Результат интеллектуальной деятельности: Способ сушки последней партии зерна

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

Известен способ сушки зерна путем сжигания соломы, при этом температура нагретого воздуха регулируется в пределах 50…110°С, температура уходящих дымовых газов составляет 100°С, а в жаровом канале топки зерносушилки М-819 - 300…600°С (Шаршунов В.А., Рукшан Л.В. Сушка и хранение зерна. - Минск: Мисанта, 2010. - С. 149-153).

Способ требует предварительной подсушки соломы, не исключает ручной труд и малопроизводителен.

Известен способ сушки, согласно которому перед окончанием работы сушилки прекращают подачу топлива в топку, выключают разгрузочное устройство, циклически досушивают и охлаждают семена в течение 20…30 мин, продувая их наружным воздухом в шахте, причем высушивают до кондиционной влажности при сниженной на 10°С температуре агента сушки.

Известно и устройство для реализации способа, содержащее шахту, вентилятор, топку, средство загрузки и разгрузки и охладитель (Витоженц Э.Н., Окунь Т.О., Чижиков А.Г., Добычин Н.А. Рекомендации по использованию материально-технической базы для сушки семян зерновых и других культур в семеноводческих хозяйствах. - М.: Колос, 1993. - С. 16).

Известный способ по своей технической сущности наиболее близок к заявленному и принят за прототип.

Известный способ достаточно экономичен при работе с топкой, имеющей сравнительно небольшую теплоаккумулирующую способность, когда после отключения она быстро охлаждается и указанного времени достаточно для охлаждения ее и семян. При повышенной теплоаккумулирующей способности, например, с обмуровкой из шамота этот способ имеет резерв интенсификации, так как на момент прекращения подачи топлива температура обмуровки достигает 700°С и выше.

Технической задачей изобретения является использование заключенной теплоты в обмуровке топки.

Задача решается тем, что в способе сушки последней партии зерна, заключающемся в том, что прекращают подачу топлива в топку, циклически досушивают, охлаждают и разгружают зерно, согласно изобретению масса последней партии досушиваемого зерна не превышает величины

, кг,

где G - масса обмуровки топки, кг;

с - теплоемкость обмуровки топки, кДж/кг⋅°С;

Т_н, Т_к - начальная и конечная температура топки, °С;

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

W_н, W_к - начальная и конечная влажность зерна, %;

η - доля теплоты, пошедшая на испарение влаги;

кроме того, зерно досушивают с нисходящей температурой агента сушки, а охлаждают стационарно.

Способ поясняется чертежом, на котором представлена технологическая схема устройства.

Устройство включает вентилятор 1, воздухоподогреватель 2, топку 3, обмуровку 4 топки, вторичное дутье 5, шнек 6 подачи твердого топлива, первичное дутье 7, бункер 8 топлива, дымосос 9, трубу 10, коллектор 11, шахту 12, средство разгрузки 13, норию 14, камеру охлаждения 15. На схеме приведены влажное 16 и высушенное 17 зерно.

Устройство функционирует следующим образом.

Твердое топливо, например растительные отходы, из бункера 8 первичным дутьем 7 и шнеком 6 забрасывают в топку 3, в которой они сгорают.

Топочные газы поступают в воздухоподогреватель 2, отсасываются дымососом 9 и выбрасываются из трубы 10 в атмосферу. Наружный воздух вентилятором 1 нагнетают в воздухоподогреватель 2, коллектор 11 и в шахту 12. Влажное зерно 15 норий 14 подают в шахту 12, из нее, средством разгрузки, в камеру охлаждения 15.

При сушке последней партии зерна массой G₀ норию 14 переключают на циклическую сушку, а высушенное зерно разгружают в охладитель 15, в котором горячее зерно вентилируют наружным воздухом, подаваемым вентилятором 16 с расходом, например, 100…200 м³/ч⋅т, что обеспечивает его охлаждение в течение 4-6 ч с дополнительным влагосъемом 1-2%.

Вторичным дутьем 5 создают заданный режим сжигания твердого топлива.

Способ осуществляют следующим образом.

Высушивают основную массу зерна, прекращают подачу топлива и циклически высушивают последнюю партию зерна при нисходящей температуре агента сушки до кондиционной влажности. Высушенное зерно перемещают в охладитель и охлаждают в плотном слое.

Запишем тепловой баланс топки при ее охлаждении:

где G - масса обмуровки топки, кг;

с - теплоемкость обмуровки топки, кДж/кг⋅°С;

T_н, Т_к - начальная и конечная температура топочного блока, °С.

Это количество теплоты будет потрачено на сушку зерна:

где к - коэффициент усушки зерна, к=1,1-1,2;

G₀ - масса зерна, кг;

W_н, W_к - начальная и конечная влажность зерна, %;

q - удельная теплота испарения влаги, кДж/кг;

η - доля теплоты, пошедшей на испарение влаги.

Приравняв правые части (1) и (2), получим:

Из (3) вместимость сушилки по зерну составит:

При расчете G₀ по выражению (4) принято, что топка имеет теплоизоляцию и потери тепла во внешнюю среду отсутствуют.

Длительность охлаждения топки после прекращения подачи топлива, полагая, что обмуровка представляет собой термически тонкое тело, рассчитывают по формуле (Тинькова С.М., Прошкин А.В., Сторожев Ю.И. Задачи по теплотехнике. - Красноярск: ГАЦМиЗ, 1996. - 98 с.):

где τ - длительность охлаждения, ч;

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

F - поверхность обмуровки топки, м²;

Т_н, T_к, T₀ - начальная, конечная температура топки и температура воздуха, °С.

Сушка зерна при нисходящем температурном режиме сушки более безопасна и энергосберегающая, чем при постоянном (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. 27).

Пример 1. Рассчитаем процесс сушки и параметры топочного блока ТБР-2,0 на растительных отходах в агрегате с сушилкой СЗТ-25.

Форма блока - цилиндрическая. Параметры: диаметр - 1 м, высота - 5 м, толщина обмуровки из шамота - 0,25 м. Наружная поверхность топочного блока - металл, затем слой теплоизоляции, поэтому пренебрегаем теплообменом с окружающей средой.

Температура топки при сжигании растительных отходов зависит от их теплоты сгорания и избытка воздуха. При сжигании растительных отходов на основе древесины теоретическая температура горения Т_тeop=825°С, следовательно на момент прекращения подачи топлива начальная температура топки будет на 20-25% ниже, т.е. Т_т≈650°С (Дашков В.Н., Тимошек А.С., Чеботарев В.П. К обоснованию основных параметров теплогенератора на местных видах топлива для зерносушилок // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Энергосберегающие технологии в растениеводстве и мобильной энергетике: Труды 3-й Междунар. науч.-техн.конф. Ч. 2. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003. - С. 269-275).

Примем Т_н=650°С; Т_к=120°С и Т₀=20°С.

Тогда при с=1,0 кДж/кг⋅°С; α=40 Вт/м²⋅°С; Т₀=20°С получим τ≈6 ч.

Примем W_н=20%; W_к=14%; q=4,6 кДж/кг; η=0,6. Получим G₀=20 т.

Эффективность способа заключается в досушке зерна без затраты топлива. Экономическая эффективность может достигать до 100 тыс. руб. за сезон.