Основные концептуальные положения активного вентилирования зерна

УДК 664.724

В.М. Дринча, доктор технических наук Б.Д. Цыдендоржиев, кандидат технических наук ВСГТУ

ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ ЗЕРНА

В статье представлены основные концептуальные положения активного вентилирования зерновых материалов. Приведена классификация систем вентилирования зерна в зависимости от норм аэрирования. Материалы статьи представляют интерес для специалистов сельского хозяйства и разработ чиков зерновых хранилищ.

Ключевые слова: вентилирование зерна, классификация систем вентилирования зерна, охлаждение, сушка и поддержание сохранности зерна.

Переход страны на рыночные отношения, когда изменились структура производства и реализации семян и зерна, вопросы экономической эффективности зернопроизводства выходят на первый план хозяйственной деятельности, и производитель вынужден сам обрабатывать и хранить урожай, требуют нового подхода к сохранности урожая.

Зерно в том виде, в каком оно поступает с поля от комбайна, лишь в редких случаях б вает настолько чист м и сухим, что может храниться в об чн х условиях достаточно долго без существенного снижения его качества. Во многих других случаях зерно даже кондиционной влажности и, на перв й взгляд чистое, при хранении начинает греться и требует постоянного внимания и работ (вентилирования, перелопачивания и др.), чтобы предотвратить интенсивную порчу.

Вентилирование зерна получило широкое распространение во второй половине прошлого столетия в США, Канаде, Англии и в странах Западной Европы, как в отрасли хлебопродуктов, так и в сельском хозяйстве при хранении зерна на фермах. В то время, в бывшем СССР системы вентиляции нашли широкое применение в основном в отрасли хлебопродуктов, а в сельском хозяйстве они применялись в ограниченном количестве. Это объясняется организацией зернопроизводства, при которой хозяйства после уборки и послеуборочной подработки практически все зерно в возили на государственн е элеватор .

В р ночн х условиях хозяйства заинтересован в реализации зерна в то время, когда оно имеет максимальную цену, тем сам м в нужден развивать собственную базу хранения зерна.

Современные системы хранения зерна в бункерах и горизонтальн х хранилищах включают вентилирование зерна [3,4], эффективное управление котор ми возможно при условии, что специалист знаком с основн ми положениями вентилирования зернов х масс.

Целью данной статьи является изложение основн х положений активного вентилирования зернов х масс при временном и длительном хранении.

В начале прошлого столетия с увеличением объемов производства зерна и интенсивности его

In the article are given the main principles of grain aerations. The classification of grain aeration systems according to aeration rate is presented. The article is intended for specialists of agriculture. It can also be useful for designers of grain storage.

Key words: grain ventilation, classification of grain ventilation systems, cooling, drying and conditioning of grain.

поступления с поля, а также с повышением влажности поступающего на послеуборочную обработку комбайнового зерна вопросьы вентилирования зерна стали особо актуальными (рис. 1).

Невентилируемый

люк

Вентилируемый

люк

• Естественно

• Безопасно

• Надежно

• Де ево

Рисунок 1 - Основные характеристики хранения зерна в невентилируемом (а) и вентилируемом (б) бункерах

Перв е исследования, посвященн е вентилированию зерна пшениц , б ли проведен в Кансаском университете (США) (1930 г Fenton F.C., Swanson C.O.) [4,5]. Целью этих исследований было удаление теплот от д хания зерновой масс , убранной комбайном, при влажности немного прев шающей кондиционную влажность для

длительного хранения. Эти исследования были продолжены для зерна с более высокими температурами и значениями влажности, и бышо установлено, что при значениях нормы расхода 1,73 л/с/т активная аэрация зерна является эффективным способом для его охлаждения и позволяет уменьшить влажность зерна на 1.. .2%.

Исследования, посвященные снижению миграции влаги в зерне, б ли инициирован департаментом с./х. США и проведены в начале 40-х годов [5,6].

Обширные исследования вентилирования зерна в бункерн х и горизонтальн х хранилищах б ли проведены в 1950-х и 1960-х годах, которые подтвердили в сокую эффективность сохранения качества зерна за счет его вентилирования [5,7].

В течение 1960-х и 1970-х годов технологии вентилирования больших масс зерна б стро распространились во всем мире в сельском хозяйстве и на крупный хранилищах. Они были адаптированы: для вентилирования пшениц , ячменя, кукуруз , риса, сорго, сои и другого зерна.

Основные положения и практические функции вентилирования зерна. Активное вентилирование -это принудительное продувание воздухом зерновой массы, находящейся в покое, т.е. без ее перемещения. Воздух с помощью вентиляторов, обеспечивающих необходимую подачу и развивающих нужн й напор, через систему специальн х каналов или труб нагнетается в небольших количествах в зерновую массу и оказ вает существенное влияние на ее состояние.

В процессе вентиляции влажность и температура зерна постепенно меняются.

Интенсивность изменения свойств зерна зависит от расхода воздуха, нагнетаемого вентилятором, приходящегося на единицу массы зерна. Этот показатель обычно называют нормой расхода воздуха или удельн м расходом воздуха, и в ражается в л/с на 1 т зерна.

В зависимости от норм расхода воздуха (аэрации) вентилирование зерна позволяет в полнять шесть функций или технологических процессов кондиционирования зерна в зависимости от норм расхода (рис. 2).

20

15

10

" 5

0

1 4

0

1 3

2

1

Сушка

<»*

ж

I

Хранение

Рисунок 2 - Функции вентилирования зерна и нормы аэрации

Кажд й процесс характеризуется диапазоном норм расхода воздуха. Системы с большими расходами воздуха могут в полнять те же функции, что и процессы: с низкими нормами. Например, системы: вентиляции, разработанные для сушки зерна, могут б ть использован для в равнивания влажности в зерновой нас пи, охлаждения, предотвращения нагревания и т.д. Однако системы:, разработанные для выравнивания температуры: зерна, не могут б ть использован для сушки влажного зерна.

Кроме удельн х норм расхода воздуха эффективность вентилирования зависит от систем управления процессом и, прежде всего, применения воздуха с заданн ми свойствами.

В целом системы: вентилирования по

функциональному предназначению могут б ть разделены: на три основные классы::

- охлаждение;

- поддержание сохранности зерна;

- сушка.

Кажд й класс корреспондируется с двумя функциями вентилирования. Например, системы: для поддержания сохранности зерна обеспечивают обмен воздуха в межзерновом пространстве и в равнивание температур в зерновой нас пи. При охлаждении не только охлаждается зерно, но и исключается появление очагов самосогревания. В процессе сушки происходит в равнивание зерновой масс по влажности, а также высушивание. Следует иметь ввиду, что при низких удельн х нормах аэрации (4.7 л/с на 1 т зерна) сушка зерна с большой влажностью (>18%) является неэффективной. Диапазон удельных расходов воздуха для подавления очагов самосогревания перекр вается со значениями расходов для сушки и охлаждения.

При охлаждении зерна рекомендуемое число обменов воздуха, находящегося в межзерновом пространстве, близкое к 1500 раз, а при вентиляции-сушке - может доходить до 100 000 раз.

Вентилирование может длиться от нескольких дней до нескольких месяцев. Конечная влажность зерна или его температура зависят от свойств аэрируемого воздуха и интенсивности продувки, а также свойств зерна, поступающего в хранилище.

Небольшие объемы: зерна можно вентилировать при помощи вертикальн х колонок, вкручиваем х или вставляемый в зерновую массу. Небольшой вентилятор (до 2кВт) устанавливают вверху колонок. Для больших объемов зерна (500 т и более) необходим более сложн е систем подвода. При этом, цилиндрические хранилища снабжают одной из следующих систем воздухоподвода:

- одна перфорированная труба;

- перфорированная труба с боковыми отводами;

- V- образный перфорированный трубопровод;

- перфорированный прямоугольный участок пола в центре хранилища;

- полностью перфорированный пол.

Перв е три систем могут б ть размещен над или под уровнем пола хранилища. Напольные систем об чно легко очищаются от зерна и недорогие. Системы:, устанавливаемые ниже уровня пола, позволяют бункер снабжать зачистным шнеком, что существенно снижает потребность в трудов х ресурсах в процессе эксплуатации.

При проектировании параметров

воздухораспределительных систем [1,6]

рекомендуется применять значения параметров, приведенньые в таблице 1.

Таблица 1 - Рекомендуемые минимальные значения параметров вентиляции для зерновьых материалов

Расход воздуха, л/с Поперечное сечение каналов, м2 Перфорированная площадь пола, м2 Сечение вентиляционные отверстий в крыше, м2

250 0,03 2,5 0,05

500 0,07 5,0 0,10

750 0,10 7,5 0,15

1000 0,13 10,0 0,20

1250 0,17 12,5 0,25

1500 0,20 15,0 0,30

1750 0,23 17,5 0,35

2000 0,27 20,0 0,40

2250 0,30 22,5 0,45

2500 0,33 25,0 0,50

3000 0,40 30,0 0,60

3500 0,47 35,0 0,70

4000 0,53 40,0 0,80

4500 0,60 45,0 0,90

5000 0,67 50,0 1,00

5500 0,73 55,0 1,10

6000 0,80 60,0 1,20

6500 0,87 65,0 1,30

7000 0,93 70,0 1,40

7500 1,00 75,0 1,50

8000 1,07 80,0 1,60

8500 1,13 85,0 1,70

9000 1,20 90,0 1,80

9500 1,27 95,0 1,90

10000 1,33 100,0 2,00

температура его, превышает безопасньые значения для хранения.

- если дневная производительность высокотемпературной сушилки меньше, чем объем дневного поступление зерна с поля, и для увеличения суточньых объемов сушки применяют бункера активного вентилирования.

- при использовании в рационах кормления влажного зерна, которое можно сохранить при оптимальной влажности до момента его скармливания.

Длительность безопасного хранения зерновой массы1 существенно зависит от влажности и температуры! зерна (рис. 3).

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Влажность зерна, %

При проектировании систем вентилирования зерна предлагается применять следующий алгоритм:

- задают планируемым объем Ув вентилирования зерна в т или в м3;

- в зависимости от целей вентилирования (рис. 2) определяют норму расхода воздуха (аэрации) № (л/с/т);

- находят общий расход воздуха: Уо=Увх № (л/с) и по таблице 2 находят минимальное значение поперечного сечения воздухораспределительного канала, минимальное значение перфорированной площади пола и минимальное значение вентиляционньы х отверстий в крьы ше.

Системы вентилирования для охлаждения зерна. Системьы вентилирования для охлаждения зерна характеризуются низкими нормами расхода воздуха, значения которьых обьычно составляют около 2,5 л/с/т (или 1/8.. .1/5 от норм расхода воздуха при сушке).

Вентилирование для охлаждения зерна рекомендуется применять в следующих случаях:

- после в сокотемпературной сушки (при отсутствии секций охлаждения), когда зерно имеет температуру, превышающую оптимальные значения для его хранения.

- в теплые периодьы уборки, когда поступающее зерно с поля не требует искусственной сушки и

Рисунок 3 - Безопасное хранение зерна злаковьых (а) и рапса (б) как функции влажности и температуры1 зерна

Охлаждение зерна путем вентилирования позволяет:

- повыеить выфавненность зерновой массы1 по влажности;

- охладить зерно для предотвращения развития насеком х и плесени;

- снизить температуру зерна масличных культур для сохранения их качества (отсутствие жирных кислот, сохранение цвета и запаха);

- сохранить пивоваренн е качества ячменя;

- сохранить всхожесть и силу роста семян;

- уменьшить количество применяем х химикатов для инсектицидной обработки.

Системы вентилирования для поддержания оптимальн х условий в процессе длительного хранения зерна препятствуют снижению его качества, обусловленного сезонн ми изменениями погод , незначительн м пов шением температур от активности насеком х или слабого биологического дыхания зерна, которое происходит монотонно.

Вентиляционные системы поддержки условий оптимального хранения функционируют при очень малых расходах воздуха (около 0,5 л/с/т) и являются наиболее эффективн м инструментом надежного контроля потерь зерна в процессе хранения, без больших вложений в оборудование.

Вентиляционн е систем поддержки позволяют:

- пов сить в равненность температур в зерновой массе;

- удалить тепло от биологического дыхания зерна, насеком х и плесени;

- предотвратить образование очагов самосогревания;

- хранить зерно в свежем виде и сохранить его естественный цвет;

- предотвратить коркообразование на поверхности зерна от миграции влаги;

- сохранить хорошую текучесть зерна;

- предотвратить диффузию влаги в направлении к холодным стенкам и полу хранилища;

- удалить фумигант из межзернового пространства;

- пов шать уверенность в возможности качественного сохранения зерна для гибких условий р нка.

Системы1 вентилирования для сушки зерна.

Длительное время при активном вентилировании использовали только атмосферн й воздух в его естественном состоянии. В последнее время все шире находит применение активное вентилирование подогрет м воздухом, что позволяет существенно подсушивать зерновую массу без ее перемещения непосредственно в хранилище. Вентилирование подогрет м воздухом дает очень хорошие результат и экономически эффективно в сельском хозяйстве.

Применение систем вентилирования для сушки зерна позволяет:

- осуществлять уборку зерновых при повышенной влажности;

- раньше агротехнических сроков начинать уборку с целью сохранности качества зерна (цвет бобов х, класс пивоваренного ячменя) и уменьшить потери в поле;

- подсушить зерно до оптимальн х значений для реализации и хранения;

- проводить прямое комбайнирование;

- увеличить количество часов дневной работы комбайнов во избежание наступления плохих погодньых условий;

- предотвратить образование плесени и токсинов;

- удалить тепло от дьыхания влажного зерна;

- избежать потери качества влажного зерна до сушки.

Свойства естественного воздуха в разньых регионах России разньые и зависят от климата, географического положения, времени года, а, следовательно, будут разн ми и конечн е свойства зерна в разньых условиях. Для реализации задач сушки, охлаждения или вентилируемого хранения зерна следует, прежде всего, учит вать

относительную влажность окружающего воздуха и динамику его температур.

Выводы

1. Системы вентиляции обеспечивают повышение гибкости уборочного процесса, расширение схем реализации продукции, улучшение контроля качества зерна при уборке и хранении. Без применения современн х систем вентилирования зерна невозможно избежать потерь его качества при хранении.

2. Из-за широкого спектра технологических

преимуществ систем вентиляции для

зернопроизводителей чрезв чайно важно

осуществлять оптимальн й в бор параметров вентилирования в наибольшей степени соответствующих условиям каждого производителя.

3. Применение вентилируемых хранилищ в России будет увеличиваться вследствие децентрализации внутреннего р нка зерна и сектора хранения, роста урожайности зернов х культур.

4. Изложенные основные положения по вентиляции зернов х масс представляют интерес как для специалистов хозяйств, так и для разработчиков оборудования для хранения зерна и семян.

Литература

1. ASAE D272.3 DEC01 (2003): Resistance to airflow of grains, seeds, other agricultural products and perforated metal sheets. ASAE Standards, 569-576.

2. Brooker D.B., Baaker-Arkema F.W., Hall C.W. (1992): Drying and Storage of Grains and Oilseeds. Van Nostrand Reinhold, New York.

3. Мельник, Б.Е. Вентилирование зерна [Текст] / Б.Е. Мельник, М.: Колос, 1970, 183 с.

4. Трисвятский, Л.А. Хранение зерна [Текст] / Л.А. Трисвятский, М.: Колос, 1975, 399 с.

5. Hukill W.V.. Grain Cooling by Air. Agricultural Engineering. Vol. 34, p. 456, July, 1953.

6. Robinson R.N., W.V. Hukill, and G.H. Foster. Mechanical Ventilation of Stored Grain. Agricultural Engineering. Vol. 32, p. 606, November, 1951.

7. Theimer Otto F.. Ventilation of Grain Storages. Agricultural Engineering. Vol. 32, p. 106, February, 1951.

Вестник Орел Г Ay

№1(22) февраль 2010

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_____________________________________________

Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Брыкля О.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Гущина Т.В.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Масалов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Хромов В.Н.

Шендаков А.И.

Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Телефон: (4862)454037 Факс:(4862)454064 E-mail: nich1@orelsau.ru E-mail: nichоgau@yandex.ru

Свидетельство о регистрации ПИ 9ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.

Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 18.02.2010 Подписано в печать 24.02.2010 Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Объём 7,5 усл. печ. л.

Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР№021325 от 23.02.1999г

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских ___________диссертаций___________

Содержание номера

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

Говоров И.В. Организационное обеспечение рациональной долговечности деталей

машин на этапах их жизненного цикла......................................... 2

Кузнецов Ю.А. Комбинированная ресурсосберегающая технология восстановления

и упрочнения деталей машин и оборудования АПК............................... 6

Дегтярев М.Г., Поликарпов А.В. Антифрикционные покрытия с твердыми

смазками при восстановлении деталей машин................................... 9

Хромов В.Н., Кузнецов И.С. Повышение износостойкости пальцев жаток зерноуборочных машин электроискровыми покрытиями, образованными

электродами из аморфных и нанокристаллических сплавов....................... 11

Пастухов А.Г. Обеспечение эффективной эксплуатации грузовых автомобилей

путем повышения надежности карданных передач................................ 13

Ферябков А.В. Композиционные покрытия микродугового оксидирования........... 20

Энергосбережение в АПК

Стребков С.В. Трибологические аспекты энергетической теории................. 21

Суров Л.Д., Фомин И.Н. Контроль успешного автоматического повторного

включения секционирующих выключателей в линии кольцевой сети................ 23

Астахов С.М., Сорокин Н.С., Семенов А.Е. Исследование достоверности

информации о появлении коротких замыканий................................... 25

Чехутская Н.Г. Определение энергетических и конструктивных параметров машин ударного действия в зависимости от свойств разрушаемых

материалов................................................................. 28

Моисеенко А.М., Лысак О.Г. Проблема хранения сочного растительного сырья и

задачи теплотехнического расчета овощекартофелехранилищ.................... 30

Рыжов Ю.Н., Ефимов М.А. Структура программного комплекса автоматизированной системы научных исследований фрикционного сцеплени"

трактора.................................................................... 32

Дринча В.М., Цыдендоржиев Б.Д. Основные концептуальные положения

активного вентилирования зерна.............................................. 35

Гулидов С.С. Экономический анализ функционирования сельских электрических сетей...................................................................... 39

Экономические аспекты развития аграрного сектора

Данькова Л.В. Стратегия устойчиво-эффективного развития сельскохозяйственных

предприятий................................................................. 42

Проняева Л.И., Агошкова Н.Н. Анализ процесса воспроизводства основных средств в сельскохоз"йственных организаци"х и направлени" активизации

инвестиционной деятельности в Орловской области............................. 45

Лазаренко А.Л., Гавренко А.Г. Управление инвестиционной деятельностью

коммерческих банков: основные направления................................... 50

Долгова С.А. Государственная финансовая политика России в кредитном

обеспечении сельского хозяйства............................................. 53

Иванова Ю.В. Жилищно-коммунальный комплекс в условиях финансового

кризиса..................................................................... 55

Ларионов А.Н., Малышев И.В. Проблемы функционирования жилищностроительного комплекса в условиях экономического кризиса.................. 57

© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2010