Коэффициент температуропроводности a = λ /Cv (м2/с) характеризует скорость выравнивания температуры в различных точках температурного поля, то есть теплоинерционные свойства зерна. Для зерна злаковых культур коэффициент а имеет низкое значение и зависит от влажности и температуры материала. По данным [104, 105 155] с увеличением влажности коэффициент а зернового слоя и отдельной зерновки снижаются, при этом температуропроводность отдельных зерновок остается в 2...5 раз выше, чем зернового слоя. По причине низких значений коэффициента а, тепловая энергия плохо передаётся соседним зерновкам, а зерновки, соприкасающиеся с горячими поверхностями, быстро перегреваются и теряют свои качества. Таким образом, возможности нагрева зерна в камерах сушки ограничены.
Большое значение для сушки имеют физико-механические характеристики зернового слоя, к которым кроме объемной плотности р'3 относят скважность ε, определяемую как отношение объема пор в слое к его общему объему. Скважность ε определяет условия продувания зернового слоя теплоносителем и оказывает влияние на его аэродинамическое сопротивление. Она зависит от тех же факторов, что и объемная плотность зернового слоя.
В результате многочисленных исследований [104, 105, 138, 163] установлено, что определяющее влияние на скважность е зернового слоя оказывают форма и размеры зерновок, состояние их поверхности, засоренность зерновой массы, способ укладки зерновок и степень разрыхленности слоя. Чем крупнее зерна, тем больше ε, но наличие в зерновой массе мелких примесей снижает ε.
В пределах одной культуры наибольшее влияние на скважность оказывает влажность зерна. С ростом влажности ε зернового слоя повышается как в результате увеличения шероховатости зерновок [291], так и в результате увеличения их объема при набухании. Результаты исследования объёма зерна в процессе сушки и увлажнения представлены в [104, 105]. Установлено, что уменьшение влажности зернового слоя от 30 до 10% сопровождается уменьшением его скважности и увеличением аэродинамического сопротивления. Изменение скважности зернового слоя в процессе сушки может приводить к перераспределению потоков теплоносителя по высоте камеры сушки и оказывать влияние на интенсивность сушки и кинетику ее протекания [32, 50, 305].
Процессы разрыхления и изменения аэродинамического сопротивления существенно усиливаются в подвижном зерновом слое и особенно важен учет их влияния на перераспределение потоков теплоносителя в сушилках, оборудованных системой стабилизации его температуры. Это связано с тем, что изменение влажности и скорости перемещения зерна вызывает колебания аэродинамического сопротивления зернового слоя и массовой подачи теплоносителя в камеру сушки. При стабилизированной температуре колебания массовой подачи теплоносителя обусловливают колебания количества теплоты подаваемой в камеру сушки. В работах [27, 36, 42] установлено, что возможные колебания подачи теплоносителя достигают 4... 9% и вызывают нежелательные колебания температуры зерна, достигающие 15...19°С. Колебания подачи, возникающие в переходных режимах, вызывают дополнительное (переходное) отклонение температуры зерна на 2...8°С в интервале 20...30 мин [36, 42].
Таким образом, изменчивость аэродинамического сопротивления подвижного зернового слоя его объемной плотности и теплоемкости в зависимости от влажности и скорости перемещения по камере сушки обусловливают необходимость более детального обоснования алгоритма и структуры системы управления тепловыми режимами сушки зерна. Отсутствие в литературных источниках информации об изменчивости отмеченных показателей для подвижного слоя затрудняет решение этой задачи и требует проведения детальных исследований статики, кинетики и динамики процесса непосредственно в камере сушки зерновых сушилок с целью выявления наиболее значимых факторов, влияющих на протекание сушки.
Влажность зерна и интенсивность процесса влагопереноса определяет качество и энергоёмкость сушки.
Разный химический состав отдельных частей зерновки обусловливает различные формы связи влаги с веществом зерна. В основу их классификации положен термодинамический принцип, предложенный академиком П.А. Ребиндером (297), согласно которому формы связи различаются по значению её энергии. Удаление связанной влаги из зерна требует дополнительных затрат энергии на разрушение связи.
Общие закономерности распределения и состояния воды в капиллярно-пористых материалах подробно разработаны в трудах академиков С.М. Липатова, А.В. Лыкова, Ю.Л. Кавказова, М.Ф. Казанского и др. [170, 227].
Представление о формах связи влаги в зерне, структуре зерна и процессах внутреннего влагопереноса существенно расширены трудами А.С. Гинзбурга, Е.Д.Казакова, Г.А. Егорова и др. [103, 105, 138]. Состояние влаги в зерне рассматривают в тесной взаимосвязи физических и биохимических процессов. Установлено (103], что в ряде случаев влияние биохимических процессов на общий процесс тепло- и массопереноса внутри зерна соизмеримо с влиянием внешних физических факторов.
Дд Нможность управлять этими скоростями [105].
Наибольшее значение при обосновании режима сушки принадлежит белкам, основная часть которых содержится в зародыше. Этот белок является весьма термолабильным: при нагревании он легко денатурируется, вследствие чего при неправильном режиме сушки зерно теряет всхожесть [23]. Поэтому, максимально допустимая температура нагрева зерна в основном определяется термоустойчивостью его белкового комплекса. Большое влияние на термоустойчивость оказывает влажность зерна. Оба эти фактора определяются видом культуры, ее сортом, степенью зрелости зерна.
Нагревание зерна в определенных условиях способствует его термоактивации, что проявляется в повышении энергии прорастания и всхожести [29,47]. Но в то же время повышение температуры нагрева сверх допустимой приводит к тепловой денатурации белков, снижению их растворимости и нарушению физиологических функций семян.
Исследователями [2] установлено, что при нагревании зерна пшеницы происходит глубокие конформационные изменения белков, в особенности белка зародыша-альбуминов. Поэтому температура нагрева зерна не должна быть выше некоторого предельно допустимого значения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.