Сушка зерна в инфракрасном излучении

СУШКА ЗЕРНА В ИНФРАКРАСНОМ ИЗЛУЧЕНИИ Мельников А.И.1, Чекановкин А.А.2

'Мельников Александр Иванович - старший преподаватель, кафедра технического сервиса в АПК;

2Чекановкин Алексей Алексеевич - кандидат технических наук, доцент, кафедра сопротивления материалов и ТМ, Луганский национальный аграрный университет, г. Луганск, Украина

Аннотация: зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Важным элементом послеуборочной обработки зерна является его сушка. Применяемые зерносушилки не всегда соответствуют требованиям повышения качества сушки и снижения энергозатрат. В лаборатории кафедры «Сопротивление материалов» ЛНАУ предложена и реализована оригинальная конструкция зерносушилки. В ней применена прерывистая сушка зерна в псевдосжиженном состоянии. Полевые испытания подтвердили ее работоспособность и эффективность. Цель исследования: повышение эффективности технологического процесса сушки зерновых культур путем совершенствования конструкции, внедрения энергосберегающего режима работы сушилки с прерывистой сушкой и псевдосжиженным слоем зернового материала. С целью совершенствования процесса и снижения энергозатрат предлагается сушка зерна в инфракрасном световом спектре. При этом не требуется нагрева воздуха и снижаются энергозатраты.

Ключевые слова: сушка зерна, лаборатория сопромата, зерносушилка, сберегание электроэнергии, инфракрасная сушка.

DRYING GRAIN IN INFRARED LIGHT Melnikov A.I.1, Chekanovkin A.A.2

'Melnikov Alexander Ivanovich - Senior Lecturer, DEPARTMENT OF TECHNICAL SERVICE IN THE AIC;

2Chekanovkin Aleksey Alekseevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF RESISTANCE MATERIALS AND THEORETICAL MECHANICS, LUGANSK NATIONAL AGRARIAN UNIVERSITY, LUGANSK, UKRAINE

Abstract: grain is the main product of agriculture. From grain produce important foods: flour, cereals, bread and pasta. Grain is necessary for the successful development of livestock and poultry farming, which is associated with an increase in the production of bread, meat, milk, butter and other products. An important element of the grain harvesting is the drying of the grain. Existing grain dryers do not meet these requirements. They work inefficiently, the quality of drying is low. The design of the dryer, proposed and implemented in the laboratory of resistance materials LNAU, meets these requirements. It applies intermittent drying of grain in a fluidized state. Field tests confirmed its efficiency and effectiveness. The purpose of the research: improving the efficiency of the technological process of drying grain crops by improving the design, introducing an energy-saving mode of operation of a dryer with intermittent drying and a fluidized bed of grain material. The disadvantage of this grain dryers are large non-manufacturing costs. In order to improve the process and reduce energy consumption, it is proposed to dry the grain in infrared light. At the same time air heating is not required and energy consumption is reduced.

Keywords: grain drying; laboratory of copromat; grain dryer; saving electricity; infrared drying.

УДК.648.622

Введение. Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Успешное разрешение зерновой проблемы невозможно без значительного улучшения качества зерна. Получение зерна, отвечающего требованиям мировых стандартов - одна из важнейших задач всех работников агропромышленного комплекса. Уборка урожая в заданные сроки и его послеуборочная обработка, в частности сушка, оказывают значительное влияние на качество зерна [1].

На современном этапе, в условиях рыночной экономики, с возникновением агропредприятий различной формы собственности, появились новые требования к технике, используемой для послеуборочной обработки, в частности, сушки зерновых и масличных культур. Производители зерна стремятся не только получить хороший урожай, но и довести его

до состояния, пригодного для длительного хранения и последующей реализации. Зерно должно иметь кондиционную влажность, сохранить питательные свойства и семенные качества. Стоимость и сроки выполнения услуг по сушке на существующих зерноперерабатывающих предприятиях не устраивает зернопроизводителей. Особые проблемы возникают при сушке семенного зерна, которое выпускается сравнительно малыми партиями и требует строгого щадящего режима сушки и не допускает перемешивания с другими сортами. В связи с этим возникла проблема по выполнению всего комплекса зернопроизводства, в частности сушки зерна. Ведь ежегодно подвергается сушке около 20...30% всего зерна, а в некоторые годы достигает 50.70%, особенно в дождливые годы сушка зерна является первоочередной необходимостью.

Цель исследования. Существующие зерносушилки не соответствуют этим требованиям. Они работают неэффективно, качество сушки низкое, громоздки, металлоемки, энергоемки, экологически- и пожароопасны, сложны в обслуживании и ремонте и отличаются высокой стоимостью и необоснованно высокими энергозатратами. Разработка новых способов сушки зерновых культур, создание небольших зерносушилок, и в частности, сушилки с псевдосжиженным слоем, отличающейся от известных высокой эффективностью и скоростью сушки, простотой устройства и эксплуатации, качеством работы и гибкостью управления технологическим процессом сушки, является актуальной задачей, решению которой посвящена данная работа. Повышение эффективности технологического процесса сушки зерновых культур путем совершенствования конструкции, внедрения энергосберегающего режима работы сушилки с прерывистой сушкой и псевдосжиженным слоем зернового материала.

Материалы и методы исследования. Конструкция зерносушилки, предложенная и реализованная в ЛНАУ, соответствующая этим требованиям [2]. В ней применена прерывистая сушка зерна в псевдо сжиженном состоянии. Полевые испытания подтвердили ее работоспособность и эффективность. При посевах зерновых в фермерском хозяйстве от 100 до 300 га наличие такой сушилки будет способствовать повышению эффективности технологического процесса послеуборочной обработки зерна. Зерносушилка предлагаемого типа может также эффективно использоваться на зерноперерабатывающих предприятиях и в фермерских хозяйствах.

Объект исследования: технологический процесс сушки зерна в псевдо сжиженном слое на базе зерносушилки с прерывистой сушкой в псевдосжиженном состоянии зернового материала. Конструктивно-технологическая схема сушилки представлена на рис 1 [2].

Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема сушилки: 1 — основание; 2 — вентилятор; 3 — теплогенератор; 4 — напорная камера; 5 — газораспределительный механизм; 6 — секции газораспределительного механизма; 7 — заслонки; 8 — газораспределительная решетка; 9 — камера сушки; 10 — бункер для влажного материала; 11 — выпускное окно; 12 — рециркуляционный канал; 13 — цепной привод

В предложенной нами зерносушилке применяется прерывистая сушка зерна в псевдоожиженном состоянии [1, 3]. Прерывистая сушка приводит к периодическому отлеживанию зерна, которое необходимо для перемещения влаги на поверхность зерен. Псевдо сжижение в процессе сушки зерна нагретым воздухом приводит к равномерному нагреву и интенсивной сушке.

Зерносушилка работает следующим образом. Зерно, подлежащее сушке, засыпается в бункер. Из бункера зерно тонким регулируемым слоем пересыпается в камеру сушки. Сушильная камера имеет решетчатое основание, которое разделено на участки, через которые снизу поочередно подается сжатый нагретый воздух. Для этого используется напорный

вентилятор и электрический нагреватель. Зерновой материал поочередно на каждом участке приходит во взвешенное состояние и происходит его сушка. На остальных участках в это время зерно отлеживается, при этом влага перемещается из внутренних слоев зерен на поверхность. Длительность сушки на каждом участке регулируется кулачковым передвижным механизмом, приводящим открывание и закрывание заслонок на участках. Перемещение зернового материала по камере сушки от загрузки к выходному отверстию осуществляется за счет наклона камеры сушки, который регулируется. Сушка до требуемого уровня влажности происходит после прохода всей камеры.

Результаты исследования и их обсуждение. Предложенная конструкция зерносушилки обладает таким недостатком: в процессе продувания зерна горячим воздухом и его нагреву одновременно интенсивно нагревается и корпус зерносушилки, а от корпуса нагревается и помещение, в котором она расположена. Это приводит к снижению коэффициента полезного действия процесса сушки и работы зерносушилки.

Эффективным будет способ сушки, при котором будет нагреваться только само зерно и влага, расположенная на его поверхности, что приводит к экономически целесообразной сушке. Таким технологическим процессом будет сушка зерна с применением инфракрасных лучей [4].

После выполненной модернизации данная конструкция зерносушилки позволяет направить всю энергию нагревательного инфракрасного устройства на нагрев поверхности зерновки и на испарение поверхностной влаги, т.е. на выполнение технологического процесса, и энергия тепла излишне не расходуется на нагрев корпуса зерносушилки и производственного помещения [5, 6].

Рис. 2. Конструктивная схема зерносушилки с прерывистой сушкой зерна в псевдосжиженном состоянии с сушкой с помощью инфракрасного излучения. Позицией 7 обозначены инфракрасные

излучатели

Выполнение такой модернизации позволяет исключить на зерносушилке электрический нагреватель воздуха мощностью более 100 кВт. Продувание и псевдосжижение зерна осуществляется воздухом комнатной температуры.

Выводы. Предложена оригинальная конструкция зерносушилки для прерывистой сушки зерна в псевдоожиженном состоянии, которая модернизирована путем оснащения инфракрасными излучателями. Испытания подтвердили работоспособность и эффективность. Предложена модернизация, путем применения для сушки инфракрасного излучения, что приводит к снижению непроизводственных затрат энергии.

Список литературы / References

1. ГержойА.П., СамочетовВ.Ф. Зерносушение и зерносушилки. М.: Колос, 1967.

2. Сушарка для зернистих матерiалiв. Чекановкш О.О., Свсюков В.О. Бюл. № 24. Патент Украши № 56053 клас F 26 В3/092, 2010 р.

3. Фесенко А.В. Анализ серийно выпускаемых зерносушилок отечественного и зарубежного производства / А.В.Фесенко // Збiрник наукових праць Луганського национального аграрного университету. Серия: Техтчт науки. Луганськ: ЛНАУ, 2006. № 65 (88). С. 192-196.

4. Фесенко А.В. Повышение эффективности технологического процесса сушки зерновых культур: дис. .канд. тех. наук: 05.05.11 / Фесенко Андрей Викторович. Луганск, 2006. 146 с. С. 33.

5. Брагинец Н.В., Чекановкин А.А., Мельников А.И. Разработка конструктивно-технологической схемы инфракрасной сушилки зерна кукурузы с применением вибрационного питателя // Научный вестник Луганского национального аграрного университета. Серия: Технические науки. Луганск. Издательство ЛНАУ, 2013. № 51. С. 103-108.

6. Мельников А.И. Усовершенствование конструкции сушилки зерна кукурузы. Проблемы и перспективы современной науки (межотраслевая): материалы научно-практической конференции с международным участием, 11-15 декабря 2017 г. Луганск: Изд-во ЛНАУ, 2017. С. 686-690 [Материалы конференции].