Результат интеллектуальной деятельности: Способ многократной реверсивной сушки семян и зерна

Способ относится к сушке семян и зерна, преимущественно мелкосеменных культур, и может быть применен в сельском хозяйстве и в системе заготовок.

Известен способ сушки зерна, в котором энергосбережение и интенсификация достигаются в слое камерных зерносушилок при температуре агента сушки, превышающей предельно-допустимую для зерна, и сокращенных циклах реверсирования, управляемых по локальному нагреву зерна на границах со свежим агентом сушки. Температура агента сушки согласуется в пределах 50…60°C, а продолжительность односторонней продувки от 360 до 20 мин, а сушку осуществляют в стационарном слое.

Известный способ обеспечивает равномерность сушки и энергосбережение (Алейников В.И. Интенсификация процесса сушки и энергосбережение в шахтных и камерных зерносушилках: Автореф. дисс. … докт. техн. наук. - Минск: 1988. - С. 42-43).

Недостатком известного способа является низкая интенсивность сушки, кроме того, он не пригоден для сушилок с подвижным слоем.

Известен способ сушки семян, заключающийся в том, что их загружают, реверсивно продувают агентом сушки с температурой, превышающей предельно-допустимую, нагрева для семян. Длительность односторонней продувки и предельно-допустимую температуру нагрева семян определяют по формулам.

Известный способ является по своей технической сущности наиболее близким к заявленному и принят за прототип (Патент РФ №2578920 от 27.03.2016 г.).

Недостатком известного способа является низкая интенсивность процесса и превышение регламентированной неравномерности сушки при высушивании материала с высоким начальным влагосодержанием.

Технической задачей изобретения является интенсификация процесса реверсивной сушки с регламентированной (δ≤±1,5%) или более низкой заданной неравномерностью высушенных семян по влажности.

Поставленная задача решается тем, что в способе многократной реверсивной сушки семян и зерна, заключающемся в том, что семена и зерна загружают, реверсивно продувают агентом сушки с температурой, превышающей предельно-допустимую температуру нагрева, согласно изобретению, циркулируют семена и зерно с промежуточными отлежками, а частоту односторонних продувок агентом сушки между отлежками определяют по формуле:

где K - частота односторонних реверсивных продувок;

П - пропускная способность устройства, т/ч;

G - вместимость устройства, т;

τ_с - длительность цикла сушки, ч;

U_max, U_min - максимальное и минимальное исходное влагосодержание зерна, кг вл./кг сух.м.;

ΔU_i - влагосъем за цикл сушки, кг вл./кг сух.м.;

G_от - вместимость камер отлежек, т;

V - скорость контактного массопереноса при отлежке зерна, кг вл./кг сух.м.⋅ч;

U₁, U₂ - начальное и конечное влагосодержание зерна, кг вл./кг сух.м.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства.

Устройство для реверсивной сушки семян и зерна содержит надшахтный бункер 1, сушильные камеры 2, воздушные камеры 3, охладительные камеры 4, воздуховоды 5, коллектор 6, топку 7, вентилятор 8, коллектор 9, норию 10, средство разгрузки 11, клапаны 12 на воздуховодах 5, вентилятор 13 охладительной камеры 4, клапана 14 воздушных камер 3, задвижки 15 на коллекторе 6, клапана 16 на коллекторе 9. На схеме приведено влажное зерно 17 и циркулирующее 18.

Работу устройства осуществляют следующим образом.

Влажное зерно 17 норией 10 загружают в устройство и осуществляют циркуляцию его последовательно через надшахтный бункер 1, сушильные 2, охладительные 4 камеры. Агент сушки готовят в топке 7, вентилятором 8 нагнетают в коллектор 6. При открытой задвижке 15 и закрытых клапанах 16 и 12 агент сушки через слой зерна сушильных камер 2 поступает в воздушные камеры 3 и удаляется из них через клапаны 14. При реверсе агента сушки перекрывают коллектор 6 задвижкой 15, закрывают клапаны 14 и открывают клапаны 16 и 12. Периодически открывая и закрывая клапаны 16, 14 и 12 электроприводами, осуществляют реверсивную сушку.

При циркуляционной сушке влажного зерна вентилятор 8 охладительных камер 4 не включают, но эти камеры 4 использованы для отлежек. Высушенное зерно охлаждают и разгружают.

Способ осуществляют следующим образом.

Зерно загружают, циркулируют, реверсивно продувают n количество раз, периодически отлеживают.

Для гарантированного снижения первоначальной неравномерности свежеубранных семян и зерна в процессе сушки самым эффективным способом являются периодические отлежки.

Отлежка зерна для перераспределения влаги широко используются в рециркуляционных сушилках, которые оснащены бункером отлежки, где снижение влажности сырого зерна при контакте с подсушенными составляет 1,5-2% в течение 0,3 ч (Шаршунов В.А., Рукшан Л.В. Сушка и хранение зерна. - Минск: Мисанта, 2010. - С. 368).

В этих сушилках температура зерна достигает 50°C и выше и скорость контактного массообмена при этой температуре составляет V=0,06-0,08 кг/кг⋅ч. При температуре зерна, характерной для сушки в сельскохозяйственных сушилках (35…40°C) величина коэффициента V снижается до V=0,02…0,03 кг/кг⋅ч и путем отлежек выровнять неравномерность сложно (Анискин В.И., Окунь Г.С. Технологические основы оценки работы зерносушильных установок. - М.: ВИМ, 2003. - С. 63).

Снизить неравномерность сушки можно многократным реверсированием агента сушки между отлежками зерна, когда слой последовательно подвергается воздействию свежего и отработавшего (влажного) агента сушки при таком воздействии неравномерность сушки снижается приблизительно вдвое по сравнению с односторонней продувкой (Анискин В.И., Окунь Г.С. Технологические основы оценки работы зерносушильных установок. - М.: ВИМ, 2003. - С. 153).

При сушке зерна с исходным влагосодержанием U₁ до конечного U₂ в зависимости от назначения зерна, его культуры, температуры теплоносителя задается влагосъем за цикл ΔU_i, который, как правило, не превышает ΔU_i≤0,03 кг вл./кг сух. мат., что обусловлено допустимой неравномерностью высушенных семян.

Частоту односторонних реверсивных продувок за цикл можно записать:

где K - количество односторонних реверсивных продувок;

U_max, U_min - максимальное и минимальное исходное влагосодержание зерна, кг вл./кг сух.м.;

τ_от - длительность отлежки, ч;

G_от - вместимость камер отлежек, т;

П - пропускная способность устройства, т/ч;

G - вместимость устройства, т;

τ_с - длительность цикла сушки, ч;

n - частота циклов;

U₁, U₂ - средняя исходная и конечное влагосодержание зерна, кг вл./кг сух.м.;

ΔU_i - влагосъем за цикл сушки, кг вл./кг сух.м.

Подставляя в (1) значение τ_от и n, получим количество односторонних продувок за цикл (между отлежками):

Интенсификация процесса реверсивной сушки достигается повышенной температурой агента сушки по сравнению с сушкой при односторонней продувке. Это явление объясняется как более высокой допустимой температурой нагрева семян, обусловленной периодическим охлаждением семян отработавшим (отходящим) агентом сушки, имеющим более низкую температуру, так и перемещением влаги из центра зерновок в периферийную область, с последующим снижением температуры зерна. При этом производительность сушилки возрастает до 25% (Шаршунов В.А., Рукшан Л.В. Сушка и хранение зерна. - Минск: Мисанта, 2010. - С. 237).

Пример 1. Рассчитаем частоту реверсирования K слоя семян райграса при средней исходной влажности W₁=23% (U₁=0,32 кг/кг), конечной - W₂=13% (U₂=0,15 кг/кг) в колонковой сушилке СЗТ-5М, которая испытана в ООО «Извеково», Смоленской области. Максимальная исходная влажность семян составила W_max=25% (U_max=0,32 кг/кг), минимальная - W_min=21% (U_min=0,26 кг/кг).

Для определения пропускной способности сушилки определим длительность цикла сушки τ_с при влагосъеме ΔU=0,027 кг вл./кг сух. мат. при следующих условиях: α=23 Вт/м²⋅°C; ƒ=2,0 м²/кг; η=0,6; H=0,3 м; h_i=0,008 м; d_э=2 мм; (h_i=2…3 d_э); r=2730 кДж/кг; t₁=53°C; (θ₁, θ₂ - начальная и конечная температура семян, °C);

Пропускная способность сушилки П=8,3 т/ч.

Отлежка семян осуществляется в камерах охлаждения при отключенном вентиляторе, вместимость которого G_от≈1 т, вместимость сушилки - G≈5 т. Скорость контактного массопереноса V примем как для зерна V≈0,03 кг вл./кг сух. мат.

Величину K запишем:

Примем K≈3, т.е. между отлежками необходимо три раза реверсировать агент сушки.

Длительность односторонней продувки составит:

Эффект достигается за счет гарантированного достижения заданной неравномерности сушки не хуже δ≤±1,5% и повышения интенсивности сушки как минимум на 15% за счет повышения температуры теплоносителя с 50°C до 53°C.