Эффективность нагрева и сушки зерна при различном состоянии слоя

23.06.2015

Обработка результатов исследований, проведенных с учетом конструктивных особенностей основных типов зерносушилок и особенностей технологии сушки в них зерна на основе обобщения литературных и производственных данных, позволила дополнить имеющиеся и выявить следующие особенности сушки и нагрева зерна при различном состоянии слоя.
Нагрев и сушка зерна в плотном малоподвижном слое. Чем ниже исходная влажность зерна, тем быстрее оно нагревается; чем выше температура агента сушки, тем быстрее нагревается и сушится зерно; доля теплоты, затрачиваемой на нагрев зерна, тем выше, чем ниже его исходная влажность; по мере нагрева зерна доля теплоты, идущей на нагрев, уменьшается; доля теплоты, идущей на испарение влаги, тем больше, чем выше исходная влажность зерна; доля теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, остается постоянной в течение всего процесса сушки; с повышением температуры агента сушки возрастает доля теплоты, идущей на нагрев, а доля теплоты, идущей на испарение влаги, уменьшается; суммарная доля теплоты, затрачиваемой на нагрев и испарение влаги, практически не меняется по мере повышения температуры агента сушки; удельные затраты теплоты на испарение влаги по мере повышения температуры агента сушки вначале снижаются, а затем вновь повышаются.
Нагрев и сушка зерна в плотном подвижном слое. С повышением температуры агента сушки интенсивность испарения влаги возрастает; при использовании повышенных температур агента сушки в начальный момент имеет место более интенсивное охлаждение рециркулируемого зерна, однако в последующем зерно тем быстрее начинает нагреваться, чем выше температура агента сушки; в итоге более высоким значениям температуры агента сушки соответствуют более высокие конечные значения температуры зерна; с повышением температуры агента сушки возрастает доля теплоты, идущей на нагрев зерна, что же касается доли теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, то она снижается с повышением температуры агента сушки; суммарная доля теплоты, затрачиваемой на нагрев и испарение влаги, с ростом температуры агента сушки незначительно повышается; удельные затраты теплоты на испарение влаги при изменении температуры агента сушки носят скачкообразный характер.
Нагрев и сушка зерна в кипящем слое. Зерно меньшей влажности нагревается быстрее; чем ниже исходная влажность зерна, тем меньше доля теплоты, расходуемой на испарение влаги; доля теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, остается примерно постоянной в течение всего процесса сушки для каждого исходного значения влажности зерна; доля теплоты, затрачиваемой на нагрев зерна различной исходной влажности, отличается незначительно и по мере нагрева (и, естественно, обезвоживания) зерна имеет тенденцию к снижению; доли теплоты, затрачиваемой как на нагрев, так и на обезвоживание зерна, практически не зависят от температуры агента сушки (выделяется режим при температуре агента сушки 60 °С); удельные затраты теплоты на испарение влаги по мере повышения температуры агента сушки имеют устойчивую тенденцию к снижению.
Нагрев и сушка зерна во взвешенном слое. Доли теплоты, затрачиваемой как на нагрев, так и на обезвоживание зерна, имеют одинаковые значения при одинаковых значениях температуры агента сушки; по мере повышения температуры агента сушки эти доли существенно повышаются; удельные же затраты теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, по мере повышения температуры агента сушки имеют устойчивую тенденцию к повышению.
Нагрев и сушка зерна в падающем слое. Доля теплоты, идущей на нагрев зерна, по мере повышения температуры агента сушки имеет устойчивую тенденцию к росту, а доля теплоты, расходуемой на испарение влаги, наоборот, по мере роста температуры агента сушки устойчиво снижается; в итоге суммарная доля теплоты, идущей на нагрев и обезвоживание зерна, остается постоянной и практически не меняется с изменением температуры агента сушки; удельные же затраты теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, по мере повышения температуры агента сушки имеют устойчивую тенденцию к повышению.
Сравнительная оценка эффективности нагрева и сушки зерна при различном состоянии слоя. Обобщенные результаты исследований по наиболее существенным показателям (удельные затраты теплоты на испарение 1 кг влаги, а также эффективность использования теплоты на нагрев зерна и испарение влаги), взятым при базовых режимах, соответствующих сушке зерна пшеницы с нормальной клейковиной и начальной влажностью 20 %, показали следующее (табл. 7.6 и рис. 7.19...7.22).

Наименьшие удельные затраты теплоты на испарение влаги характерны для сушки зерна в плотном подвижном слое. Затем следуют плотный малоподвижный, падающий, кипящий и взвешенный слои. Вместе с тем следует учитывать, что при использовании кипящего, взвешенного и падающего слоев основная масса влаги испаряется (из уже нагретого зерна) в других зонах сушилок (в плотном малоподвижном или плотном подвижном слоях), о чем свидетельствует показатель «удельная доля влагосъема при нагреве зерна». Например, для взвешенного и падающего слоев этот показатель изменяется в пределах 0,58...0,22 (с повышением температуры агента сушки имеет устойчивую тенденцию к снижению); для плотного малоподвижного слоя этот показатель изменяется в пределах 0,96...0,85 (с повышением температуры агента сушки снижается); для кипящего слоя этот показатель изменяется в пределах 0,09...0,55 (с ростом температуры агента сушки имеет устойчивую тенденцию к повышению). Следовательно, показатель «удельные затраты теплоты на испарение 1 кг влаги», определенный для какого-то конкретного узла зерносушилки, не отражает истинной картины.



Наиболее существенным в этом отношении является показатель, характеризующий величину удельных затрат условного топлива на испарение влаги в зерносушилке в целом (т.е. с учетом теплового потенциала зерна, приобретенного им при нагреве в анализируемом узле зерносушилки). По этому показателю наивысшие показатели характерны для сушилок с плотным подвижным, падающим и кипящим слоями.
Что же касается эффективности использования теплоты на нагрев зерна, то наиболее существенным является показатель (с/q), характеризующий «Отношение величины удельной теплоемкости нагретого зерна [с, кДж/(кг*K)] к величине удельных затрат теплоты на нагрев 1 кг зерна на 1 град [q, кДж/(кг*К)].
Как свидетельствуют приведенные в табл. 7.6 и на рис. 7.21 данные, наилучшие результаты по этому показателю имеют падающий, взвешенный и кипящий слои. Следовательно, если необходимо выбрать наилучший (с минимальными затратами теплоты) способ нагрева зерна, то следует ориентироваться на показатель (с/q).
Проведенные исследования позволили выявить характерные особенности сушки зерна при различном состоянии слоя (табл. 7.7).