СПОСОБ СУШКИ МЕЛКОСЕМЕННЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2012 года по МПК F26B3/14 

Изобретение относится преимущественно к сушке семян рапса, сурепицы, мака, льна, проса, и т.д. и может быть использовано в сельском хозяйстве, системе заготовок и пищевой промышленности.

Известен способ сушки семян и зерна, при котором влажный материал загружают, гравитационно перемещают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают (Г.С.Окунь, А.Г.Чижиков, Е.Л.Ревякин. Методические рекомендации по выбору и эффективному использованию зерносушильного оборудования, М.: ФГНУ «Росинформапротех», 2006. с.31-35. Этот способ широко используется в сельском хозяйстве.

Наиболее типичный пример технического устройства, работающего по этому способу, - шахтные сушилки, которые составляют подавляющую часть зерносушильного парка. Однако этот способ характеризуется повышенной неравномерностью сушки, которая зачастую превышает допустимые значения - согласно исходным требованиям ±1,5%, и нагрева, допустимая величина которой ±3°C.

Для снижения степени неравномерности сушки и нагрева используются различные конструктивные и технологические приемы, которые усложняют конструкцию устройства и процесс сушки.

Известен способ сушки семян и зерна, при котором влажный материал загружают, гравитационно перемещают между двумя перфорированными поверхностями, вентилируют агентом сушки, инверсируют, охлаждают и разгружают. Материал инверсируют для обеспечения равномерности сушки и нагрева.

Этот способ широко применяется на колонковых сушилках (Г.С.Окунь, А.Г.Чижиков, Е.Л.Ревякин. Методические рекомендации по выбору и эффективному использованию зерносушильного оборудования, М.: ФГНУ «Росинформапротех», 2006. с.36-38). Причем инверсию проводят в середине сушильного тракта, таким образом, чтобы на выходе из сушилки материал имел минимальную неравномерность по сушке и нагреву.

В охладительной части тракта неравномерность сушки и нагрева практически не меняется.

Этот способ сушки по своей технической сущности наиболее близок к заявленному и выбран за прототип.

Основным недостатком известного способа является то, что число инверсий является неопределенным для мелкосеменных культур.

Выпускаемые колонковые сушилки оснащаются одним инвентором, который обеспечивает приемлемое качество сушки зерновых и крупносеменных культур, но не обеспечивает качество мелкосеменных культур. (Проспект НПО «ВИМ-ОКБ» при Россельхозакадемии. Миниэлеваторы, сушилки колонкового типа, сушилки шахтного типа, теплогенераторы).

Технической задачей изобретения является повышение качества сушки путем определения числа инверсий для сушки мелкосеменных культур в колонковой сушилке.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе сушки, при котором влажный материал загружают, гравитационно перемещают между двумя перфорированными поверхностями, вентилируют агентом сушки, инверсируют, охлаждают и разгружают, согласно изобретению количество инверсий p материала определяют из формулы

,

где α_p, α_э - коэффициент теплоотдачи рассматриваемой и эталонной (пшеница) культур (кДж/м²·°C·ч); Δt_р, Δt_э - температурный перепад между агентом сушки и наружным воздухом для рассматриваемой и эталонной культур (°C); F_р, F_э - поверхность материала в слое для рассматриваемой и эталонной культур (м²); n_э - число инверсий эталонного материала.

Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что новым в способе является то, что количество инверсий материала определяют из формулы

.

Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как не является очевидным для специалиста и позволяет достигнуть результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно повысить качество сушки мелкосеменных культур.

Изобретение является «промышленно применимым», так как может быть использовано в сельском хозяйстве.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг.1 изображена схема устройства.

В состав устройства входят бункер 1, сушильная камера 2, инверторы 3, охладительная камера 4, разгрузочное устройство 5, шнек 6, загрузочная нория 7, теплогенератор 8, вентилятор охладительной камеры 9, разгрузочная нория 10.

Устройство работает следующим образом.

Влажный материал загружают норией 7 в бункер 1, из которого он гравитационно перемещается последовательно через сушильную и охладительную 4 камеры, разгрузочным устройством 5 направляется в шнек 6 и далее в разгрузочную норию 10. Агент сушки, подготовленный в теплогенераторе 8, нагнетается в воздушную полость сушильной камеры 2, далее он поперечно вентилирует гравитационно опускающийся материал и выбрасывается наружу. Наружный воздух нагнетается вентилятором 9 в воздушную полость охладительной камеры 4, поперечно просасывается через слой высушенного материала и выбрасывается наружу. Гравитационно опускающийся материал дважды меняет с помощью инверторов 3 направление потоков материала относительно перфорированных поверхностей сушильной камеры, что обеспечивает допустимую неравномерность сушки и нагрева.

Способ осуществляют следующим образом.

В зависимости от влажности и культуры материала устанавливают температурный и скоростной режим сушки и настраивают разгрузочное устройство 5 на выпуск материала заданной влажности (например, кондиционной, если устройство работает на «проход»). Заполняют камеры сушилки, высушивают первую партию материала, включают последовательно разгрузочную норию 10, шнек 6, загрузочную норию 7 и сушат материал. При отклонении влажности или температуры материала от заданных параметров проводят регулировку температурного режима или его расхода согласно инструкции, аналогичным образом поступают при выходе за допустимые пределы неравномерности по сушке или нагреву.

Для определения количества инверсий при сушке мелкосеменных культур рассмотрим следующие тепловые балансы.

Количество переданного тепла эталонному материалу при n_э=1 можно записать в виде

где α_э, F_э, Δt_э, τ_э - коэффициент теплоотдачи, кДж/(м²·°С·ч); F_э - поверхность частиц, м²; Δt - температурный перепад между агентом сушки и наружным воздухом, °С; τ_э - экспозиция сушки, ч.

Количество переданного тепла рассматриваемому материалу можно записать в виде

где обозначения параметров правой части формулы (2) те же самые, что и эталонного материала.

Приравняв правые части уравнений (1) и (2), а также, обратив внимание, что число инверсий мелкосеменных культур можно записать через р=τ_э/τ_р, при n_э>1 получим

Равенство правых частей (1) и (2) осуществим на том основании, что количество тепла Q_э за время τ_э согласно приемочных испытаний и эксплуатации сушилок обеспечивает качественную сушку семян пшеницы при соблюдении предельных значений неравномерности сушки и нагрева, следовательно аналогичное количество теплоты не должно быть превышено и для нашего случая.

Пример. Рассчитаем минимальное количество инверсий p при сушке семян рапса с эквивалентным диаметром d_э=1,7 мм, удельной поверхностью f_p=9 м²/кг. Известно, что при указанной влажности допустимая температура агента сушки составляет t_p=55°C.

В качестве эталонного материала примем семена пшеницы с d_э=3,5 мм, f_э=3 м²/кг, которые высушиваем с 21 до 14% при температуре теплоносители t_э=65°C.

При расчете величины α_p и α_э воспользуется выражениями:

при 20>Re>200→Nu=0,106 Re, при Re>200→Nu=0,61 Re0,67,

где ; (B.B.Портнов, В.В.Майоров. Промышленные конвективные сушильные установки. Воронеж, 2003, с.37).

Re - число Рейнольда; Nu - число Нуссельта; V - скорость агента сушки, м/с; d - диаметр зерновки, м; υ - кинематическая вязкость агента сушки, м²/с; α - коэффициент теплоотдачи, кДж/(м²·°C·ч); λ - коэффициент теплопроводности, кДж/(м·°C·ч). Можно записать для условий сушки рапса в колонковой сушилке.

Для условий сушки пшеницы соответственно получим

.

Так как значения λ_p, λ_э, и υ_p, а также γ_p≈γ_э (объемная масса материала) близки для рапса и пшеницы, то отношение α_p/d_э заменим V_p/V_э, а F_p/F_э - отношение удельных поверхностей f_p/f_э (f_p=8 м²/кг, f_э=3 м²/кг). Тогда при температуре наружного воздуха 15°C и V_p=0,3 м/с, V_э=0,4 м/с получим

Примем p=2.

Таким образом, число инверсий при сушке рапса p=2. Указанное количество инверсий обеспечит качественную подготовку семян.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ сушки мелкосеменных культур заключается в том, что влажный материал загружают, гравитационно перемещают между двумя перфорированными поверхностями, вентилируют агентом сушки, инверсируют, охлаждают и разгружают. Новым в способе является то, что количество инверсий материала определяют по формуле ,

где α_p, α_э - коэффициент массоотдачи рассматриваемой и эталонной культур, кДж/(м²·°С·ч); Δt_p, Δt_э - температурный перепад между агентом сушки и наружным воздухом для рассматриваемой и эталонной культур (°С), F_p, F_э - поверхность материала в слое для рассматриваемой и эталонной культур, м², n_э - число инверсий эталонной культуры. Изобретение должно обеспечить повышение качества сушки путем определения числа инверсии для сушки мелкосеменных культур в колонковой сушилке. 1 ил.

Способ сушки мелкосеменных культур, при котором влажный материал загружают, гравитационно перемещают между двумя перфорированными поверхностями, вентилируют агентом сушки, инверсируют, охлаждают и разгружают, отличающийся тем, что количество инверсий p материала определяют из формулы

где α_р, α_э - коэффициенты массоотдачи рассматриваемой и эталонной культур, кДж/(м²·°С·ч);
Δt_р, Δt_э - температурные перепады между агентом сушки и наружным воздухом для рассматриваемой и эталонной культур, °С;
F_р, F_э - поверхности материала в слое для рассматриваемой и эталонной культур, м²;
n_э - число инверсий эталонной культуры.