СУШИЛКА ЗЕРНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель, сушилка зерновых материалов, относится к области сельского хозяйства, пищевой и комбикормовой промышленности, в частности к устройствам для обезвоживания зерна, круп, гранулированных продуктов.
Для сушки зерновых материалов в сельском хозяйстве широкое распространение получили конвективные сушилки различных конструкций (шахтные, бункерные, барабанные и др.). В основном варианте конвективной сушилки сушильный агент, предварительно нагретый в калорифере до максимально допустимой температуры воздух (или его смесь с топочными газами), продувает слой зернового материала, нагревая его и отбирая влагу с поверхностных слоев зерен (гранул и т.п.). Таким образом, сушильный агент является одновременно как теплоносителем, так и влагопоглотителем.
п.д.
п.д.
Интенсивность и эффективность сушки определяется в значительной степени его параметрами: температурой и скоростью потока, проходящего через слой просушиваемого материала. Температурный режим, как правило, выбирается близким к обеспечению при сушке предельно допустимой температуры нагрева Т зернового материала (например, для зерна и семян различных культур она находится в пределах Т=40÷60°С). Скорость продува теплоносителя через слой зернового продукта в различных установках существенно отличается. Однако общим в данном случае является тенденция обеспечения максимально лучших условий контакта (конвекции) поверхности каждой частицы (зерна, гранулы и т.п.) зернового материала с сушильным агентом. При этом с одной стороны, достигается максимально возможный теплообмен - передача тепла сушильным агентом зерновому материалу, а, с другой стороны - максимально возможная (для конвективной сушки) влагоотдача - перенос влаги от поверхностных слоев зерна, через так называемый пограничный слой, к сушильному агенту.
Известна сушилка /1/ зерна со взвешенным (псевдоожиженным) слоем, содержащая сушильную камеру с расположенным в ее нижней части и наклоненным
на 1÷4° вниз, в сторону выгрузного окна, решетом, дозатор (питатель дозированной подачи исходного влажного материала), калорифер (теплогенератор, теплообменник), вентилятор (нагнетатель сушильного агента), батарейный циклон, соединенный воздуховодами с сушильной камерой, а также охладитель.
Ее отличительной особенностью является то, что исходный влажный зерновой материал, поступая от дозатора на решето в сушильную камеру, под действием потока сушильного агента, поступающего снизу и проходящего через решето со скоростью, близкой к скорости витания частиц (зерна, гранул и т.п.) зернового материала, разрыхляет плотный слой, создает эффект псевдоожижения, при котором частицы находятся почти во взвешенном состоянии, контактируя в значительной степени с сушильным агентом.
Недостатками известной сушилки являются значительная неравномерность сушки (нагрева и влагоотдачи), обусловленная широким спектром времени пребывания отдельных частиц в сушильной камере сушилки и повышенные затраты энергии на сушку, обусловленные дополнительными значительными затратами энергии на подъем и удержание во взвешенном состоянии зерен потоком сушильного агента (воздуха).
Известна вибрационная сушилка /2/, содержащая станину, вибропривод, упругие элементы балочного типа, систему тяг и сушильную камеру, подключенную к виброприводу и взаимодействующую с упругими элементами балочного типа, причем сушильная камера своей верхней частью через систему тяг, балок и опор подвешена к упругим элементам, размещенным в верхней части станины, а своей нижней частью подключена к виброприводу.
Эта сушилка, при значительных конструктивной сложности и энергоемкости, обладает ограниченной надежностью и долговечностью конструкции, а также недостаточной эффективностью процесса сушки.
Известна вибрационная сушилка /3/, содержащая бункеры загрузки и выгрузки, дозатор и сушильную камеру прямоугольного сечения с размещенными в ней лотками ромбовидной формы, а также вибропривод и упругие элементы, причем сушильная камера подключена к виброприводу и подвижно соединена с
упругими элементами балочного типа, кроме того сушильная камера разделена сплошными вертикальными перегородками на отсеки, каждый из которых снабжена однотипными вибролотками.
Конструкция известной сушилки позволяет увеличить производительность и глубину подсушки, но в силу вибропривода подвержена ускоренному разрушению.
Известна, как более близкая по технической сущности к заявляемой полезной модели сушилки, вибрационная сушилка /4/, содержащая бункеры загрузки и выгрузки, дозатор, установленный на амортизаторах вертикальный цилиндрический корпус сушильной камеры с ярусами конических тарелок внутри и крышку с центральным загрузочным патрубком, на которой установлен вибропривод в виде двух электродвигателей с дебалансными грузами, кинематически (вращательно в противоположных направлениях синфазно) соединенными между собой.
Известные /2, 3, 4/ вибрационные сушилки, в которых зерновой слой при сушке находится на решетах, продуваемых сушильным агентом и совершающих, как правило, вертикально направленные колебания (вибрации) частотой 20÷35 Гц, обеспечивают механическое разрыхление плотного слоя, а сочетание механического разрыхления с продувом слоя обеспечивает повышение контакта поверхности зерен с сушильным агентом.
Основным недостатком известных вибрационных сушилок является высокая неравномерность сушки (нагрева и влагоотдачи), обусловленная послойным разделением зернового слоя по удельному весу и парусностью отдельных частиц (так как более легкие частицы "всплывают" вверх), что приводит к неравномерной сушке высушиваемого материала по его объему, а также низкая надежность и долговечность конструкции, присущая механизмам, подверженным действию вибрации.
Задача предлагаемой полезной модели сушилки зерновых материалов - повышение производительности и снижение энергоемкости за счет повышения равномерности нагрева и влагосъема, а также повышение надежности и долговечности конструкции в работе.
Технический результат предлагаемой модели сушилки зерновых материалов состоит в том, что высушиваемый зерновой материал подвергают непрерывному механическому невибрационному разрыхлению с одновременным обдувом подогретым сушильным агентом, принудительно откачиваемым из сушильной камеры, т.е. в обеспечении более экономичного разрыхления и перемешивания слоя зерна в процессе сушки, за счет принудительно обеспечиваемого движения постоянно заменяющихся разных порций зерна преимущественно вверх с переменной скоростью, при одновременном продуве зернового слоя сушильным агентом, что обеспечивает улучшенные условия по равномерному проникновению сушильного агента в зерновой слой и обтеканию поверхности отдельных зерен агентом сушки, и, как следствие, повышение равномерности нагрева и скорости извлечения влаги из высушиваемого материала при снижении удельной энергоемкости процесса, а также повышение надежности и долговечности конструкции сушилки.
Технический результат предлагаемой модели сушилки зерновых материалов достигается тем, что сушилка зерновых материалов, содержащая сушильную камеру, бункер загрузки зерна в сушильную камеру, установленный над сушильной камерой, дозатор, соединенный входом с выходом бункера загрузки зерна, а выходом со входом ввода зерна в сушильную камеру, бункер выгрузки зерна из сушильной камеры, соединенный входом с выходом вывода зерна из сушильной камеры, теплообменник (калорифер, теплогенератор) подогрева сушильного агента, циклон, и каналы подвода и отвода сушильного агента, дополнительно содержит канал откачки сушильного агента, дроссель, механизм откачки сушильного агента с исполнительным механизмом, соединенный входом через циклон с выходом канала откачки сушильного агента, теплообменник подогрева сушильного агента, соединен входом через канал отвода сушильного агента с выходом механизма откачки сушильного агента и через дроссель с открытой атмосферой, канал подвода сушильного агента в сушильную камеру соединен входом с выходом теплообменника подогрева сушильного агента, распределитель (или распределители) сушильного агента по объему сушильной камеры, выполненный перфорированным с вертикальным размером
соизмеримым с вертикальным размером слоя зерна в сушильной камере и соединенный входом с выходом канала подвода сушильного агента в сушильную камеру, а выходами - с объемом сушильной камеры, вставка отвода сушильного агента из объема зерна, выполненная перфорированной с вертикальным размером соизмеримым с вертикальным размером слоя зерна в сушильной камере и установленная в сушильной камере с зазором между боковой поверхностью вставки и боковой поверхностью сушильной камеры, ленточные шнеки с исполнительным механизмом (приводом) их вращения с переменной скоростью, с вертикальными размерами соизмеримыми с вертикальным размером сушильной камеры, установленные в сушильной камере на шарнирах между боковыми поверхностями вставки и распределителя сушильного агента по сушильной камере, датчики температуры и влажности зерна, установленные в сушильной камере между боковыми поверхностями вставки отвода сушильного агента из объема зерна и распределителя сушильного агента по сушильной камере, и блок управления, соединенный входами с выходами датчиков температуры и влажности зерна (высушиваемого материала), а выходами со входами исполнительных механизмов теплообменника подогрева сушильного агента, привода шнеков и откачки сушильного агента из сушильной камеры.
На фиг.1. приведена конструкция сушилки зерновых материалов. Сушилка зерновых материалов содержит сушильную камеру 1, установленную вертикально, бункер (на чертеже не приведен) загрузки зерна, установленный над сушильной камерой 1, дозатор (на чертеже не приведен) зерна, установленный между бункером загрузки зерна и сушильной камерой 1 и соединенный входом с выходом бункера загрузки зерна, а выходом со входом ввода зерна в сушильную камеру 1, бункер (на чертеже не показан) выгрузки зерна, установленный под сушильной камерой 1, и соединенный входом с выходом выгрузки зерна из сушильной камеры 1, в сушильной камере, с отступом от наружной поверхности сушильной камеры и на оси симметрии сушильной камеры, установлена перфорированная вставка 2 отвода сушильного агента из объема зерна, высотой соизмеримая с высотой боковой поверхности сушильной камеры 1, распределитель 3 сушильного агента по сушильной камере, выполненный
перфорированным и соизмеримым по высоте с высотой сушильной камеры 1, установленный вертикально на оси симметрии сушильной камеры 1, привод (на чертеже не показан), ленточные шнеки 4 (с исполнительным механизмом, приводом вращения шнеков, соединенных кинематически с разным передаточным отношением), соизмеримые по высоте с высотой сушильной камеры 1, установленные на шарнирах вертикально между вставкой 2 отвода сушильного агента из объема зерна и распределителем 3 сушильного агента по сушильной камере 1, циклон (на чертеже не показан), и канал 8 отвода сушильного агента, теплообменник (на чертеже не показан) подогрева сушильного агента, соединенный входом с выходом циклона, канал 5 подвода сушильного агента, соединенный входом с выходом теплообменника, а выходом со входом распределителя 3 сушильного агента по сушильной камере 1, канал 6 откачки сушильного агента, соединенный входом с выходом откачки сушильного агента из сушильной камеры 1, механизм 7 откачки сушильного агента из сушильной камеры 1, соединенный входом с выходом канала 6 откачки сушильного агента из сушильной камеры 1, а выходом, через канал 8 отвода сушильного агента и циклон, со входом теплообменника подогрева сушильного агента и, через дроссель, с открытой атмосферой, датчик 9 температуры зерна (датчик текущего значения температуры зерна и/или сушильного агента), установленный в объеме вставки 2 сушильной камеры 1 между боковыми поверхностями вставки 2 и распределителя 3 сушильного агента, датчик 10 влажности зерна (датчик текущего значения влажности зерна), установленный в объеме вставки 2 сушильной камеры 1 между боковыми поверхностями вставки 2 и распределителя 3 сушильного агента, блок управления 11, соединенный первым входом с выходом датчика 9 температуры, вторым входом - с выходом датчика 10 влажности, первым выходом со входом исполнительного механизма (на чертеже не показан) привода шнеками, а вторым выходом - со входом исполнительного механизма (на чертеже не показан) теплообменника (на чертеже не показан), и привод 12 механизма 7 откачки сушильного агента из сушильной камеры 1, соединенный входом управления с третьим выходом блока 11 управления, а механически - с
валом механизма 7 откачки сушильного агента из сушильной камеры 1.
Сушилка зернового материала работает следующим образом.
Зерно загружается в бункер сушилки зернового материала, а через дозатор под собственным весом перемещается в сушильную камеру 1. Сушильный агент (воздух) из открытой атмосферы, через дроссель, и из сушильной камеры 1 через канал отвода 8 сушильного агента и теплообменник подогрева сушильного агента, канал 5 подвода и распределитель 3 сушильного агента поступает в сушильную камеру 1, а через канал 6 откачки сушильного агента, циклон и механизм 7 откачки сушильного агента, и канал 8 отвода сушильного агента сушильного агента вновь попадает в теплообменник. При этом избыточное давление с парами влаги сбрасывается в открытую атмосферу. Шнеки 4, вращаясь с разными скоростями вокруг своих осей перемешивают зерно по всему объему сушильной камеры 1 и поднимают его порционно из нижнего слоя вверх, а сушильный агент из канала подвода 5 сушильного агента распределителем 3 равномерно пропускается через весь объем зерна, при этом за счет откачки механизмом 7 сушильного агента из сушильной камеры 1, при пониженном давлении внутри камеры, проникновение влаги из внутренних слоев зерна на их поверхность облегчается и ускоряется, а за счет пропускания сушильного агента через объем зерна ускоряется равномерный подогрев зерна и отвод влаги из его глубинных слоев. Датчики 9 и 10 контролируют текущие значения температуры и влажности, соответственно, зерна, а блок 11 управления по результатам сравнения значений уставок с текущими значениями контролируемых датчиками 9 и 10 параметров генерирует управляющие воздействия на исполнительные механизмы теплообменника, привода шнеков 4 и механизма 7 откачки сушильного агента в сторону снижения ошибки рассогласования. При достижении равенства нулю ошибки рассогласования по параметру влажность, блок 11 управления отключает исполнительные механизмы теплообменника, шнеков 4 и откачки 7 сушильного агента и генерирует сигнал о достижении зерном заданной влажности и его готовности к дальнейшей переработке, хранению или транспортировке.
Применение предлагаемой сушилки зерновой, по результатам натурных испытаний, при постоянном перемешивании зерна и откачке сушильного агента, обеспечивает повышение производительности и снижение удельной энергоемкости сушилки зернового материала, а также, в силу отсутствия виброразрыхлителя слоя повышает надежность и долговечность конструкции.
Источники информации
1. Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984. - 320 с.
2. Патент RU 2177130, F 26 B 17/30, 18.02.2000.
3. Патент RU 2120093, F 26 B 17/14, 06.06.1996.
4. Патент SU 754178, F 26 B 17/30, 13.06.1977.