Результат интеллектуальной деятельности: Способ сушки зерна в псевдоожиженном слое

Изобретение относится к способам сушки зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок.

Известен способ сушки зерна в псевдоожиженном слое, заключающийся в том, что зерно загружают, продувают агентом сушки, высушивают, охлаждают и разгружают.

Известно также устройство для его осуществления, включающее сушильную камеру, калорифер, вентилятор.

Известный способ позволяет высушить материал, но с целью предотвращения перегрева температуру агента сушки занижают, что снижает интенсивность сушки (Гинзбург А.С., Резчиков В.А. Сушка пищевых продуктов в кипящем слое. - М.: Пищевая промышленность, 1966. - С. 92-93). Кроме того он малопроизводителен и энергозатратен.

Известен способ сушки, заключающийся в том, что зерно загружают в сушильную камеру, вентилируют, сушат и разгружают, причем расход регулируют по температуре зерна в слое, а датчик температуры располагают в слое.

Известно также устройство для его осуществления, включающее сушильную камеру, бункер, вариатор, топку, термопару (Гинзбург А.С., Резчиков В.А. Сушка пищевых продуктов в кипящем слое. - М.: Пищевая промышленность, 1966. - С. 187-188).

Эти способ и устройство по своей технической сущности наиболее близки к заявленному и приняты за прототип.

Недостатком известных способа и устройства является размещение термопары в слое зерна, что не представляет возможность объективно оценить температуру зерна в сушильной камере и интенсифицировать процесс.

Технической задачей изобретения является повышение интенсивности сушки и безопасности процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе сушки зерна в псевдоожиженном слое, зерно загружают в сушильную камеру, вентилируют, сушат, разгружают, согласно изобретению, расход регулируют по относительной влажности отходящего агента сушки по формуле:

где ϕ - относительная влажность отходящего агента, %;

K - коэффициент зависимости относительной влажности зерна от температуры агента сушки, полученная экспериментальным путем, %/°С, K=3,8⋅10⁶;

t_от - температура отходящего агента сушки, °С.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема устройства.

Устройство включает топку 1, диффузор 2, решетку 3, слив 4, сушильную камеру 5, датчик относительной влажности отходящего агента сушки 6, вариатор 7, бункер 8, привод вариатора 9, блок управления 10. На схеме приведены влажное зерно 11 и высушенное 12.

Работа осуществляется следующим образом.

Зерно 11 из бункера 8 подают вариатором 7 в сушильную камеру 5, псевдоожижают и через слив 4 удаляют из устройства. Агент сушки готовят в топке 1 и через диффузор 2 и решетку 3 подают в слой. Отходящий из камеры агент сушки воздействует на датчик относительной влажности 6, который подключен к блоку 10.

При изменении температуры зерна снижается температура отходящего агента сушки, сигнал поступает на пульт управления 10, сравнивается с заданной величиной и приводом 9 меняется расход зерна в большую (при отклонении величины температура отходящего агента сушки свыше заданной) или в меньшую сторону (при снижении температуры).

Способ осуществляют следующим образом.

По предельно-допустимой и начальной температуре зерна рассчитывают его среднюю температуру и влажность, по температуре отходящего агента сушки t_от рассчитывают величину относительной влажности отходящего агента ϕ, далее рассчитывают длительность сушки. По полученным характеристикам рассчитывают расход зерна (производительность) и настраивают привод вариатора.

Материал непрерывно загружают из бункера в сушильную камеру, псевдоожижают, высушивают и разгружают. Осуществляют регулирование расхода по величине относительной влажности ϕ отходящего агента сушки в зависимости от величины температуры отходящего агента сушки.

Постоянство температуры в слое зерна обеспечивает безопасную сушку с заданной неравномерностью, которая обеспечивается колебаниями температуры отходящего агента сушки при δ<±3°С. При этом влажность высушенного зерна колеблется ±1,5%. Приведенная схема автоматизации основана на экспериментально найденной зависимости расхода зерна от относительной влажности ϕ отходящего агента сушки в зависимости от его температуры в пределах нагрева зерна от 35 до 55°С.

Зависимость можно представить в виде:

где ϕ - относительная влажность отходящего агента, %;

K - коэффициент зависимости относительной влажности зерна от температуры агента сушки, полученный экспериментальным путем, %/°С, K=3,8⋅10⁶;

t_от - температура отходящего агента сушки,°С.

Расположение датчика относительной влажности на выходе камеры обеспечивает объективный замер температуры t_от и соответственно температуры зерна в слое и управления привода вариатора по ϕ.

Пример. Высушивали семена пшеницы с исходной влажности 20% до 14% в псевдоожиженном слое высотой 0,2 м, температура агента сушки составила 55°С, что на ~ 10°С выше предельно-допустимой температуры нагрева. Указанная температура агента сушки позволяет поддерживать температуру семян на выходе сушилки близкой к предельно-допустимой, что обеспечивает безопасную и интенсивную сушку.

Расчет длительности сушки можно выполнить по выражению:

где ΔU - влагосъем, кг вл./кг сух. мат.;

r - удельная теплота испарения влаги, кДж/кг;

Н, h - высота слоя и элементарная высота, м;

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

ƒ - удельная поверхность зерна, м²/кг;

t, θ_ср - температура агента сушки и средняя зерна, °С;

η - доля теплоты, пошедшей на испарение влаги, η≈0,7 (Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984. - С. 79).

Влагосъем составляет ΔU≈0,09 кг/кг; r=3200 кДж/кг; ƒ=1,2 м²/кг; H=0,2 м; h=0,01 м; α=81 Вт/м²⋅°С (Птицын С.Д. Зерносушилки. - М: Госмашиздат, 1962. - С. 65); t=55°С; θ_ср =37,5°С.

Средняя температура семян θ_ср≈t_от с погрешностью не более ±1°С, так как семена в псевдоожиженном слое интенсивно перемешиваются.

По выражению (1) рассчитаем ϕ, приняв ƒ_от =37,5°С. Получим ϕ=73%, величину которой поддерживают с погрешностью δ=±3%

ϕ=3,8·10⁶ t_от^-3 =3800000·1/37,5³ =3800000/52734=73%

После расчета получим τ=1,2 ч.

Эффективность предложенного способа сушки заключается в том, что температура зерна (семян) на выходе из сушильной камеры поддерживается равной предельно-допустимой, что обеспечивает интенсивность процесса при полном сохранении качества семян.