СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ СЕМЯН И ЗЕРНА
SEED AND GRAIN DRYING METHOD AND DEVICE

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок.
Известен способ сушки семян и зерна, при котором влажный материал загружают, гравитационно перемещают сверху вниз, вентилируют агентом сушки, высушенный материал охлаждают и разгружают.
Известно также устройство для сушки влажного материала по этому способу, содержащие надсушильный и подсушильный бункеры, шахты, вентиляторы, топку, средства загрузки и разгрузки материала (Методические рекомендации по выбору и эффективному использованию зерносушильного оборудования, Г.С. Окунь, А.Г. Чижиков, Е.Л. Ревякин, ФГУ, Росинформагротех, 2006, с.36-40).
Эти способ и устройство широко используется в сельском хозяйстве, однако есть резервы интенсификации, в частности при сушке семян и зерна с влажностью более 20% необходимо снижать температуру агента сушки в связи с пониженной термостойкостью материала. После того как материал по ходу перемещения будет подсушен, его термостойкость возрастает, но использовать более высокий температурный агент сушки не удается, так как отсутствует его зонная подача, что снижает эффективность сушки.
Известен способ сушки семян и зерна, заключающийся в том, что материал загружают, гравитационно перемещают сверху вниз через верхнюю, нижнюю сушильные и охладительную зоны сушки, вентилируют агентом сушки и охлаждающим газом и разгружают.
,
Известно также устройство, содержащее надсушильный и подсушильный бункеры, верхнюю и нижнюю сушильные и охладительную камеры, коллекторы сушильных и охладительной камер, вентиляторы сушильных и охладительной камер, топку, средства загрузки и разгрузки материала (В.И. Анастазевич, Сушка зерна, М. ВО «Агропромиздат», 1989, с.41-45).
Эти способ и устройство выбраны за прототип. Они позволяют сушить зерно с учетом повышения его термостойкости по ходу перемещения в шахтах сверху вниз и выбраны за прототип. Однако устройство содержит по одному вентилятору на каждую сушильную камеру, что его удорожает, а сушка зерна повышенной влажности в верхней сушильной камере может быть интенсифицирована к примеру реверсивным режимом сушки.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа и устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в способе сушки семян и зерна, заключающемся в том, что материал (зерно, или семена и зерно) загружают, гравитационно перемещают сверху вниз через сушильные и охладительные зоны, вентилируют агентом сушки и охлаждающим газом и разгружают, согласно изобретению, в верхнюю сушильную зону подают часть охлаждающего газа, которую рассчитывают по выражению
<mrow><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>о</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>Q</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mi>в</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><mn>2</mn><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo><msup><mi>м</mi><mn>3</mn></msup><mo>/</mo><mi>ч</mi></mrow>
,
в
1
0
где t, t, t - температура смеси газов, агента сушки и охлаждающего газа соответственно, °C;
1
ox
3
,
Q, Q - расход агента сушки и охлаждающего газа, подаваемых в верхнюю сушильную зону, м/ч, кроме того смесь газов реверсируют.
Поставленная задача достигается также тем, что устройство, содержащее надсушильный и подсушильный бункеры, верхнюю, нижнюю сушильные и охладительную камеры, вентиляторы агента сушки и охлаждающего газа, топку, средства загрузки и разгрузки материала, согласно изобретению, оно снабжено воздуховодом подключения верхней сушильной камеры к вентилятору охлаждающего газа и кожухом для осуществления реверса смеси газов (агента сушки с охлаждающим газом) в верхнюю сушильную камеру.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема устройства.
Устройство включает следующие элементы: надсушильный бункер 1, верхнюю сушильную камеру 2, нижнюю сушильную камеру 3, охладительную камеру 4, коллектор 5 верхней сушильной камеры 2, воздуховод 6, коллектор 7 охладительной камеры 3, задвижку 8, перемычку 9 между коллекторами 5 и 7, вентилятор агента сушки 10, топку 11, вентилятор охлаждающего газа 12, подсушильный бункер 13, средство 14 транспортирования зерна из под сушильного бункера в норию 15, датчики уровня 16 в надсушильном бункере 1, клапан зерна 17, задвижку 18, кожух 19 верхней сушильной камеры 2, клапаны 20 отвода отработавшего агента сушки из врхней сушильной камеры 2, клапаны 21, 22 для перепуска реверсирующего агента сушки, межкамерную полость 23 верхней сушильной камеры 2, клапаны 24, задвижку 25 и расходную шайбу 26 На схеме также приведены влажное зерно 27, высушенное и охлажденное зерно 28, наружный воздух 29.
Устройство функционирует следующим образом.
Влажным зерном 25 норией 15 последовательно заполняют подсушильный бункер 13, охладительную 4, сушильные 3, 2 камеры и надсушильный бункер 1 до срабатывания датчиков уровня 16. Клапан зерна 17 ставят в положение «циркуляция» и высушивают первую партию зерна, периодически добавляя влажное зерно. Агент сушки готовят в топке 11, вентилятором 10 нагнетают в сушильные камеры 2 и 3, наружный воздух 29 подают в охладительную камеру 4.
По достижении зерном кондиционной влажности клапан 17 перебрасывают на положение «поток» и начинают разгрузку высушенного и охлажденного зерна 26 и одновременно подают в норию 15 влажное зерно 27.
При поточной работе устройства агент сушки подают через перемычку 9 в сушильную камеру 3, а в смеси с наружным воздухом через коллектор 5, в сушильную камеру 2. Смесь реверсируют с помощью клапанов 21 и 22, направляя при этом либо в кожух 19, либо в межкамерную полость 23. В последнем случае отработавший агент сушки выводят в кожух 19 и через клапаны 24 наружу. При подаче смеси в кожух 19 отработавший агент сушки отводят через клапаны 20. Охлажденный материал из камеры 4 поступает в бункер 13 и средством транспортирования зерна 14 и норией 15 выводится из сушилки. Соотношение агента сушки и охлаждающего газа (воздуха), подаваемых в камеру 2 регулируют положением задвижек 8, 18 и 25. Преимущественное направление смеси в верхнюю сушильную камеру 2 также обеспечивается более высокой порозностью слоя материала в ней.
ох
Расход Q в частности можно контролировать перепадом давления на расходной шайбе 26 установленной в воздуховоде 6.
Способ осуществляют следующим образом.
Материал загружают, гравитационно перемещают сверху вниз через верхнюю, нижнюю сушильные и охладительную камеры, вентилируют агентом сушки и охлаждающим газом, причем в верхнюю сушильную зону подают часть охлаждающего газа, обеспечивая тем самым снижение температурного уровня, и реверсируют смесь.
По мере перемещения семян или зерна в камерах сушилки и подсушки их термостойкость возрастает, поэтому их целесообразно сушить с повышающейся температурой агента сушки. В системе заготовок в большей степени, а в сельском хозяйстве в меньшей степени практикуют использование сушилок со ступенчатым изменением температуры агента сушки (В.Ф. Самочетов, Г.А. Джарогян, Зерносушение, М., Колос, 1979, с.237-239).
Использование, например двухступенчатых режимов требует наличие двухтемпературной топки или разбавление агента сушки наружным воздухом, в верхней камере сушилки, как это предложено в (В.И. Анатозевич, Сушка зерна, М., Агропромиздат, 1989, с.42).
В любом случае требуется дополнительный вентилятор, что удорожает конструкцию зерносушилки, поэтому целесообразно отобрать часть охлаждающего газа от охлаждающего вентилятора и направить его в верхнюю сушильную камеру, где требуется пониженная температура, причем разность между температурами агента сушки в соседних сушильных камерах составляет 10…40°С, так как допустимая температура нагрева семян или зерна отличается по мере снижения влажности в 1,3…1,5 раз (А.В. Голубкович, А.Г.Чижиков, М.Ф. Машковцев Сушилки шахтного типа производства ПНР, М., Россельхозиздат, 1986, с.7).
,
При влажности материала больше 20% особенно эффективно использование реверса (М.А. Теленгатор, B.C. Уколов, В.М. Цециновский, Обработка семян зерновых культур, М., Колос, 1972, с.104), что в свою очередь, наряду со ступенчатой сушки повысит эффективность процесса.
Составим тепловой баланс сушки зерна в верхней сушильной камере.
<mrow><msub><mi>Q</mi><mi>т</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>Q</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mi>в</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>⋅</mo><mi>с</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
т
1
в
o
3
3
где Q, - количество теплоты переданного зерну, кДж; Q расход агента сушки, м/ч; t - температура смеси на входе в верхнюю сушильную камеру, °С (выбирается по справочникам в соответствии с термостойкостью зерна); t - температура наружного воздуха °С; с - теплоемкость смеси агента сушки с наружным воздухом кДж/м °С.
Это же количество теплоты можно записать следующим образом
<mrow><msub><mi>Q</mi><mi>т</mi></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">[</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>Q</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>о</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>о</mi><mi>х</mi></mrow></msub><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo stretchy="false">]</mo><mi>с</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
ох
3
где Q - расход охлаждающего газа, направляемого в верхнюю сушильную камеру, м/ч.
,
Приравнивая левые части выражений (1) и (2) после упрощений (примем равенство теплоемкостей агента сушки, смеси и воздуха) получаем:
<mrow><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>о</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>Q</mi><mn>1</mn></msub><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mi>в</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><mn>2</mn><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Пример. Оценим эффективность реконструкции зерносушилки СЗТ-16 на ступенчатый режим сушки зерна с реверсией агента сушки.
3
Сушилка СЗТ-16 имеет паспортную производительность 16 т/ч по зерну пшеницы при влагосъеме с 20 до 14% при суммарном расходе агента сушки Q=60 тыс. м/ч и его температуре 95°С.
в
1
1
0
3
3
3
Примем, что после реконструкции в верхнюю сушильную камеру подают агент сушки с температурой t=95°С и расходом Q=35 тыс. м/ч, а в нижнюю с температурой t=120°C и расходом 25 тыс. м/ч, подача в охладительную зону в обоих случаях ~ 20 тыс. м/ч, а величина t=15°С.
<mrow><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>о</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>35</mn><mfrac><mrow><mn>120</mn><mo>−</mo><mn>95</mn></mrow><mrow><mn>120</mn><mo>−</mo><mn>30</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>9,7</mn><mo>≈</mo><mn>10</mn><mtext> </mtext><mi>т</mi><mi>ы</mi><mi>с</mi><mo>.</mo><mtext> </mtext><msup><mi>м</mi><mn>3</mn></msup><mo>/</mo><mi>ч</mi></mrow>
1
ох
3
В этом случае величина
, а Q=Q-Q=25 тыс. м/ч.
3
Суммарный расход агента сушки не изменится, но суммарная подача наружного воздуха составит ~30 тыс. м/ч.
в
1
Значения t и t выбирают в зависимости от культуры, назначения и влажности материала в соответствии с инструкциями или рекомендациями, например (Временная инструкция по сушке семенного зерна на зерносушилках. Заготиздат, М., 1956 или В.Б.Лебедев, Промышленная обработка и хранение семян, Агропромиздат, 1991, с.98).
Учтем, что повышение температуры агента сушки 1°С приведет к повышению производительности сушилки на 2…3%, а реверс агента сушки позволяет повысить производительность сушки в среднем на 15…17%. Общее повышение производительности реконструированной СЗТ-16 составит как минимум
<mrow><mi>П</mi><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mi>в</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo><mfrac><mrow><msub><mi>Q</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mi>Q</mi></mfrac><mo>+</mo><mn>15</mn><mo>=</mo><mn>27,5</mn><mi>%</mi></mrow>
и это без учета снижения капитальных затрат при исключении одного вентилятора.