Научная статья на тему 'Разработка и исследование работы устройства контроля окончания сушки по характеру изменения температуры материала'

Разработка и исследование работы устройства контроля окончания сушки по характеру изменения температуры материала Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
205
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
сушилка / кинетика сушки / управление сушкой / экспозиция сушки / dryer / drying kinetics / drying control / drying exposure

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — М С. Волхонов, И А. Смирнов, И А. Джаббаров, М Г. Чуперка

При сушке зерна существует проблема точности определения влажности материала, особенно в потоке по причинам сложности конструкции влагомеров, высокой погрешности измерений, кроме этого, они обладают высокой стоимостью и сложно монтируются в сушилки. Из-за погрешности измерений датчиками затруднено определение окончания сушки зерна, на выходе из сушилок наблюдается разброс влажности зерен. При этом возможен режим пересушивания зерна, при котором перерасход энергии достигает 58,3 МДж на 1% излишне испаренной влаги с высушенной тонны. При недосушке оператор технологической линии осуществляет повторный пропуск зерна через сушилку, что приводит к снижению ее производительности и травмированию влажного зерна от дополнительного взаимодействия с рабочими органами машин. С целью уменьшения затрат энергии на сушку и повышения качества семенного материала разработан способ контроля окончания сушки без использования влагомеров. Способ основан на постоянном контроле температуры семян и поиске участка, на котором происходит температурный скачек по причине обезвоживания семян. В соответствии с кинетикой сушки капиллярно-пористых коллоидных тел в момент начала интенсивного роста температуры влажность семян близка к кондиционной. Разработано устройство определения окончания сушки зерна по характеру изменения температуры в процессе их обезвоживания. Устройство состоит из пирометрических датчиков, соединённых с измерительной схемой индикаторного блока, микропроцессора и блока получения и обработки данных, обратных линий связи. Управляющие линии связаны с приводом выпускного устройства при использовании устройства в сушилках непрерывного действия, при использовании в сушилках периодического действия с системой управления работой теплогенератора. Разработанное устройство прошло проверку в производственных условиях. При сушке высоковлажных семян сои в сушилке плотного слоя с его помощью точно определяется время окончания теплового воздействия на семена при достижении ими влажности 11,4–12,0%, соответствующей кондиционной.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEVELOPMENT AND RESEARCH OF THE DEVICE WORK FOR OF DRYING FINISH CONTROL BY THE CHARACTER OF MATERIAL TEMPERATURE CHANGE

When drying grain, there is a problem of accuracy for the material moisture content determining, especially in the flow due to the complexity of moisture meters design, high measurement error, in addition, they have a high cost and are difficult to install in dryers. Due to the measurement error by the sensors, it is difficult to determine the end of grain drying; at the exit from the dryers, a dispersion of grain moisture is observed. In this case, the regime of grain overdrying is possible, in which the energy expenditure reaches 58.3 MJ per 1% of excessively evaporated moisture from the dried ton. In case of a lack of drying, the operator of the processing line re-passes the grain through the dryer, which leads to a decrease in its productivity and injury to wet grain from additional interaction with the working bodies of the machines. In order to reduce energy costs for drying and improve the quality of seed material, a method for controlling the end of drying without the use of moisture meters has been developed. The method is based on the constant monitoring of the temperature of the seeds and the search for the area where the temperature jump occurs due to dehydration of the seeds. In accordance with the kinetics of drying of capillary-porous colloidal bodies, at the moment of the beginning of an intensive temperature increase, the seed moisture is close to conditional. A device has been developed to determine the end of grain drying by the nature of temperature changes during their dehydration. The device consists of pyrometric sensors connected to a measuring circuit of an indicator unit, a microprocessor and a unit for receiving and processing data, and reverse communication lines. The control lines are connected to the drive of the exhaust device when using the device in continuous dryers, when used in periodic dryers with a control system for the operation of the heat generator. The developed device has been tested in a production environment. When drying highmoisture soybean seeds in a dense-layer dryer, it accurately determines the time of termination of the thermal effect on the seeds when they reach a moisture content of 11.4–12.0%, corresponding to the conditional one.

Текст научной работы на тему «Разработка и исследование работы устройства контроля окончания сушки по характеру изменения температуры материала»

Literatura

1. Kozai T. Kommercheskie zamknutye sistemy s dosvechivaniem // Mir teplic. - 2005. - №7. - S 47.

2. Miheeva N.O. Salaty na gidroponike // Teplicy Rossii. - 2004. - №2-4. - S.22-24.

3. Sudachenko V.N., Mishanov A.P., Markova A.E., Kolyanova T.V. Ispol'zovanie biologicheski aktivnyh aktivirovannyh pitatel'nyh rastvorov v intensivnoj svetokul'ture // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2010. - №20. - S. 290-294.

4. Mishanov A.P., Sudachenko V.N., Markova A.E., Kolyanova T.V. Povyshenie ekologicheskoj bezopasnosti pitatel'nyh rastvorov v intensivnoj svetokul'ture na osnove tekhnologii elektrohimicheskoj aktivacii (EKHA) // Ekologiya i sel'skohozyajstvennye tekhnologii: agroinzhenernye resheniya: materialy 7 nauchn.-prakt. konferencii. -SPb, 2011. - S. 202-208.

5. Semenenko S.YA., Lytov M.N., CHushkina E.I., CHushkin A.N. Produktivnost' tomatov pri kapel'nom oroshenii s ispol'zovaniem elektrohimicheski aktivirovannoj vody // Nauchnyj zhurnal Rossijskogo NII problem melioracii. - 2014. - №2 (14). - S. 1-14.

6. Nugmanov S.S., Iralieva YU.S., Gridneva T.S. Vliyanie elektroaktivirovannoj vody pri polive na sostav i produktivnost' listovogo salata // Izvestiya Samarskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii. - 2016. - № 4. - S. 32-35.

7. Bahir V.M. Elektrohimicheskaya aktivaciya: ochistka vody i poluchenie poleznyh rastvorov / VNIIIMT. - M., 2001. - S. 19-23.

8. Mishanov A.P., Markova A.E. Izmenenie okislitel'no-vosstanovitel'nogo potenciala katolita pri ego podache cherez forsunku // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2016. -№ 90. - S. 28-33.

9. Petrushanko I.YU., Lobyshev V.I. Neravnovesnoe sostoyanie elektrohimicheski aktivirovannoj vody i eyo biologicheskaya aktivnost' // Biofizika. - 2001. - T. 46. - Vyp. 3. - S. 389-401.

10.Kravchenko V.N., Mazaev YU.V., YAshin I.S. Osnovnye pokazateli aktivirovannoj vody s uchetom ee razbavleniya // Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. - 2018. - № 3 (31). - S. 174-177.

11.Rakut'ko S.A. Energoekologichnost' kak svojstvo iskusstvennoj bioenergeticheskoj sistemy svetokul'tury // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2018. - № 95. - S.77-89.

УДК 631.171; 631.365 Б01 10.24411/2078-1318-2019-14261

Доктор техн. наук М.С. ВОЛХОНОВ (ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, [email protected]) Канд. техн. наук И.А. СМИРНОВ (ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, [email protected]) Ст. преподаватель И.А. ДЖАББАРОВ (ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, [email protected])

Аспирант М.Г. ЧУПЕРКА (ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, [email protected])

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ

ОКОНЧАНИЯ СУШКИ ПО ХАРАКТЕРУ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

МАТЕРИАЛА

Основные задачи послеуборочной обработки зерна - снижение потери семян и доведение их качественных характеристик в зависимости от назначения до норм государственного стандарта [1]. Влажность зернового вороха существенно зависит от периода уборки. Растягивание сроков уборки зерновых культур приводит к увеличению потерь зерна, повышению его влажности, прорастанию и порче. Установлено, что семена основной культуры, содержащиеся в свежеубранном зерновом ворохе, имеют значительное различие по влажности. В Северо-Западном регионе России, в одном колосе при влажности вороха ячменя 30% отдельные семена имели влажность в пределах от 8 до 21% [1, 2].

Проблемой, снижающей качество семян во всем мире, является точность определения влажности материала при сушке как в потоке, так и на зерносушилках периодического действия, из-за сложности конструкции влагомеров, высокой погрешности измерений, трудности установки в технологическую схему сушилки и высокой стоимости устройства. Для измерения влажности зерна применяются методы, основанные на контроле изменения физических характеристик зерна при изменении его влажности [3]. Для измерения влажности зерна широко используются кондуктометрические, диэлькометрические или резистивные датчики [4]. Из-за погрешности измерений датчиками по окончании сушки наблюдается разброс относительной влажности зерен, причем часть из них пересушивается, другая часть не досушивается. При пересушке зерна нерационально расходуется большое количество тепловой энергии - до 58,3 МДж на 1% излишне испаренной влаги с одной тонны зерна. При недостаточном удалении влаги осуществляется повторная сушка зерна, при этом значительно снижается ее производительность и повышается травмирование влажных зерновок рабочими органами машин и оборудования технологической линии сушки.

Решением данной проблемы занимались многие ученые. Известен резистивный датчик определения влажности в режиме реального времени [5], который использует метод наименьших квадратов для калибровки данных. Содержание влаги в зерне определяется путем обработки данных о сопротивлении зерна и его температуры. Использование резистивного датчика сопряжено с повышением погрешности измерений из-за образования поверхностной влаги зерна в процессе сушки.

Известна система автоматизированного определения параметров сушки зерна [6]. Недостатком данной системы является использование промышленных датчиков влажности зерна, которые имеют высокую стоимость, нуждаются в постоянном тарировании при смене режимов работы сушилки, существует трудность установки поточного влагомера в линию, а в некоторых сушилках конструктивно это невозможно.

Существует модель интеллектуального управления процессом сушки зерна [7], основанная на автоматизированном контроле параметров агента сушки и влажности зерна в реальном времени. Устройство состоит из микроконтроллера, датчиков влажности и температуры, промышленного компьютера управления и системы сбора данных. Недостатком модели интеллектуального управления является отсутствие системы, позволяющей автоматически контролировать температуру зерна в реальном времени, что может привести к перегреву семян, повышению себестоимости готовой продукции и снижению качества.

Исследования процесса управления сушкой зерна [8] позволили получить зависимость, устанавливающую связь между параметрами высокотемпературной сушки, температурой нагрева зерна, начальной влажностью и временем последующего вентилирования. Недостатком является невозможность использования зависимостей в сушилках со стохастическим движением зерна, поскольку были получены для неподвижного слоя.

Существует зависимость изменения температуры зерна от влажности при его сушке, которая подтверждается результатами исследований, приведенными в работе [9]. Математическое моделирование сушки приведено также и в работе [10], где теоретические предпосылки зависимости изменения скорости сушки материала от его температуры были подтверждены экспериментально.

В работе [11] приведены результаты исследования кинетики сушки плотного слоя зерновых материалов в микроволновом поле. Показано, что изменения влагосодержания и температуры во времени соответствуют кривым, характерным для сушки коллоидных капиллярно-пористых тел при других способах подвода теплоты.

Математическое моделирование кинетики сушки семян представлено в работе [12]. Статистические результаты показали, что модель Хендерсона-Пабиса также возможно применять и для кинетики сушки тонкого слоя семян.

Моделирование кривых сушки проводилось и для листьев базилика при температурах 50, 60, 70 и 80°С, для оценки влияния температуры сушки на цвет высушенных листьев. Выявлено, что поведение кривых сушки листьев базилика было сходным с большинством сельскохозяйственных продуктов [13].

Выявленные закономерности указывают на зависимость изменения температуры капиллярно-пористых коллоидных тел от влажности в процессе их сушки, следовательно, имеется возможность использовать эту закономерность для контроля окончания сушки без дорогостоящих, имеющих много недостатков влагомеров.

Цель исследования - разработать устройство определения окончания сушки семян на основе кинетики их сушки без использования влагомеров.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- обосновать способ определения окончания сушки семян без использования влагомеров;

- разработать устройство определения окончания сушки зерна по характеру изменения температуры в процессе их обезвоживания и проверить его работу в производственных условиях.

Материалы, методы и объекты исследования. Для достижения поставленной цели разработан способ определения окончания сушки семян [14]. В его основу положена кинетика процесса сушки, свойственная влажным капиллярно-пористым коллоидным телам [4]. Очевидно, что кривые изменения влажности и температуры материала (рис. 1) коррелируются, что позволяет при анализе изменений характера одной кривой объективно судить об изменении другой. Следует отметить, что изменение температуры имеет яркие отличительные особенности в каждом периоде сушки. Особый интерес представляет окончание периода постоянной скорости сушки, когда поверхность семян обезвоживается, а материал имеет влажность, близкую к кондиционной [4]. По этой причине температура поверхности семян начинает интенсивно повышаться - от точки А, скорость сушки падает (рис.1).

со - влажность зерна, %; Т - температура зерна, град;

^ - скорость сушки, %/час; т - длительность сушки, мин.

Рис. 1. Типичные кривые сушки капиллярно - пористых коллоидных материалов: а - период прогрева; б - период постоянной скорости сушки; в - период падающей скорости сушки; А - критическая точка; В - точка кривой, соответствующая кондиционной влажности материала

На основе приведенной закономерности разработано устройство определения окончания сушки зерна по характеру изменения температуры без использования влагомеров.

Устройство состоит из корпусов с пирометрическими датчиками, соединёнными с измерительной схемой индикаторного блока, микропроцессора и блока коррекции для получения и обработки данных, обратных линий связи микропроцессора, соединяющие пульт управления с пирометрическими датчиками. Управляющая линия при использовании устройства в сушилках непрерывного действия связана с приводом выпускного устройства, например, дозатора, при использовании в сушилках периодического действия - с системой управления работой теплогенератора.

Главной задачей устройства является определение критической точки «А» (рис.1), когда влажность семян близка к кондиционной. Микроконтроллер запрограммирован на периодический опрос температурных датчиков. Измеренные значения температуры передаются в микроконтроллер, где аппроксимируются полиномом третьей степени, затем находится производная найденной функции второго порядка. По результатам математической обработки осуществляется управляющее воздействие на устройство выгрузки зерна из сушилки непрерывного действия или теплогенератор в сушилке периодического действия, т.е. происходит управление экспозицией сушки семян [14].

Программный модель управления Программный модуль сетевого обмена

процессом с устройством управления

Рис. 2. Алгоритм работы устройства контроля окончания сушки

Проведено исследование работы разработанного устройства в производственных условиях ООО «Лесстрой» Костромской области при сушке высоковлажного вороха сои сорта «Светлая» на аэрожелобной сушилке из тканных материалов [15, 16]. Сушилка включала радиальный вентилятор 1 (рис. 3), соединенный с центральным 4 и боковыми 5 воздухоподводящими каналами посредством воздухораспределителя 2 с поворотными заслонками 3.

Центральный воздухоподводящий канал 4 сушилки образован жестким воздухораспределительным решетом 6 и тканевыми воздухонепроницаемыми стенками 8. Боковые воздухоподводящие каналы 5 изготовлены из воздухонепроницаемой 8 и сетчатой ткани 10. Жесткое воздухораспределительное решето 6 расположено под углом к горизонту для обеспечения движения материала при его выгрузке. Для обеспечения целостности конструкции аэрожелоба ткань 8, 10 и жесткое воздухораспределительное решето 6 крепятся на металлическом каркасе 9. Для разгрузки сушилка оснащена выгрузным устройством с шиберной заслонкой 7.

Аэрожелобная сушилка работает следующим образом (рис. 3). Зерновой ворох загружается на жесткое воздухораспределительное решето 6 и боковые стенки из сетчатой ткани 10 до полного заполнения всего объема. Затем включается радиальный вентилятор 1 и открываются поворотные заслонки 3 воздухораспределителя 2. Подогретый агент сушки от теплогенератора поступает в вентилятор 1 и через жесткое воздухораспределительное

решето 6 и сетчатую ткань 10 с высоким коэффициентом живого сечения равномерно вводится в слой высоковлажных семян. При этом семена равномерно прогреваются, агент сушки отбирает испарившуюся из них влагу и выходит в атмосферу. При достижении зерном кондиционной влажности устройство определения окончания сушки определяет критическую точку А (рис. 1) и подает команду на отключение теплогенератора и открывает шибер выгрузного устройства 7. Поворотные заслонки 3 воздухораспределителя 2 закрываются, и весь поток воздуха от вентилятора направляется в центральный воздухоподводящий канал 4 под жесткое воздухораспределительное решето 6. При этом возрастает скорость струй воздуха, выходящих под острым углом из щелей воздухораспределительного решета 6, чем обеспечивается бережное и надежное смещение сухого семенного вороха вдоль аэрожелоба к выгрузному устройству.

1 - радиальный вентилятор, 2 - воздухораспределитель, 3 - поворотные заслонки, 4 - центральный воздухоподводящий канал, 5 - боковые воздухоподводящие каналы, 6 - воздухораспределительное решето, 7 - шибер выгрузного устройства, 8 - воздухонепроницаемая ткань, 9 - металлический каркас, 10 - сетчатая ткань

Рис. 3. Конструкционная схема аэрожелобной сушилки из тканных материалов (теплогенератор условно не показан): А, В, С, Б - сечения замеров; 1, 2, 3 - точки замера расхода отработавшего агента сушки и его температуры на поверхности вороха в сечениях А, В, С, Б; 1*... 12* - точки измерения влажности семян сои и температуры семян пирометром - МБ6530 и устройством определения

окончания сушки в сечениях А, В, С, Б

Исследовалось влияние и распределение потоков воздуха на работу пирометрических датчиков устройства определения окончания сушки семян в зависимости от положения поворотных заслонок 3 в воздухораспределителе 2 и степени закрытия тканевых сит боковых воздухоподводящих каналов 5 тканевого аэрожелоба (рис. 3).

В качестве основных факторов были приняты: положение поворотных заслонок - во время сушки заслонки были полностью открыты, а также степень закрытия сетчатой ткани боковых воздухоподводящих каналов. При этом правая сторона закрывалась на 600 мм от верхнего края боковых воздухоподводящих каналов, а левая на 300 мм (рис. 3).

Температуру агента сушки на входе в воздухораспределитель, Т, °С, устанавливали на уровне 60±2°С.

Выходными величинами являлись: расход отработавшего агента сушки, Q2, м3/ч; температура отработанного агента сушки, Т2, °С. Влажность материала во время сушки, Ю2, %; температура семян во время сушки, t2, °С; расход топлива, q, кг/ч; потребляемая мощность электроэнергии, N кВт^ч.

Контролировали следующие факторы: атмосферное давление воздуха Р, Па; начальная влажность поступившей партии семян сои Ю1, %; температура семян начальная °С; температура наружного воздуха ^ °С. Относительная влажность воздуха ф, %; расход агента сушки на входе в воздухораспределитель, Ql, м3/ч.

Испытания проводили следующим образом. Запускался вентилятор 1 (рис. 3) и теплогенератор (на рисунке не показан) для подачи подогретого агента сушки при полностью загруженном аэрожелобе. После выхода на режим замерялся расход агента сушки на входе в воздухораспределитель 2, при полностью открытых заслонках 3, при этом часть потока агента сушки направлялась в боковые воздухоподводящие каналы 5, а остальная в центральный воздухоподводящий канал 4 (режим сушки).

Для определения температуры вороха сои на глубине 0,5 метра в точках 1*...8* сечений А, В, С, Б в соответствии со схемой (рис. 3) измеряли температуру семян разработанным устройством, подключенным к персональному компьютеру для считывания и обработки данных. В точках 9*...12* сечений А, В, С, Б для проверки влияния потока воздуха на пирометрические датчики измеряли температуру семян пирометром МS6530, извлекая пробы семян щупом пробоотборником.

Для определения расхода и температуры отработавшего агента сушки на поверхности вороха в точках 1, 2, 3 в сечениях А, В, С, Б устанавливали конфузор с электронным анемометром Ц№-Т ЦГ362 (рис. 3).

Влажность материала во время сушки определяли в точках 1*...12* сечений А, В, С, Б (рис. 3), с помощью сушильного шкафа.

Измерения проводились через каждые 3 часа с пятикратной повторностью. После проведения экспериментов подсчитывались средние значения полученных результатов.

Результаты исследований. При проведении производственных испытаний температура наружного воздуха t находилась от -2 до 2,1°С. Относительная влажность воздуха, ф - 92%; расход воздуха на входе в распределяющий воздухоподводящий патрубок, 01, в среднем составил 10957 м3/ч. Начальная относительная влажность семян сои Ю1 - 23%; начальная температура семян ^ - 2,4°С, атмосферное давление воздуха Р - 101,9 кПа. Средняя температура отработанного агента сушки Т2 - 32,8°С. Температура нагрева семян в периоде постоянной скорости сушки t2 находилась в пределах 40±2°С.

В ходе проведения производственных испытаний выявлено, что отклонение равномерности прогрева вороха сои по всему объему сушильной камеры в конце сушки не превышало 6,3°С. Удельный расход агента сушки составил 0,3 м3/с*т при толщине слоя семян на воздухораспределительном решете - 1,5 м. Наибольшее количество воздуха (рис. 4) поступало на начальном участке в сечениях А и В, а также с левой стороны сушильной камеры, у которой сетчатая ткань закрыта на 300 мм от поверхности слоя сои. Закрытие сетчатой ткани в верхней их части боковых воздухоподводящих каналов на 600 мм приводит к уменьшению подачи воздушного потока в слой вороха сои на 26,2%.

На рис. 4 наблюдается пересечение кривых распределения расхода агента сушки по причине вероятностного характера скважности зернового слоя. Это объясняется тем, что параметры вороха поступающего от комбайна - влажность, плотность, засоренность - имеют стохастический характер, а также отсутствием предварительной очистки, которую не проводили с целью снижения травмирования высоковлажных семян сои.

м /ч

Л

О

ё &

1-4

О

и н н

о

—Расход отработавшего агента сушки на левой части аэрожелоба, м /ч;

з

■ ■ - ■ ■ Расход отработавшего агента сушки в центральной части аэрожелоба, м /ч;

з

—««— Расход отработавшего агента сушки на правой части аэрожелоба, м /ч.

Рис. 4. Распределение подачи агента сушки по объему сушильной камеры

Влажность семян в процессе эксперимента была снижена с 23 до 9,5% за 22 часа. Отклонение влажности семян по объему сушильной камеры после охлаждения составило в пределах от 9,5% до 10,5%. Всхожесть семян после сушки и периода послеуборочного дозревания возросла на 4,5% - с 75,5 до 80%.

В результате обработки опытных данных (табл. 1) разработанным устройством были определены точки перегиба температурных кривых при экспозиции сушки 0,514 - 0,689 от общего времени эксперимента - 22 часа. В определенное разработанным устройством время окончания сушки влажность семян сои составила от 11,4 до 12,0% (рис.5).

Таблица. Показатели работы разработанного устройства определения окончания сушки

Показатели

Точки замеров расход отработавшего агента сушки, Q2, м3/ч доля от общего времени сушки, определенная устройством по точке перегиба А влажность сои при определении устройством окончания сушки, Ю2, %

1* 11340 0,612 11,7

2* 10260 0,614 11,6

3* 8370 0,631 11,7

4* 9720 0,689 11,4

5* 11070 0,533 11,4

6* 12420 0,604 11,8

7* 14040 0,521 11,8

8* 14310 0,614 11,5

9* 11340 0,686 11,9

10* 9180 0,537 12,0

11* 9450 0,513 12,0

12* 9990 0,514 11,9

ОК. %

А

11.8 ^

А

В

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

С

Б

—<---Влажность семян на левой части аэрожелоба, %;

- - - - - Влажность семян в центральной части аэрожелоба, %;

——-----Влажность семян на правой части аэрожелоба, %.

Рис. 5. Колебания влажности семян сои по объему сушильной камеры по окончании сушки - времени

сушки, определенным разработанным устройством

В соответствии с требованиям межгосударственного стандарта [17] кондиционная влажность семян сои составляет 12%, результаты экспериментальной проверки доказали правильность выдвинутых теоретических положений. Расходы воздушного потока при сушке семян сои в плотном слое не оказывают существенного влияния на точность определения окончания сушки пирометрическими датчиками.

Реализация разработанного способа определения окончания сушки в системах управления экспозицией сушки зерна обеспечит своевременный вывод материала из сушильной камеры, из-под воздействия агента сушки, когда его температура приближается к критическому значению. Постоянный контроль температуры инфракрасными датчиками -без контакта с объектом контроля, повышает точность измерения температуры, гарантированно исключает гибель зародыша, денатурацию белка, ослабевание клейковины. Энергозатраты в этом случае минимальны, т. к. процесс сушки осуществляется в режимах, которые рекомендованы разработчиками сушилок, и дополнительных затрат энергии, от пересушки или повторной сушки при недосушке зерна не происходит. К недостаткам разработанного способа можно отнести то, что при его применении в сушильных агрегатах будет использоваться сложная аппаратура и для поддержания ее работоспособности потребуется высокая квалификация обслуживающего персонала.

Результаты данного исследования возможно использовать при автоматизации работы высокотемпературных сушилок как поточных - шахтных, колонковых, бункерных, аэрожелобных, так и периодического действия. При этом вмешательство в уже имеющиеся системы автоматики минимальное. Система управления экспозицией сушки зерна -выгрузки зерна может работать как отдельное устройство, выносные датчики и блок управления которого легко монтируются в любую конструкционную и электрическую схемы сушилки.

1. Разработан способ контроля окончания сушки без использования влагомеров, основанный на постоянном контроле температуры семян и поиске участка на кривой изменения температуры, на котором происходит температурный скачек по причине обезвоживания семян и достижения ими влажности, близкой к кондиционной.

2. Разработано устройство определения окончания сушки зерна по характеру изменения температуры в процессе их обезвоживания, состоящее из корпусов с пирометрическими датчиками, соединёнными с измерительной схемой индикаторного блока, микропроцессора и блока коррекции для получения и обработки данных, обратных линий связи исполнительных устройств с микропроцессором. Измеренные значения температуры

Выводы:

аппроксимируются в микроконтроллере полиномом третьей степени, у которого находится производная второго порядка - температурный скачек. В производственных условиях с помощью разработанного устройства при сушке высоковлажных семян сои в аэрожелобной сушилке плотного слоя определено время окончания теплового воздействия на семена при достижении влажности сои 11,4-12,0%, что соответствует требованиям межгосударсвенного стандарта.

Литература

1. Смелик В.А., Новиков М.А., Ерошенко Л.И., Перекопский А.Н. Анализ поступления зернового вороха на пункт послеуборочной обработки в регионе повышенного увлажнения // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. - Йошкар-Ола: Марийский гос. ун-т, 2018. - № 20. - С. 17-19.

2. Смелик В.А., Ерошенко Л.И., Сайда С.К. Проектирование и строительство пунктов по послеуборочной обработке и хранению продукции растениеводства для типовых хозяйств Северо-Запада // Крупный и малый бизнес в АПК: роль, механизмы взаимодействия, перспективы. - СПб.: СПбГАУ, 2009. - С. 124.

3. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов / Кричевский Е.С., Бензарь В.К., Венедиктов М.В. и др. (под общ. ред. Е.С. Кричевского). -М.: «Энергия», 1980. - 240 с.

4. Volkhonov, M., Jabbarov, I., Soldatov, V., Smirnov, I. (2018). Development of the method of exposure control of grain drying in high-temperature dryers. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 3, Issue 3 (93). P. 22-29.

5. Конструкция встроенного резистивного датчика определения влажности зерна [Электронный ресурс]: - Электронные данные. - Режим доступа: https://doaj.org/article/5bc01fcc6c3142098c784432a1968103 (дата обращения: 19.11.2019).

6. Параметры Обнаружение в сети и прогнозирование модели во время процесса сушки зерна [Электронный ресурс]: - Электронные данные. - Режим доступа: https://doaj.org/article/394f5759af874c50b81642213d737dce (дата обращения: 19.11.2019).

7. Интеллектуальная модель управления процессом сушки [Электронный ресурс]: -Электронные данные. - Режим доступа: https://www.hindawi.com/journals/mpe/2012/584376/ (дата обращения: 19.11.2019).

8. По вопросу совершенствования процесса сушки [Электронный ресурс]: - Электронные данные. - Режим доступа: https://doaj.org/article/73e048f393404775b3239e6a5620b3ae (дата обращения: 19.11.2019).

9. Fundamentals of grain drying [Электронный ресурс]: - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.knowledgebank.irri.org/step-by-step-production/postharvest/drying/drying-basics/drying-process/fundamentals-of-grain-drying (дата обращения: 19.11.2019).

10.Modelagem matemática das curvas de secagem e coeficiente de difusâo de grâos de feijâo-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) Mathematical modeling of the drying curves and diffusion coefficient of cowpea grains (Vigna unguiculata (L.) Walp.) [Электронный ресурс]: - 2013. -Электронные данные. - Режим доступа: https://doaj.org/article/ 5665b66e060040b3b41efef3cbf2ec3c (дата обращения: 19.11.2019).

11.Кинетика сушки зерновых материалов в микроволновом поле [Электронный ресурс]: -Электронные данные. - Режим доступа: https://doaj.org/article/ 292517d0aad4490b8d20e039d86dcfb1 (дата обращения: 19.11.2019).

12. MATHEMATICAL MODELING OF ORANGE SEED DRYING KINETICS [Электронный ресурс]: - Электронные данные. - Режим доступа: https://doaj.org/article/ 0b13964684d34e 18b1f3792bff2a20de (дата обращения: 19.11.2019).

13.Kinetics of drying of basil leaves (Ocimum basilicum L.) in the infrared Cinética de secagem de folhas de manjericâo (Ocimum basilicum L.) via infravermelho [Электронный ресурс]: -Электронные данные. - Режим доступа: https://doaj.org/article/ 0ea0dcc 16a0b4d28b 13b2c8c678e8c51 (дата обращения: 19.11.2019).

14.Патент 2667250 Российская Федерация, МПК - F 26 B25/22. Способ автоматизации управления экспозицией сушки зерна в высокотемпературных сушилках и устройство для

его осуществления / Волхонов М.С., Габалов С.Л.; Джаббаров И.А.; Полозов С.А.; Волхонов В.М.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Костромская ГСХА, опубл. 18.09.2018.

15.Патент 2593326 Российская Федерация, МПК F 26 B 23/02. Устройство для вентилирования и транспортирования зернового вороха / Волхонов М.С., Смирнов И.А., Сочкова Е.С.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, опубл. 31.10.2018, бюл. №31. - 10 с.; ил.

16.Volkhonov, M., Smirnov, I., Maksimov I. (2019). Development and research of the equipment for admitting and drying soybean seeds with high level of moisture. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 3, Issue 11 (99). P. 70-78.

17.ГОСТ 17109-88 Соя. Требования при заготовках и поставках. Межгосударственный стандарт. Официальное издание Зернобобовые культуры: Сб. ГОСТов. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 4 с.

Literatura

1. Smelik V.A., Novikov M.A., Eroshenko L.I., Perekopskij A.N. Analiz postupleniya zernovogo voroha na punkt posleuborochnoj obrabotki v regione povyshennogo uvlazhneniya // Aktual'nye voprosy sovershenstvovaniya tekhnologii proizvodstva i pererabotki produkcii sel'skogo hozyajstva. - Joshkar-Ola: Marijskij gos. un-t, 2018. - № 20. - S. 17-19.

2. Smelik V.A., Eroshenko L.I., Sajda S.K. Proektirovanie i stroitel'stvo punktov po posleuborochnoj obrabotke i hraneniyu produkcii rastenievodstva dlya tipovyh hozyajstv Severo-Zapada // Krupnyj i malyj biznes v APK: rol', mekhanizmy vzaimodejstviya, perspektivy. - SPb.: SPbGAU, 2009. - S. 124.

3. Teoriya i praktika ekspressnogo kontrolya vlazhnosti tverdyh i zhidkih materialov / Krichevskij E.S., Benzar' V.K., Venediktov M.V. i dr. (pod obshch. red. E.S. Krichevskogo). -M.: «Energiya», 1980. - 240 s.

4. Volkhonov, M., Jabbarov, I., Soldatov, V., Smirnov, I. (2018). Development of the method of exposure control of grain drying in high-temperature dryers. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 3, Issue 3 (93). P. 22-29.

5. Konstrukciya vstroennogo rezistivnogo datchika opredeleniya vlazhnosti zerna [Elektronnyj resurs]: - Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: https://doaj.org/article/5bc01fcc6c3142098c784432a1968103 (data obrashcheniya: 19.11.2019).

6. Parametry Obnaruzhenie v seti i prognozirovanie modeli vo vremya processa sushki zerna [Elektronnyj resurs]: - Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: https://doaj.org/article/394f5759af874c50b81642213d737dce (data obrashcheniya: 19.11.2019).

7. Intellektual'naya model' upravleniya processom sushki [Elektronnyj resurs]: - Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: https://www.hindawi.com/journals/mpe/2012/584376/ (data obrashcheniya: 19.11.2019).

8. Po voprosu sovershenstvovaniya processa sushki [Elektronnyj resurs]: - Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: https://doaj.org/article/73e048f393404775b3239e6a5620b3ae (data obrashcheniya: 19.11.2019).

9. Fundamentals of grain drying [Elektronnyj resurs]: - Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: http://www.knowledgebank.irri.org/step-by-step-production/postharvest/drying/drying-basics/drying-process/fundamentals-of-grain-drying (data obrashcheniya: 19.11.2019).

10.Modelagem matemática das curvas de secagem e coeficiente de difusao de graos de feijao-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) Mathematical modeling of the drying curves and diffusion coefficient of cowpea grains (Vigna unguiculata (L.) Walp.) [Elektronnyj resurs]: - 2013. -Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: https://doaj.org/article/ 5665b66e060040b3b41efef3cbf2ec3c (data obrashcheniya: 19.11.2019).

11.Kinetika sushki zernovyh materialov v mikrovolnovom pole [Elektronnyj resurs]: -Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: https://doaj.org/article/ 292517d0aad4490b8d20e039d86dcfb1 (data obrashcheniya: 19.11.2019).

12. MATHEMATICAL MODELING OF ORANGE SEED DRYING KINETICS [Elektronnyj resurs]: - Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: https://doaj.org/article/ 0b13964684d34e 18b1 f3792bff2a20de (data obrashcheniya: 19.11.2019).

13. Kinetics of drying of basil leaves (Ocimum basilicum L.) in the infrared Cinética de secagem de folhas de manjericâo (Ocimum basilicum L.) via infravermelho [Elektronnyj resurs]: -Elektronnye dannye. - Rezhim dostupa: https://doaj.org/article/ OeaOdcc 16a0b4d28b13b2c8c678e8c51 (data obrashcheniya: 19.11.2019).

14.Patent 2667250 Rossijskaya Federaciya, MPK - F 26 B25/22. Sposob avtomatizacii upravleniya ekspoziciej sushki zerna v vysokotemperaturnyh sushilkah i ustrojstvo dlya ego osushchestvleniya / Volhonov M.S., Gabalov S.L.; Dzhabbarov I.A.; Polozov S.A.; Volhonov V.M.; zayavitel' i patentoobladatel' FGOU VPO Kostromskaya GSKHA, opubl. 18.09.2018.

15.Patent 2593326 Rossijskaya Federaciya, MPK F 26 B 23/02. Ustrojstvo dlya ventilirovaniya i transportirovaniya zernovogo voroha / Volhonov M.S., Smirnov I.A., Sochkova E.S.; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO Kostromskaya GSKHA, opubl. 31.10.2018, byul. №31. - 10 s.; il.

16.Volkhonov, M., Smirnov, I., Maksimov I. (2019). Development and research of the equipment for admitting and drying soybean seeds with high level of moisture. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 3, Issue 11 (99). P. 70-78.

17.GOST 17109-88 Soya. Trebovaniya pri zagotovkah i postavkah. Mezhgosudarstvennyj standart. Oficial'noe izdanie Zernobobovye kul'tury: Sb. GOSTov. - M.: IPK Izdatel'stvo standartov, 2003. - 4 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.