Файл: SGMM.pdf

Розділ 8

втрат маси. Тому існує критична вологість зерна, за якої з’являється вільна во- лога, що різко підвищує інтенсивність дихання. Для зернових культур і злако- вих трав вона становить 14,5...15,5 %, для зернобобових і кормових бобових трав — 15,0...16,0 %, для олійних — 8,0...11,0 %. При тривалому зберіганні во- логість зерна має бути на 2...3 % нижчою від критичної. Для видалення із зер- на надлишків вологи, знищення шкідників, прискорення післязбирального дозрівання і збереження насіннєвої якості насіння застосовують сушіння зерна.

Агротехнічні вимоги до роботи зерносушарок. Основними вимогами є збе- реження насіннєвих (схожості, енергії проростання) і продовольчих властиво- стей. Тому нагрівання насіннєвого матеріалу зернових культур не повинно перевищувати 43...48 °С, зернобобових 30...35 °С, а продовольчого матеріалу

— 50...60 °С. Допустима нерівномірність нагрівання зерна становить 3...4 °С, а нерівномірність сушіння — 1 %. Випаровування вологи за однократний про- цес сушіння має бути не більше ніж 5...6 % для зернових, 3...4 % для гречки, зернобобових, кукурудзи, проса.

Після сушіння зерно і насіння охолоджується так, щоб температура їх не перевищувала температуру навколишнього повітря більше ніж на 10...15 °С.

Після сушіння і охолодження не повинно бути підгорілих, підсмажених, надутих або з луснутими оболонками зерна та насіння.

Способи сушіння. Сушіння зерна і насіння ґрунтується на двох принципах: 1) видаленні вологи без зміни її агрегатного стану; 2) видаленні вологи зі зміною її агрегатного стану (перетворенням рідини на пару).

На першому принципі засновані механічні та сорбційний способи сушіння. Механічні способи — це видалення вологи без застосування тепло-

ти. До них належать пресування і центрифугування. Пресування — видалення вологи стисканням матеріалу.

Центрифугування — видалення вологи під дією відцентрової сили. Сорбційний спосіб — це видалення вологи вологовбирними матері-

алами (тирсою, хлоридом кальцію тощо) або сухим зерном при змішуванні їх з вологим зерном. Процес відбувається повільно (1...2 тижні). Вологовбирний матеріал має легко відділятися від висушеного зерна або насіння. Застосову- ють його тоді, коли при нагріванні насіння і зерно втрачають свої властивості і розтріскуються (вика, горох, соя, квасоля тощо). Наприклад, одна частина насіння бобових з двома-трьома частинами вівса.

Другий принцип передбачає радіаційний, кондуктивний, конвективний, електричний і сублімаційний способи сушіння.

Радіаційний спосіб забезпечує безконтактне нагрівання зерна теп- ловими променями сонця (природне сушіння) або інфрачервоними — генера- торів інфрачервоного випромінювання (штучне сушіння).

Природне сушіння шару зерна 100...150 мм завтовшки здійснюють у соняч- ну погоду на відкритих майданчиках. Сушіння інфрачервоними випроміню- вачами потребує великих витрат енергії, має низький ККД.

Кондуктивний спосіб забезпечує контактну передачу зерну тепло- ти від нагрітої поверхні. Він потребує великих витрат палива, не забезпечує потрібної рівномірності сушіння, низькопродуктивний.

Конвективний спосіб забезпечує передачу зерну теплоти за раху- нок конвекції від рухомого газоподібного теплоносія (підігрітого повітря або суміші повітря з продуктами згоряння палива). Теплоносій одночасно з пере- дачею теплоти вбирає вологу із зерна. Цей спосіб широко застосовують у робо- ті багатьох зерносушарок.

386

Машини, аãреãати, êомплеêси для післязбиральної обробêи зерна і зберіãання врожаю

Електричний спосіб ґрунтується на використанні струму високої частоти (СВЧ). Молекули зерна, що перебувають у полі СВЧ, приводяться в коливальний рух і за рахунок тертя виділяють теплоту. Оскільки діелектрич- на стала води велика, теплота концентрується в центрі зерна, де найбільше вологи, таким чином досягають вищої швидкості сушіння.

Сублімаційний спосіб відбувається у глибокому вакуумі. При цьо- му температура матеріалу знижується і волога у вигляді кристалів льоду ви- ходить на його поверхню. При подальшому підведенні теплоти лід випарову- ється. Структура висушеного матеріалу зберігається. Незначна продуктив- ність, висока собівартість, складне обладнання обмежують використання цьо- го способу, тому його застосовують для сушіння овочів, фруктів тощо.

8.2.2. Класифікація зерносушарок. Режими сушіння зерна

Конвективний спосіб сушіння зерна найпоширеніший, тому розглядати- мемо тільки зерносушарки конвективної дії.

Класифікація зерносушарок. Зерносушарки класифікують за такими по- казниками:

y видом палива, що використовується для сушіння (тверде, рідке або газо- подібне);

y видом теплоносія (нагріте повітря або його суміш з паливними газами); y характером процесу сушіння (періодичної або безперервної дії);

yмобільністю (стаціонарні або пересувні);

yнапрямком руху теплоносія відносно зернового потоку (прямопотокові, протипотокові, з поперечним потоком, із змішаним потоком);

yстаном зернового шару (нерухомим, рухомим, псевдозрідженим, зваженим);

yконструкцією (шахтні, барабанні та вібраційні).

Головною технологічною характеристикою зерносушарок є стан матеріалу в процесі сушіння і охолодження.

Зерносушарки з рухомим зерновим шаром найпоширеніші. Під час сушін-

ня швидкість зернового матеріалу більша від нуля, а швидкість теплоносія менша від критичної швидкості зернового матеріалу. Цей принцип покладе- ний в основу роботи шахтних, рециркуляційних, барабанних, конвеєрних і вібраційних зерносушарок безперервної дії.

Шахтні зерносушарки (рис. 8.20, І) обладнані шахтами, всередині яких у шаховому порядку вмонтовані короби. Зерно 2 рухається зверху вниз під дією сили тяжіння, а теплоносій 1 — у поперечному і вертикальному на- прямках.

Барабанні зерносушарки (рис. 8.20, ІІ) мають сушильну камеру у вигляді порожнистого сталевого циліндра (барабана), всередині якого є лопа- ті та полички. При його обертанні лопаті піднімають і скидають зерно. Воно пересипається з полички на поличку, сушиться теплоносієм і переміщується вздовж барабана.

Вібраційні зерносушарки (рис. 8.20, ІІІ) мають решета, розміщені ярусами, які приводяться в коливальний рух. Зерно, переміщуючись по тако- му решету, пронизується від низу до верху теплоносієм.

Зерносушарки з нерухомим зерновим шаром працюють за умови, що швид-

кість матеріалу дорівнює нулю, а швидкість теплоносія менша від критичної швидкості частинок матеріалу. Цей принцип використовується в установках активного вентилювання зерна (вентильовані бункери), декових та наземних зерносушарках.

387

Розділ 8

Рис. 8.20. Cхеми робочих процесів зерносушарок:

I — шахтна; II — барабанна; III — вібраційна;

IV — вентильований бункер; V — декова; VI —

наземна; VII і VIII — пневмогазова рециркуля- ційна; 1 — напрямок руху повітря; 2 — зерно

Вентильований бункер (рис. 8.20, ІV) складається з бункера, вен- тилятора, повітронагрівника і повітропроводу. Підігріте повітря пронизує шар вологого зерна, висушуючи його. Їх використовують також для вентилю- вання зерна повітрям при його охолодженні і консервації.

Декові зерносушарки (рис. 8.20, V) мають топку, вентилятор і одну або кілька дек, виготовлених із перфорованого металевого листа. Зерновий матеріал нерухомо лежить на поверхні деки і пронизується теплоносієм. При цьому із зерна видаляється волога.

Наземні зерносушарки (рис. 8.20, VІ) забезпечують сушіння мате- ріалу холодним повітрям, яке подається через перфоровану підлогу або щі- лини в ній.

Зерносушарки з псевдозрідженим шаром зерна висушують зерно, яке пе-

ребуває на поверхні решета у псевдозрідженому (киплячому) стані під дією швидкості потоку теплоносія. При цьому піднімальна сила потоку близька до сили тяжіння окремих зерен і вони не тиснуть одне на одне. У такому стані відбувається перемішування, рух зерен, а сухі зерна випливають на поверхню і вивантажуються.

Пневмогазові рециркуляційні зерносушарки (рис. 8.20, VІІІ) за кілька секунд газовим потоком (теплоносієм), який подається з вели- кою швидкістю, нагрівають зерновий матеріал до потрібної температури. Зер- но по трубі піднімається в шахту. У верхній частині шахти витримується де- який час і спрямовується в її нижню частину, яка розділена вертикальною перегородкою на дві зони. Із правої зони зерно знову потрапляє в сушильну трубу (рециркулює), де перемішується з вологим. Сухе зерно спрямовується у ліву зону, звідки виводиться назовні.

Режими сушіння зерна. Основним чинником, від якого залежить процес сушіння зерна, є температура теплоносія: чим вона вища, тим швидше висихає зерно. Вона обмежується допустимою температурою нагрівання зерна.

Температура теплоносія в шахтних зерносушарках для насіннєвого мате- ріалу зернових культур вологістю до 18 % не повинна перевищувати 70 °С, а

388

Машини, аãреãати, êомплеêси для післязбиральної обробêи зерна і зберіãання врожаю

вологістю 18...20 % — 65 °С. При сушінні продовольчого зерна вологістю до 26 % температура теплоносія має становити 80...90 °С.

У барабанних зерносушарках при сушінні насіннєвого зерна температура теплоносія має бути 145...165 °С, продовольчого — 180...210 °С, а фуражно-

го — 180...250 °С.

8.2.3. Робочі органи зерносушарок

Основними робочими органами зерносушарок є топка, пристрої для сушін- ня і охолодження зерна, вентилятори, завантажувальні та розвантажувальні елеватори, трубопроводи і привідні механізми.

Топки. Використовують топки прямої і непрямої дії. У топках прямої дії теплоносій отримують у результаті безпосереднього змішування топкових га- зів з повітрям, а тому в них має згоряти все паливо (дим, кіптява, зола не по- винні потрапляти в сушильну камеру). В топках непрямої дії теплоносій утворюється за допомогою теплообмінників.

Топка для спалювання рідкого палива (рис. 8.21) має камеру згоряння 15,

змішувальну камеру 19, паливну апаратуру, систему запалення і контролю полум’я. Камера згоряння 15 виготовлена із жаростійкої сталі і захищена ме- талевим кожухом 14. Між кожухом і камерою згоряння встановлений захисний екран 13. У передній частині камери згоряння є повітропідвідний регістр 11, який має вигляд двох концентрично розміщених циліндрів з лопатками, що завихрюють потік повітря. Повітря подається вентилятором 7 крізь отвори в більшому циліндрі і виходить у зону горіння через кільцевий зазор між цилі- ндрами і через малий циліндр.

Змішувальна камера 19 на вході має відбивний екран 16, поліпшує пере- мішування топкових газів з повітрям. Вона обладнана вибуховим клапаном 20 для запобігання аварійності.

Рис. 8.21. Функціональна схема топки:

1 — кран; 2 — паливний насос; 3 — фільтр; 4 — перепускний клапан; 5 — золотниковий клапан; 6 — манометр; 7 — вентилятор; 8 — головка приладу ПКП-Ф; 9 — свічка запа- лювання; 10 — форсунка; 11 — регістр; 12 — транс- форматор; 13 — екран топ- ки; 14 — кожух; 15 — ка- мера згоряння; 16 — від- бивний екран; 17 — патру- бок впуску повітря; 18 — заслінка; 19 — змішуваль- на камера; 20 — клапан

389

Розділ 8

Паливна апаратура складається з паливного бака, фільтра 3 очищення палива, насоса 2, форсунки 10, перепускного клапана 4, електромагнітного золотникового клапана 5, манометра 6 і паливопроводів. Форсунка має змінні розпилювачі з отворами діаметром 0,3; 0,5; 0,6; 0,8; 1,3; 1,7 і 2,0 мм, а також завихрювачі зі щілиною 1 і 2 мм завширшки.

Система запалювання має свічку запалювання 9, яка отримує високу на- пругу від трансформатора 12, що автоматично вмикається під час розпалю- вання топки. Паливо запалюється від іскри, яка проходить між електродами свічки запалювання.

Наявність факелу контролює прилад ПКП-Ф, головка 8 якого встановлена в кришці регістра. Коли факел полум’я згасне, цей прилад вимкне золотни- ковий клапан 5, електродвигуни приводу вентилятора топки і паливного на- соса.

Сушильні камери. Їх будова залежить від типу зерносушарки.

Сушильна камера шахтної зерносушарки (рис. 8.22) виконана у вигляді вертикальної шахти 1 прямокутного перерізу. Шахта має дві однакові секції. Всередині секції горизонтально в шаховому порядку розміщені чотирнадцять рядів п’ятигранних коробів 2 і 3. У ряду їх вісім. Сім рядів призначені для

його і видаляє випарувану вологу.

У вертикальних стінках коробів мо- жуть бути отвори з жалюзі 4, що дає змогу теплоносію переміщуватися в го- ризонтальному і вертикальному напрямках.

Сушильна камера барабанної зерносушарки (рис. 8.23, а) — це сталевий по-

хилий циліндр (барабан) 1, який розділений перегородками 2 на частини і спирається на чотири пари металевих роликів (дві з них привідні). На внутрі- шній поверхні барабана і перегородках є полички 3 і лопаті 4. У передній і задній частинах барабана розміщені гвинтові доріжки для підведення і

390