Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна

23.06.2015

Неравномерность нагрева и сушки зерна характерна для плотного неподвижного, малоподвижного и подвижного состояний зернового слоя, каждый из которых обусловлен конструктивными особенностями зерносушилки. Причем эта неравномерность напрямую связана с величиной активной поверхности зерен, участвующей в процессе тепло- и влагообмена с агентом сушки.
Известно, что процесс сушки в зерносушилках (шахтных, камерных и бункерного типов) сопровождается постепенным повышением температуры зерна, которое достигает максимальной температуры лишь к моменту выхода из зоны сушки. Вследствие этого процесс сушки протекает с низкой эффективностью. Для того чтобы обезопасить зерно от перегрева в результате характерной для этих сушилок значительной неравномерности нагрева и сушки, нельзя перегревать зерно выше предельно допустимой температуры нагрева, обусловленной его термоустойчивостью.
В отечественной практике зерносушения используется показатель неравномерности нагрева зерна, значение которого принято определять (с учетом максимального θmax, минимального θmin и среднего θср значений температуры отдельных слоев зерна) из выражения Kн = (θmax - θmin)/θcp.
Исследования в производственных условиях показали, что вследствие неравномерного распределения полей температур θmax и θmin относительно θcp этот показатель лишь доказывает то, что в сушилках присутствуют такие негативные факторы, как неравномерное распределение агента сушки по сечению шахты и длине подводящих и отводящих коробов, а также неравномерная скорость перемещения отдельных слоев зерна по сечению шахты, следствием которых является неравномерный нагрев отдельных слоев зерна.
В связи с этим в качестве критерия неравномерности нагрева целесообразно использовать коэффициент перегрева, который представляет собой отношение разности максимального и среднего значений температуры слоя зерна к ее среднему значению и измеряется в долях единицы

Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна

Максимальную среднюю температуру (°C), до которой следует нагревать зерно, не боясь его перегрева, можно определить из выражения
Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна

Наибольшая неравномерность нагрева и сушки, а следовательно, и перегрев зерна характерны для плотного неподвижного слоя и возрастают по мере увеличения толщины последнего, поскольку сначала нагреваются и высушиваются слои зерна, ближе всего расположенные к месту входа агента сушки. В наиболее неблагоприятных условиях (с позиций обезвоживания) при использовании одностороннего продувания (например, в вентилируемых бункерах с радиальным воздухораспределением) находятся слои зерна, расположенные со стороны выхода отработавшего агента сушки. В случае же использования реверсивного продувания в наихудших условиях находятся центральные слои зерна.
В таких условиях происходит значительное пересушивание так называемых «пограничных» (со стороны ввода агента сушки) слоев зерна.
Использование в камерных сушилках реверсивного продувания слоя лишь частично снижает неравномерность нагрева и сушки зерна. Что же касается бункеров с радиальным воздухораспределением, то в них также частичного устранения неравномерности нагрева и сушки добиваются путем периодического выпуска (с целью перемешивания отдельных слоев) и возврата зерна на досушивание.
Следует учитывать и то обстоятельство, что неравномерность сушки отдельных слоев зерна в значительной мере связана с неравномерностью их нагрева, поскольку даже при сушке зерна в плотном малоподвижном слое (в шахтных прямоточных зерносушилках) повышение температуры нагрева характерно для более сухих слоев. В связи с этим необходимо организовать контроль температуры зерна по сечению шахт не только шахтных прямоточных, но и рециркуляционных зерносушилок с целью принятия своевременных мер по устранению неравномерности нагрева и сушки отдельных слоев зерна.
Очень важным и быстро окупающим себя мероприятием является автоматизация контроля влажности просушенного зерна с целью сведения к минимуму вероятности его пересушивания.
Покажем на конкретном примере, как пересушивание зерна способствует перерасходу топлива на сушку.
Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна

В реальных условиях производства, даже в условиях пересушивания зерна, производительность зерносушилки может оставаться постоянной, но это скажется на производительности зерносушилки по сырому зерну. Покажем это на конкретном примере.
Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна

В общем виде экономия условного топлива (кг/пл.т) от внедрения мероприятий по устранению пересушивания зерна составит:
Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна

He менее важным, дополнительным негативным следствием неравномерного нагрева зерна является снижение производительности зерносушилки из-за боязни перегрева отдельных его слоев выше предельных температур нагрева, определяемых Инструкцией по сушке зерна.
Использование разработанных для зерносушилок типа «Целинная-50» коэффициентов перевода просушенного зерна в плановые единицы, учитывающих не только начальную и конечную влажность зерна, но и предельную температуру его нагрева, позволило получить уравнение для оценки эффекта снижения (%) производительности зерносушилки AG (и перерасхода топлива из-за пересушивания отдельных слоев зерна, имеющих температуру выше среднего значения) в зависимости от «недогрева» зерна:
Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна

Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна

Расчеты показывают (рис. 7.5), что «недогрев» даже на 1 °C (по сравнению с нормативной температурой 55 °С) влечет за собой снижение производительности зерносушилки на 1,8 %, а «недогрев» на 10 °C снижает производительность зерносушилки на 25,2 %.
В условиях производства снижение производительности зерносушилки можно рассчитать с учетом фактического для конкретной зерносушилки (и конкретных условий сушки) перегрева, учитываемого соответствующим коэффициентом по формуле (7.6).