CC BY
44
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. _ИАЭП. 2015. Вып. 87._
УДК 631.362
А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук; Э.А. ПАПУШИН, канд. техн. наук
СУШКА СЕМЯН ТРАВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕЛИОКОЛЛЕКТОРА
В статье изложена проблема энергосбережения и использования возобновляемых источников энергии при сушке семян трав в условиях Ленинградской области.
Ключевые слова, сушка, семена трав, солнечная энергия A.F. ERK, CandSc (Eng); E.A. PAPUSHIN, CandSc (Eng) GRASS SEED DRYING WITH THE USE OF SOLAR COLLECTOR
The article discusses the problem of energy saving and renewable energy sources application to dry the grass seeds under conditions of Leningrad Region.
Key words: drying, grass seeds, solar energy
Концепция энергосбережения и повышения
энергоэффективности сельскохозяйственного производства [1]
основана на внедрении комплекса мероприятий, направленных на
снижение энергоемкости продукции. Использование энергии солнца
в с/х производстве для получения тепловой энергии является одним
из перспективных способов экономии традиционных видов топлива.
Использованию для подогрева воздуха солнечной энергии
способствует ее наибольшая интенсивность и продолжительность
сияния в период послеуборочной обработки семян трав с июля по
август. Исследованиями, проведёнными учеными ИАЭП
установлено [2-5], что в климатических условиях Северо-Западной
зоны с мая по август солнце светит в среднем 89,7 дней, частичная
облачность наблюдается 20,8 дней, небо полностью покрыто
облаками 12,5 дней. В солнечные дни поступающая на
горизонтальную поверхность радиация равна в среднем 0,55-0,8 2 2 кВт/м , а в пасмурные - снижается до 0,18-0,25 кВт/м [3-5].
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства_
Институтом проведены исследования по использованию солнечной энергии для сушки семян трав. Установлено, что в солнечные дни воздух, нагнетаемый вентиляторами через солнечные коллекторы, нагревается в среднем на 4-6оС, а в пасмурные на - 2-3оС.
По результатам исследований установлено, что коэффициент полезного действия (КПД) солнечного коллектора в значительной степени зависит от расхода воздуха (рис. 1). Чем больше расход теплоносителя, тем меньше температурный градиент между подогретым в коллекторе и наружным воздухом, а значит, и меньше потери тепла через боковые стенки и основание коллектора.
150 200 250 300 Ъ>м3/(чм2)
Рис. 1. Зависимость степени подогрева воздуха At и КПД солнечного
коллектора п от расхода воздуха L с 1 м2 поверхности коллектора при различной интенсивности поступающей солнечной радиации I: 1 - 1=1 кВт/м2; 2 - 1=0,55 кВт/м2; 3 - 1=0,27 кВт/м2
Оценивая эффективность работы солнечного коллектора, нами сделан вывод о том, что оптимальным расходом воздуха через коллектор при использовании его для сушки семян трав является 200 - 250 м3/чм2. При этом воздух нагревается на 4-6 оС [2].
Среднее значение относительной влажности воздуха за время проведения опытов составило около 70 % и колебалось от 50 до 80 %. После нагрева в солнечных коллекторах влажность снижается до
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. _ИАЭП. 2015. Вып. 87._
среднего значения 56 % и колеблется в пределах от 27 до 68 %, соответственно увеличивая влагопоглотительную способность вентилируемого воздуха в 1,5-2,0 раза. Использование подогретого в солнечных коллекторах воздуха сокращает на 25-35 % общую продолжительность сушки семян трав (начальной влажностью 42 %). В солнечных коллекторов для сушки вороха семян трав удельный расход тепла уменьшается, так как отработавший воздух имеет влажность меньше 70%, а согласно с изотермой сорбции семена при этом могут высохнуть до кондиционной влажности семян в верхних слоях.
Главным недостатком солнечных подогревателей является то, что они могут работать только в дневное время (в солнечную или пасмурную погоду), притом степень нагрева воздуха в течение дня постепенно увеличивается и к полудню температура нагнетаемого воздуха доходит до 35°С и более.
Для круглосуточной работы вентиляционного оборудования при интенсивной сушке семян трав в любую погоду рекомендуется использовать комбинированный способ подогрева. При этом в солнечную погоду подогрев полностью осуществляется коллектором солнечной энергии; в дождливую погоду и ночью работает теплоагрегат с использованием жидкого, твёрдого, газообразного топлива или электроэнергии, в пасмурную погоду может быть использованы оба вида теплообеспечения.
Также недостатком плёночных солнечных коллекторов по-прежнему является низкая прочность полимерной плёнки, что приводит к необходимости ежегодных затрат для её обновления или ремонта. С целью увеличения срока службы прозрачного покрытия разработана конструкция модульного разборного солнечного коллектора, смонтированного из специальных металлических секций - модулей (рис. 2) массой по 10 кг, для отделения сушки семян трав (рис. 3).
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства_
Рис. 2. Модуль солнечного коллектора: 1 - светопрозрачное укрытие (полимерная пленка); 2 - рама;
3 - теплопоглотитель
5 4
Рис. 3. Размещение коллектора на крыше здания напольной сушилки
семян трав
1 - модули солнечного коллектора; 2 - семена трав; 3 - вентилятор;
4 - вентиляционная решетка; 5 - воздухораспределительный канал
Анализ полученных результатов показывает, что использование солнечной энергии для подогрева вентилируемого воздуха напольной сушилки семян трав способствовало интенсификации процесса сушки и улучшению качественных показателей семян трав, даже в неблагоприятные периоды. Устройства для сушки семян трав
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. _ИАЭП. 2015. Вып. 87._
с использованием солнечной энергии отличаются простотой конструкции и удобством в обслуживании. Для внедрения системы солнечного подогрева не требуются дорогостоящие материалы, монтаж оборудования осуществляется в хозяйствах своими силами. Расчеты показали: для подогрева воздуха за счет солнечного излучения в условиях Северо-Запада РФ в среднем на 5°С необходима площадь поглотителя солнечного коллектора порядка 1015 м2 при сушке 1 т семян с начальной влажностью 30 % до кондиционной влажности 14-16 %. Продолжительность сушки семян трав 80-90 часов [2]. При этом удельная экономия энергии составляет около 50 кВт ч/т за счет сокращения времени вентилирования и 250 кВт ч/т за счет подогрева воздуха в солнечном коллекторе по сравнению с подогревом вентилируемого воздуха в электрокалорифере.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н. Концепция создания демонстрационной зоны высокой энергоэффективности в Ленинградской области /В сборнике: АПК - стратегический ресурс экономического развития государства XXI международная агропромышленная выставка "АГРОРУСЬ", материалы международного конгресса. 2015. С. 6-7.
2. Чистяков В.В., Эрк А.Ф., Аксенов Н.Н. Гелиоколлектор для сушки зерна и семян трав /Техника в сельском хозяйстве.1988.№2. С.60-61.
3. Папушин Э.А. Повышение эффективности досушивания провяленной травы путем оптимизации параметров оборудования для использования солнечной энергии: Дисс. ... канд. техн. наук. СПб., 2002. 128 с.
4. Папушин Э.А. Результаты исследований лучепоглощающих поверхностей солнечного коллектора // Экология и сельскохозяйственная техника: Материалы второй научно-практической конференции. Санкт-Петербург-Павловск, 2000. т. 3. С. 156-158.
5. Попов В.Д., Ахмедов М.Ш., Папушин Э.А. Досушивание сена с использованием солнечной энергии // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. / ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии. Вып.73. СПб.,2002. С. 173-178.
