СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН В ПЛОТНОМ СЛОЕ Российский патент 2013 года по МПК F26B3/02 

Описание патента на изобретение RU2493511C1

Изобретение относится к сушке семян, преимущественно селекционных и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Известен способ сушки семян активным вентилированием, при котором семена загружают, продувают наружным воздухом, по достижении кондиционной влажности разгружают, (М.А. Теленгатор, B.C. Уколов, В.М. Цециновский. Обработка семян зерновых культур, «Колос», М., 1972, с.33).

Такой способ сушки широко распространен в практике обработки селекционных семян, однако он малопроизводителен и зависит от погодных условий.

Известен способ сушки семян, по которому материал загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от исходной влажности и длительности процесса, сушат, охлаждают и разгружают. (В.Ф. Самочетов, Г.А. Джорогян, Зерносушение, «Колос», М., 1970, с.199).

Этот способ широко применяется в сельском хозяйстве, однако для селекционных семян он применяется ограниченно, так как предельно допускаемая температура нагрева семян, определенная по этому способу при влажности семян более 20…21% завышена. На практике семена сушат при температуре нагрева на 8-10°C ниже предельно допустимой, определенной для известного способа, что снижает эффективность сушки. (С.Д. Птицын, Зерносушилки, Машгиз. М., 1962, с.49-52).

Этот способ наиболее близок к заявленному и принят за прототип.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности процесса сушки селекционных семян.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе, заключающимся в том, что семена загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от длительности процесса, сушат, охлаждают и разгружают, согласно изобретению, предельно допустимую температуру нагрева семян, определяют по формуле

Θ n . q = 23,5 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 100 + С в ω 1 ω 2 100 ω 2 η u c + 20 10 lg τ ,

где 23,5 - допустимое теплосодержание семян, ккал/кг;

0,37 - теплоемкость сухих семян, ккал/кг °C;

ω1, ω2 - начальная и конечная влажность семян, %;

ηuc - часть теплоты, пошедшая на испарение влаги;

τ - время, мин;

Cв - теплоемкость влаги, ккал/кг °C;

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг.1 изображена схема селекционной сушилки СЛБ-0,3×2.

Схема включает сушильную камеру 1, диффузор 2, решетку 3, пульт управления 4, заслонки 5, вентилятор 6, калорифер 7, секции 8 сушильной камеры.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют исходную влажность семян, по массе семян в сушильной камере и конечной влажности оценивают ориентировочную длительность сушки, рассчитывают влагосъем и предельно допустимую температуру нагрева семян. Согласно этой температуре устанавливают температуру агента сушки, высушивают, охлаждают и разгружают материал.

Работу сушилки осуществляют следующим образом.

В сушильную камеру 1 загружают семена, выравнивают слой во всех четырех секциях, включают вентилятор 6, заслонками 5 устанавливают заданный расход сушильного агента, включают калорифер 7 и с пульта 4 устанавливают заданную температуру агента сушки ta.cn.q+2…3°C включением соответствующих секций калорифера. Окончательную температуру агента сушки устанавливают изменением его расхода.

С.Д. Птицыным получена эмпирическая формула для определения допустимой температуры нагрева семян:

t c = Q c C , ( 1 )

где Qc - допустимое теплосодержание семян, ккал/кг;

C - теплоемкость семян, ккал/кг °C.

C = 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 100   к к а л / к г   o С ,

где ω1 - начальная влажность семян, %; 0,37 - теплоемкость сухих семян, ккал/кг °C.

Для решения уравнения (1) необходимо знать лишь влажность семян, так как величина Qc при полном сохранении всхожести по данным опытов С.Д. Птицыным принята Qc=23,5 ккал/кг.

Эта формула справедлива для времени экспозиции равном 90 мин. Для общего случая С.Д. Птицыным получена формула

t c = 2350 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 + 20 10 l g τ ( 2 )

где τ - длительность экспозиции, мин.

Эта формула нашла широкое применение в зерносушильной практике, как у нас, так и за рубежом. (С.Д. Птицын, Зерносушилки, Машгиз, М., 1962, с.49-52)

Однако при сушке ценных сортов семян, в частности, селекционных при повышенной влажности (более 20…21%) значение tc по (2) снижают на 8…10°C, так как расчет tc по (2) дают завышенную величину и не гарантируют качество семян.

Это объясняется тем, что она получена для условий «чистого» теплообмена, не осложненного различными физико-химическими процессами, в частности испарением влаги. С.Д. Птицын вывел (2) на основе нагрева семян различной влажности, помещенных в латунные сосуды, а те в свою очередь располагали в водяной бане

Однако сушка происходит при одновременном развитии процесса нагрева и испарении. Вследствие того, что на испарение влаги требуется тепло, теплоемкость возрастает, а температура влажных семян будет ниже. Для упрощенных расчетов можно пользоваться понятием «кажущейся» теплоемкости Cэ. которая имеет составляющую испарения Cuc (А.И. Орлов, Исследование кондуктивного и конвективного нагрева в процессе сушки семенного зерна, автор. диссерт. на соискание ученой степени канд. техн. наук, М, 1970, с.14).

Cэ=C+Cuc,

где C u c = C в л ω 1 ω 2 100 ω 2

Выражение C л ω 1 ω 2 100 ω 2 представляет собой приращение теплоемкости семян за счет испаренной влаги, но поскольку не вся испаренная влага используется на это приращение, то в окончательном виде имеем

C л ω 1 ω 2 100 ω 2 η u . c ,

где Cэ, C, Cuc - кажущаяся теплоемкость, теплоемкость семян и приращение теплоемкости семян, ккал/кг °C (ккал здесь употреблены в связи с тем, что входит в (2);

ηuc - доля теплоты, пошедшая на испарение влаги.

Величину ηuc можно найти приняв nucнаг=1 и К o = η c η н а ч , тогда получим

η u c = K o K o + 1

Ко - число Коссовича, характеризующее отношение количества теплоты, затраченной на испарение влаги из семян ηuc, к количеству теплоты пошедшему на их нагрев, ηнаг.

С увеличением продолжительности сушки значения Ко возрастают, т.к. при сушке снижается доля первоначальных затрат на нагрев семян в общих затратах теплоты, при этом все большая часть теплоты будет затрагиваться на испарение влаги.

Число Коссовича увеличивается с ростом начальной влажности семян. Высокие значения Ко при низкой температуре сушильного агента объясняются малыми затратами теплоты на нагрев семян (Значения числа Ко приводятся в специальной литературе, например В.Ф. Сорочинский, Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждения зерна на основе интенсификации тепломассобменных процессов, диссерт. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук, М. 2003, с.162).

Величина числа Коссовича (Ко) Температура сушильного агента, °C Продолжительность сушки, мин 30 45 135 210 380 20 25 20 25 20 25 20 25 20 25 35 4 5 5 7 6,5 8 8 11 9 14 40 3 4 4 6 6 7,5 7 9 8 12 45 1,5 3 3,5 4 5 6 7 8 6 10 50 1 2 2 3 3,5 5 6 - - -

Пример 1.

Определим длительность сушки, число Коссовича Ко и ηuc

Высушивали семена пшеницы исходной влажностью ω1=22% до конечной ω2=14% с объемной массой γ=750 кг/м3 в одной камере селекционной сушилке СЛ-0,3×2 с площадью решает F=1 м2, высота слоя семян h=0,2 м. Температуру агента сушки примем ta.c.=45°C, его скорость V=0,4 м/с. Примем удельные затраты тепла на испарение 1 кг влаги q=5,45 МДж/кг (~1300 ккал/кг), что характерно для сушилок плотного слоя.

Количество семян в камере сушилке, составит

G=Fhγ=1·0,2·750=150 кг.

Количество испаренной влаги составит

W ¯ = G ( ω 1 ω 2 ) 100 ω 2 = 150 8 86 14,9 к г .

Расход агента сушки составит

Qa.c.=F·V·3600=1·0,4·3600=1440 м3

Количество тепла, подаваемое на сушку составит

Qт=(ta.c-t0)Qa.c.·ca.c·ρв=25·1440·1·1=36·103 кДж/ч

где ta.c - температура агента сушки, °C;

t0 - температура наружного воздуха, t0=20°C;

Са.с - теплоемкость агента сушки, ca.с=1 кДж/кг °C;

ρв - плотность агента сушки, ρв=1 кг/м3.

Количество тепла, необходимое для испарения 14,9 кг влаги, составит

Q т ' = q W ¯ = 76,3 10 3 к Д ж

Расчетная длительность сушки составит

τ = Q т 1 Q т = 76,3 10 3 36 10 3 = 2,1 ч

Число Ко составит 5, а ηuc=0,83

Пример 2. Расчет θnq и ta.c

Величина Θnq составит

Θ n q = Q c C c + C в ω 1 ϖ 2 100 ω 2 η u c + 20 lg τ

Θ n q = 23,5 0,37 ( 100 22 ) + 22 100 + 1 ( 8,1 0,83 86 ) + 20 21 40 o C

Температура агента сушки в плотном слое недолжна быть выше θnq не более чем на 3°C, т.е. ta.c≤43°C.

По известному способу имеем

Θ n . q = 2350 0,37 ( 100 22 ) + 22 + 20 21 = 45 o C и ta.с=48°C

Эта температура агента сушки ta.c=48°C является для селекционных семян завышенной, на практике принимают ta.c=35°C, т.е. на 10°C ниже. Достоверное определение Θn.q и ta.c позволит осуществить безопасную сушку повысить безопасную температуру ta.c, что в свою очередь снизит время сушки на 15…20%.

Похожие патенты RU2493511C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ БЕЗОПАСНОЙ СУШКИ СЕМЯН 2012
  • Голубкович Александр Викторович
  • Павлов Сергей Анатольевич
RU2498177C1
Способ безопасной сушки семян в плотном слое 2016
  • Голубкович Александр Викторович
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Елизарова Ольга Владимировна
  • Левина Нелли Семеновна
RU2615350C1
СПОСОБ БЕЗОПАСНОЙ СУШКИ СЕМЯН 2015
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Голубкович Александр Викторович
  • Измайлов Андрей Юрьевич
  • Марин Роман Александрович
  • Дадыко Александр Николаевич
  • Тараканова Людмила Анатольевна
RU2601071C1
СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН И ЗЕРНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2011
  • Беленькая Лилия Ильинична
  • Ковехов Роман Александрович
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Измайлов Андрей Юрьевич
  • Елизаров Вадим Петрович
  • Голубкович Александр Викторович
RU2466793C1
Способ сушки зерна 2017
  • Голубкович Александр Викторович
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Измайлов Андрей Юрьевич
  • Пышкин Виктор Кириллович
  • Чулков Андрей Сергеевич
  • Пехальская Марина Владленовна
  • Левина Нелли Семеновна
RU2652474C1
СПОСОБ ОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ СУШКИ ЗЕРНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2013
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Голубкович Александр Викторович
  • Лукин Иван Дмитриевич
  • Машковцев Михаил Федорович
  • Борисова Галина Анатольевна
RU2539860C1
СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН В ПЕРЕМЕШИВАЕМОМ СЛОЕ 2010
  • Измайлов Андрей Юрьевич
  • Голубкович Александр Викторович
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Пугачев Петр Михайлович
RU2446013C2
СПОСОБ РЕВЕРСИВНОЙ СУШКИ СЕМЯН 2015
  • Голубкович Александр Викторович
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Марин Роман Александрович
  • Дадыко Александр Николаевич
RU2578920C1
СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН И ЗЕРНА 2010
  • Голубкович Александр Викторович
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Измайлов Андрей Юрьевич
RU2450223C2
СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ СУШКИ СЕМЯН И ЗЕРНА 2014
  • Голубкович Александр Викторович
  • Павлов Сергей Анатольевич
  • Мазаева Галина Викторовна
  • Тараканова Людмила Анатольевна
  • Нурбагандова Рукият Магомедовна
  • Сунгатуллина Вайзя Нурмухаметовна
RU2559003C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН В ПЛОТНОМ СЛОЕ

Способ сушки может быть использован в сельском хозяйстве, преимущественно для селекционных семян. Способ сушки семян заключается в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от длительности процесса, сушат, охлаждают и разгружают. Предельно допустимую температуру нагрева семян определяют по формуле Θ n . q = 23,5 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 100 + С в ω 1 ω 2 100 ω 2 η u c + 20 10 lg τ где θn.q - предельно допустимая температура нагрева семян, °C; 23,5 - допустимое теплосодержание семян, ккал/кг; 0,37 - теплоемкость сухих семян, ккал/кг °C; ω1, ω2 - начальная и конечная влажность семян, %; ηuc - часть теплоты, пошедшая на испарение влаги; Cв - теплоемкость влаги, ккал/кг °C, τ - время, мин. Использование изобретения позволит повысить эффективность сушки селекционных семян. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 493 511 C1

Способ сушки семян, заключающийся в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от длительности процесса, сушат, охлаждают и разгружают, отличающийся тем, что предельно допустимую температуру нагрева семян определяют по формуле
Θ n . q = 23,5 0,37 ( 100 ω 1 ) + ω 1 100 + С в ω 1 ω 2 100 ω 2 η u c + 20 10 q τ ,
где θn.q - предельно допустимая температура нагрева семян, °C;
23,5 - допустимое теплосодержание семян, ккал/кг;
0,37 - теплоемкость сухих семян, ккал/кг °C;
ω1, ω2 - начальная и конечная влажность семян, %;
ηuc - часть теплоты, пошедшая на испарение влаги;
Cв - теплоемкость влаги, ккал/кг °C;
τ - время, мин.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2493511C1

САМОЧЕТОВ В.Ф., ДЖОРОГЯН Г.А
Зерносушение
- М.: Колос, 1970, с.199
СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН И ЗЕРНА 2005
  • Голубкович Александр Викторович
  • Скутнев Виктор Иванович
  • Орехов Анатолий Петрович
  • Чижиков Александр Григорьевич
RU2282117C1
СПОСОБ СУШКИ ЗЕРНА 2006
  • Голубкович Александр Викторович
  • Чижиков Александр Григорьевич
  • Галкин Александр Дмитриевич
  • Галкин Василий Дмитриевич
  • Белобородов Константин Алексеевич
  • Ламкин Дмитрий Сергеевич
RU2305241C1
Способ сушки семян овощных и бахчевых культур, содержащих свободную влагу 1987
  • Голубкович Александр Викторович
  • Чижиков Александр Григорьевич
SU1449797A1
US 6530160 B1, 11.03.2003
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ СЕМЯН И ЗЕРНА 2009
  • Голубкович Александр Викторович
  • Павлов Сергей Анатольевич
RU2395047C1

RU 2 493 511 C1

Авторы

Голубкович Александр Викторович

Павлов Сергей Анатольевич

Даты

2013-09-20Публикация

2012-04-24Подача