Результат интеллектуальной деятельности: Способ досушки зерна и устройство для его осуществления

Способ касается сушки и хранения зерна и семян, может быть применен в сельском хозяйстве и в системе заготовок.

Известен способ сушки и хранения зерна в металлическом силосе с аэрожелобами в днище.

Известно и устройство, включающее силос воронку, конвейер, вентилятор, аэрожелоб.

Эти способ и устройство позволяют сушить и хранить зерно, однако характеризуются сложностью и затратностью (Шаршунов В.А., Рукшан Л.В. Сушка и хранение зерна. - Минск: Мисанта, 2010. - С. 485-486).

Известен способ двухстадийной сушки зерна, заключающийся в высушивании зерна при высокой температуре, превышающей на 1,5-2% влажности кондиционную, отлежке нагретого зерна в емкостях, охлаждении наружным воздухом с одновременным досушиванием до кондиционной влажности.

Температура нагретого зерна составляет 60°С, отлежку в течении 5-10 ч, охлаждение зерна осуществляют в бункере с удельной подачей воздуха 40-70 м³/т⋅ч в течение 6-12 ч (Окунь Г.С., Чижиков А.Г. Тенденции развития технологий и технических средств сушки зерна. - М.: ВНИИТЭИагропром, 1987. - С. 41-42).

Известный способ по своей технической сущности наиболее близок к заявленному и принят за прототип. Однако он имеет резервы повышения экономической за счет снижения расхода воздуха.

Известно устройство для его реализации, содержащее склад, напольную воздухораспределительную систему и вентиляторы, подключенные к ней (Шаршунов В.А., Рукшан Л.В. Сушка и хранение зерна. - Минск: Мисанта, 2010. - С. 467-468).

Известное устройство наиболее близко на технической сущности к заявленным и принято за прототип.

Однако оно не позволяет проводить энергосберегающую досушку зерна, так как удельный расход воздуха выше нормативного. Кроме того этот способ не позволяет досушивать зерно в складе.

Технической задачей изобретения является повышение энергоэффективности сушки зерна, т.е. увязка пропускной способности сушилки с условиями формирования насыпи, отлежки и вентилирования материала.

Технический результат достигается тем, что в способе досушки зерна, зерно недосушивают до кондиционной влажности на 1,5…2%, отлеживают в течение 5-10 ч и вентилируют наружным воздухом, недосушенное горячее зерно перемещают на склад, формируют насыпь, после отлежки зерно вентилируют наружным воздухом и охлаждают до температуры на 1-2°С, превышающей температуру наружного воздуха, после охлаждения досушка первой партии зерна завершается и формируется следующая партия зерна, при этом пропускная способность сушилки П синхронизирована со временем формирования, отлежки и охлаждения насыпи на складе и определяется из выражения

а вентилирование наружным воздухом производят с расходом:

где П - пропускная способность сушилки, т/ч;

n - количество подключенных воздухораспределительных каналов;

Т - расстояние между каналами, м;

h - высота насыпи зерна, м;

α_от - угол откоса насыпи, град;

В - ширина склада, м;

γ - объемная масса зерна, т/м³;

τ - наибольшая величина из длительности процесса отлежки τ_от или формирования насыпи τ_ф, ч;

τ_ох - длительность охлаждения зерна, ч;

Q - расход наружного воздуха, м³/ч;

q - удельный расход воздуха, м³/т·ч;

K_V - коэффициент подачи воздуха для застойных зон.

Технический результат достигается также тем, что устройство содержит транспортирующее средство, склад с напольной воздухораспределительной системой, вентиляторы, причем вентиляторы выполнены мобильными, а их количество определяют из выражения:

Способ поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства.

Устройство включает средство приема влажного зерна 1, бункеры временного хранения 2, сушилку 3, бункеры сухого зерна 4, транспортирующее средство 5, склад 6, напольную воздухораспределительную систему 7, мобильные вентиляторы 8, погрузчик 9, насыпь зерна 10.

Устройство функционирует следующим образом.

Влажное зерно автотранспортом подают в отделение 1 и после очистки загружают в бункеры временного хранения 2. После накоплении партии зерна запускают сушилку 3 и осуществляют сушку.

Подсушенное горячее зерно средством 5 перемещают на склад 6, оснащенный напольной воздухораспределительной системой 7 и при помощи погрузчика 9 формируют на этой системе, образуя насыпь 10.

Отлеживают зерно 5-10 часов.

После отлежки насыпь вентилируют наружным воздухом и охлаждают до температуры на 1-2°С превышающей температуру наружного воздуха, причем насыпь формируется, отлеживается и вентилируется последовательно. После охлаждения досушка первой партии зерна завершается и формируется следующая партия зерна.

Вентиляторы последовательно перемещают по длине склада до его заполнения.

Способ осуществляют следующим образом.

Зерно перемещают на склад, формируют насыпь, отлеживают и охлаждают.

Горячее недосушенное зерно медленно охлаждают наружным воздухом.

Технологически оптимально пропускную способность сушилки синхронизировать с временем формирования, отлежки и охлаждения насыпи, в этом случае до минимума сократится пребывание зерна в нагретом состоянии, что позволит не только использовать полностью технические возможности средств процесса, но и обеспечить качество зерна.

При заполнении склада и вентилировании насыпи с определенной высотой необходимо, чтобы она полностью была расположена на воздухораспределительных каналах воздухораспределительной системы, подключенных к одному или нескольким вентиляторам, тогда, последовательно подключая каналы и перемещая вентиляторы с внешней стороны склада, можно обеспечить непрерывность и синхронность процесса.

В общем случае насыпь, расположенная на воздухораспределительных каналах воздухораспределительной системы, имеет прямоугольную и треугольную части формы в поперечном сечении.

Масса зерна в прямоугольной части насыпи составит:

а масса зерна треугольной части насыпи составит:

где n - количество подключенных воздухораспределительных каналов;

Т - расстояние между каналами, м;

h - высота насыпи зерна, м;

α_от - угол откоса насыпи, град;

В - ширина склада, м;

γ - объемная масса зерна, т/м³.

Суммарная масса зерна составит:

Эта масса должна соответствовать пропускной способности сушилки П, т.е. скорости подачи зерна, на время формирования насыпи τ_ф, отлежки τ_от и охлаждения τ_ох зерна:

Приравнивая правые части выражений (3) и (4) получим:

где τ - наибольшая величина из длительности процесса отлежки τ_от или формирования насыпи τ_ф, ч;

τ_ох - длительность охлаждения зерна, ч;

Расход наружного воздуха составит для насыпи с h=const:

где q - удельный расход воздуха, м³/т⋅ч;

K_V - коэффициент подачи воздуха для застойных зон (зависит от Т и h).

(Теленгатор М.А., Уколов B.C., Цециновский В.М. Обработка семян зерновых культур. - М.: Колос, 1972. - С. 49, 41).

Количество вентиляторов можно определить как:

где H=h+(n⋅T-h⋅ctgα_от)tgα_от.

Пример. Рассчитаем величины П, Q и K при двухэтапной сушке первой партии зерна кукурузы с охлаждением на складе с параметрами: ширина склада В=20 м; параметры воздухораспределительной системы n=4; Т=2,5 м. Объемная масса зерна γ=0,76 т/м³. Высота насыпи h=4 м; α_от=30°. Влажность зерна после сушки W₁=15,5%; после досушки - 14%; влагосъем ΔU=0,02 кг/кг. Температура нагретого зерна θ₁=50°С; охлажденного - θ₂=14°С; температура воздуха t₀=12°С.

Примем q=21 м³/т⋅ч; K_V=0,65; τ_ф=6 ч; τ_от=10 ч; τ_ох=12 ч.

Из (4) получим П=19,8 т/ч; из (5) получим Q=14100 м³/ч; из (6) - K=1.

Эффективность способа заключается в непрерывности и синхронности процессов сушки, формировании насыпи, отлежке и охлаждении при высоком качестве зерна, кроме того, расход воздуха на охлаждение снижен в 2 раза.