %, охлаждают до температуры 5 °С и засыпают в герметичную среду. Зерно сушат в шахтных, барабанных и конвейерных сушилках.
Поздние сроки уборки в последнее время стали основной причиной низкого качества семян кукурузы. Качество снижается также из-за несвоевременной сушки, нарушения ее технологии. Уборка семенной кукурузы с обмолотом початков в поле тоже недопустима, так как происходит сортовое засорение и значительное травмирование зародыша семени.
В последнее время термическую сушку нередко заменяют постепенным досушиванием, вентилированием в камерных сушилках. После такой обработки часто происходит первичное скрытое прорастание семян, плесневение, повышенная влажность зародыша. Семена, имеющие ослабленную энергию и силу роста, нестойкие при хранении, дают низкую всхожесть. Для сушки семян кукурузы оптимально допустимая начальная технологическая влажность составляет 34...36 % [1]. Семена с такой влажностью полностью сформированы по физико-механическим и физиологическим свойствам. К примеру, фирма «Монсанто» рекомендует начинать уборку при влажности 38 %.
Увеличение расхода топлива на сушку окупится повышением конкурентоспособности и качества семенного материала. Кроме того, для снижения энергопотребления применяют новые способы сушки и модернизированные камерные сушилки, уменьшающие расход топлива на 25.40 %.
Все более актуальной становится проблема эффективного использования в технологических процессах альтернативных источников энергии. Так как одним из наиболее энергоемких процессов в зерно-производстве является досушивание зерна, то разработка и внедрение энергосберегающих технологий доведения его до кондиции — важнейшая и современная задача.
Наибольшее распространение получила сушка початков кукурузы в камерных сушилках секционного и коридорного типов, различающихся конструкцией и расположением сушильных камер, распределительных коридоров, вентиляционного оборудования, топок и схемой движения агента сушки. Основными недостатками сушилок при сушке кукурузы являются [2]:
• низкая средняя скорость сушки, не превышающая 0,25.0,35 % в час (продолжительность сушки партии кукурузы составляет от 40 до 100 ч);
• повышенные тепловые потери (тепловой кпд не превышает 20.25 %) и потери сушильного агента в окружающую среду, которые составляют в количественном соотношении 25.30 % из-за неравномерной герметизации камер и коридоров;
• неравномерность высушивания и нагрева початков по слоям насыпи (верхний и нижний слои подсыхают до меньшей влажности, чем средний, а неравномерность нагрева среднего и крайних слоев при температуре сушильного агента 45.50 °С составляет 15.18°);
• трудности внедрения полной механизации и автоматизации по разгрузке камер и управлению технологическим процессом сушки;
• значительный объем ручных операций;
• длительное время воздействия сушильным агентом на семена кукурузы при односторонней продувке, что не позволяет принять сушильный агент с повышенной температурой.
В связи с указанными недостатками кукурузные сушилки периодического действия существующих конструкций не отвечают полностью современным требованиям, предъявляемым к технике и технологии сушки кукурузы.
Конвейерные универсальные сушилки по своему назначению позволяют организовать поточную обработку материала, т. е. сушку за один проход и подачу на дальнейшую обработку. Универсальность таких сушилок позволяет использовать их более продолжительное время в течение года на сушке различных материалов, что экономически выгодно [1].
В одноленточной конвейерной сушилке СПК-6П можно одинаково качественно сушить различные сельскохозяйственные материалы, в том числе и початки кукурузы [3]. Такая универсальность позволяет использовать ее в течение года на сушке различных материалов.
Установка имеет четыре участка и блочную конструкцию, которую легко собирать и транспортировать к месту эксплуатации. Привод ленты транспортера девятискоростной. Производительность не превышает 6 т/ч при снижении влажности с 35.40 до 18.20 %. Длина сушилки 20 м, ширина 2,3 м, высота 2,5 м. Она работает на керосине или дизельном топливе, можно переоборудовать на газ. На рис. 1 показаны основные элементы установки.
Ленточно-сетчатый транспортер 5 двигается в трёхслойном тоннельном корпусе 6 на двух барабанах — ведущем 3 и ведомом 7. Початки из загрузочного устройства 1 попадают на ленту 5 и поочередно проходят зоны сушилки, разделенные прорезиненными шторками 2, и продуваются горячим агентом сушки, поступающим из системы распределения 4. Причем в первой зоне материал предварительно нагревают влажным агентом сушки, поступающим из четвертой зоны охлаждения, во второй и третьей зонах происходит непосредственно сушка горячим агентом сушки, поступающим из теплогенератора. Отработанный агент сушки, проходя через трехслойную обшивку, нагревает атмосферный воздух, поступающий в теплогенератор. В четвертую зону для охлаждения поступает атмосферный воздух.
Рекомендованы следующие режимы для данной установки при сушке початков кукурузы: тем-
Рис. 1. Схема сушильной установки
»
г
• ' ,
ч 3 *
Рис. 2. Разрез просушенного зерна кукурузы:
а — при нормальном; б — при жестком режиме
пература агента сушки для первой зоны — 30 °С, для второй и третьей зон — 45.55 °С.
Экспериментально установлено, что процесс сушки движущегося толстого слоя кукурузы при поперечном потоке сушильного агента характеризуется формированием фронта сушки, который в установившемся режиме располагается под некоторым углом к плоскости входа сушильного агента в слой. Это способствует интенсивному прони-зыванию слоя агентом сушки в поперечном направлении. При высокой температуре в начале сушки нарушается влагопроводность системы — происходит закал оболочки (или выход влаги). В зернах, высушенных при жестком режиме, покровные ткани уплотняются быстрее, чем внутренние. При этом макро- и микрокапилляры в тканях внешней части зерен препятствуют перемещению влаги из внутренних частей, что приводит к деструктивным изменениям в зерне кукурузы (рис. 2б).
В результате быстрого высыхания зерна кукурузы его зародыш и центральный корешок отделяются от основной части (рис. 3). Зародыш зерна обладает наибольшей гигроскопичностью, поэтому максимальное количество влаги проникает внутрь зерна или испаряется из него при сушке через ткани, расположенные вблизи зародыша. С повышением температуры агента сушки усиливается проникновение влаги через оболочку.
Внутри зерна влага перемещается интермолекулярно в твердом веществе или по микро- и макроскопическим капиллярам, или обоими путями одновременно. При этом можно предположить, что при наличии в оболочке трещин миграция влаги ускоряется.
Таким образом, высокая температура сушки кукурузы снижает товарные свойства зерна, что выражается в увеличении содержания трещиноватых, поджаренных и вздутых зерен. Уменьшение прочности зерна кукурузы также снижает товарные свой-
Рис. 3. Разрез зерновки кукурузы
ства, так как при транспортировании и очистке может увеличиться количество зерновой и сорной примеси. При неблагоприятных условиях хранения такое зерно легко поражается микроорганизмами.
На основании изложенного следует, что зерно кукурузы с повышенной влажностью надо пропускать через сушилку несколько раз, так как максимальная температура нагрева зерна кукурузы достигает 50 °С. При такой температуре снижать влажность зерна кукурузы с 26 до 14 % за один пропуск через сушилку недопустимо.
Список литературы
1. Атаназевич, В.И. Сушка зерна / В.И. Атаназевич. — М.: Агропромиздат, 1989. — 240 с.
2. Жидко, В.И. Зерносушение и зерносушилки / В.И. Жидко [и др.]. — М.: Колос, 1982. — 239 с.
3. Резчиков, В.А. Предварительный нагрев зерна как способ интенсификации процесса сушки / В.А. Резчиков [и др.] // Труды ВНИИЗ. — М., 1970. — Вып. 70. — С. 126-135.
б
а
