ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ШАХТНАЯ СУШИЛКА ДЛЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
ENERGY-SAVING SHAFT DRIER FOR GRAIN CROPS

Изобретение относится к области сельского хозяйства и служит для сушки зерновых культур, а также для обезвоживания других аналогичных продуктов и гранулированных материалов. Способ энергосберегающей сушки зерновых культур включает подачу высушиваемого материала сверху вниз и продув через высушиваемый материал теплоносителя. Часть отработанного в зоне сушки теплоносителя подается в верхнюю зону сушилки для предварительного подогрева поступающего зернистого материала в режиме противотока. Технический результат - повышение степени отработки теплоносителя по температуре с целью увеличения экономических показателей сушилки.
Известен способ высокотемпературной сушки зерна (Окунь Г.С., Чижиков. А.Г. Тенденции развития технологии и технических средств сушки зерна. -М.: ВНИИТЭИагропром, 1987. C. 6). Сушка осуществляется путем подачи материала сверху вниз, а теплоноситель подают изнутри наружу. Этот способ позволяет реализовать высокотемпературный режим сушки и повысить равномерность сушки за счет циркуляции зерна в сушильной камере.
Однако часть слоя по мере высушивания может отделяться от основного слоя и сбрасываться в приемный бункер, а в средней и нижней части при тонких слоях высушиваемого материала также недостаточно полно используется потенциал сушильного агента. Кроме того, образуются застойные зоны, что ведет к перегреву и ускорению окислительных процессов, снижающих качество материала.
Существенным недостатком этого способа является неполное использование температурного потенциала сушильного агента, что значительно снижает технико-экономические показатели.
Из известных решений наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ сушки зерна и гранулированных материалов (см. патент РФ RU 2171958 С1 по классу F26В 3/14, 17/12). Сушка осуществляется путем подачи материала сверху вниз, а теплоноситель пронизывает слой в поперечном направлении. Отработанный теплоноситель удаляется. При этом недостаточно полно используется потенциал сушильного агента. Степень отработки теплоносителя по температуре - не более 10…15%.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени отработки теплоносителя по температуре для увеличения производительности сушилки. В результате использования указанного способа достигается более полная отработка теплоносителя при сопутствующем улучшении экономических показателей сушилки.
Указанный технический результат достигается тем, что часть отработанного в зоне сушки теплоносителя подается в зону предварительного нагрева зерна, где контактирует в режиме противотока с поступающим холодным зернистым материалом и прогревает его до температуры, близкой к температуре сушильного агента. В результате в зону изотермической сушки зерно поступает предварительно прогретым до температуры, близкой к температуре теплоносителя, что положительно отражается на сокращении времени сушки и приводит к увеличению производительности аппарата в целом.
Таким образом, для решения поставленной задачи предлагается энергосберегающая шахтная сушилка для зерновых культур, содержащая корпус, сетчатые цилиндры, плотный насыпной слой зернового материала, патрубок подачи теплоносителя, секторный питатель, загрузочный патрубок влажного зерна и выходной патрубок отработанного теплоносителя, отличающаяся тем, что с целью энергосбережения для более полной отработки теплоносителя оснащена внутренним разделительным цилиндром, подвижным цилиндром-регулятором и подвижным кольцом.
На фиг.1 представлен общий вид сушилки.
Сушилка содержит корпус 1, внутренний разделительный цилиндр 2, подвижный цилиндр-регулятор 3, сетчатые цилиндры 4, плотный насыпной слой зернового материала 5, патрубок подачи теплоносителя 6, секторный питатель 7, подвижное кольцо 8, загрузочный патрубок 9 и выходной патрубок отработанного теплоносителя 10.
Из теории и практики процессов сушки зернистых и гранулированных материалов известно (Кавецкий Г.Д. Оборудование для производства пластмасс. М.: Химия, 1986. - 224 с.; Рудобашта С.П., Карташов Э.М. Диффузия в химико-технологических процессах. М.: КолосС, 2010. С.337-342; Рудобашта С.П., Дмитриев В.М., Плановский А.Н. Аналитический расчет процесса глубокой сушки гранулированных полимерных материалов в шахтных сушилках // Хим. и нефт. машиностроение, 1979. № 4. С.14), что зерновые культуры относятся к группе влажных материалов с большим диффузионным сопротивлением. Для них характерным является весьма продолжительное время сушки (до 10…12 часов). Дополнительным ограничением, определяющим длительность процесса массопереноса влаги внутри зерновки, является предельно допустимая температура процесса сушки, отличающаяся для фуражного и семенного фонда. Общим кинетическим свойством зерновых культур является достаточно быстрое удаление влаги в начальный период сушки. Затем по мере уменьшения внутреннего влагосодержания структура зерновки уплотняется, что приводит к значительному снижению величины коэффициента диффузионной проницаемости и, как следствие, значительному времени окончательной сушки. Все вышесказанное обусловливает длительное (несколько часов) реальное время проведение процесса сушки и связанные с этим значительные энергозатраты.
Сушилка работает следующим образом. Высушиваемое зерно движется под действием силы тяжести в кольцевом продуваемом слое, сформированном двумя сетчатыми цилиндрами 4, в режиме плотного поперечно продуваемого слоя. Скорость движения влажного материала задается секторным питателем 7. Скорость движения теплоносителя в слое составляет 0,12…0,2 м/c. При этом на начальной стадии сушки (зона В на фиг.1) достаточно быстро происходит удаление примерно одной трети общего количества влаги в высушиваемом зерновом материале, теплоноситель отрабатывается почти полностью как по влаге, так и по температуре и не представляет интерес для дальнейшего использования в целях энергосбережения (подлежит удалению из сушилки через патрубок 10). Высота зоны В назначается исходя из знания кинетики процесса сушки конкретной зерновой культуры по справочной литературе и задается при помощи подвижного цилиндра-регулятора 3. В зону С зерно поступает прогретым почти до температуры сушильного агента. Потенциал сушильного агента используется только на удаление влаги из зерновки. Однако в силу значительного диффузионного сопротивления процессу внутреннего массопереноса влаги в зерновке время сушки на конечной стадии является значительным. При этом теплоноситель не отрабатывается полностью по температуре, что ухудшает экономические показатели сушилки. Поэтому с целью более полного использования потенциала теплоносителя его часть, выходящая из слоя зерна в зоне С, направляется в зону нагрева А поступающего в сушилку влажного зерна (на фиг. 1 показано направление движения теплоносителя из зоны С сплошными стрелками). В зоне А осуществляется нагрев поступающего влажного зерна в режиме противотока (оптимальная скорость движения теплоносителя в слое составляет 1,5…2,0 м/c ). Высота зоны А зависит от многих факторов: размера зерновки, сорта культуры, начальной температуры зерна, наличия поверхностной влаги и т.д. На практике высота зоны А устанавливается путем измерения выходной температуры теплоносителя. Высоту зоны А увеличивают перемещением подвижного кольца 8 до тех пор, пока температура выходящего теплоносителя не станет сопоставимой с температурой поступающего на сушку зернового материала. При этом условии полностью используется потенциал теплоносителя. Дальнейшее увеличение высоты зоны нагрева нежелательно из-за увеличения гидравлического сопротивления сушилки.
По сравнению с прототипом при равных габаритных размерах производительность предлагаемой сушилки в зависимости от высушиваемой культуры, начальной влажности продукта и прочих условий увеличивается на 18…26 % за счет:
- более полного использования потенциала теплоносителя;
- предварительного нагрева высушиваемого материала отработанным теплоносителем.
Использование предлагаемой сушилки обеспечивает по сравнению с существующими конструкциями следующие преимущества:
- увеличение степени отработки теплоносителя;
- возможность оптимального выбора высоты зоны нагрева влажного зерна и оптимального выбора высоты зоны отбора теплоносителя для возврата в зону нагрева;
- увеличение производительности за счет ускоренного нагрева отработанным теплоносителем поступающего на сушку влажного материала;
- улучшение экономических показателей за счет более полного использования потенциала теплоносителя.
- оптимальную организацию процесса сушки с учетом вида высушиваемого
зернового материала, его размеров, начального влагосодержания и массообменных характеристик зерновок.