Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СУШКИ ПЕРВОЙ ПАРТИИ ЗЕРНА

Изобретение относится к сушке зерна, преимущественно в зерносушилках с топками на твердом топливе, и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности.

Известен способ сушки зерна при восходящих температурных режимах, когда более влажное зерно вентилируют менее подогретым агентом сушки, а с понижением влажности его температуру ступенчато повышают (Жидко В.И. Исследование процесса сушки зерна в связи с его автоматизацией: Автореф. дисс. … докт. техн. наук. - Одесса: ОТИПП им. М.В. Ломоносова, 1970. - С. 23).

Известный способ обеспечивает безопасную сушку, однако он требует сравнительно сложного технического оснащения (2…3 секции сушки с вентиляторами) и в сельском хозяйстве применяется редко.

Известен способ сушки первой партии зерна перед запуском зерносушилки на потоки, заключается в том, что разжигают топку, прогревают зерно, циклически высушивают до кондиционной влажности при пониженной температуре в течение 15-20 мин и сушилку переводят на поток (Витоженц Э.Н., Окунь Г.С., Чижиков А.Г., Добычин Н.А. Рекомендации по использованию материально-технической базы для сушки семян зерновых и других культур в семеноводческих хозяйствах. - М.: Колос, 1983. - С. 12-13).

Температуру агента сушки регулируют изменением подачи топлива и воздуха. После того как высушена эта партия, сушилку переводят на поток.

Известный способ наиболее близок к заявленному и принят за прототип.

Недостатком его являются повышенные затраты тепла на розжиг и прогрев топки при сжигании растительных отходов, имеющих низкую теплотворную способность, а также ступенчатое повышение температуры агента сушки.

Технической задачей изобретения является снижение затрат тепла на прогрев топки и сушку зерна за счет совмещения этих процессов при бесступенчатом повышении температуры агента сушки.

Техническая задача достигается тем, что в способе сушки первой партии зерна, заключающемся в том, что разжигают топку, циклически сушат зерно до кондиционной влажности, согласно изобретению прогревают топку при расходе твердого топлива:

где G_з - масса зерна в сушилке, кг;

ΔU - влагосъем, кг вл./кг сух. мат.;

q - удельные затраты теплоты на испарение влаги, кДж/кг;

η^* - доля теплоты, пошедшая на прогрев топки;

- низшая теплота сгорания твердого топлива, кДж/кг;

η₀ - КПД топки;

τ - длительность сушки, ч;

а температуру агента сушки бесступенчато повышают от начальной до допустимой.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена технологическая схема устройства для сушки первой партии зерна.

Устройство содержит топочный блок 1 с входящим в него подогревателем, вентилятор сушилки 2, бункер топлива 3, дозатор 4, первичное дутье 5, вторичное дутье 6, жидкостная горелка 7, сушилка 8, средство разгрузки 9, нория 10, надсушильный бункер 11, клапан 12, дымосос 13. На схеме указаны: влажное зерно 14, высушенное зерно 15.

Работу устройства осуществляют следующим образом.

Норией 10 влажное зерно 13 загружают в сушилку 8, затем с помощью жидкостной горелки 7 разжигают топку, подают из бункера 3 твердое топливо вместе с первичным 5 дутьем. Дымовые газы, образующиеся при сжигании твердого топлива, поступают в воздухоподогреватель и дымососом 13 выбрасываются наружу. Вентилятором 2 засасывают наружный воздух в воздухоподогреватель 1, а затем в качестве агента сушки направляют в сушилку 8. Зерно в сушилке высушивают циркуляционно через средство разгрузки 9, норию 10 и клапан 12, поставленный на «циркуляция». Как только влажность зерна достигает кондиционной, в сушилку подают влажное зерно 14, а сухое 15 выводят, перебросив клапан 12, то есть сушилку переводят на «поток».

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью жидкостной или газовой горелки разжигают топку, затем подают твердое топливо в топочный блок, а агент сушки направляют в сушилку, одновременно прогревая топку и зерно, которое циркулируют через норию и сушилку. По достижении кондиционной влажности сушилку переводят на поток. В зависимости от влажности зерна, низшей теплотворной способности топлива и зерновой вместимости сушилки рассчитывают подачу твердого топлива в топочный блок на период высушивания первой партии.

Контроль за сушкой и горением топлива осуществляют по температуре агента сушки в диффузоре и камере сушилки.

Режим сушки с повышающейся температурой (восходящий температурный режим) является оптимальным для семенного зерна, повышенной влажности, поэтому в период прогрева топки и зерна используют бесступенчатое повышение температуры агента сушки от начальной до допустимой, которая на ~15°С выше предельно-допустимой температуры зерна Q_пд.

При разогреве топки часть тепла от сгорания топлива поступает на прогрев обмуровки топочного блока и эта доля составляет 30-35% (Тинькова С.М., Прошкин А.В., Сторожев Ю.И. Задачи по теплотехнике. - Красноярск: ГАЦ-МиЗ, 1996. - С. 14).

Для расчета расхода твердого топлива при сушке первой партии составим тепловой баланс. Затраты тепла на сушку зерна можно записать:

где G_з - вместимость сушилки по зерну, кг;

ΔU - влагосъем, кг вл./кг сух. мат.;

q - удельные затраты теплоты на испарение влаги из зерна, кДж/кг.

Теплота, пошедшая на прогрев топки, не учитывается из-за длительности нагрева, в несколько раз превышающей длительность высушивания зерна первой партии.

Количество теплоты, выделенное при сжигании твердого топлива запишем:

где В - расход твердого топлива, кг/ч;

- низшая теплота сгорания твердого топлива, кДж/кг;

τ - длительность сушки, ч;

η₀ - КПД топки;

η^* - доля теплоты, пошедшая на прогрев топки, η^*≈0,35.

Приравнивая правые части выражений (1) и (2), получим:

Пример 1. Расчет длительности сушки первой партии зерна.

Длительность сушки можно рассчитать по выражению (Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984. - 79 с.).

где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/м²⋅°С;

- удельная поверхность материала, м²/кг;

t_ср - средняя температура агента сушки, °С;

θ_ср - средняя температура зерна, °С.

Принимая W_н=22%, W_к=14% (W_н, W_к - начальная и конечная влажность зерна), получим ΔU=0,12 кг вл./кг сух. мат.; α=20 Вт/м²⋅°С; . Температуру агента сушки в начале прогрева примем 25°С, в конце - 60°С и t_ср=42,5°С; температуру зерна в начале прогрева примем 25°С, в конце - θ_пд=42°С и среднюю - θ_ср=33,5°С; так же примем q=4,6 кДж/кг; (где Δθ=42-35=18°С; с - теплоемкость зерна, 1,89 кДж/кг⋅°С).

После расчетов по (3) получим τ=0,9 ч.

Пример 2. Расход топлива В определим по (3), приняв твердого топлива (отходы зерноочистки) КПД - η₀=0,80; ΔU=0,12 кг/кг; G_з=16 т (на примере зерносушилки СЗТ-16), τ=0,9 ч, получим B=876 кг.

Совмещение прогрева топки с сушкой зерна позволит до 15…20% снизить длительность сушки и затраты топлива, так как прогрев топочного блока на РО перед сушкой занимает не менее двух часов.