CC BY
21УДК: 631.365.22-522.7
СУШКА ЗЕРНА В РЕЖИМЕ ПНЕВМОТРАНСПОРТА
А.В. Волженцев, Р.А. Булавинцев, А.В. Козлов, А.В. Звеков ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, Орел, Россия
Аннотация. В пневмотранспорте зернового материала существует такое понятие как «скорость захлебывания» показывающая скорость среды, при достижении которой поток насыщается материалом и наступает нарушение и прекращение работы системы - зерно перестает перемещаться в заданном направлении. При пневмотранспорте выгодно работать с минимальной скоростью транспортирующего воздуха, благодаря чему получаются наименьшие затраты энергии на транспорт, уменьшается эрозия рабочей камеры. Предлагается конструкция сушилки зерна с псевдоожижением зернового слоя и одновременным пневмотранспортированием от загрузочного бункера до выпускного патрубка. Рабочая камера сушилки состоит из сушильной и охладительной частей. Сушильная часть представляет собой пневможелоб с наклонными стенками, расположенный выше газораспределительного решета на величину зазора необходимого для циркуляции зернового материала. В процессе сушки, температура единичного зерна растет не беспрерывно, а по волнообразной кривой. Максимальные значения нагрева зерна чередуются с минимальными значениями, но максимальные постепенно повышаются. Общая кривая нагрева зерна представляет собой усредненную кривую между максимальными и минимальными значениями. Проведены исследования сушки зернового материала способом рециркуляции с осциллирующим режимом, позволяющим за счет чередования циклов нагрева-охлаждения зерна предотвратить его перегрев, сохранить продовольственные и посевные качества.
Ключевые слова: зерно, псевдоожижение, сушилка, пневмотранспорт, вентилятор.
Введение. Исследования пневмотранспорта как свободных систем движения взвешенного зернового материала показывают существование такой характерной скорости среды, при достижении которой поток насыщается материалом и наступает нарушение и прекращение работы системы - зерно перестает перемещаться в заданном направлении [1, 2, 3, 4, 9, 10]. Для пневмотранспорта это так называемая «скорость захлебывания».
При пневмотранспорте выгодно работать с минимальной скоростью транспортирующего воздуха, благодаря чему получаются наименьшие затраты энергии на транспорт, уменьшается эрозия рабочей камеры [5, 6, 7, 8]. Поэтому выгодно держаться поблизости от предельной минимальной скорости - скорости захлебывания. С этой целью горизонтальные пневмотранспортные линии необходимо проектировать расширяющимися кверху. Начинать работу системы необходимо при высокой скорости воздуха, заведомо превышающей скорость захлебывания, а затем постепенно снижают скорость транспортирующего агента, приближаясь к экономичному режиму. Назначение расширения - обеспечить, чтобы скорость в верхней части транспортного желоба была меньше, чем в нижней, несмотря на расширение транспортирующего воздуха,
99
обусловленное падением давления. Следовательно, скорость захлебывания будет устанавливаться сначала в верхней части транспортного канала.
Материалы и методы. Лабораторные исследования проводились на экспериментальной установке, представленной на рисунке 1. Исследование процесса сушки зерна семенного и продовольственного назначения проводились на экспериментальной сушилке, конструкция которой позволяет производить настройку машины в широком диапазоне. В зависимости от применяемой культуры, целей сушки возможны следующие регулировки: температуры агента сушки; подачи зерна в сушильную камеру; изменение параметров псевдоожиженного слоя путем изменения расхода воздуха напорного вентилятора.
1 - рабочая камера; 2 - дозирующее устройство; 3 - входной патрубок; 4 -
заслонка; вентилятор Рисунок 1 - Экспериментальная сушилка зерна
Исходный материал из загрузочного бункера 4 поступает в сушильную камеру 10 (рис. 2). Создаваемый вентилятором 1 воздушный поток проходит через нагревательный элемент 5, нагревается до заданной температуры и, проходя через газораспределительную решетку 6, подается в сушильную камеру 10, представляющую собой конический желоб.
-- Агент сушки ---* Зерно
1 - вентилятор; 2 - заслонка; 3 - дозирующее устройство; 4 - бункер; 5 - эл. тэны; 6 - газораспределительная решетка; 7 - стойка, регулирующая угол подъема; 8 - выпускной патрубок; 9 - охладительная камера; 10 - сушильная камера; 11 - линейный зазор Рисунок 2 - Технологическая схема зерносушилки
Характерной особенностью сушки в псевдоожиженном слое является то обстоятельство, что теплообмен между агентом сушки и зерном проходит непосредственно около газораспределительной решетки. В этой связи процесс нагрева единичного зерна можно представить таким образом.
Зерно, совершая кольцевое движение внутри рабочей камеры, попадает в сушильную камеру, в зону активного теплообмена, и получает порцию теплоты от агента сушки. Затем зерно псевдоожижается, в следствии этого слой расширяется и перетекает в охладительную камеру 9, где частично теряет аккумулированную теплоту за счет соприкосновения с более холодной поверхностью других зерен. Одновременно, примерно в таком же количестве, охлажденное зерно попадает через линейный зазор 11 в сушильную камеру 10 и смешивается с потоком нагретого зерна. Процесс повторяется. В результате такой циркуляции температура, которую зерно приобрело в сушильной камере, падает в охладительной камере до тех пор, пока снова не попадет в зону активного теплообмена и получит новую порцию тепла. Одновременно зерновая масса движется от загрузочного окна к выгрузному патрубку 8 в режиме пневмотранспорта.
Результаты и обсуждение. В процессе сушки, температура единичного зерна растет не беспрерывно, а по волнообразной кривой. Максимальные значения нагрева зерна чередуются с минимальными значениями, но максимальные постепенно повышаются. Общая кривая нагрева зерна представляет собой усредненную кривую между максимальными и минимальными значениями (рисунок 3).
Рисунок 3 - Зависимость температуры зерна в от температуры сушильного агента ? при различных значениях времени сушки Всуш.
Анализируя полученные графики можно утверждать, что с увеличением температуры сушильного агента ? температура прогрева зерна в повышается и достигает максимально допустимого значения при ? = 100 0С. Дальнейшая сушка может привести к перегреву зерна, поэтому цикл сушки повторяется до момента достижения зерном кондиционной влажности 14... 16%.
Выводы. В области сушки зерна до кондиционной влажности в псевдоожиженном слое, проведены исследования сушки зернового материала способом рециркуляции с осциллирующим режимом, позволяющим за счет чередования циклов нагрева-охлаждения зерна предотвратить его перегрев, сохранить продовольственные и посевные качества.
Список используемых источников:
1. Волженцев, А.В. Псевдоожижение как система агент сушки-зерно [Текст] / А.В. Волженцев, И.В. Коношин, Р.А. Булавинцев, А.М. Полохин, А.В. Козлов, А.В. Звеков, И.Е. Пупавцев // Агротехника и энергообеспечение. - 2020. № 1 (26). С. 14-19.
2. Волженцев, А.В. Сушка зерна в псевдоожиженном слое [Текст] / А.В. Волженцев, И.В. Коношин, Р.А. Булавинцев, А.М. Звеков // Агротехника и энергообеспечение. - 2020. № 1 (26). С. 14-19.
3. Гобелев, С.Н. Анализ способов и технологий сушки зерна [Текст] / С.Н. Гобелев, С.А. Марченков, П.А. Леденева // матер. всерос. национальной науч.-практ. конф. посвященной 80-летию со дня рождения профессора Анатолия Михайловича Лопатина. -Рязань: Изд-во Рязанского гос. агротехнологического ун-та им. П.А. Костычева, 2020. - С. 150-153.
4. Дубоделов, Р.Н. Теоретическое обоснование конструкции сушильного аппарата вертикального типа с винтовым рабочим органом [Текст] / Р.Н. Дубоделов, А.П. Черныш. // В сборнике: Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России. Матер. XII международной науч.-практ. конф. - Кемерово, 2013. - С. 28-33.
5. Кузнецов, Ю.А. Проектирование зерносушилок с псевдоожиженным зерновым слоем [Текст] / Ю.А. Кузнецов, И.Н. Кравченко, А.В. Сиротов, А.В. Волженцев, Ю.В. Катаев // Сельский механизатор. - 2018. - №5. - С. 22-23.
6. Калашникова, Н.В. Машины для послеуборочной обработки зерна [Текст] / Н.В. Калашникова, Р.А. Булавинцев, А.В. Волженцев, П.П. Канунников, А.М. Полохин // Практикум. - 2010. - Орел, 2017. - 137 с.
7. Непочатой, В.Н. Исследование изменения скорости течения псевдоожиженного зернового слоя от угла наклона плоскости рабочего органа зерносушилки [Текст] / В.Н. Непочатой, А.П. Черныш, Р.Н. Дубоделов // В сборнике: Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России. Матер. XII международной науч.-практ. конф. - Кемерово, 2013. - С. 14-18.
8. Стафоркина, А.И. Интенсификация процесса сушки зерна повышенной влажности [Текст] / А.И. Стафоркина, Е.В. Колтовская, В.С. Бышов, Н.Ф. Каряев, Е.В. Юдин // В сборнике: Тенденции развития агропромышленного комплекса глазами молодых ученых. - Рязань: Изд-во Рязанского гос. агротехнологического ун-та им. П.А. Костычева, 2018. - С. 32-35.
9. Трандина, И.А. К вопросу расчета энергосберегающих сушильных установок [Текст] / И.А. Трандина, А.А. Евпраксин, А.И. Кравчук, В.В. Арефьев // матер. всерос. национальной науч.-практ. конф. посвященной 80-летию со дня рождения профессора Анатолия Михайловича Лопатина. - Рязань: Изд-во Рязанского гос. агротехнологического ун-та им. П.А. Костычева, 2020. - С. 214-218.
10. Kuznetsov, Yu.A. FLUIDIZATION QUALITY DETERMINATION METHOD IN DRYERS WITH PSEUDOFLUIDIZED GRAIN LAYER [Текст] / Yu.A. Kuznetsov, A.V. Volzhentsev, L.V. Kalashnikova // Poljoprivredna tehnika. - 2017. - Т. 42. - № 4. - С. 1-8.
А.В. Волженцев, Р.А. Булавинцев, А.В. Козлов, А.В. Звеков ФГБОУВО Орловский ГАУ, Орел, Россия
GRAIN DRYING IN PNEUMATIC TRANSPORT MODE
Abstract. In the pneumatic conveying of grain material there is such a concept as "choking speed", indicating the environment speed, at which the flow is saturated with material and there comes a violation and termination of the system - the grain stops moving in a set direction. At pneumatic conveying it is profitable to work with the minimum velocity of conveying air, due to which the least energy consumption for transport is obtained, and the erosion of the working chamber is reduced. We propose the construction of a grain dryer with fluidization of the grain layer and simultaneous pneumatic conveying from the hopper to the outlet pipe. The working chamber of the dryer consists of drying and cooling parts. The drying part is a pneumatic groove with inclined walls, located above the gas-distributing grid on the size of the gap required for the circulation of grain material. During the drying process, the temperature of a single grain does not increase constantly, but along a wavelike curve. The maximum values of grain heating alternates with minimum values, but the maximum ones are gradually increasing. The overall curve of grain heating is an averaged curve between the maximum and minimum values. We studied the drying of grain material by method of recirculation with oscillating mode, which allows by alternating the cycles of heating-cooling of grain to prevent overheating, preserve food and sowing qualities.
Key words: grain, fluidization, dryer, pneumatic transport, fan.
VolzhentsevA.V., BulavintsevR.A., KozlovA.V., ZvekovA.V.
FSBEI HE Orel State Agrarian University, Orel, Russia
