Повышение эффективности технологий и технических средств активного вентилирования и сушки при послеуборочной обработке зерна, страница 18

α- коэффициент массообмена.

          Давление пара зерна зависит от его температуры, с увеличением которой, давление пара зерна увеличивается [93].

          Анализ уравнения (1.1) показывает, что интенсивность сушки увеличивается с увеличением разности  , что может быть достигнуто увеличением температуры материала и снижением относительной влажности агента сушки.

         Следовательно, в условиях уборочного периода, при низких температурах атмосферного воздуха, а значит и зерна, интенсивность сушки будет очень низкая.

         С целью ускорения процесса сушки зерна активным вентилированием увеличивают подогрев воздуха до 35-50ºС [110,116], что приводит к уменьшению парциального давления пара воздуха и увеличению парциального давления пара зерна. В результате процесс сушки протекает более интенсивно. Но увеличение температуры воздуха приводит к снижению по влажности ниже 65%(равновесной с зерном равной 14%). В результате чего происходит  пересушка части зерна, расположенной со стороны подачи подогретого воздуха. Пересушка будет тем значительнее, чем выше температура сушильного агента и длительнее процесс сушки.

       Процесс сушки плотного слоя зависит также от коэффициента α между поверхностью материала и окружающим агентом сушки, зависящим от скорости движения агента сушки относительно материала.      

      При обосновании и выборе режима сушки исходят из технологических свойств материала [22].

      При сушке зерна основным критерием оценки качества является его всхожесть и энергия прорастания. Следовательно, необходимо выбрать такие режимные параметры процесса сушки (температуру, влажность, скорость воздуха) , в результате воздействия которых семенные качества зерна не только сохранились бы, но и по возможности улучшились.

       Обоснованию оптимальных режимных параметров процесса посвящено много работ [44,65,91,92,98,110]. Большинство авторов устанавливают закономерности изменения скорости сушки зерна от температуры агента сушки и скорости его движения.

       При сушке зерна в толстом слое методом активного вентилирования определяющее влияние на процесс сушки оказывает толщина слоя, которая сказывается не только на длительности сушки, но и на ее неравномерности.

        Ряд авторов [70,106] считает, что высушивание зерна в толстом слое необходимо производить при влажности сушильного агента 65%. При этом весь зерновой слой просыхает до равновесной влажности, равной 14%.

         В исследованиях В.П.Муругова [70] режим сушки выбирался применительно к бункерам активного вентилирования. Соблюдение агротребований  , по мнению автора, ограничивает интенсификацию процесса сушки. Минимальное значение относительной влажности воздуха, при которой соблюдаются агротехнические требования , равновесная влажность зерна при этом составляет .

        Расчет на ЭПВМ показал, что при влажности зерна выше 19%, относительная влажность подогретого воздуха, соответствующая минимальным затратам энергии, составляет55-60%.

       При сушке зерна активным вентилированием слегка подогретым воздухом, оптимальная толщина слоя, по данным Каммерлинга [121], составляет 1м, а оптимальная удельная подача, с учетом энергозатрат, . Но процесс сушки при таких параметрах длителен.

       Для ускорения обработки иногда применяют повышенный подогрев воздуха. Чтобы уменьшить пересушивание нижней части слоя, В.Н.Рыков [97] рекомендует устанавливать температуру сушильного агента не выше 20-22ºС.

        Но ряд авторов [13,32,53,87,115,116] считает возможным применение температуры сушильного агента равной 30-50ºС. При этом не учитывается соблюдение агротребований по неравномерности сушки.

         В работе И.Н.Босина [13] предлагается устройство для снижения неравномерности сушки путем перемешивания зерна в процессе его выгрузки. При этом предполагается сушка зерна воздухом, нагретым до температуры 35-40ºС. Обосновывается это тем, что скорость сушки толстого неподвижного слоя зерна с относительной влажностью воздуха около 65% до конечной равновесной влажности в 14% очень мала (примерно в 100 раз ниже допустимой скорости обезвоживания семян колосовых культур). При этом автором не принимается во внимание соблюдение агродопуска по неравномерности, исходя из того, что при температуре подогретого воздуха 45ºС не происходит снижение посевных качеств семян.

        На длительность сушки и энергозатраты значительное влияние оказывает толщина слоя. Пропускание через тонкие слои зерна больших количеств нагретого воздуха приводит к сокращению длительности сушки, многие авторы [95,115] исходя только из увеличения производительности, предлагают снижать толщину слоя и увеличивать расход сушильного агента. Так в работах  [95,113] за оптимальную толщину слоя принимают 80-120мм, а удельный расход воздуха 1-0.5кг/(мин.кг сух.вещ.).

         Эрк Ф.Н. считает [119], что оптимальной толщиной слоя зерна необходимо считать такой слой, пройдя который, сушильный агент полностью насыщается. Однако, в результате исследований было установлено, что при этом, с уменьшением влажности зерна, толщину слоя  необходимо увеличивать.

          Для сушилок периодического действия в США толщина слоя рекомендуется менее 60 см. Зерносушилка фирмы «Бейип-Мэньофенгуринг», модель КА270 [33] имеет толщину слоя зерна 50,8 см и расход воздуха. В зерносушилке фирмы «Хабко»,модель 80, толщина слоя составляет 45.7 см. Расход воздуха для различных моделей изменяется от 700 до 13000 [33].

         Рекомендуемые параметры процесса обосновываются исходя из необходимости снижения сопротивления слоя воздушному потоку.

        Комплексный подход к обоснованию оптимальных режимов применительно к установкам с односторонним пронизыванием слоя предложен в работе В.В.Леонтьева [53], который, применив теорию планирования эксперимента, рассматривает возможность допустимой интенсификации процесса сушки семян активным вентилированием. При этом он устанавливает оптимальные параметры процесса (удельной загрузки, температуры сушильного агента и скорости его движения при различной начальной влажности зерна).

           Такой подход, на наш взгляд, является наиболее правильным, при обосновании режимов сушки на современном уровне развития науки и техники. Но при оптимизации процесса сушки с односторонней продувкой зернового слоя автору [53] не удалось решить поставленную задачу, сохранив неравномерность сушки в пределах допуска.