Способ безопасной сушки семян в плотном слое
METHOD OF SAFE SEED DRYING IN DENSE LAYER

Изобретение относится к сушке семян преимущественно ценных сортов и может быть применено в сельском хозяйстве и в системе заготовок.
Известен способ сушки семян в шахтных сушилках при температурных режимах: нагрева семян от 40 до 45°С и агента сушки от 55 до 70°С.
Температуру агента сушки выбирают в зависимости от влажности и культуры семян (Витоженц Э.Н., Окунь Т.О., Чижиков А.Г., Добычин Н.А. Рекомендации по использованию материально-технической базы для сушки семян зерновых и других культур в семеноводческих хозяйствах. - М.: Колос, 1993. - 15 с.). Эти температурные режимы нашли применение в сельском хозяйстве, но они не обеспечивают безопасную сушку семян, хотя и допускают сравнительно быструю обработку урожая. Как правило, они в семеноводческих хозяйствах не применяется из-за риска снижения качественных показателей семян.
3
2
Известен способ сушки селекционных семян влажностью до 30% в неподвижном слое сушилки: температура сушильного агента t=35°C, удельный расход - q=1800-1900 м/(м⋅ч), толщина зернового слоя - h=0,4-0,5 м (Гомхошвили P.M. Обоснование технологических и конструктивных параметров и разработка универсальной установки для сушки селекционных семян: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. - М., 1975).
Этот способ по своей технической сущности наиболее близок к заявленному и принят за прототип.
Однако он малоинтенсивен и не обеспечивает своевременную обработку урожая с больших площадей.
Технической задачей изобретения является интенсификация процесса сушки семян.
Задача решается тем, что в способе сушки семян, заключающимся в том, что семена загружают в сушилку неподвижным слоем высотой 0,4-0,5 м, воздействуют агентом сушки, охлаждают и разгружают, согласно изобретению температура агента сушки определяется по формуле
где А - постоянная величина для каждой культуры;
r - удельная теплота испарения влаги, кДж/кг;
2
α - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м⋅°С);
2
- удельная поверхность семян, м/кг;
η - доля теплоты, пошедшей на испарение влаги;
пд
θ – предельно допустимая температура нагрева зерна, °С.
Изобретение поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлена схема сушилки.
Устройство для сушки семян включает теплогенератор 1, диффузор 2, вентилятор 3, воздушный канал 4, решетки 5, сушильную камеру 6. В сушильной камере находится материал 7.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
3
2
Влажные семена загружают в сушильную камеру 6 высотой 0,4-0,5 м, продувают с расходом 1800-1900 м/(м⋅ч), с температурой агента сушки, обеспечивающей безопасный процесс. Агент сушки готовят в теплогенераторе 1, через диффузор 2 нагнетают вентилятором 3 в воздушный канал 4, через решетку 5 - в слой материала 7.
Каждые 1-2 ч слой перемешивают согласно агротехническим требованиям на неравномерность сушки. Высушенные семена охлаждают до температуры, не превышающей на 8…10°С температуру наружного воздуха, и разгружают.
Тепловой баланс сушки записывают в виде
2
где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м⋅°С);
2
F - теплообменная поверхность материала, м;
G - масса материала, кг;
- удельная поверхность материала,
t, θ - температура агента сушки и материала, °С;
η - доля теплоты на испарение влаги;
U - влагосодержание материала, кг вл./кг сух. мат.;
τ - время, ч (Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984. - 79 с.).
н
пд
Приняв во внимание, что при сушке в плотном слое температура зерна от начальной θ быстро возрастает и достигает в пограничном слое предельно допустимой θ, выражение (1) можно записать
Известно, что влагосъем семян (ΔW%) при сушке имеет ограничения, обусловленные допустимой скоростью сушки. Экспериментально установлены предельные значения ΔW семян ряда культур (Птицын С.Д. Зерносушилки. - М.: Машгиз, 1962. - 56 с.), так, для семян пшеницы - ΔW=0,185 τ + 3,0; для семян гороха, кукурузы - ΔW=0,1 τ + 2,0 (где τ - в минутах).
В приведенных выше выражениях  второй член характеризует допустимый процент влаги, который можно снять с наружных покровов семян при влажности более 25% (Птицын С.Д. Зерносушилки. - М.: Машгиз, 1962. - С. 51-52) без снижения качественных показателей.
Пренебрегая вторым членом в этих выражениях, так как весьма высокие значения влажности для качественного семенного материала не характерны, можно записать
где А - постоянная величина, различающаяся от вида культур.
Приравнивая правые части выражения (2) и (3), приняв во внимание, что А можно вычислить
н
к
к
где W, W - начальная и конечная влажность зерна при W=14%; получим относительно t
н
к
Пример 1. Рассчитаем безопасную величину t при сушке семян с исходной влажностью W=25% до W=14%.
пд
пд
3
2
2
2
Предельно допустимую температуру θ определим из Птицын С.Д. Зерносушилки. - М.: Машгиз, 1962. - С. 51-52. Получим θ=42°С, коэффициент теплоотдачи α при удельном расходе 1800-1900 м/(м⋅ч) (скорость агента сушки ~ 0,5 м/с) составит 23 Вт/(м⋅°С); ≈1,1 м/кг; величину η определим из
где ΔU - влагосъем при сушке, ΔU≈0,3 кг/кг;
пд
н
Δ - приращение температуры, Δθ=θ-θ=43-20=23°С;
н
н
θ - начальная температура, θ=20°С;
с - теплоемкость семян, с=1,9 кДж/(кг⋅°С);
после вычисления получим η=0,9.
Окончательно получим t=49°С.
При сушке семян обычно температуру агента сушки принимают на 2-3°С выше предельно допустимой, т.е. по данному способу температуру можно принять на 7°С выше, и повышение производительности сушилки составит (5×2,5%) 12%.
2
2
пд
Пример 2. Рассчитаем величину t при сушке семян гороха. Так как ΔW=0,1 τ + 2,0, то, пренебрегая вторым членом, получим A=0,09; примем α=25 Вт/(м⋅°С); =0,7 м/кг; η=0,91; θ=40°С.
пд
После вычислений получим t=44°С, т.е. на 4°С выше θ.
По сравнению с рекомендуемыми режимами t на 9°С выше, что позволит снизить длительность сушки и соответственно затраты теплоты как минимум (9×2,5%) на 23%.