CC BY
64
УДК 631.171
ПРОЕКТ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА ЗЕРНОСУШИЛКИ ЗСПЖ-8, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО ОТРАБОТАННЫЕ МАСЛА ДЛЯ УЧЕБНОГО ХОЗЯЙСТВА «КАНОНЕРОВСКОЕ»
Гайнуллин Руслан Раилович
Студент 4 курса кафедры Агроинженерия Красноярского государственного аграрного университета Ачинский филиал Р оссия, город Ачинск Книга Юрий Анатольевич Научный руководитель к.т.н. доценст кафедры Агроинженерия Красноярского государственного аграрного университета Ачинский филиал Россия, город Ачинск
Аннотация: представлено обоснование целесообразности использования отработанных масел в качестве топлива для теплогенератора зерносушилки СЗПЖ-8, представлены результаты тепловых расчётов
Ключевые слова: отработанное масло, теплогенератор, сушка зерна, влажность зерна, количество теплоты, расход топлива.
THE PROJECT OF THE HEAT SOURCE OF THE DRYER ZSPZH-8 THE EDUCATIONAL SECTOR «KANONEROVSKOE»
Gajnullin Ruslan Railovich
Student 4 courses of the Agroengineering chair Krasnoyarsk state agricultural university Achinsk branch Р ossiya, city of Achinsk Kniga Yury Anatolyevich Research supervisor Cand.Tech.Sci. доценст Agroengineering chairs Krasnoyarsk state agricultural university Achinsk branch Russia, city of Achinsk
Abstract: presents a study of the feasibility of using waste oils as fuel for the heat source of the dryer SSPG-8, presents the results of thermal calculations
Keywords: waste oil, heat, grain drying, grain moisture, the amount of heat the fuel
На сегодняшний день в учебном хозяйстве «Канонеровское», являющееся структурным подразделением Ачинского филиала ФГБОУ ВО «Красноярский ГАУ», из зерновых возделываются пшеница и овёс основная масса урожая которых идёт на фураж.
Условия Красноярского края характеризуются высокой влажность убираемых хлебов (до
25%), что вызывает необходимость в сушке при подготовке к длительному хранению.
Для этих нужд в учебном хозяйстве имеется зерносушилка ЗСПЖ-8 теплогенератор которой использует дизельное топливо, что при нынешних ценах крайне затратно.
Целью является снижение себестоимости сушки зерна путём использования отработанных масел в качестве топлива учебном хозяйстве «Канонеровское».
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
провести анализ применяемой топлив; выполнить технологические и конструктивные расчёты, связанные с тепломассообменом; разработать основные параметры конструкции теплогенератора, использующего в качестве топлива отработанные моторные, гидравлические и трансмиссионные масла.
При проведении анализа топлив, используемых зерносушилками (см. табл. ниже) был сделан вывод о наибольшей, с экономической точки зрения, целесообразности использования отработанных масел.
Расход количества теплоты, необходимой для сушки зерна определялось следующим образом.
Таблица - Оценка применимости топлив для зерносушилок
Наименование топлиВа Положительные качестВа Отрицательные качестВа
"МертВые" зерноВые отходы - полоВа БыстроВозобноВляемый, полное горание, экологическая чистота Дефицит сырья
Шелуха подсолнечника БыстроВозобноВляемый, низкая зольность, экологическая чистота Дефицит сырья
ТоплиВная щепа Зкологическая чистота, достаточно Высокая теплотВорная способность Необходимость Вместительных складоВ, большая доля ручного труда при загрузке, необходимость В покупке доп. оборудования
Торф Зкологическая читстоа, особенно В сравнении с углем Высокая зольность, низкая теплотВорная способность, отсутствие разрабатываемых месторождений В Ачинском районе
ДроВа Зкологическая чистота, достаточно Высокая теплотВорная способность, местное топлиВо Большая доля ручного труда, ВариатиВность пород усложняет регулировку температуры сушильного агента, медленнаВозабноВляемый ресцрс
Пеллеты из соломы Удобная перВозка, компактное складирование, Возможность использования автоматической загрузки, экологическая чистота, достаточно Высокая теплотВорная способность, быстроВозобноВляемый ресцрс Высокая стоимость топлиВа, отсутствие оборудования для изготовления пел летоВ
Солома Зкологическая чистота быстроВозобноВляемый ресурс Низкая теплотВорная способность, малая объемная масса, солома образует липкую золу, поэтому необходимы дорогостоящие топки из нержаВейки
Пеллеты из лузги БыстроВозобноВляемый, полное сгорание, низкая зольность, экологическая чистота, Возможность автоматической загрузки Отсутствие сырья на местности
Расход количества теплоты, необходимой для сушки зерна определялось следующим образом.
Количество теплоты, сообщаемой воздуху в калорифере (в нашем случае теплообменнике), равно произведению количества сушильного агента на разность энтальпии до и после нагревательного устройства.
0=Ь(И1 - Но) (1)
Удельный расход теплоты Я=0^=1(Н1 -Но) (2)
В теоретической сушилке нет дополнительных поступлений теплоты в камеру, отсутствуют теплопотери в окружающую среду, поэтому вся теплота сушильного агента расходуется на испарение влаги из материала.
В нашем случае температура зернового материала 01= 5 0С (больше нуля), поэтому в сушильную камеру поступает теплота с влагой, испаряемой в процессе сушки, которая равна св
С учётом этой теплоты уравнение баланса теплоты запишется как ЬЩ+св 0^ = ЬН2 (3)
где св - удельная теплоёмкость воды, КДж/кгК.
Действительный процесс сушки отличается от теоретического следующим.
1. В сушильной камере может находится источник теплоты. В этом случае материалу сообщается добавочное количество теплоты Qд. Удельный подвод теплоты:
q=Qд/W (4)
2. В сушильной камере теплота расходуется на нагрев материала. При начальной температуре материала 01>0 это количество теплоты
Qм = М2с2(02 - 01), (5)
откуда
Ям=Ог = МгС2(02-01) (6)
3. Теплота, теряемая через стенки сушильной камеры в окружающую среду
Qос = ЬА(Ър - tв) (7)
где к0 - коэффициент теплопередачи от агента сушки в окружающую среду через ограждения сушильной камеры, Вт/м2; А - суммарная площадь поверхности ограждения сушильной камеры, м2; tв - температура воздуха в помещении, где установлена сушилка, 0С; Ър - среднее значение температуры агента сушки в сушильной камере, 0С; Можно принять Ър=^1 + t2)/2.
Удельный расход теплоты:
q=l(Hl - И0) (8)
где Н0 и Н1 - соответственно энтальпии атмосферного воздуха до нагрева и после нагрева в теплообменнике [1].
Энтальпия (теплосодержание) влажного воздуха - это количество тепла, которое содержится в объеме влажного воздуха, сухая часть которого весит 1 кг [2]. Энтальпия сухого воздуха равна [2]:
Нсв = С; = 0,24^ (ккал/кг) (9)
где с - удельная теплоемкость воздуха, равная 0,24 ккал/(кг К). Энтальпия 1 кг водяного пара равна:
Шп = 597,3+ 0,44^ (ккал/кг) (10)
где 597,3 - скрытая теплота испарения 1 кг воды при температуре ноль градусов, ккал/кг; 0,44 - теплоемкость водяного пара, ккал/(кгК).
При температуре влажного воздуха t и влагосодержании d энтальпия равна: Н = 0^ + (597,3+ 0,44^* d/1000, ккал/кг, (11)
где влагосодержание влажного воздуха равно:
d = ф/100х dн, г/кг (12)
где ф - это относительная влажность воздуха, %. В нашем случае (см. п. 3.1) относительная влажность воздуха составляет 80%; dн - парциальное давление насыщенных паров (при температуре +5 0С=0,87260 кПа
Так как агент сушки не смешивается с топочными газами, то влагосодержание поступающего для нагрева воздуха и агента сушки равно, т. е. dl=d2.
Воспользовавшись представленными уравнениями произведём основные расчёты.
Влагосодержание воздуха:
dl= ¿2=80/100* 0,87260 = 0,7 г влаги/кг воздуха
Энтальпия атмосферного воздуха до нагрева и после нагрева, соответственно: Н0 = 0,24*5 + (597,3+ 0,44*5)* 0,7/1000 = 1,62 ккал/кг. Н1 = 0,24*100 + (597,3+ 0,44*100)* 0,7/1000 = 24,45 ккал/кг.
При расчёте энтальпии атмосферного воздуха температура + 5 0С принята из задания, а при определении энтальпии нагретого воздуха его температура принята равной 100 0С. Удельный расход теплоты:
q=1000*(24,45 - 1,62) = 22830 ккал/кг испарённой влаги
Часовой расход теплоты при производительности 8 пл. т/ч :
Qчас=320000(24,6 - 1,75)=909 500 ккал/ч
Часовой расход топлива определим по формуле:
Ктопл час = (Qчас /Qтопл) (13)
где Qчас - часовой расход теплоты (ккал/ч);
^^топл - теплотворная способность топлива (принимаем равной теплотворной способности мазута (9553 ккал/кг [3, 4]);
Ктопл час= 909 800 / 9553 = 95 (кг/ч).
Выводы:
1) основными культурами, возделываемыми в учебном хозяйстве «Канонеровское» являются овёс и пшеница;
2) зерно, подвергаемое сушке в учебном хозяйстве, практически в полном объёме идёт на фураж и лишь малая его часть составляет семенной фонд, что откладывает отпечаток на выбор режимов сушки;
4) в условиях Красноярского края весь объём поступающего зернового вороха необходимо подвергать сушке до 14-15 %;
5) наиболее подходящим видом топлива является отработанное масло, себестоимость которого равна нулю;
6) в ходе теплотехнического расчёта определены основные параметры, необходимые для обоснования конструктивных периметров печи для сжигания масла и теплообменника.
Список литературы:
1. Зыков С. А. Теплоснабжение сельского хозяйства: учеб. метод. пособие / С. А. Зыков; Краснояр. гос. агар. ун-т. - Красноярск, 2010. - 195 с.
2. Интернет-ресурс: http://www.klimatvdomi.com/pdf/sv_vozd.pdf (дата обращения 19.11.15).
3. Интернет-ресурс: http://esco-ecosys.narod.ru/2005_7/art188.pdf (дата обращения 29.11.15)
4. Очиров В. Д. Обоснование режимов ИК-энергоподвода в технологии сушки корнеплодов моркови импульсными керамическими преобразователями излучения [Текст] / Очиров В.Д. // Дисс. ... канд. техн. наук - Красноярск, 2011. - 189 с.
