Способ активного вентилирования зерна
METHOD OF ACTIVE GRAIN AERATION

Изобретение относится к сушке зерна активным вентилированием и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок.
Известен способ активного вентилирования зерна в неподвижном слое, согласно которому материал загружают в сушильную камеру, вентилируют наружным или подогретым воздухом, охлаждают и разгружают.
Известно устройство для его осуществления, включающее два концентрически расположенных цилиндра, вентилятор, средства загрузки, разгрузки (Анискин В.И., Рыбарук В.А. Теория и технология сушки и временной консервации зерна активным вентилированием. – М.: Колос, 1972. - С. 38).
Эти способ и устройство широко применяются в сельском хозяйстве, но сушка достаточно длительна, высока неравномерность высушенного зерна.
Известен способ сушки зерна, при котором его загружают, перемещают сверху вниз, подвергают поочередному воздействию подогретым и не подогретым агентом сушки с промежуточными отлежками, высушивают и разгружают. Температура подогретого агента сушки в 1,5…2 раза выше, чем не подогретого, а время воздействия в 2 раза выше и равно 40 и 20 с соответственно, причем зоны нагрева и охлаждения чередуются, например четыре раза (Шаршунов В.Α., Рукшан Л.В. Сушка и хранение зерна. - Минск: Мисанта, 2010, с. 315-316) (прототип).
Этот способ более эффективен по сравнению с сушкой активным вентилированием в неподвижном слое, но по этому способу даже кратковременное воздействие высотемпературным подогретым агентом сушки не исключает возможность ухудшения качества зерна.
Технической задачей изобретения является безопасная осциллирующая сушка зерна активным вентилированием.
п
н
Поставленная задача достигается тем, что в способе активного вентилирования зерна, заключающемся в том, что его загружают, подвергают воздействию подогретым и не подогретым агентом сушки, высушивают и разгружают, согласно изобретению, длительность воздействия на зерно подогретым τ и не подогретым τ агентом сушки определяют по формулам:
и, ч,
где R - радиус зерновки, м;
п
ϕ - относительное влагосодержание паров на поверхности зерновки;
1
2
ϕ, ϕ - относительное влагосодержание подогретого агента сушки на входе и выходе из элементарного слоя;
,  - относительное влагосодержание неподогретого агента сушки на входе и выходе из элементарного слоя;
β, β' - коэффициент массоотдачи для подогретого и неподогретого агента сушки, м/с.
Суть предложенного режима сушки активным вентилированием заключается в возможности использования более высокой степени подогрева наружного воздуха с исключением пересушки ниже кондиционной, что достигается периодической продувкой неподогретым агентом сушки.
Пренебрегая диффузионным переносом влаги в зерновке, так как процесс лимитируется отводом влаги с ее поверхности, и принимая во внимание коэффициент массоотдачи, который для условий активного вентилирования определяющий, запишем массу влаги, поглощенной агентом сушки:
где β - коэффициент массоотдачи, м/с;
3
ρ - плотность паров влаги, кг/м;
2
F - поверхность массоотдачи, м;
п
ϕ, ϕ - относительное влагосодержание паров на поверхности зерновки и агента сушки.
Тот же поток влаги можно записать в следующем виде:
где G - масса влаги, кг;
dτ - время, ч.
Приравнивая правые части (1) и (2), принимая форму зерновки в виде сферы радиусом R, получим длительность вентилирования подогретым агентом сушки:
где R - радиус зерновки, м;
β - коэффициент массоотдачи для подогретого агента сушки, м/с;
1
2
ϕ, ϕ - относительное влагосодержание агента сушки на входе и на выходе из элементарного слоя.
Аналогичное выражение получим и для вентилирования зерна неподогретым агентом сушки:
где , - относительное влагосодержание не подогретого агента сушки на входе и выходе из элементарного слоя, м/с;
β' - коэффициент массоотдачи для не подогретого агента сушки, м/с.
1
2,
Величины ϕ и ϕ учитывая, что неравномерность по влажности для высушенного зерна должна удовлетворять δ≤±1,5%, можно записать:
1
0
2
0
ϕ=ϕ-Δϕ; ϕ=ϕ+Δϕ,
0
к
где ϕ - относительное влагосодержание агента сушки для кондиционного по влажности зерна (W=14%);
Δϕ - относительные отклонения влагосодержания агента сушки, соответствующие величинам +δ и -δ.
Аналогичную структуру имеют величины  и  для не подогретого агента сушки.
-3
п
п
0
1
2
к
Пример 1. Рассмотрим сушку активным вентилированием зерна пшеницы с R=1,5⋅10 м влажностью 20% (ϕ=0,9, величины ϕ и ϕ определены по изотерме десорбции) наружным воздухом с температурой t=17°С и влагосодержанием d=0,008 кг/кг (ϕ=0,52) до влажности 13,5% (ϕ=0,67) при отклонении +Δϕ=0,06 и -Δϕ=0,06 для кондиционной влажности W=14% (Анискин В.И., Окунь Г.С. Технологические основы оценки работы зерносушильных установок. – М.: ВИМ, 2003. - С. 21-27).
н
н
э
п
-3
-3
Величина τ при β'=0,2⋅10 м/ч (Сорочинский В.Ф. Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждение зерна на основе интенсификации тепломассообменных процессов: Дисс. докт. техн. наук. - М.: 2003. - С. 143-144) составит τ=1,5 ч, при этом элементарный слой высотой h≈0,01 м будет высушен до кондиционной влажности ~13,5% при δ≤±1,5%. Для подогретого на 3°С воздуха β=0,3⋅10 м/ч и τ=1,0 ч.
Пример 2. При активном вентилировании зерна в бункере БВ-40 с толщиной слоя зерна Н=1 м длительность активного вентилирования составит:
э
где h - толщина элементарного слоя в 3…4 R, м.
Пример 3. При активном вентилировании зерна в бункере БВ-40 подогретым воздухом t=20°С при постоянной подаче длительность сушки будет сопоставима с осциллирующей, но затраты тепла на подогрев воздуха снизятся в 1,5 раза, так как при постоянной подаче агента сушки зерно будет высушено до 12% вместо 14%.