CC BY
23
Список литературы
1. Комбикорма, кормовые добавки и ЗЦМ для животных справочник/ Под редакцией Крохиной В.А. - М.: Агропромиздат, 1991. - 294 с.
2. Вараксин С.В. и др. Механико-технологические основы повышения эффективности приготовления кормовых продуктов с использованием соево-зерновых смесей / Монография. - Благовещенск: изд-во ДальГАУ, 2014. - 268 с.
Reference
1. Kombikorma, kormovye dobavki i ZTsM dlya zhivotnykh spravochnik (Mixed Fodder, Feed Additives and WMS for Animals: Manual), pod redaktsiei Krokhinoi V.A., M.: Agropromizdat, 1991, 294 p.
2. Varaksin S.V. i dr. Mekhaniko-tekhnologicheskie osnovy povysheniya effektivnosti prigotovleniya kormovykh produktov s ispol'zovaniem soevo-zernovykh smesei / Monografiya (Mechanic and Technologic Foundations of Enhancing Efficiency of Preparing Feedstuff with the Use of Soy-Grain Mixtures: Monograph), Blagoveshhensk, izd-vo Dal'GAU, 2014, 268 p.
УДК 631.365 ГРНТИ 68.85.35
Козлов А.В., ст.преподаватель;
Щитов С.В., д-р техн. наук, профессор;
Кривуца З.Ф., д-р техн. наук, доцент;
Иванов С.А.,д-р техн. наук, доцент;
Щегорец О.В., д-р с.-х. наук, профессор.
ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ,
г. Благовещенск, Амурская область, Россия
E-mail: uoup_dalgau@mail.ru; tikhonchukp@rambler.ru;
zfk20091@rambler.ru; kozlovv_av@mail.ru
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Снижение удельных энергетических затрат на сушку зерна, и прежде всего топлива, является первоочередной задачей при совершенствовании существующих технологий сушки и конструкций зерносушилок. В связи с этим актуальным является проведение исследований, направленных на определение путей выбора рациональных методов и режимов сушки зерна на основе моделирования тепломассопереноса в камерных сушилках напольного типа и, как следствие, повышение эффективности использования действующих камерных сушилок. Особенности процесса сушки зерновой продукции выявляются по характеру изменения локальных влагосодержания и температур с течением времени, поэтому экспериментальные закономерности необходимо рассматривать одновременно в их взаимосвязи. Изменения средних параметров влаго-содержания и температуры зерна с течением времени в первую очередь определяются закономерностями взаимодействия зерна с сушильным агентом, то есть внешним тепло- и массообменом. В статье рассматривается вопрос о выявлении закономерности влияния кинематических параметров сушильного агента на плотность теплового потока при различных высотах зернового слоя в сушильной камере. Приведенные исследования показывают, что с уменьшением слоя зерна скорость сушки увеличивается и достигает максимального значения для слоя зерна в 0,1 м. При увеличении скорости продувки зерна сушильным агентом скорость сушки возрастает. Температурный коэффициент b является величиной переменной и не зависит от толщины слоя зерна, что подтверждает взаимосвязь между переносом влаги и тепла в процессе сушки зерна. Однако, изменение плотности теплового потока с увеличением толщины слоя зерна уменьшается по параболической зависимости. Дальнейшее увеличение времени продувки более 5ч с учетом изменения скорости воздушных потоков приводит к незна-
чительному снижению влажности зерна и, как следствие, уменьшению теплового потока. Таким образом, эффективность этого процесса существенно зависит от режимных параметров. Полученные данные подтверждают вывод о необходимости в процессе сушки установления оптимального значения скорости продувки зерна воздушным потоком при заданной толщине слоя зерна. Результаты экспериментальных исследований послужат основанием для разработки режимов сушки зерна в технологии двухэтапной сушки.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ, ВЫСОТА СЛОЯ, ВЛАГОСОДЕРЖА-НИЕ, СКОРОСТЬ СУШКИ, СКОРОСТЬ ОБТЕКАНИЯ ЗЕРЕН, ВРЕМЯ ПРОДУВКИ
UDC 631.365
Kozlov A.V., Senior Teacher;
Shhitov S.V., Dr Tech. Sci., Professor;
Krivutsa Z.F., Dr Tech. Sci., Associate Professor
Ivanov S.A., Dr Tech. Sci., Associate Professor
Shhegorecz O.V., Dr Agr. Sci., Professor
Far Eastern State Agricultural University,
Blagoveshhensk, Amur region, Russia
E-mail: uoup_dalgau@mail.ru; tikhonchukp@rambler.ru;
zfk20091@rambler.ru; kozlovv_av@mail.ru
INCREASE IN EFFICIENCY OF POSTHARVEST PROCESSING OF GRAIN DUE TO OPTIMIZATION OF DESIGN-OPERATING CONDITIONS OF DRYING UNIT
Decrease in a specific power inputs for grain drying, and first of all for fuel is a priority task when the improvement of the existing technologies of drying and grain dryers designs are in question. In connection with this it is very important to carry out the researches into determination of the ways of the choice of rational methods and drying conditions of grain drying on the basis of modeling heat-mass exchange in chamber floor type dryers and so increase the effectiveness of use of existing chamber dryers. The specifics of process of grain drying are indicated by the nature of change of local moisture content and temperatures in the course of time. Therefore the experimental regularities are to be considered simultaneously during their interrelation. In the course of the time changes of average parameters of moisture content and temperature of grain first of all shall be determined by regularities of interaction of grain with drying agent, i.e. with external heat-mass exchange. The article considers the question of detection of regularity of influence of kinematic parameters of drying agent on density of a heat flow in case of various heights of a grain layer in a drying room. The given researches show that together with the decrease in grain layer the speed of grain drying increases and reaches its maximal values when a grain layer is 0,1 meter. When the speed of purging (blowing) with drying agents increases the speed of drying also increases. The temperature coefficient b is a variable quantity and does not depend on thickness of grain layer which certifies that there is interaction between moisture and heat transfer in the process of grain drying. However when there is increase in thickness of grain layer, the variation of density of a heat flow reduces according to parabolic dependence. Further increase in time of a purge (more than 5 hours), taking into account the airflows speed variation, leads to a slight decrease in humidity of grain and so to the decrease of heat flow. Thus effectiveness of this process significantly depends on operating conditions. The obtained data confirm the conclusion that during the process of drying it is necessary to select optimal value of the speed of grain blowing with a help of airflow when the thickness of grain layer has a given value. The findings of the investigations give occasion to development of grain drying modes in the technology of two-stage drying.
KEYWORDS: TECHNOLOGY OF DRYING, LAYER HEIGHT, MOISTURE CONTENT, DRYING SPEED, SPEED OF THE FLOW AROUND GRAINS, PURGE (BLOWING) T IME
Одним из направлений повышения эффективности сушки зерновых культур является совершенствование технологических процессов и оборудования. Особое внимание в этом отношении заслуживает двух-этапная технология в сушилках камерного типа, позволяющая существенно снизить расход топлива на сушку зерна [1-2].
Целью данной работы является определение путей выбора рациональных методов и режимов сушки зерновой продукции на основе изучения особенностей массопере-носа и теплопереноса в сушилках камерного типа.
Особенности процесса сушки зерновых культур выявляются по характеру изменения локальных влагосодержания и температуры с течением времени. Поэтому экспериментальные закономерности рассматриваемых процессов необходимо исследовать одновременно в их взаимосвязи.
Плотность теплового потока с[[ характеризует интенсивность теплообмена и определяется выражением [3]
, , йй ( с Т[ = г(1-гг)рН-[1+с:-), (1)
г йи
где д11 - средняя плотность потока тепла,
Дж .
Г -
удельная теплота испарения влаги
Дж
ер - порозность зернового материала; ? - средняя температура зерна, °С; т - время, с; р0 - плотность зерна, кг/м3; И - высота слоя зерна, м; и - влагосодержания, кг/кг.
С учетом температурного коэффициента сушки Ъ , характеризующего повышение средней температуры зерна при изменении влагосодержания на единицу в процессе сушки
ь = т' (2)
уравнение (1) принимает вид
. , йи ( сЬ\
Я[ = г(1-ег)р}1-(1+Т).
(3)
сМ
Соотношение —г показывает отноше-
гйи
ние количества тепла, израсходованного на нагрев тела, к количеству тепла, потраченного на испарения влаги за бесконечно малый промежуток времени, и являетсяоснов-ным критерием кинетики сушки - критерием Ребиндера ЯЪ [3]
^ :Ь с / йь^ г гУййч'
Критерий Ребиндера ЯЪ зависит от формы связи влаги с влажным зерном, теплоты испарения. Используя критерий Ре-биндерайЬ, уравнение (4) можно записать , . йй дП(т) = г(1-£р)Р1г — (1+ЯЬ). (5)
Учитывая, что скорость сушки N определяется выражением
Ш йй
"=И7=100 Ил' (6)
и измеряется в%/ч, выражение (5) получает следующий вид
■[(т) = г(1-г;)Р11Ъ-6^(1+Щ=
= 36г(1 - ер)рк^11 + ЯЪ). (7)
Таким образом, по величине скорости сушки Ыи критерия Ребиндера можно определить интенсивность теплообмена, для чего необходимо исследовать температуру зерна и режимные параметры сушильного агента.
Результаты исследований. Экспериментальная установка (рис. 1) позволяет провести серию экспериментальных исследований по выявлению влияния параметров сушильного агента на процессы массо- и теплообмена в сушилках камерного типа. Результаты проведенных экспериментальных исследований на установке представлены на рисунках 2 и 3.
(4)
Рис. 1. Фотография лабораторного стенда сушильного отделения
2
с-м
К
Рис.2. Зависимость изменения скорости сушки от высоты слоя зерна при различных скоростях продувки зерна сушильным агентом
N %/ч
Метод анализа процесса сушки при помощи кривых скорости сушки имеет большие погрешности, так как является графо-аналитическим методом. Поэтому он может служить только для качественного анализа кинетики процесса сушки, при этом необходимым условием является наличие малого градиента влажности внутри зерна [4] .
Таким образом, для анализа периода падающей скорости более достоверные результаты дают температурные кривые (рис.3).
Экспериментальные кривые позволяют определить форму связи влаги с влажным зерном, теплоту испарения на основании критерия Ребиндера.
Рис. 3. Зависимость между температурой зерна и влагосодержанием его в процессе сушки:
режим сушки: ф = 0,23; у=0,31 м/с
Температура зернового материала определялась при помощи тепловизора Flir 60 (рис. 4). В начале процесса сушки температура зерна повышается медленно и достигает температуры мокрого термометра несколько позже. Перепад между температурой сушильного агента и температурой зерна в периоде постоянной скорости остается величиной постоянной. В периоде падающей скорости сушки температура зерна непрерывно повышается с течением времени.
Перепад температур происходит вследствие того, что жидкость частично испаряется внутри материала, для чего необходим дополнительный подвод тепла
[5].
Для зерновых культур зависимость между средней температурой зерна í и его влагосодержанием Ш в периоде падающей скорости имеет вид плавной кривой, изменяющейся по параболической зависимости.
д,МВт/К
Рис.4. К определению температуры зерна
Следовательно, температурный коэффициент Ъ является величиной переменной и не зависит от толщины слоя зерна, что подтверждает взаимосвязь между переносом влаги и тепла в процессе сушки зерна. На основании экспериментальных и теоретических исследований выявлено влияниескорости сушки зерна Ы, критерия Ребиндера и высоты слоя зернаЛ на плотность теплового потока элементарного слоя зерна при различных скоростных режимах сушильного агента (рис. 5).
Ы, %/ч
а
в
д,МВт/К
Ы, %/ч
к, м б
Рис. 5. Зависимость плотности теплового потока от высоты слоя и соответствующей скорости сушки зерна:
а - скорость продувки зерна у=0,14 м/с; б - скорость продувки зерна у=0,25 м/с; в - скорость продувки зерна у=0,31 м/с
§
В1
Выводы. Анализируя изменения скорости сушки от высоты слоя зерна необходимо отметить, что с уменьшением слоя зерна скорость сушки увеличивается и достигает максимальных значений для слоя зерна в 0,1 м. При увеличении скорости продувки зерна сушильным агентом скорость сушки возрастает. Температурный коэффициент Ъ является величиной переменной и не зависит от толщины слоя зерна, что подтверждает взаимосвязь между переносом влаги и тепла в процессе сушки зерна.
Однако, изменение плотности теплового потока с увеличением толщины слоя
зерна уменьшается по параболической зависимости. Дальнейшее увеличение времени продувки более 5ч с учетом изменения скорости воздушных потоков приводит к незначительному снижению влажности зерна и, как следствие, уменьшению теплового потока. Полученные данные подтверждают вывод о необходимости в процессе сушки установления оптимального значения скорости продувки зерна воздушным потоком при заданной толщине слоя зерна. Результаты экспериментальных исследований послужат основанием для разработки режимов сушки зерна в технологии двухэтапной сушки.
Список литературы
1. Щитов, С.В. Исследование влияния кинематических параметров на оптимизацию процесса сушки зерна / С.В. Щитов, П.В. Тихончук, З.Ф. Кривуца, А.В. Колзов //Дальневосточный аграрный вестник. Научно-практический журнал. - Благовещенск, 2016. - №2(38). - С.98-102.
2. Кривуца, З.Ф. Влияния кинематических параметров на оптимизацию процесса сушки зерна / З.Ф. Кривуца, А.В. Козлов // Наука сегодня: факты, тенденции, прогнозы: матер. междун. науч.-практ. конф. (г. Вологда, 22 июня 2016 г.): в 2 ч. Научный центр «Диспут». - Вологда :Изд-во ООО «Маркер», 2016. - С.53-56.
3. Лыков, А.В. Теория сушки / А.В. Лыков. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.
4. Лыков, А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах / А.В. Лыков. -М.: Стройиздат, 1954. - 298 с.
5. Щитов, С.В. Тепловой баланс сушильной установки / С.В. Щитов, Ю.Р. Самарина, К.Б. По-стовитенко // Сельский механизатор. - 2015. -№11. - С. 28-29.
Reference
1. Shhitov, S.V. Issledovanie vliyaniya kinematicheskikh parametrov na optimizatsiyu protsessa su-shki zerna (Research into the Influence of Kinematic Parameters on the Optimization of Grain Drying Process), S.V. Shhitov [i dr.], Dal'nevostochnyi agrarnyi vestnik, Nauchno-prakticheskij zhurnal, Blagovesh-hensk, 2016, No 2(38), PP.98-102.
2. Krivutsa, Z.F., Kozlov, A.V. Vliyaniya kinematicheskikh parametrov na optimizatsiyu protsessa sushki zerna (Influence of Kinematic Parameters on the Optimization of Grain Drying Process), Nauka segodnya: fakty, tendentsii, prognozy: mater. mezhdun. nauch.-prakt. konf. (g. Vologda, 22 iyunya 2016 g.), v 2 ch. Nauchnyi tsentr «Disput»,'Vologda :Izd-vo OOO «Marker», 2016, PP.53-56.
3. Lykov, A.V. Teoriya sushki (Theory of Drying), M.: Energiya, 1968, 472 p.
4. Lykov, A.V. Yavleniya perenosa v kapillyarno-poristykh telakh (Transport Phenomenon in Capillary-Porous Matter), M.: Stroijzdat, 1954, 298 p.
5. Shhitov, S.V., Samarina, Yu.R, Postovitenko, K.B. Teplovoi balans sushil'noi ustanovki (Heat Balance of Drying Unit), Sel'skij mekhanizator, 2015, No 11, PP. 28-29.
