автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Механико-технологическое обоснование и разработка энергосберегающих средств механизации тепловой обработки зерна

На правах рукописи

ПАВЛУ ШИН Андрей Александрович

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

1 о :;::н 2015

005569916

Ульяновск 2015

005569916

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени ПА. Столыпина» (ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. ПЛ. Столыпина»),

Научный консультант: Курдюмов Владимир Иванович,

доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель РФ.

Официальные оппоненты: Некрашевич Владимир Фёдорович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет им. П. А. Костычева», профессор кафедры «Механизация животноводства», заслуженный деятель науки и техники РФ;

Курочкин Анатолий Алексеевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет», профессор кафедры «Пищевые производства»;

Купреенко Алексей Иванович,

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Брянский государственный аграрный университет», профессор кафедры «Технологическое оборудование животноводства и перерабатывающих производств», почётный работник науки и техники РФ.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт

механизации сельского хозяйства (ФГНУ ВИМ).

Защита состоится 09 июня 2015 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.003.04 при ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им П.А. Столыпина», ФГБОУ ВПО Казанский ГАУ по адресу: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34, ауд. 257/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ http://wvyw.b3au.ni/science/dissertation соипа1/с14/2015е/раа/.

Автореферат разослан «Лб »¿^--у^Уй^015 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Мударисов Салават Гумеровнч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тепловая обработка сельскохозяйственного сырья является одним из основных видов воздействий в сегменте мирового агарного производства - доля этих процессов в общемировом объёме потребления энергетических ресурсов превышает 40 %.

Одним из основных и стратегически важных продуктов сельскохозяйственного производства в Российской Федерации является зерно. Так, на зерновые культуры приходится более 50 % от общего объёма производства основных продуктов растениеводства. Согласно многолетним статистическим исследованиям до 65 % свежеубранного зерна находится во влажном состоянии и требует сушки, на которую ежегодно затрачивают более 700 тыс. тонн топлива. При этом Правительством Российской Федерации принят ряд правовых актов, направленных на повышение энергоэффективности производства валового внутреннего продукта страны к 2020 г. не менее чем на 40 %.

Следует отметить, что согласно Государственной программе развития сельского хозяйства в Российской Федерации на 2013 - 2020 гг., одним из приоритетных направлений является развитие малых форм хозяйствования - крестьянских (фермерских) хозяйств. При этом в нашей стране уже функционируют свыше 300 тыс. крестьянских (фермерских) хозяйств, валовый сбор зерна в которых достигает 22-10б т, что составляет почти треть от общего объёма собранного зерна в хозяйствах РФ всех категорий.

Существующие, серийно выпускаемые устройства для тепловой обработки зерна ориентированы на высокую пропускную способность, которая, в отдельных случаях, превышает 100 т/ч и их использование при переработке небольших партий зерна в условиях фермерских хозяйств не целесообразно. Следовательно, перспективными являются миниустановки, обладающие сравнительно небольшой потребляемой мощностью, высокоэкономичные, простые в эксплуатации и техническом обслуживании, способные выполнять несколько технологических операций, а главное - обладающие невысокой стоимостью.

Использование наиболее распространённого, конвективного способа подвода теплоты к зерну в подобных средствах механизации является бесперспективным направлением развития из-за сложности, а в отдельных случаях и невозможности обеспечить требуемый уровень энергоэффективности тепловых конвекционных процессов.

Кроме того, существенный недостаток характерный большинства зерносушилок конвективного типа - несоответствие экологическим требованиям. Так, на сушку 1 т зерна при снижении его влажности на 6 % требуется в среднем сжечь около 60 кг жидкого топлива, при этом в окружающую среду выделяется до 2 кг вредных веществ. Это приводит к тому, что при эксплуатации наиболее распространённой зерносушнльной техники концентрация вредных веществ в рабочей зоне персонала, обслуживающего зерносушилку в несколько раз превышает предельно допустимую. В конечном итоге ухудшается не только экологическое состояние окружающей среды и высушиваемого зерна, но и условия труда обслуживающего персонала.

Таким образом, научное обоснование, разработка, апробация и внедрение

в производство энергосберегающих, экологически безопасных средств механизации тепловой обработки зерна, соответствующих требованиям современного российского аграрного производства является актуальной, важной научно-технической проблемой имеющей существенное значение для развития страны.

Степень разработанности темы. Решению проблем повышения эффективности процессов тепловой обработки зерна, большое внимание уделено в фундаментальных исследованиях и разработках В.И. Анискина, В.И. Атаназе-вича, А.Е. Баума, Н.П. Булыгина, А.П. Ворошилова, А.П. Гержоя, A.C. Гинзбурга, A.B. Голубковича, В.П. Горячкина, Б.В. Даммана, Н.И. Денисова, Г.А. Егорова, В.И. Жидко, А.П. Журавлёва, Е.Д. Казакова, В.В. Красникова, Н.П. Козьминой, B.J1. Кретовича, А.И. Купреенко, В.И. Курдюмова, A.A. Курочкина, П.Д. Лебедева, Д.М. Левина, И.И. Ленарского, М.Ю. Лурье, A.B. Лыкова, Л.Н. Любарского, И.Л. Любошица, Н.И. Малина, В. Мальтри, С.К. Манасяна, Н.М. Михайлова, В.Ф. Некрашевича, С.Д. Птицына, В.А. Резчикова, С.П. Рудоба-шты, В.Ф. Самочётова, Н.И. Соседова, Н.И. Стружкина, Л.А. Трисвятского, И.М. Фёдорова, Г.К. Филоненко, а также многих других отечественных и зарубежных учёных.

Несмотря на значительное количество научных изысканий, посвященных обоснованию различных аспектов процессов тепловой обработки зерна в сельскохозяйственном производстве, вопросы повышения энергоэффективности процессов теплового воздействия, снижения металлоёмкости средств механизации, минимизации их вредного воздействия на окружающую среду и на обрабатываемый продукт остаются нерешёнными и в настоящее время.

С развитием технологий тепловая обработка зерна постоянно совершенствуется, что приводит к созданию новых высокоэффективных средств механизации указанных процессов.

Работа выполнена в соответствии с планами НИОКР Ульяновской ГСХА: на 2001-2005 гг. «Разработка технологий, средств механизации и технического обслуживания энергосберегающих процессов производства и переработки продукции сельского хозяйства» (per. № 01200203528); на 2006-2010 гг. «Разработка средств механизации и технического обслуживания энерго- и ресурсосберегающих технологий в различных процессах производства и переработки продукции сельского хозяйства» (per. № 01200600147); на 2011-2015 гг. «Разработка ресурсо-, энергосберегающих технологий и средств механизации сельского хозяйства» (per. № 01201157951).

Кроме того, часть исследований по работе выполнены в рамках финансирования на 2009-2011 гг. Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Тема НИОКР: «№ 5 - Исследование, разработка биотехнологий, инноваций в сфере энергосбережения и внедрения инноваций в технологическое производство на территории Ульяновской области», проект «Энергосберегающая тепловая обработка зерна» (контракт № 16776).

Также часть исследований по диссертационной работе выполнены в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации для поддержки молодых российских учёных на 2012-2013 гг. Тема НИР «Энерго-, ресурсосберегающая, экологически безопасная технология и технические средства тепловой

обработки сыпучих материалов» (per. № МК-2516.2012.8).

Цель исследований: повышение эффективности процессов контактной тепловой обработки зерна путём разработки и научного обоснования энерго,-ресурсосберегающих средств механизации.

Задачи исследований:

1. Проанализировать технологии и средства механизации тепловой обработки зерна, дать их классификацию и определить перспективные направления повышения их энергоэффективности.

2. Разработать механико-технологические модели процессов тепловой обработки зерна, реализуемые в установках с контактным способом передачи теплоты, на основе которых выявить требования к разработке установок при соблюдении принципов энергосбережения, экологичности и обеспечении требуемого качества готового продукта.

3. Разработать конструкции устройств для тепловой обработки зерна с контактным способом передачи теплоты и выполнить теоретическое обоснование их конструктивных параметров и режимов работы.

4. Исследовать разработанные средства механизации тепловой обработки зерна в лабораторных условиях и определить их оптимальные режимы работы.

5. Исследовать предложенные средства механизации тепловой обработки зерна в производственных условиях и оценить экономическую эффективность их применения.

Объект исследований - технологические процессы тепловой обработки зерна, включающие в себя сушку, термическое обеззараживание и обжаривание.

Предмет исследований - закономерности технологических процессов тепловой обработки зерна, позволяющие оптимизировать конструктивно-режимные параметры средств механизации этих процессов.

Научная новизна. Научную новизну работы составляют:

- результаты систематизации и анализа существующих перспективных технологий и средств механизации тепловой обработки зерна;

- научно-обоснованные требования к разработке энергоэффективных средств механизации тепловой обработки зерна и концепция создания установок, реализующих контактный способ подвода теплоты с тонкослойным движением материала;

- функциональная физическая, информационная и математическая модели процесса теплового воздействия на зерно при контактном способе теплопод-вода;

- результаты теоретического обоснования процессов теплового воздействия на зерно при контактном способе передачи теплоты;

- результаты экспериментальных исследований процессов тепловой обработки зерна при контактном способе передачи теплоты;

- технические решения высокоэффективных энергосберегающих средств механизации тепловой обработки зерна, новизна которых подтверждена 38 патентами РФ на изобретения и полезные модели.

Теоретическая и практическая значимость работы. Обобщена и раз-

вита теория тепло-, влагообмеиных процессов, характеризующих механизм контактного теплового воздействия на зерно в разработанных средствах механизации. Полученные теоретические и экспериментальные зависимости позволяют определить оптимальные конструктивные параметры и режимы работы разрабатываемых средств механизации при сушке зерна, его термическом обеззараживании и обжаривании для подготовки к скармливанию скоту. Применение разработанных средств механизации тепловой обработки зерна позволяет получать на выходе продукт с требуемым стандартами качеством и конечной влажностью 13...14,5 % (при сушке зерна). Суммарные удельные затраты энергии на процесс испарения влаги из зерна при использовании разработанных средств механизации тепловой обработки зерна в сравнении с наиболее энергоэффективными установками отечественного и зарубежного производства снижаются в 1,2... 1,6 раза, удельная металлоёмкость конструкций разработанных средств механизации снижается в 1,1...2,6 раза. Использование предлагаемых средств механизации позволяет получить экономический эффект свыше 400 руб./т.

Методология и методы диссертационного исследования. Для решения поставленных задач применяли дифференциальное и интегральное исчисления; методы математической статистики, корреляционно-регрессионного анализа. Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментальной проверкой в лабораторных и производственных условиях. Достоверность полученных данных обеспечена применением методов математической обработки и статистического анализа результатов исследований, многофакторного анализа, лицензионных математических программных пакетов для ПЭВМ: «Statistica-Ю», «MathCAD-14», «Derive-б» и «Microsoft Office Excel 2010».

Вклад автора в проведённое исследование. Автор - основной исполнитель данной диссертационной работы. Все диссертационные исследования (критический обзор существующих технологий и средств механизации процессов тепловой обработки зерна, постановка проблемы, формулировка научной гипотезы, цели и задач исследований, выявление перспективных направлений повышения энергоэффективности существующих средств механизации процессов тепловой обработки зерна, теоретическое обоснование повышения энергоэффективности процесса теплового воздействия на зерно при контактном способе подвода теплоты, разработка опытных установок для тепловой обработки зерна, экспериментальное подтверждение теоретических предпосылок и выявление оптимальных конструктивно-режимных параметров разработанных установок в лабораторных условиях, внедрение установок в производство, а также определение экономической эффективности использования разработанных средств механизации) выполнены лично автором при его непосредственном участии.

Положения, выносимые на защиту.

1. Научно-обоснованные требования к энерго-, ресурсосберегающим, экологически безопасным средствам механизации тепловой обработки зерна и аспекты их разработки.

2. Конструктивное обоснование высокоэффективных энергосберегающих средств механизации тепловой обработки зерна.

3. Теоретическое обоснование режимов тепловой обработки зерна в разработанных средствах механизации с контактным способом передачи теплоты.

4. Математические модели процессов тепловой обработки зерна в разработанных средствах механизации.

5. Результаты лабораторных и производственных исследований по определению оптимальных конструктивных параметров и режимов работы созданных средств механизации при сушке зерна, его термическом обеззараживании и обжаривании.

Реализация результатов исследований. Разработанные средства механизации успешно внедрены и используются в хозяйствах ряда субъектов РФ и Украины, специализирующихся на производстве и переработке зерна (Ульяновская, Самарская, Одесская области, Республика Чувашия, Красноярский край).

Результаты исследований одобрены секцией «Научно-технической политики» научно-технического совета (НТС) Минсельхоза России (2010 г.), НТС Минсельхозов Ульяновской (2010 г.), Самарской (2012 г), Пензенской (2012 г.) областей, НТС ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина (2010 г.), Учёным советом ФГБОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (2011 г.) и рекомендованы к внедрению в производство и использованию в учебном процессе.

На основе проведённых исследований сформулированы исходные требования, а также подготовлены технические задания и документация на разработку энергоэффективных средств механизации тепловой обработки зерна. Результаты исследований по обоснованию режимно-конструктивных параметров, методы расчёта и разработки, подготовленная чертежно-техническая документация переданы на предприятия, специализирующиеся на производстве сельскохозяйственной техники: ООО «Агрозерномаш» г. Брянск, ООО «Сельмаш» г. Сызрань Самарской области и ООО «АгроСтройСервис» г. Тула. По предоставленной документации изготовлены производственные образцы предложенных установок для тепловой обработки зерна, которые прошли успешные приёмочные испытания. Ведётся подготовка к запуску в серийное производство разработанных средств механизации тепловой обработки зерна. Кроме того в ООО «АКРО» г. Ульяновск переданы разработанные технические задания и рабочие чертежи комплектующих к устройствам для тепловой обработки зерна. Согласно полученной документации на базе ООО «АКРО» изготовлена партия деталей и агрегатов для отладки и запуска серийного производства устройств для тепловой обработки зерна в Ульяновской области.

Степень достоверности и апробация результатов работы. Достоверность результатов диссертационной работы обеспечена корректностью постановки и решения задач с использованием фундаментальных положений теории тепло-, влагообмена, процессов тепловой обработки зерна, обработкой экспериментальных данных общепринятыми методами с использованием компьютерной техники, хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на Всероссийских и Международных научно-практических конференциях: Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина, 2006...2014 гг., Башкирского ГАУ, 2008 г., МГАУ им. В.П. Горячкина, 2008, 2012 гг., Чувашской ГСХА, 2011 г., Орловского ГАУ, 2006, 2012 гг., Тольят-тинского ГУ, 2007 г., Института механики и энергетики МГУ им. Н.П. Огарёва, 2007. ..2012 гг., Волгоградской ГСХА, 2009, 2010 гг., Донского ГАУ, 2009, 2010 гг., Саратовского ГАУ, 2009 г., Курской ГСХА, 2010 г., Челябинской ГАА, 2010...2012 гг., Пермской ГСХА, 2010 г., Ижевской ГСХА, 2011 г., Рязанского ГАТУ им. П.А. Костычева, 2014 г., ФГБНУ ВИМ, 2014 г., а также на заседаниях научно-технических сообществ: Комитета Российского союза научных и инженерных общественных объединений по проблемам сушки и термовлаж-ностной обработки материалов (г. Москва, 2012 г.), Межрегионального совета по науке и технологиям (г. Миасс, Челябинская область, 2012 г.), научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» (Ульяновский ГТУ, 2013 г.), Союза машиностроителей Германии «VDMA» и Ассоциации по сотрудничеству в области сельского хозяйства, экологии и развития села в Восточной Европе «APOLLO e.V.» (Emsbüren, Germany, 2013 г.).

Разработанные средства механизации тепловой обработки зерна удостоены золотой медали на XVI Всероссийской агропромышленной выставке «Золотая осень» (г. Москва, ВДНХ, 2014 г.).

Результаты научной и производственной апробации основных положений и итогов проведённых исследований подтверждены соответствующими документами, приведёнными в приложении диссертации.

Публикации. По основным положениям диссертационной работы опубликовано 140 печатных работ, в том числе получено 38 патентов РФ на изобретения и полезные модели, издана монография объёмом 18,12 п.л., 27 статей опубликованы в перечне изданий, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем опубликованных работ составляет 55,45 п.л., из них 34,6 п.л. принадлежит соискателю.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы (349 наименований) и приложений. Основное содержание работы изложено на 310 страницах, включая 91 рисунок и 23 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту профессору Курдюмову Владимиру Ивановичу за оказанную им всестороннюю помощь на всех стадиях подготовки диссертации, также автор благодарен сотрудникам кафедры «Безопасность жизнедеятельности и энергетика» Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина Карпенко Галине Владимировне, Зозуле Ивану Николаевичу и Сутягину Сергею Алексеевичу за оказанную помощь в проведении отдельных этапов совместных исследований.

Кроме того, автор искренне признателен члену-корреспонденту РАН Ар-тюшину Анатолию Алексеевичу за оказанную методическую помощь при выполнении диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследования, указана научная новизна и практическая ценность работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Тепловая обработка зерна. Современное состояние проблемы» представлен анализ научно-технической информации по исследуемой проблеме, известных технологий и средств механизации, выполнена их систематизация и классификация, обозначены перспективные пути снижения затрат энергии на процессы тепловой обработки зерна. Проанализированы свойства зерна как объекта теплового воздействия, а также приведены основные этапы развития и современное состояние исследований процессов тепловой обработки зерна.

Благодаря проведённым многочисленным теоретическим и экспериментальным исследованиям процессы тепловой обработки зерна и средства механизации этих процессов достаточно совершенны. Тем не менее, в теории и практике тепловой обработки зерна есть не разрешённые полностью актуальные проблемы, что не исключает появления нового в этом направлении.

Выявлено, что наряду с серийно выпускаемыми зерносушильными комплексами пропускной способностью свыше 100 т/ч в настоящее время необходимы установки для тепловой обработки зерна, обладающие сравнительно невысокой пропускной способностью, позволяющей удовлетворять требования крестьянских (фермерских) хозяйств. Следует отметить, что применение наиболее распространённого конвективного способа подвода теплоты в подобных зерносушилках связано с большими потерями тепловой энергии в окружающую среду. Использование же контактного способа передачи теплоты с одновременным транспортированием исходного зернового материала, при хорошей теплоизоляции установок позволяет большую часть от общих затрат теплоты передать на нагрев и испарение влаги из зерна. Применение электронагрева и контактного способа передачи теплоты зерну позволит достичь максимального соответствия разрабатываемых на этой основе устройств требованиям, предъявляемым при эксплуатации их в условиях небольших фермерских хозяйств (энергоэффективность, экологичность, универсальность и т.д.). Таким образом, перспективным направлением развития средств механизации процессов тепловой обработки зерна является создание малогабаритных установок с контактным способом подвода теплоты, позволяющих осуществлять такие виды теплового воздействия на зерно как: сушка, прожаривание и обеззараживание.

На основании вышесказанного выдвинута научная гипотеза - существенного снижения энергоёмкости процессов тепловой обработки и повышения качества готового продукта можно добиться посредством реализации контактного способа передачи теплоты с обеспечением равномерного перемещения единичного слоя зерна при постоянном его перемешивании с качественной теплоизоляцией соответствующих средств механизации и постоянным отводом испаряющейся влаги, сформулирована цель исследования и поставлены задачи для её достижения.

Во втором разделе «Механико-технологическое моделирование при разработке установок контактного типа для тепловой обработки зерна»

обоснованы требования к разработке энергоэффективных установок для тепловой обработки зерна (УТОЗ), а также основные методы моделирования процессов теплового воздействия на зерно и особенности проведения экспериментальных исследований созданных средств механизации.

При моделировании процессов теплового воздействия на зерно, а также средств механизации, реализующих эти процессы, основываются на динамических системах и процессах, происходящих при тепловой обработке.

Тепловую обработку зерна в установках с контактным способом передачи теплоты, как процесс со сложной физико-химической системой, можно позиционировать посредством различных моделей (рисунок 1).

11

Г

т

б)

Рисунок 1 - Механико-технологические модели процессов теплового воздействия на зерно в установках с контактным способом теплопередачи: а) функциональная физическая модель: / - температура воздушного потока, °С; со^ - влажность воздушного потока, %; ^ - температура зерна, °С; <аз - влажность зерна, %; т^ - масса зерна, кг; / - температура греющей поверхности, °С; 1>з - скорость движения зерна, м/с; -скорость движения воздушного потока, м/с; N - мощность, требуемая на привод транспортирующего рабочего органа, кВт; N - мощность, потребляемая нагревательным элементом, кВт; I - температура нагревательного элемента, °С; N - мощность, потребляемая вентиля-

нз в з

тором, кВт; - производительность (подача) вентилятора, м /ч; Н^ - давление (напор), создаваемое вентилятором, Па; б) информационная модель - обозначения в тексте

В первом случае (рисунок 1 а) на зерно находящееся в сушильной (тепловой) камере воздействуют воздушный поток, создаваемый вентилятором и теплота, передающаяся от греющей поверхности. В конечном итоге эта модель характеризуется такими параметрическими факторами, как пропускная способность УТОЗ 2п„ кг/ч, и суммарные удельные энергозатраты на процесс испарения влаги из зерна <7, МДж/кг (при сушке зерна), либо суммарные удельные затраты теплоты, необходимые для нагрева 1 кг зерна на 1 °С, кДж/(кг-°С) (при обжаривании и обеззараживании зерна).

Во втором случае (рисунок 1 б) процесс теплового воздействия на зерно -это система мероприятий и средств, направленная на преобразование исходного состояния зерна (массив А) в продукцию различного назначения: продовольственное, фуражное и семенное зерно (массив В).

При этом массив А (вход модели) характеризует вектор-функция внеш-

них факторов (возмущений):

X = {х1,х2,х3,х4,х3}, (1)

где X] - исходная влажность зерна; хг - исходная температура зерна; хз - вид зерновой культуры; х4 - температура окружающего воздуха; - влажность окружающего воздуха.

В качестве выходной переменной (массив В) принимаем вектор-функцию качественных показателей процесса теплового воздействия:

У = {Ух.Уг-Уъ}, (2)

где у\ - конечная влажность зерна; >>2 - температура зерна на выходе из тепловой камеры; уз - травмируемость зерна.

Управляющими воздействиями в информационной модели являются скорость движения зерна в УТОЗ гь средняя температура греющей поверхности ъг, скорость движения агента сушки (воздуха) в тепловой камере г3, направление движения агента сушки в тепловой камере по отношению к направлению движения обрабатываемого зерна (противоток, прямоток и т. д.) г4.

Применение математического моделирования для интерпретации процессов теплового воздействия в УТОЗ характеризуется системами уравнений, связывающих выходные переменные с входными воздействиями, или взаимосвязью параметра (критерия) оптимизации процесса теплового воздействия на зерно с независимыми действующими факторами (режимными параметрами).

Следует отметить, что при разработке современных высокоэффективных УТОЗ необходимо принимать во внимание ряд критериев (рисунок 2).

Рисунок 2 - Схема разработки УТОЗ

Каждый их блоков предлагаемой схемы включает технико-экономические, энерго-, ресурсосберегающие, экологические аспекты, а также требования технологической адаптации. Реализация указанных условий при разработке УТОЗ позволит создать инновационные, энергоэффективные средства механизации. При этом необходимо учитывать влияние на процесс тепловой обработки зерна как каждого из указанных блоков по отдельности, так и их совместного воздействия.

Методы исследования процессов тепловой обработки зерна разделяют на три основные группы: аналитические, экспериментальные и синтетические. При этом доминирующее практическое значение имеет экспериментальный метод исследования (рисунок 3).

Формулировка тллфец • ... 9

Получение эмифоческшрам! ашсимос- •ш *

5

Рисунок 3 - Последовательность выполнения экспериментального метода исследования Получаемые по результатам экспериментальных исследований зависимости имеют вид корреляционных или регрессионных соотношений между входными и выходными величинами.

На рисунке 4 приведена схема проведения экспериментальных исследований процессов тепловой обработки зерна, в которой сопоставлены результаты основных этапов разработки УТОЗ и итоги проводимых исследований.

[ Установки для тепловой аёраватки зерна |

| Лкгперимнипнмшня | Гфитческая модель) Опытный | Ни н»ииын пёракы 1 Серипаын «мяу?и

¥ " <''>'• та-"!' .!/<•*!>"« <.«м и;*"« <-*■»'<' утпчяеяоч-гч»>1шагт[нт янтшт&щт уоегьнш деиадда* /т-р-ат да «^»ч'

5 лптималМШ ¡шрт м ;г тр&Оъжиие «ею«ны.\ рофайотт* я* «менте***»* ча нгр«\х> серию ,ч>таинч> »¿ни уют*

ш П- тнны г 1.Ш еч киатя рацнмттко мижкмтяпи «/йкятхя, ряфябвтт щю&Шшняб /меня ко монтажу >ш нрюшымм&ю умгшнмну „ мпнпиммжк у^пиш»к«« <к>4яе&ечтт,»»« «¡чЫ*>ПЯ!>и1К/Ш1 ус

Рисунок 4 - Этапы экспериментального исследования Приведённую схему применяют при разработке новых оригинальных конструкций тепловых установок.

При модернизации действующих или разработке новых конструкций установок, реализующих известный способ тепловой обработки, количество этапов экспериментальных работ может быть сокращено. Упростить переход от начального этапа разработки и исследований УТОЗ к последующим этапам возможно на основе использования теории подобия, посредством которой реальные процессы заменяют простейшими условными схемами.

В третьем разделе «Теоретическое обоснование процесса теплового воздействия на зерно» предложены запатентованные конструкции установок контактного типа для тепловой обработки зерна, описаны принципы их работы. Приведены зависимости, позволяющие определить основные конструктивно-режимные параметры предложенных средств механизации. Выявлены основ-

ные закономерности, характеризующие тепло-, влагообменные процессы в предложенных установках при контактном подводе теплоты к обрабатываемому зерну.

Для повышения энергоэффективности процессов тепловой обработки зерна, при соблюдении эксплуатационных и технологических требований и обеспечении требуемого качества обрабатываемого зерна в структурный состав установки контактного типа для тепловой обработки зерна должны входить

следующие основные элементы (рисунок 5).

&

N

N

1

\\\ УЧ\.

'У

Рисунок 5 - Структурная схема контактной электроустановки для тепловой обработки зерна: УОВ - устройство отвода влаги; УЗЗ - устройство загрузки зерна; ЭТЭ - электрический теп-логенерирующий элемент; ТТЭ - теплопередающий и теплоотдающий элемент; ТА - тепло-обменный аппарат; ТРО - транспортирующий рабочий орган; УВЗ - устройство выгрузки зерна

С учётом всестороннего анализа существующих средств механизации процессов тепловой обработки зерна предложены запатентованные конструкции УТОЗ (рисунок 6).

» б

в) г)

Рисунок 6 - Конструктивно-технологические схемы УТОЗ: а) УТОЗ 1:1- теплообменник; 2 - теплоизолирующий материал; 3 - загрузочный бункер;

4 - выгрузное окно; 5 - транспортирующий рабочий орган (перфорированный шнек); 6 - вентилятор; 7 - воздуховод; 8 - привод транспортирующего рабочего органа; 9 - отверстия; 10 - электрический нагревательный элемент; б) УТОЗ 2: 1 - кожух; 2 - теплоизолирующий материал; 3 - загрузочный бункер; 4 - выгрузное окно; 5 - шнек с перфорированными витками; 6 - вентилятор; 7 - воздуховод; 8 - привод транспортирующего рабочего органа; 9 - отверстия; 10 - нагревательный элемент; 11 - разделительные кольца; в) УТОЗ 3: 1 - кожух; 2 - слой теплоизолирующего материала; 3 - загрузочный бункер; 4 - выгрузное окно;

5 - транспортирующий рабочий орган; 6 - воздуховод; 7 - винтовые опоры; 8 - кольца;

9, 10 - нагревательные элементы; 11 - вентилятор; 12 - патрубок; 13 - привод транспортирующего рабочего органа; г) УТОЗ 4: 1 - кожух, 2 - теплоизолирующий материал, 3 - загрузочный бункер, 4 - выгрузное окно, 5 - транспортирующий рабочий орган, б - нагревательные элементы, 7 — вентилятор, 8 - воздуховод, 9 - греющая пластина, 10 - заслонка - отсекатель

Одним из основных требований обеспечения энергоэффективного и качественного протекания процессов тепловой обработки зерна в предложенных УТОЗ является необходимость постоянного перемешивания перемещающегося в процессе теплового воздействия обрабатываемого зерна. Причём толщина обрабатываемого слоя должна быть соразмерна толщине единичного зернового слоя. Достижение указанных условий возможно при оснащении разрабатываемых УТОЗ соответствующими транспортирующими рабочими органами требуемых параметров.

В связи с этим обоснование параметров транспортирующих рабочих органов при разработке УТОЗ является важным аспектом.

В предложенных конструкциях УТОЗ реализованы два вида транспортирующих рабочих органов: винтовой (УТОЗ 1, УТОЗ 2, УТОЗ 3) и скребковый (УТОЗ 4).

Перемещение частицы зернового материала винтовым транспортирующим рабочим органом (шнеком) можно охарактеризовать системой дифференциальных уравнений:

где N1 - нормальная реакция наклонной плоскости, Н; Д - коэффициент трения зернового материала о лопасть винта шнека; а • угол подъема винтовой линии, град.: а = arctg 5/(2 яг); S - шаг винта, м; г - наружный радиус шнека, м; т = G/g - масса элемента зернового материала, кг; G - вес зернового материала, Н; N2 - нормальная реакция кожуха, Н; /2 - коэффициент трения зернового материала о стенку кожуха УТОЗ; /? - угол между векторами переносной vn, м/с, и абсолютной va, м/с, скоростей, град.; а = г tga - пара. „ a dip „ г ( dip\

метр винтового транспортирующего устройства, м; sinji = -—; cos р = - — —J - тригонометрические функции параметра; <р - угол, на который отклоняется частица зернового материала при вращении шнека с постоянной угловой скоростью щ, град.; (р = /(t); t - вре-

d(P , -l

мя, с; = со - угловая скорость относительного движения материальной точки, с ; е - угол,

определяющий положение точки относительно вертикальной плоскости, s = i// + /- • d2tp

(—<р), где у/ = (o0t - угол поворота шнека за время t, град.; тг—- - касательная сила инер-

ции, Н; тгсоо - центробежная сила инерции в переносном движении, Н; тг - центробежная сила инерции в относительном движении, Н; = 2тгша ^ - сила Кориолиса, Н;

При этом направление векторов сил, приложенных к частице зернового материала в УТОЗ с винтовым транспортирующим рабочим органом, представлено на рисунке 7.

Движение зерна в УТОЗ при исполнении транспортирующего рабочего органа в виде скребкового транспортёра (рисунок 8) характеризуется следую-

(3)

d2i> тт

та —Y - аксиальная сила инерции, Н.

щими особенностями.

Рисунок 7 — Силы, действующие на частицу зернового материала:

1 - греющая поверхность (кожух УТОЗ);

2 - нагревательный элемент; 3 - теплоизоляционный материал; 4 - винтовой транспортирующий рабочий орган (шнек); 5 - зерно; 5 - шаг винтовой поверхности шнека, мм; В - диаметр винтовой линии шнека, мм; й - диаметр вала шнека, мм; к - высота витка винтовой поверхности шнека, мм

В идеальном виде при равных численных значениях нормальных реакций греющей поверхности и скребка т. е.

где 1 - сила трения частицы зернового материала о греющую поверхность, Н; /^р 2 - сила трения частицы зернового материала о скребок, Н,

частица зернового материала под действием скребка транспортирующего рабочего органа будет двигаться прямолинейно по греющей поверхности УТОЗ-4 без перекатывания.

/

4

М

Л4

шр 1

и

тр 2

Я

\5

б)

Рисунок В - К обоснованию параметров скребкового транспортирующего рабочего органа (для конструктивного исполнения УТОЗ 4): а) общий вид транспортирующего рабочего органа УТОЗ 4; б) силы, действующие на частицу зернового материала; 1 - греющая поверхность; 2 - нагревательный элемент; 3 - теплоизоляционный материал; 4 - скребок; 5 - зерно; ВСК, ¿ск, /гск - ширина, толщина и высота скребка соответственно, м; гск - шаг скребков, м; ш - угловая скорость частицы зернового материала, мин"1; ип - переносная (линейная) скорость частицы зернового материала, м/с; ^ - сила тяги скребка, Н; N1 - нормальная реакция греющей поверхности, Н; N2 - нормальная реакция скребка, Нвес частицы зернового материала, Н

В реальном же случае (Ртр1 Ф Ртр2) под действием скребка транспортирующего рабочего органа зерно совершает поступательное движение вдоль греющей поверхности УТОЗ 4 с одновременным вращательным движением относительно своей оси. Причём значения угловой и линейной скоростей не совпадают. Следовательно, движение зерна в УТОЗ 4 можно охарактеризовать как волочение, или перекатывание со скольжением.

При этом суммарная сила , требуемая для перемещения зерна скребками транспортирующего рабочего органа по греющей поверхности, при максимальной загрузке УТОЗ-4

Е[=кфпы2 + (а^)ы1, (4)

где к = ^^ - коэффициент, учитывающий отношение полной длины транспортирующего

^раб

рабочего органа, ¿полн, к длине рабочей части его гружёной ветви, ¿раб (расстояние между загрузочным бункером и выгрузным окном), к < 0,5; - коэффициент заполнения, учитывающий наличие приводных цепей в рабочей зоне скребка транспортёра, а также порцион-ность волочения зерна по греющей поверхности 1 < ф < 0,6; п - общее количество скребков транспортирующего рабочего органа УТОЗ-4.

Для обоснования совместного поступательного линейного и вращательного движения частицы зернового материала (волочения) определим момент импульса рассматриваемой частицы, м2-кг-с-1, путём перехода к интегрированию по её объёму:

¿ = (5)

V

где г - радиус-вектор частицы зернового материала относительно выбранного неподвижного в данной системе отсчёта начала отсчёта, м; V - скорость движения рассматриваемой частицы зернового материала, м/с; т - масса частицы зернового материала, кг.

При этом допустим, что моментной точкой служит произвольно выбранная точка частицы зернового материала О. Тогда скорость движения любой точки рассматриваемой частицы зернового материала

V = (6)

где Т^ - вектор скорости полюса О, м/с; ш - вектор угловой скорости частицы зернового материала, с"1; г' - радиус-вектор рассматриваемой точки на частице зернового материала, м. Преобразовав выражение 5 с учётом 6, получим:

I = + ^г'^юР^т. (7)

V V'

В выражении 7 первое слагаемое характеризует поступательное движение частицы зернового материала по греющей поверхности УТОЗ 4, а остальные -вращательное движение частицы.

При контактном способе передачи теплоты в УТОЗ энергия подводится к обрабатываемому зерну от греющей поверхности посредством теплопроводности. Изменение теплового потока в этом случае характеризуется количеством теплоты, которое аккумулируется в рассматриваемом объёме обрабатываемого зерна:

где А - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С).

Тогда энергетический баланс для элементарного объёма зерна, подвергаемого тепловому воздействию, может быть представлен в виде:

где с - удельная теплоёмкость материача греющей поверхности, Дж/(кг-°С); р - насыпная плотность зерна, кг/м3; - температура греющей поверхности УТОЗ, °С; т - экспозиция теплового воздействия, с\ ц = cpd.xd.ycLz— - количество теплоты, передаваемое от греющей поверхности к единичному объёму зернового материала, Дж.

Условия передачи теплоты зерну от греющей поверхности УТОЗ контактного типа заключаются в следующем.

При выполнении греющей поверхности в форме цилиндра (для конструктивно-технологических схем УТОЗ 1, УТОЗ 2 и УТОЗ 3) (рисунок 9) теплота q0 от нагревательных элементов, расположенных на внешней поверхности цилиндра, передаётся посредством теплопроводности через стенку цилиндра к его внутренней поверхности.

Рисунок 9 - К обоснованию передачи теплоты зерну от цилиндрической греющей поверхности: / - длина греющей поверхности, м; b - толщина греющей поверхности, м; г\ - радиус внутренней поверхности цилиндра, м; о - радиус наружной поверхности цилиндра, м; tm - температура нагревательного элемента (внешней поверхности цилиндра), °С; tm - температура греющей поверхности (внутренней поверхности цилиндра), °С; tc - температура воздуха в сушильной камере, °С; q0, q - количество теплоты, подводимое к э-х греющей поверхности от нагревательного элемента, и количество теплоты передаваемое зерну от греющей поверхности соответственно, Дж

Зерно в процессе тепловой обработки контактирует с внутренней поверхностью цилиндра (греющей поверхностью) и также нагревается. Кроме того, от поступающей в сушильную камеру теплоты происходит нагрев винтового транспортирующего рабочего органа (шнека), расположенного в ней (на схеме не указан). В процессе теплового воздействия шнек также нагревается и начинает выполнять функцию источника теплоты. Зерно, расположенное в зазоре между внутренней поверхностью цилиндра и внешней поверхностью вала шнека равномерно нагревается. В этом случае при обеспечении качественной теплоизоляции внешней поверхности цилиндра и выполнении греющей поверхности из материалов, характеризующимися высокими значениями коэффициента теплопроводности (алюминий, медь и т.п.) можно на практике достигнуть высокой энергоэффективности процесса теплового воздействия (максимальное количество подводимой теплоты будет затрачиваться на нагрев зерна, испарение из него влаги и удаление её из тепловой камеры).

Для упрощения обоснования процесса теплопередачи ограничимся подводом теплоты к обрабатываемому зерну только от греющей поверхности (внутренней поверхности цилиндра).

Зададим краевые условия для рассматриваемого случая:

t(0,r) =/(*), (10)

= <тп = constl

t(r2) = tH3 = constУ

При этом распределение температуры в тепловой камере УТОЗ при каче-ственнои теплоизоляции внешней поверхности цилиндра, т.е. дх = 0, можно представить в виде:

t(x,T) - t30 = f r2 yi, [2Fo - 0,25 (l - 2 j) - ± (in£ +

+ Zn=l

Г2~Г1 Ъ 4/1

г.) I

(12)

где Сз0 - температура зерна до тепловой обработки, °С; .То = ат/г22 - критерий Фурье; Мп = Рпг2 ~ корни характеристического уравнения; А и /0 - функции Струве первого и нулевого порядков; иУ0- функции Бесселя второго рода первого и нулевого порядков.

Аналогично для УТОЗ 4 (греющая поверхность выполнена в виде горизонтальной пластины) примем (рисунок 10), что изменение температуры будет осуществляться только в одном направлении х (по толщине пластины), а в двух других направлениях - у иг температура будет оставаться неизменной = ~ = 0). Следовательно, рассматриваемую задачу можно считать одномерной.

у[ТТТШТТТТТТ

Рисунок 10 - К обоснованию передачи теплоты зерну от плоской греющей поверхности: a,l,b~ ширина, длина и толщина греющей поверхности УТОЗ соответственно, м Зададим краевые условия для рассматриваемого случая.

t(0,T) = /(*), (13)

trn = const} t„, = const)'

(14)

дх

Тогда распределение температуры в тепловой камере УТОЗ, когда внеш-поверхность греюще! ■ = 0) будет иметь вид:

няя поверхность греющей пластины имеет качественную теплоизоляцию

9t(0,T)

t(x,T) = ZSL!fb- е

у атт

-i&jr,

(15)

/0"/(х) cosHn^dx, где у.п = кпЬ = (2п — 1) |; ат - коэффициент теплообмена, Вт/(м2,0С);

Общее количество теплоты q, которое необходимо затратить для нагрева зернового материала при его тепловой обработке за время т, можно определить из выражения

q = cp\\\(t3~ta)dV, (16)

v

где t3 и t30 - температура зерна на выходе из сушильной камеры и температура зерна до тепловой обработки соответственно, °С.

Средняя (интегральная) температура по всему объёму обрабатываемого зерна t3 ср равна:

- для греющей поверхности, выполненной в виде цилиндра,

t3 ср = ~ С С /о «b■ = С bt(b, T)db,

где r2,1, b - внешний радиус, длина и толщина цилиндра соответственно, м; при этом темпе-

ратура внутри цилиндра есть функция Ъ и г, т. е. t = f(b, г).

- для греющей поверхности, выполненной в виде горизонтальной пластины,

f3cP=t^dv=/о С ¿*<1у<ь=ь(ь,т)м,

где b, I, а - толщина, длина и ширина греющей пластины соответственно, м; при этом градиент температуры по длине и ширине пластины равен нулю (случай одномерной задачи). Тогда температура в любой точке пластины будет зависеть от b и т, т. е. t = f(b, т).

В идеальном виде механизм теплового воздействия на зерно, находящееся в элементарном слое, когда создаются одинаковые условия теплового нагрева для каждой единичной частицы зернового материала, можно представить следующей зависимостью:

где /с - удельная поверхность зерна, м2/кг; т - экспозиция теплового воздействия, с; кс - коэффициент сушки; г - теплота парообразования, Дж/кг; шИ, шК - начальная и конечная влажности зерна соответственно, %.

Градиент температуры, °С/м, при контактном способе подвода теплоты

к зерну

V£ = ^ = - О«Р [?(* + Ч)] t1 - + 7^)]. <17>

где в = [t3 — trn] - разность между переменной в процессе теплового воздействия температурой зерна £3 = /(т) и постоянной температурой греющей поверхности trn = const, °С; z - толщина слоя зерна в сушильной камере установки, м; Я - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С); а - коэффициент температуропроводности, м2/с.

Полученное выражение 17 свидетельствует, что градиент температуры достигает максимального значения в начальный период тепловой обработки у поверхности зернового слоя и затем убывает в направлении увеличения толщины слоя обрабатываемого зерна.

Физическая сущность механизма контактной сушки сводится к следующему. Весь процесс сушки состоит из первого периода, а также 1-ой и 2-ой частей второго периода (период прогрева зерна при этом вводится в первый период), границей между периодами являются критические значения влагосодержа-ния обрабатываемого зерна.

В первом периоде сушки при контактном способе подвода теплоты в высушиваемом зерне в плоскости х = О (рисунок 11) устанавливается постоянная температура.

При этом от греющей поверхности УТОЗ вследствие теплопроводности обрабатываемому зерну передаётся теплота, плотность потока которой неизменна и равна дп. В области зернового слоя 1 толщиной 1\ действуют равномерно распределённые стоки теплоты. Количество теплоты, расходуемой на испарение влаги в области 1, определяется по общему потоку теплоты qa и критерию фазового превращения е, оценивающему долю теплоты, переносимой паром, образовавшимся в контактном слое 1, в общем потоке теплоты, полученном от греющей поверхности. В области 2, отличающейся от области 1 тепло-физическими характеристиками, стоки теплоты отсутствуют. На открытой по-

верхности х = ¡2 осуществляются испарение и унос с поверхности в окружающую паровоздушную среду как пара, образовавшегося на этой поверхности, так и пара, образовавшегося в контактном слое 1 и транспортируемого через зерно. Плотность потока теплоты через произвольную поверхность зерна складывается из плотностей потоков теплоты, переносимых кондукцией, паром и жидкостью.

X/I

Рисунок 11 - К формулировке задачи стационарной теплопроводности для тонкого слоя зерна Поставленная стационарная сопряжённая задача теплопроводности математически может быть сформулирована следующим образом:

-А"*

сЬс р,с,

---= 0 при 0<*</,;

(18)

- = О

При ¡! <Х< /2,

(19)

где ¡3], яг, - соответственно коэффициенты температуропроводности материала в областях 1 и 2, м2/с.

Температура обрабатываемого зерна в областях 1 и 2 первого периода сушки характеризуется зависимостями:

(20) (21)

= С

у^/] 2 2/1,

где Я], Л2 - коэффициенты теплопроводности зернового материала в области 1 и 2 соответственно, Вт/(м-°С).

Приведённые уравнения 20 и 21 показывают, что в области 1 тонкого слоя зерна распределение температуры носит параболический характер, а в области 2 - линейный.

Перепад температуры в слое зерна

М = + (22)

2Л-1 л2

Как видно из выражения 22, изменение температуры в слое зерна зависит от величин £ и Причём с увеличением е, т. е. возрастанием внутреннего парообразования (определяемого главным образом толщиной зернового слоя ¡2

и температурой /гп), увеличивается и перепад температуры в слое зерна.

Для второго периода сушки начальным (при т = 0) распределением температур по толщине зерна (рисунок 12) является аналитическое решение сопряжённой задачи теплопроводности для первого периода сушки с неподвижной границей.

с подвижной границей При этом перенос образовавшегося пара через поверхность х = 0 невозможен. На поверхности х = I происходят испарение и унос в окружающую среду пара, образовавшегося на этой поверхности и внутри зернового слоя и транспортируемого через него. Плотность потока теплоты через произвольную поверхность зернового слоя интегрируется из плотностей потоков теплоты, переносимого скелетом отдельных зерновок, паром и жидкостью.

С момента времени т = 0 начинается углубление зоны испарения £, и обрабатываемый зерновой слой делится на сухую и влажную области, положение границы между которыми определяется функцией е(т). Значение этой функции определяет переменную толщину сухой области. Температура на границе областей в течение сушки уменьшается. Сухая область 0 < х < е (т) представляет собой, в основном, скелет зерновки. Влажная область е(т) <х<1 состоит из скелета зерновки, жидкости и пара, температура которых одинакова вследствие интенсивного теплообмена внутри зерновки. В связи с небольшим изменением теплофизических свойств тонкого слоя зерна в пределах каждой из частей второго периода величины а и X можно считать постоянными.

Предположим, что внутреннее испарение происходит на движущейся границе, положение которой определяется функцией в(г). Тогда количество теплоты, затрачиваемой на испарение на границе областей, можно установить по суммарному потоку теплоты, подводимым при сушке, и модифицированному критерию фазового превращения £, величина которого различна в 1 -й и 2-й частях второго периода.

При этом математическая формулировка задачи сводится к следующему: первая зона сушки

= при г > 0, 0 < х < е(т); (23)

¿г сЬс1

вторая зона сушки

= a £ь± приг>0,е(т)<х</; (24)

dr dx2

начальные условия

/Зз(х,0)=^(х,0) = у;(х);0<х</. (25)

Граничные условия:

1) на внешних неподвижных границах (х = 0, х = /)

_ ЙЦОГ) = ^ при 9п(т) ф 0; (26)

dx

-4?„«=о, (27)

dx

при этом <7п(т) - любая непрерывная фикция времени;

2) на подвижной границе х = е(т) раздела первой и второй зон зернового слоя условиями сопряжения будут:

/Й(*з,г)='>4.г)='п,/М, (28)

где Дт) - произвольная непрерывная функция времени, которая при г = 0 равна 1, т. е. в начальный момент времени температура зерна на границе областей стремится к значению температуры греющей поверхности установки, а равенство потоков теплоты с учётом потока теплоты фазового превращения и изменения энтальпии высохшего слоя позволяет считать, что

г (29)

£ЙС

где т(т) - любая непрерывная функция времени.

Уравнение (29) представляет собой видоизменённое уравнение теплового баланса. Введённая на границе областей теплота совместно с изменением энтальпии A h в результате фазового перехода затрачивается на испарение влаги из зерна на подвижной границе.

Следовательно, при контактном способе подвода теплоты нагрев зернового слоя толщиной, превосходящей толщину единичного слоя, протекает сравнительно медленно, несмотря на то, что значение коэффициента теплопередачи в данном случае значительно превосходит значение аналогичного показателя при конвективном способе теплоподвода. Это и обуславливает эффективность использования контактного способа передачи теплоты при тепловой обработке зерна в единичном слое. При этом важно постоянно перемещать и перемешивать зерновой слой, чтобы избежать локального перегрева зерна находящегося в непосредственном контакте с греющей поверхностью.

В четвёртом разделе «Методика экспериментальных исследований разработанных средств механизации и обработки полученных данных» приведены программы и методики исследований разработанных средств механизации тепловой обработки зерна в лабораторных и производственных условиях.

Результаты экспериментальных исследований были обработаны с применением методов математической статистики с помощью лицензионных программных пакетов для ПЭВМ: «Microsoft Office Excel 2010», «Mathcad - 14», «Statistica - 10», «Derive - 6» и др. При этом особое внимание было уделено оценке полученных математических моделей, характеризующих процессы тепловой обработки зерна по критериям, подтверждающим значимость их коэф-

фициентов (критерий Стьюдента, их адекватность (критерий Фишера, Р), а также воспроизводимость полученных результатов исследований (критерий Кохрена, Ц).

В пятом разделе «Экспериментальные исследования процессов тепловой обработки зерна в установках контактного типа» приведены результаты исследований разработанных УТОЗ в лабораторных и производственных условиях, выявлены оптимальные режимы работы при их использовании в различных процессах тепловой обработки зерна (сушка, термическое обеззараживание и обжаривание), а также обоснована экономическая эффективность использования предложенных средств механизации при включении их в существующие технологические линии обработки зерна.

При реализации программы исследований были разработаны конструкции установок для тепловой обработки зерна по предложенным выше запатентованным схемам: УТОЗ 1, УТОЗ 2, УТОЗ 3 и УТОЗ 4. Разработанные УТОЗ исследовали при осуществлении различных процессов тепловой обработки (сушка, термическое обеззараживание и обжаривание), при этом тепловому воздействию подвергали зерно наиболее распространённых культур: пшеницы, ржи, подсолнечника, ячменя, овса.

В ходе проведения исследований были получены необходимые данные для составления математических моделей, характеризующих процессы тепловой обработки зерна в разработанных конструкциях УТОЗ. На основании интерпретации полученных результатов выявлены оптимальные режимы работы УТОЗ.

На рисунке 13 представлен процесс лабораторных исследований УТОЗ 1.

М- . А

Рисунок 13 - УТОЗ 1 при проведении лабораторных исследований: а) 1 - рама; 2 - кожух; 3 - бункер загрузочный; 4 - лоток выгрузной; 5 - заслонка; 6 - шибер; 7 - вентилятор; 8 — выпрямитель тока; 9 - электродвигатель; 10 - редуктор; 11 - воздуховод; 12 - комплект измерительных прибо-"I • 4* ч*^ ■ ров; 13 - теплообменник; б) транспортирую-

■■ЕЕБаЗВщийрабочийорган б)

После обработки результатов проведённых опытов было получено следующее уравнение регрессии в натуральных значениях факторов для частного случая, когда температура греющей поверхности ¿гп = 130 °С, что соответствует начальному (нулевому) уровню варьирования указанного фактора:

q = 9,0667 - 2361,7гг3 + 2,0075г?в + 203640Vз2 - 177,Зу3ув - ОДЗи2, (30) где д - удельные затраты теплоты на испарение влаги, МДж/кг; V, - скорость движения семян, м/с; 1;в - скорость движения воздуха в установке, м/с.

Уравнение (30) в кодированных значениях факторов имеет следующий

вид:

У = 4,1273 - 1,6777х2 + 0,2075х3 + 1,2345х| - 0,0273*1 - 0,2021х2х3, (31)

где Y - суммарные удельные затраты теплоты на испарение влаги, МДж/кг; хг - скорость движения семян; хз - скорость движения воздуха.

Для случая, когда скорость движения зерна vz = 0,00515 м/с (нулевой уровень) уравнение регрессии в натуральных значениях факторов имеет вид:

q = -19,4851 + 0,3543tr„ - 0,0173vB - 0,0014tr2n + 0,0085trnvB - 0,1343vB2, (32) где t - температура греющей поверхности, °C.

Уравнение (32) в кодированных значениях факторов имеет следующий

вид:

Y = 4,9182 + 0,197*! + 0,208х3 - 0,313x1 ~ 0,027х\ + О.Обх^з, (33) где х\ - температура греющей поверхности.

Для случая, когда скорость движения воздуха vB = 2,35 м/с (нулевой уровень), уравнение регрессии в натуральных значениях факторов имеет вид:

q = -16,4708 + 0,409trn - 1916,02v3 - 0,0014tr2„ - 6702trnu3 + 203640i>2. (34) В кодированных значениях факторов уравнение (34) имеет следующий

вид:

Y = 4,305 + 0,203*! - 1,7001*2 - 0,313*t2 + 1,235х£ - 0,247*!*2. (35)

Все полученные частные математические модели были подвергнуты критериальной проверке, результаты которой приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Критериальная оценка уравнений регрессий

№ уравнения Значения критериев*

R F, FT b и Gr

1 0,942 2,22 2,4 9,16 2,004 0,1063 0,1131

3 0,947 2,31 2,4 7,28 2,004 0,0879 0,1131

5 0,941 2,05 2,4 4,92 2,004 0,0954 0,1131

* - в таблице принято: Я - корреляционное отношение; - расчётное значение критерия Фишера; - табличное значение критерия Фишера; /р - расчётное значение критерия Стью-дента; /т - табличное значение критерия Стьюдента; Ср - расчётное значение критерия Кох-рена, С, - табличное значение критерия Кохрена.

Сравнение полученных расчётных значений критериев с их табличными значениями показало адекватность полученных математических моделей, значимость их коэффициентов и достоверность проведённых исследований.

Графическая интерпретация уравнений 30, 32 и 34 приведена на рисунке

14.

В результате анализа математических моделей процесса сушки семян подсолнечника были выявлены оптимальные значения независимых режимных факторов, при которых суммарные удельные затраты теплоты на испарение из семян влаги минимальны и составляют q = 3,59 МДж/кг: температура греющей поверхности ггп = 130 °С, скорость движения воздуха в сушильной установке <Л = 2,83 м/с, скорость движения семян VI = 0,0068 м/с. Экспозиция сушки г на указанных режимах работы УТОЗ 1 составила 184 с. Разовый влагосъём при этом находился в пределах 2,5...3 %, пропускная способность - 0,15 т/ч. Температура зерна на выходе из установки на оптимальных режимах не превышала 39,5 °С, что не приводило к снижению его посевных качеств.

Аналогично, по результатам экспериментальных исследований процессов тепловой обработки зерна, были получены адекватные математические модели исследуемых процессов и определены оптимальные значения независимых ре-

жимных факторов для УТОЗ 2, УТОЗ 3 и УТОЗ 4.

Д) е)

Рисунок 14 - Поверхности откликов от взаимодействия основных режимных параметров и их двухмерные сечения: а, б - от взаимодействия скорости движения воздуха и скорости движения семян; в, г - от взаимодействия скорости движения воздуха и температуры греющей поверхности; д, е - от взаимодействия скорости движения семян и температуры греющей поверхности

Следует отметить, что при лабораторных исследованиях УТОЗ 1 было выявлено, что для обеспечения более равномерного нагрева зернового слоя, повышения пропускной способности и снижения удельных затрат энергии на процесс испарения влаги с поверхности зерна необходимо увеличить конструктивные параметры (диаметр и длину) сушильной камеры (кожуха установки). Кроме того, необходимо обеспечить ступенчатый нагрев кожуха по длине, то есть создать несколько независимых зон нагрева. Эти аспекты были учтены при разработке УТОЗ 2 (рисунок 15).

Шь' ш

а) б)

Рисунок 15-УТ03 2:

а) проведение лабораторных исследований: 1 - теплообменник; 2 - вентилятор; 3 - выгрузное окно; 4 - заслонки; 5 - электродвигатель; 6 - редуктор червячный; 7 - загрузочный бункер; 8 -автотрансформаторы; 9 - пускозащитная аппаратура; 10 - комплект измерительных приборов; 11 - воздуховод; б) физическая модель процесса тепловой обработки зерна: 1 - теплоизоляция; 2 - зерно; 3 - вал винтового транспортирующего рабочего органа; 4 - витки винтового транспортирующего рабочего органа; 5 - перфорация; 6 - нагревательные элементы; 7 - кожух; г, - температура зерна, °С; а>3 - влажность зерна, %; /в - температура воздуха (агента сушки), °С; <рл - влажность воздуха, %; - скорость движения зерна, м/с; ов - скорость движения воздуха, м/с; - средняя температура греющей поверхности, °С; индексы 1 и 2 указывают на соответствующие режимные параметры на входе и на выходе из тепловой камеры, штрих в обозначениях указывает на противоточное движение воздуха

Длину кожуха увеличили в 2 раза (общая длина УТОЗ 2 составляет 2,5 м), диаметр УТОЗ 2 увеличили по сравнению с УТОЗ 1 в 1,5 раза до 0,3 м. Кожух УТОЗ 2 выполнили составным, при этом каждую составную часть кожуха снабдили индивидуальным нагревательным элементом с возможностью плавного регулирования температуры. Составные части кожуха соединили кольцами, выполненными из теплоизолирующего материала, что не позволяет тепловому потоку с одного участка греющей поверхности распространяться на соседние.

Проведённые поисковые опыты показали, что температуру первой части кожуха необходимо выставлять такой, чтобы температура нагрева зерна на этом участке на 5... 10 °С не доходила до его предельно-допустимой температуры сушки. При этом происходит быстрый прогрев зерна и испарение с него поверхностной влаги. Температуру средней части необходимо выставлять минимально возможной. Исследования показали эффективность отключения нагревательного элемента среднего участка после его прогрева, что приводит к дополнительному снижению энергозатрат на процесс тепловой обработки зерна. Нагретое на первом участке зерно, проходя вторую часть кожуха (среднюю), попадает в так называемую «зону отлежки», где происходит перераспределение влаги - влага из внутренних слоев зерновки начинает передвигаться к наружному слою. Затем, проходя последнюю часть кожуха, температуру которой устанавливают на 5... 10 °С выше температуры первого участка, зерно нагревается до предельно-допустимой температуры. При этом происходит повторное

испарение влаги с поверхности зерна, удаление влажных паров из сушильной камеры и охлаждение зерна. Кроме того было выявлено, что энергозатраты при режиме сушки «противоток» выше, чем при сушке зерна в режиме «прямоток».

По результатам исследований были получены адекватные математические модели процесса сушки зерна пшеницы, анализ которых позволил выявить оптимальные значения независимых факторов: Ггп = 58 °С, ив = 5,44 м/с, 1>3 = 0,033 м/с. При этом удельные затраты энергии на испарение влаги д = 3,102 МДж/кт. Для зерна ржи = 0,033 м/с, ив = 5,44 м/с, ?гп = 61 °С при д = 3,164 МДж/кг.

При термическом обеззараживании зерна пшеницы оптимальные сочетания режимных параметров следующие: /п = 100 °С, и3 = 0,02 м/с; удельный расход энергии при этом составляет 4,32 кВт-ч/т. Для зерна ячменя соответствующие параметры следующие: /гп = 95 °С, г>3 = 0,02 м/с при удельном расходе энергии на термообработку 4,28 кВт-ч/т. Продолжительность термического обеззараживания для каждого случая - 130 с.

Для дальнейшего улучшения качественных показателей процессов тепловой обработки зерна была создана УТОЗ 3 (рисунок 16), воздуховод которой соединён с полостью кожуха посередине между загрузочным бункером и выгрузным окном. Это позволяет создать равномерный поток воздуха по участкам установки и исключить подсос воздуха через выгрузное окно. В воздуховоде УТОЗ 3 установлен электрический нагревательный элемент, что позволяет осуществлять или контактный, или конвективный способы подвода теплоты к высушиваемому зерну, или сочетание вышеуказанных способов подвода теплоты.

.10

Рисунок 16 - УТОЗ 3 при проведении лабораторных исследований: 1 - кожух; 2 - вентилятор; 3 - электрокалорифер; 4 - загрузочный бункер; 5 - выгрузное окно; 6 - электродвигатель; 7 - редуктор червячный; 8 - опора винтовая; 9 - воздуховод; 10 - пускозащитная аппаратура; 11 - контрольно-измерительная аппаратура

Также, благодаря наличию регулируемых по высоте независимых опор, разработанная установка позволяет обеспечить более качественную обработку

зерна за счёт лучшей оборачиваемости зёрен вокруг своей оси при сохранении той же экспозиции.

Исследования показали, что при горизонтальном расположении кожуха УТОЗ 3 температура нагрева отдельных зёрен превышала предельно допустимую. В итоге всхожесть зерна снизилась, по сравнению с исходной, на 1,93 % (с 95,5 % до 93,57 %) (рисунок 17 а).

Рисунок 17 - Зависимости всхожести зерна В после сушки (а) и суммарных удельных затрат энергии на удаление влаги из зерна д (б) от угла наклона кожуха установки к горизонтали у

Увеличение угла наклона кожуха УТОЗ 3 от 0° до 45° привело к улучшению оборачиваемости зерна, более равномерному его прогреву во всём объёме сушильной камеры и повышению всхожести, а, следовательно, и качества процесса сушки. Всхожесть при этих углах наклона кожуха УТОЗ 3 к горизонтали составила соответственно 93,57 % и 94,37 %.

Однако, исследования влияния угла наклона кожуха УТОЗ 3 к горизонтали на суммарные энергозатраты показали следующее. При горизонтальном расположении кожуха установки (у = 0°), энергозатраты на процесс испарения влаги минимальны q = 3,75 МДж/кг. При увеличении же угла наклона до 45° происходит резкое повышение суммарных удельных затрат энергии до q = 6,76...7,26 МДж/кг влаги (в 1,8... 1,94 раза) (рисунок 17 б), что связано со снижением осевой скорости зернового материала в установке и, следовательно её пропускной способности.

Следовательно, эффективнее всего эксплуатировать УТОЗ 3 при горизонтальном расположении её кожуха. Снижение при этом всхожести находится в допустимых пределах, предъявляемых агротехническими требованиями к эксплуатации зерносушильной техники. Повышение же эффективности сушки путём увеличения угла, и, следовательно, повышением всхожести приводит к почти двойному увеличению энергозатрат на процесс удаления влаги из зерна, что, в свою очередь, существенно влияет на рост себестоимости сушки и делает эксплуатацию данной установки нерентабельной.

Анализ полученных результатов исследований комбинированного подвода теплоты к зерну в УТОЗ 3 позволил сделать вывод, что суммарные удельные затраты теплоты на испарение влаги возрастают с увеличением конвективной

составляющей подвода теплоты к обрабатываемому зерну (рисунок 18). Поэтому при тепловой обработке зерна в предложенной установке следует температуру подаваемого воздуха принимать близкой к оптимальной температуре окружающего воздуха для производственных помещений (20 °С).

Анализ экспериментальных данных, полученных при обжаривании зерна ячменя на УТОЗ 3, показал, что при увеличении температуры нагрева обжариваемого зерна происходит увеличение массовой доли содержания в нем декс-

Рисунок 18 - Зависимость суммарных удельных затрат теплоты на испарение вла- Рисунок 19 - Зависимость массовой доли

ги от процентного соотношения конвектив- декстринов и жиров от температуры нагрева ной и контактной составляющих теплопод- зерна ячменя сорта «Раушан»

вода к зерну в УТОЗ 3

Оптимальная температура нагрева зерна ячменя Г3 = 135... 140 °С, так как при превышении этой температуры незначительно увеличивается массовая доля декстринов в зерне, а массовая доля жиров резко уменьшается. Это приводит к снижению питательной ценности зерна и к необоснованному увеличению удельных затрат теплоты на процесс обжаривания.

После проведения двухфакторного эксперимента по определению влияния средней температуры греющей поверхности Iт и времени обжаривания зерна г на удельные затраты теплоты при нагреве зерна, и обработки полученных данных, были выявлены следующие оптимальные значения режимных параметров процесса обжарки зерна ячменя в УТОЗ 3.

Так, удельные затраты теплоты ц = 33,65 кДж/(кг-°С) на обжаривание зерна ячменя при температуре г3 = 140 °С достигаются при Ггп = 220 °С и т= 141 с. Пропускная способность устройства на указанных режимах составляет 25 кг/ч.

Оптимальные режимные параметры энергосберегающей сушки зерна ячменя в УТОЗ 3 следующие: = 54 °С, т = 90 с, ив = 1,7 м/с, /„ = 24 °С. Суммарные затраты теплоты на испарение влаги из зерна при этих режимных параметрах составили 3,75 МДж/кг. Разовый влагосъём на выбранном режиме составил 2,3 % при пропускной способности УТОЗ 3 - 350 кг/ч.

Дальнейшее совершенствование конструкции предложенных УТОЗ было направлено на увеличение производительности и повышение качества сушки,

посредством обеспечения более равномерного нагрева обрабатываемого зерна.

Для реализации указанных целей была разработана и изготовлена лабораторная УТОЗ 4 (рисунок 20).

а б

Рисунок 20 - УТОЗ 4 при проведении лабораторных исследований: а) 1 - кожух; 2 - электрокалорифер; 3 - загрузочный бункер; 4 - выгрузное окно; 5 - воздуховод; 6 - электродвигатель; 7 - персональный компьютер; 8 - блок автоматического управления температурным режимом; 9 - контрольно-измерительная аппаратура; б) элементы конструкции УТОЗ 4:1- рама; 2 - цепь со скребками; 3 - элементы привода; 4 - греющая пластина

Разработанная экспериментальная УТОЗ 4 состоит, в отличие от предыдущих УТОЗ, из кожуха прямоугольного сечения, поверхность которого покрыта слоем теплоизолирующего материала. Транспортирующий рабочий орган выполнен в виде бесконечной цепи со скребками (рисунок 20 а). Внутри кожуха горизонтально установлена греющая пластина (рисунок 20 б).

Лабораторные исследования процессов тепловой обработки зерна на УТОЗ 4 и обработку полученных экспериментальных данных проводили аналогично методикам, приведённым в 4 разделе.

Оптимальные значения режимных показателей при сушке зерна овса, ржи и пшеницы на УТОЗ 4 представлены в таблице 2. Таблица 2 - Сравнительная характеристика оптимальных режимных

показателей при сушке различных культур в УТОЗ 4

Показатели Высушиваемая культура

Овёс Рожь Пшеница

Средняя температура греющей поверхности, °С 69 : 94........ 87

Скорость движения зерна, м/с 0,05 0.045 0,045

Скорость движения воздуха, м/с 1,33 из !ДЗ

Температура подаваемого воздуха, °С 23,8 23.6

Средний разовый вдагосъём, % 2,85 ■2,75==! "

Суммарные удельные затраты энергии на процесс испарения влаги из зерна, МДж/кг 3.7 3,86 : 3,82

Максимальная температура зерна на выходе из сушильной камеры, °С 38 39 за :/.

Пропускная способность установки, кг/ч 305 375 РШЩ

Экспозиция сушки, с 40 45 '45

В проводимых производственных исследованиях использовали ранее обоснованные оптимальные конструктивно-режимные параметры разработанных УТОЗ. Производственная апробация УТОЗ (рисунок 21) подтвердила их

высокую эффективность работы при выполнении различных технологических операций (сушка зерна, обжаривание, обеззараживание).

Расхождение значений основных показателей процессов тепловой обработки зерна, полученных теоретически и в результате проведённых экспериментов, не превысило 5 %.

в) г)

Рисунок 21 - Исследование разработанных средств механизации в производственных условиях: а) фрагмент технологической линии подработки семян подсолнечника с использованием УТОЗ 1; б) фрагмент технологической линии по послеуборочной обработке зерна с использованием УТОЗ 2: 1 - УТОЗ 2; 2 - аппаратура для контроля температурного режима; 3 - комплект приборов для контроля энергетических показателей; 4 - винтовой транспортёр; 5 - сортировальная машина; в) фрагмент технологической линии подработки зерна с использованием УТОЗ 3: 1 - УТОЗ 3; 2 - контрольно-измерительная аппаратура; 3 - погрузчик зерна со спирально-винтовым рабочим органом; 4 - погрузчик зерна; г) фрагмент технологической линии подработки зерна с использованием УТОЗ 4: 1 - УТОЗ 4; 2 - контрольно-измерительная аппаратура; 3 - погрузчик зерна со спирально-винтовым рабочим органом

«Пилотные» УТОЗ успешно внедрены в сельскохозяйственных предприятиях России (Ульяновская и Самарская области, Республика Чувашия, Красноярский край) и Украины (Одесская область).

Экономическую оценку созданных УТОЗ проводили по результатам их внедрения в сельскохозяйственное производство и определяли в последовательности, рекомендованной Всероссийским научно-исследовательским институтом экономики сельского хозяйства. При этом обращали внимание на экономический эффект, получаемый сельскохозяйственными предприятиями. Энергетическую эффективность разработанных УТОЗ оценивали по значениям их суммарной удельной энергоёмкости.

Итоговые значения показателей технико-экономической эффективности предлагаемых УТОЗ в сравнении с серийно выпускаемыми зерносушильными установками приведены в таблице 3 (по ценам на декабрь 2014 года).

ПОКАЗАТЕЛИ УСТАНОВКИ

УТОЗ 1 Базовый УТОЗ 2 Базовый \ КПЗ ццрпанг УТОЗ 4 .базовый

ГГУФС-0,4 СЗПЕ-2.5 C3K-8I-1

Пропускная способность, т/ч ... 0,155 <1 ... 0,25 (US 0,4

Масса, т 0.12 0,2 о, л 0.51

Суммарные удельные затраты энергии на испарение влаги, МДж/кг 3,59 3,1 4,S 3,3 3,82

Удельная энергоёмкость, шах, кВт-ч/т (сушка зерна) 10,3 8,6 38,6 9,1 ч.:

Удельная металлоёмкость, кг-ч/т 774 800 1171 1275 ;;

Годовая экономия, руб. 135155 111»»!ill 153680 203351. 248380

Экономический эффект на 1 т продукции, руб. 220,13 250,3 331 2 404,54

Срок окупаемости, лет 8.62 0,53 0,48 0,3

Результаты сравнения показывают, что основные показатели предлагаемых установок лучше, чем аналогичные показатели серийно выпускаемых отечественной промышленностью зерносушилок (базовые варианты).

Суммарный экономический эффект от использования разработанных средств механизации в таких технологиях тепловой обработки зерна как сушка, термическое обеззараживание и обжаривание превышает 48 млн. руб.

Разработанные средства механизации могут быть рекомендованы для сушки зерна, его обжаривания при подготовке его к скармливанию скоту, а также термического обеззараживания в условиях в условиях небольших зерно-производящих и зерноперерабатывающих сельскохозяйственных предприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведённый анализ технологий и средств механизации тепловой обработки зерна показал, что конструкции применяемых устройств не совершенны и имеют недостатки (повышенные затраты теплоты и металлоёмкость, неравномерность прогрева зерна и др.). При использовании наиболее распространённого конвективного способа подвода теплоты в установках для тепловой обработки зерна лишь 50...70 % подводимой энергии расходуется непосредственно на тепловое воздействие. Использование же контактного способа передачи теплоты тонкому слою зерна, при хорошей теплоизоляции внешней поверхности установок позволяет передать на нагрев и испарение влаги из зерна до 90 % подводимой энергии.

Перспективным направлением развития средств механизации процессов тепловой обработки зерна является создание малогабаритных электроконтактных установок, позволяющих осуществлять такие виды теплового воздействия как сушка, прожаривание и обеззараживание зерна, которые рекомендуются к использованию в фермерских хозяйствах, вследствие их энергоэффективности, экологичности, универсальности и т.д.

2. Разработаны модели процессов тепловой обработки зерна, позволяющие выявить пути реализации контактного способа передачи теплоты обрабатываемому продукту при минимуме энергозатрат. Полученные модели дают возможность выбрать наиболее эффективный способ управления процессами тепловой обработки зерна. Выявлены основные критерии к разработке устройств для тепловой обработки зерна, учитывающие технико-экономические, энерго-, ресурсосберегающие, экологические требования, а также особенности технологической адаптации этих устройств.

3. Разработаны конструкции устройств для тепловой обработки зерна, основой которых служит теплообменный аппарат с электрическими источниками теплоты и транспортирующий рабочий орган. Это обеспечивает непрерывность процесса и равномерное распределение обрабатываемого зерна по греющей поверхности при постоянном его перемешивании.

Выявлены теоретические закономерности, которые отражают характерные особенности контактной тепловой обработки тонкого слоя зерна. Получены аналитические выражения позволяющие рассчитать температурные поля внутри обрабатываемого зерна и на его поверхности, а также другие показатели тепло- и влагообменных процессов.

Обосновано, что толщина зернового слоя должна незначительно превышать максимальный размер обрабатываемого зерна, что позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи в несколько раз. Установлены зависимости между режимными параметрами тепловой обработки и конструктивно-технологическими параметрами предложенных установок. Полученные зависимости позволяют определить оптимальные конструктивные параметры и режимы работы установок при известных технических требованиях к конечному продукту тепловой обработки и заданной пропускной способности УТОЗ.

4. Проведённые экспериментальные исследования разработанных установок в лабораторных условиях позволили определить их оптимальные режимы

работы.

Для улучшения качества тепловой обработки зерна рекомендуется использовать УТОЗ 3 с горизонтальным расположением кожуха. Её оптимальные режимные параметры при сушке зерна пшеницы семенного назначения следующие: средняя температура греющей поверхности 1Ш = 54 °С, скорость движения зерна v3 = 0,028 м/с (экспозиция сушки г = 90 с), скорость движения воздуха vB = 1,7 м/с, температура воздуха, подаваемого в сушильную камеру te = 24 °С. На указанных режимах достигаются минимальные суммарные удельные энергозатраты на процесс удаления влаги из зерна q = 3,3 МДж/кг. Пропускная способность УТОЗ 3 при указанных режимных параметрах составляет 350 кг/ч, разовый влагосъём — 2,7...3,3 %.

В случае же необходимости тепловой обработки больших партий зерна на продовольственные и фуражные цели рекомендуется использовать УТОЗ 4. Оптимальные значения режимных параметров при сушке зерна пшеницы для УТОЗ 4 следующие: /гп = 87 °С, vB = 1,33 м/с, и, = 0,045 м/с (г = 48 с), при этом ?мин = 3,82 МДж/кг, а разовый влагосъём - 3...3,5 %. Пропускная способность УТОЗ 4 при работе на указанных режимах составляет 400 кг/ч.

По результатам проведённых исследований также получены оптимальные режимы работы предложенных УТОЗ при сушке зерна ржи, ячменя, овса и подсолнечника, при его термическом обеззараживании, а также обжаривании зерна для последующего скармливания скоту. Суммарный удельный расход энергии на обеззараживание зерна составляет 4,1...4,32 кВт-ч/т и достигается при следующих режимных параметрах: для УТОЗ 3 - ?гп = 100 °С, i>3 = 0,02 м/с (г = 130 с), для УТОЗ 4 - ira = 80 °С, v3 = 0,012 м/с (г = 180 с). Пропускная способность на указанных режимах составила: для УТОЗ 3 - 0,175 т/ч, для УТОЗ 4 - 0,208 т/ч. Обжаривание зерна на корм скоту наиболее эффективно проводить в УТОЗ 3 при следующих оптимальных режимах: tvn = 220 °С, v3 = 0,02 м/с (г = 141 с). При этом минимальные суммарные удельные затраты теплоты на нагрев обрабатываемого зерна составляют 33,65 кДж/(кг-°С). Пропускная способность УТОЗ 3 на указанных режимах - 25 кг/ч.

5. Производственные исследования разработанных установок для тепловой обработки зерна подтвердили высокую эффективность и качество их работы при использовании в различных технологических линиях обработки зерна (сушка, обжаривание, обеззараживание). Расхождение значений основных показателей процессов тепловой обработки зерна, полученных теоретически, с результатами экспериментальных исследований не превысило 5 %.

Результаты технико-экономического анализа рекомендуемых установок для тепловой обработки зерна в сравнении с серийно выпускаемыми средствами механизации (базовыми вариантами) показали, что использование предлагаемых установок позволяет снизить энергоёмкость сушки зерна до 22 %, а металлоёмкость до 40 % в сравнении с аналогичными показателями существующих средств механизации. Экономический эффект при использовании разработанных установок превышает 400 рублей на тонну продукции (при сушке зерна пшеницы).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

В рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Павлушин, A.A. Энергосберегающая установка для сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Вестник Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова. - 2007. - > 5. - С. 43-46.

2. Павлушин, A.A. Аспекты тепловой обработки зерна в установках контактного типа / В.И. Курдюмов,

A.A. Павлушин, H.H. Зозуля // Вестник Алтайского ГАУ. - 2009. - .4° 10. - С. 100-103.

3. Павлушин, A.A. Экспериментально-теоретическое обоснование установки контактного типа для тепловой обработки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, H.H. Зозуля // Нива Поволжья. - 2010. - № 2 (15). - С. 57-61.

4. Павлушин, A.A. Особенности тепловой обработки зерна в установках контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2010. - Х2 5. - С. 50-53.

5. Павлушин, A.A. Новые средства механизации тепловой обработки сыпучих материалов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин //Тракторы и сельхозмашины. - 2010. - № 10. - С. 11-13.

6. Павлушин, A.A. Обжаривание сыпучих пищевых продуктов / В .И. Курдюмов, A.A. Павлушин, H.H. Зозуля, С.А. Сутягин// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - 1. - С. 23-24.

7. Павлушин, A.A. Энергосберегающая экологически безопасная технология тепловой обработки сыпучих сельскохозяйственных материалов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Техника и оборудование для села.-

2011,-№4.-С. 24-26.

8. Павлушин, A.A. Результаты сушки зерна ржи в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, К.В. Шлёнкин // Вестник Алтайского ГАУ. - 2011. - № 6. - С. 85-90.

9. Павлушин, A.A. Тепловая обработка зерна при производстве кормов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля, С.А. Сутягин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - 5. - С. 17-18.

10. Павлушин, A.A. Теоретические и экспериментальные аспекты контактного способа передачи теплоты при сушке зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 3 (15). - С. 106-111.

11. Павлушин, A.A. Особенности тепловой обработки пищевых продуктов в установках контактного типа /

B.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 2011. - № 4 (322). - С. 90-92.

12. Павлушин, A.A. Установка для термического обеззараживания зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Вестник Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова. - 2011. - № 10. - С. 55-59.

13. Павлушин, A.A. О возможности снижения энергозатрат в установках контактного типа для сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Вестник Алтайского ГАУ. - 2011. -№11.-

C. 101-106.

14. Павлушин, A.A. Повышение эффективности послеуборочной обработки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2011. -№ 6. - С. 56-58. (Russian Agricultural Sciences. -Allerton Press -2011, Vol. 37, No. 6, pp. 529-531.).

15. Павлушин, A.A. Результаты исследований процесса сушки зерна в установке с комбинированным способом передачи теплоты / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - 2 (18). - С. 89-94.

16. Павлушин, A.A. Повышение эффективности тепловой обработки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, К.В. Шлёнкин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Механизация и электрификация сельского хозяйства». -

2012.-№4.-С. 20-23.

17. Павлушин, A.A. Влияние параметров зерносушильной установки на качество сушки / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. -2012. - № 6. - С. 74-76. (Russian Agricultural Sciences. - Allerton Press - 2013, Vol. 39, No. 1, pp. 91-94.).

18. Павлушин, A.A. Влияние режимных параметров на энергозатраты при сушке зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, A.B. Журавлёв // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2012. - > 12. - С. 61-63.

19. Павлушин, A.A. Моделирование процесса сушки зерна в установках контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, Г.В. Карпенко // Вестник Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова. - 2013. -№ 5. - С. 69-75.

20. Павлушин, A.A. Оптимизация режимов работы установки контактного типа при сушке зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, С.А. Сутягин // Известия Международной академии аграрного образования. - 2013. - № 17. - С. 60-63.

21. Павлушин, A.A. Оптимизация теплового режима при контактной сушке зерна различных культур / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, Г.В. Карпенко // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. - JSb 2. - С. 111-116.

22. Павлушин, A.A. Повышение энергетической эффективности процесса сушки зерна в условиях фермерских хозяйств / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин И Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2013. - > 4 (42). - С. 80-83.

23. Павлушин, A.A. Экспериментальные исследования зерносушилки контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013. № 5. - С.

47-50.

24. Павлушин, A.A. Результаты контактной сушки зерна различных культур при тонкослойном перемещении высушиваемого материала / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, Г.В. Карпенко // Вестник Алтайского ГАУ. - 2013. - № 10. - С. 106-110.

25. Павлушин, A.A. Снижение затрат энергии на сушку зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Вестник Бурятской ГСХА имени В.Р. Филиппова. -2013. - № 4 (33). - С. 66-71.

26. Павлушин, A.A. Обоснование теплового режима в зерносушилке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. -2014.-№3,-С. 120-125.

27. Павлушин, A.A. Обоснование оптимальных режимов работы зерносушилок контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - № 4. - С. 160-165.

В патентах РФ:

28. Курдюмов В.И., Карпенко Г.В., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 59226. Опубл. 10.12.2006 г. Бюл. № 34.

29. Курдюмов В.И., Карпенко Г.В., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2323580. Опубл. 10.05.2008 г. Бюл. № 13.

30. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Зозуля И.Н. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2371650. Опубл. 27.10.2009 г. Бюл. № 30.

31. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 90970. Опубл. 27.01.2010 г. Бюл. № 3.

32. Курдюмов В.П., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 92603. Опубл. 27.03.2010 г. Бюл. № 9.

33. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 96466. Опубл. 10.08.2010 г. Бюл. № 22.

34. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 96467. Опубл. 10.08.2010 г. Бюл. № 22.

35. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 96468. Опубл. 10.08.2010 г. Бюл. № 22.

36. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Постников И.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 96639. Опубл. 10.08.2010 г. Бюл. № 22.

37. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки и обеззараживания зерна. - Патент RU № 99130. Опубл. 10.11.2010 г. Бюл. № 31.

38. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 99131. Опубл. 10.11.2010 г. Бюл. №31.

39. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2411432. Опубл. 10.02.2011 г. Бюл. № 4.

40. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2413912. Опубл. 10.03.2011 г. Бюл. № 7.

41. Курдюмов В.И., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2428642. Опубл.

10.09.2011 г. Бюл. №25.

42. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А., Сельков Е.В. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 110291. Опубл. 20.11.2011 г.Бюл.№32.

43. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2436630. Опубл. 20.12.2011 г. Бюл. № 35.

44. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2446886. Опубл. 10.04.2012 г. Бюл. № 10.

45. Курдюмов В.П., Павлушин A.A., Ильина М.В. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 118036. Опубл. 10.07.2012 г. Бюл. № 9.

46. Курдюмов В.И., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 119862. Опубл.

27.08.2012 г. Бюл. №24.

47. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 119863. Опубл. 27.08.2012 г. Бюл. № 24.

48. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 119864. Опубл. 27.08.2012 г. Бюл. № 24.

49. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки пищевых продуктов. - Патент RU№ 2453123. Опубл. 20.06.2012 г. Бюл. № 17.

50. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А., Нестерова Д.В. Устройство для сушки зерна. - Патент RU№ 120201.Опубл. 10.09.2012г. Бюл.№25.

51. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2465527. Опубл. 27.10.2012 г. Бюл. № 30.

52. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А., Журавлёв A.B., Нестерова Д.В. Устройство для сушки

зерна. - Патент RU № 2506506. Опубл. 10.02.2014 г. Бюл. № 4.

53. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А., Журавлёв A.B., Нестерова Д.В. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2506507. Опубл. 10.02.2014 г. Бюл. № 4.

54. Курдюмов В.И., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2506509. Опубл. 10.02.2014 г. Бюл. №4.

55. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А., Журавлёв A.B., Нестерова Д.В. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2508513. Опубл. 27.02.2014 г. Бюл. № 6.

56. Курдюмов В.П., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 138775. Опубл. 20.03.2014 г. Бюл. >8.

57. Курдюмов В.И., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 138871. Опубл. 27.03.2014 г. Бюл. >9.

58. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Спирина Е.В., Журавлёв A.B. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 138950. Опубл. 27.03.2014 г. Бюл. № 9.

59. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Карпенко М.А., Карпенко Г.В. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 139016. Опубл. 27.03.2014 г. Бюл. № 9.

60. Курдюмов В.И., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 139017. Опубл. 27.03.2014 г. Бюл. №9.

61. Курдюмов В.И., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2528234. Опубл. 10.09.2014 г. Бюл. №25.

62. Курдюмов В.П., Павлушин A.A. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2532468. Опубл. 10.11.2014г. Бюл.№31.

63. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А., Карпенко Г.В. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2532467. Опубл. 10.11.2014 г. Бюл. №¡31.

64. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А., Журавлёв A.B., Спирина Е.В. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2532465. Опубл. 10.11.2014 г. Бюл. № 31.

65. Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А., Журавлёв A.B. Устройство для сушки зерна. - Патент RU № 2532464. Опубл. 10.11.2014 г. Бюл. № 31.

В монографии:

66. Павлушин, A.A. Тепловая обработка зерна в установках контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин. - Ульяновск: УГСХА им. П.А. Столыпина, 2013- - 290 с.

В сборниках научных трудов и материалах научных конференций:

67. Павлушин, A.A. Пути снижения энергозатрат при сушке зерна / В.И. Курдюмов, Г.В. Карпенко, A.A. Павлушин // Сборник статей Международного научно-практического семинара «Ресурсосберегающие технологии при хранении и переработке сельскохозяйственной продукции». - Орёл: Орёл ГАУ, 2006. - С. 43-46.

68. Павлушин, A.A. Пути совершенствования процесса контактной сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин И Материалы Всероссийской научно практической конференции «Аграрная наука и образование в реализации национального проекта «Развитие АПК». - Ульяновск: УГСХА, 2006. ч. I. - С. 102-108.

69. Павлушин, A.A. К обоснованию параметров установки для сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Материалы II Всероссийской научно практической конференции молодых учёных «Молодёжь и наука XXI века». - Ульяновск: УГСХА, 2007. ч. II - С. 178-183.

70. Павлушин, A.A. Оптимизация температурного режима при контактной сушке зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Материалы международной научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем». - Саранск: Издательство Мордовского университета, 2007. - С. 274-280.

71. Павлушин, A.A. Экологические аспекты установок для сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Материалы Всероссийской научно практической конференции «Актуальные проблемы агропромышленного комплекса». - Ульяновск: УГСХА, 2008. - С. 94-97.

72. Павлушин, A.A. Анализ результатов лабораторных исследований сушильной установки контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Материалы Всероссийской научно практической конференции «Актуальные проблемы агропромышленного комплекса». - Ульяновск: УГСХА, 2008. - С. 111-114.

73. Павлушин, A.A. Методика и результаты определения физико-механических и размерно-массовых характеристик зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования». - Ульяновск: УГСХА, 2008. - С. 47-51.

74. Павлушин, A.A. Особенности расчёта электрических нагревателей в установках контактного типа для тепловой обработки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, H.H. Зозуля // Материалы научно-практической конференции «Перспективы развития агропромышленного комплекса России». - М.: МГАУ им. В.П. Горячки-на, 2008.-С. 101-104.

75. Павлушин, A.A. Экономическое обоснование установки для тепловой обработки зерна контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Мусаелян // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути их решения», Уфа: БГАУ, 2008.-С. 284-286.

76. Павлушин, A.A. Оптимизация технологических режимов при тепловой обработке зерна / В.И. Курдю-

мов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля // Материалы Международной научно-практической конференции «Использование инновационных технологий для решения проблем АПК в современных условиях», Волгоград: ИПК «Нива», т. 2, 2009.-С. 211-215.

77. Павлушин, A.A. Снижение энергетических затрат на процесс сушки зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля // Материалы Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения». -Ульяновск: УГСХА, 2009. т. V - С. 15-20.

78. Павлушин, А.А Особенности сушки зерна различных культур в установках контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко // Материалы Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения». - Ульяновск: УГСХА, 2009. т. V - С. 23-26.

79. Павлушин, A.A. Особенности механизма тепловлагопереноса при сушке зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля // Материалы научно-практической конференции «Инновационные технологии в растениеводстве». - Мичуринск: Издательство Мичуринского госагроуниверситета, 2009.-С. 196-199.

80. Павлушин, A.A. Обоснование снижения энергозатрат на процесс тепловой обработки зерна при контактном способе передачи теплоты / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, И.Н. Зозуля И Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем». - Саранск: Издательство Мордовского университета, 2009. - С. 263-267.

81. Павлушин, A.A. Параметрическая модель устройства для тепловой обработки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем». - Саранск: Издательство Мордовского университета, 2009. - С. 267-269.

82. Павлушин, A.A. Улучшение условий труда оператора установки для сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, К.В. Шлёнкин // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем». - Саранск: Издательство Мордовского университета, 2009. - С. 496-498.

83. Павлушин, A.A. Обоснование теплофизических параметров установки для сушки зерна контактного типа /В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, Г.В. Карпенко // Материалы Всероссийской конференции «Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК», с международным участием в рамках XIX Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2009». - Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2009, Часть I. - С. 84-87.

84. Павлушин, A.A. Некоторые аспекты процесса сушки зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля // Материалы Всероссийской конференции «Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК», с международным участием в рамках XIX Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2009». - Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2009, Часть I. - С. 99102.

85. Павлушин, A.A. Оптимизация конструктивных параметров и режимов работы установки для тепловой обработки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля // Материалы Международной научно-практической конференции «Развитие инновационного потенциала агропромышленного производства, науки и аграрного образования». - Пос. Персиановский: Дон ГАУ, 2009. т. III - С. 123-125.

86. Павлушин, A.A. Методика обработки результатов исследования процесса сушки зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Материалы III Международной научно-практической конференции «Технология и продукты здорового питания». - Саратов: ООО Издательство «КУБиК», 2009. - С. 76-80.

87. Павлушин, A.A. Свойства зерна как объекта сушки / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Материалы Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства». - Курск: Издательство Курск. Гос. с.-х. ак., 2010. Часть 3. - С. 129-132.

88. Павлушин, A.A. Анализ существующих сушильных камер зерносушилок / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Материалы Международной научно-практической конференции «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих, инновационных технологий». - Волгоград: ВГСХА., 2010. Том 2. - С. 196-199.

89. Павлушин, A.A. Критерии подобия и моделирование процесса сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля, С.А. Сутягин // Материалы Международной научно-практической конференции «Наука о проблемах инновационного развития АПК». - Великие Луки: РИО ВГСХА., 2010. - С. 103-106.

90. Павлушин, A.A. Реализация процессов тепловой обработки сыпучих сельскохозяйственных материалов в установках контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Материалы XLIX Международной научно-практической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству». - Челябинск: ЧГАА, 2010. Часть 2. - С. 255-258.

91. Павлушин, A.A. Интенсификация процессов сушки зерна применением установок комбинированного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, Г.В. Карпенко // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования». - Ульяновск: ГСХА, 2010. Том Ш. - С. 45-48.

92. Павлушин, A.A. Особенности конвективной и кондуктивной сушки зерна / В.II. Курдюмов, A.A. Пав-лушин, И.Н. Зозуля, С.А. Сутягин // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования». - Ульяновск: ГСХА, 2010. Том III. - С. 103-107.

93. Павлушин, A.A. Интенсификация процесса тепловой обработки сыпучих сельскохозяйственных материалов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, И.Н. Зозуля, С.А. Сутягин // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования». - Ульяновск: ГСХА, 2010. Том III.-С. 126-129.

94. Павлушин, A.A. Интенсификация тепловой обработки сыпучих сельскохозяйственных продуктов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, И.Н. Зозуля // Материалы Международной научно-практической конференции «Интеграция науки, образования и бизнеса для обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации». - Пос. Персиановский: Донской ГАУ, 2010. Том III. - С. 108-110.

95. Павлушин, A.A. Научные основы сушки сыпучих материалов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Материалы III Международной научно-практической конференции «Молодёжь и наука XXI века». -Ульяновск: ГСХА, 2010. Том IV. - С. 62-65.

96. Павлушин, A.A. Анализ способов тепловой обработки сыпучих продуктов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, И.Н. Зозуля // Сборник научных статей Международной научно-практической конференции «Инновационному развитию АПК - научное обеспечение». - Пермь: ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2010. С. 288-291.

97. Павлушин, A.A. Особенности сушки материалов в зависимости от форм связи с ним влаги / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Материалы Международной научно-практической конференции «Ва-виловские чтения - 2010». - Саратов: Изд-во КУБИК, 2010. Том 3. - С. 313-315.

98. Павлушин, A.A. Механизм процесса сушки капиллярно-пористых тел при контактном и конвективном способах / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, М.В. Ильина // Материалы L Международной научно-практической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству». - Челябинск: ЧГАА, 2011. Ч. IV.-C. 86-90.

99. Павлушин, A.A. Аспекты совершенствования технологии сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Материалы L Международной научно-практической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству». - Челябинск: ЧГАА, 2011. Ч. IV. - С. 86-90.

100. Павлушин, A.A. Применение тепловой обработки зерна в кормопроизводстве / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, В.Г. Артемьев, И.Н. Зозуля, С.А. Сутягин //Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения профессора Кобы В.Г. - Саратов: Издательство «КУБиК», 2011.-С. 93-94.

101. Павлушин, A.A. К вопросу о травмировании зерна при тепловой обработке в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, Е.В. Сельков // Научное обеспечение развития АПК в современных условиях: материалы Всероссийской научн. - практ. конф. В 3 т. Т. 3 / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011. - С. 31-34.

102. Павлушин, A.A. К вопросу о продолжительности сушки / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Материалы III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Ульяновск: ГСХА, 2011, т. II. - С. 290-292.

103. Павлушин, A.A. Материальный и тепловой балансы зерносушилки / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Материалы III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Ульяновск: ГСХА, 2011,т. II.-С. 292-294.

104. Павлушин, A.A. Особенности системного анализа и моделирования процессов сушки зерна и зерносу-шильных установок / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Материалы III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Ульяновск: ГСХА, 2011, т. II. - С. 294-298.

105. Павлушин, A.A. К вопросу о равномерности движения рабочего органа при сушке зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Материалы III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Ульяновск: ГСХА, 2011, т. II. - С. 298-302.

106. Павлушин, A.A. Повышение качества тепловой обработки зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, М.В. Ильина // Материалы Международной научно-практической конференции «Энергоэффективность технологий и средств механизации в АПК» / Саранск: Издательство Мордовского университета, 2011. -С. 164-168.

107. Павлушин, A.A. Силы, действующие на зерна, в сушильной установке контактного типа со скребковым рабочим органом / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, К.В. Шлёнкин, С.А. Сутягин // Материалы Международной научно-практической конференции «Энергоэффективность технологий и средств механизации в АПК» / Саранск: Издательство Мордовского университета, 2011. - С. 164-168.

108. Павлушин, A.A. Разработка энергосберегающих экологически безопасных средств механизации для тепловой обработки сыпучих сельскохозяйственных материалов / A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Сборник работ инновационных проектов молодых учёных по результатам Всероссийского Конкурса «Инновационный потенциал молодёжи 2012»: в 5 ч. / Ч. 3 - Ульяновск: ООО «Колор-Принт», 2011. - С. 449-456.

109. Павлушин, A.A. Особенности проектирования зерносушильных установок контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству», посвященной 80-летию ФГБОУ ВПО ЧГСХА. - Чебоксары: ЧГСХА, 2011. - Часть 2. - С. 76-79.

110. Павлушин, A.A. Повышение эффективности процесса сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв, Д.В. Нестерова // Материалы международной заочной научно-практической конференции «Инновации в науке». Часть 1. (11 апреля 2012 г.); Новосибирск: Изд. «Сибирская ассоциация консультантов», 2012. - С. 89-93.

111. Павлушин, A.A. Аспекты проектирования установок контактного типа для сушки и тепловой обработки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв, Д.В. Нестерова // М.: Молодой учёный, 2012. -№ 5. -С. 53-55.

112. Павлушин, A.A. Аспекты тепловой обработки зерна в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Материалы LI международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» / под ред. д.т.н., проф. Н.С. Сергеева. - Челябинск: ЧГАА, 2012. - Ч. IV. - С. 111-114.

113. Павлушин, A.A. Автоматизация тепловой обработки сыпучих материалов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Материалы LI международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» / под ред. д.т.н., проф. Н.С. Сергеева. - Челябинск: ЧГАА, 2012. -Ч. III. - С. 104-106.

114. Павлушин, A.A. Совершенствование процесса сушки зерна на основе разработки установки контактного типа / A.A. Павлушин II Научное и инновационное обеспечение модернизации АПК России: сборник трудов ВСМУиС. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2012. - С. 56-59.

115. Павлушин, A.A. Особенности механизма тепловлагообмена в процессе сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Сборник статей XI Международного научно-практического семинара «Ресурсосберегающие технологии при хранении и переработке сельскохозяйственной продукции». -Орёл: издательство Орёл ГАУ, 2012. - С. 117-121.

116. Павлушин, A.A. К вопросу о распределении теплоты по толщине греющей пластины в установке контактного типа I В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Сборник статей XI Международного научно-практического семинара «Ресурсосберегающие технологии при хранении и переработке сельскохозяйственной продукции». - Орёл: издательство Орёл ГАУ, 2012. - С. 121-124.

117. Павлушин, A.A. Некоторые вопросы оптимизации процесса сушки зерна I В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, К.В. Шлёнкин, С.А. Сутягин // Сборник статей XI Международного научно-практического семинара «Ресурсосберегающие технологии при хранении и переработке сельскохозяйственной продукции». - Орёл: издательство Орёл ГАУ, 2012.-С. 124-128.

118. Павлушин, A.A. Энергозатраты на процесс сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // М.: Вестник ВИЭСХ, 2012. № 2 (7). - С.52-55.

119. Павлушин, A.A. Тепловая обработка зерна при подготовке комбикорма для поросят / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // М.: Вестник ВНИИМЖ, 2012. - № 3. - С. 102-107.

120. Павлушин, A.A. Оптимизация толщины слоя теплоизоляции в установке контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции», посвященной памяти профессора С.А. Лапшина, Саранск: Издательство Мордовского университета, 2012. - С. 444-446.

121. Павлушин, A.A. О влиянии параметров установки контактного типа на сушку зерна / В.И. Курдюмов,

A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, Е.В. Сельков, Д.В. Нестерова // Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции», посвящённой памяти профессора С.А. Лапшина, Саранск: Издательство Мордовского университета, 2012. - С. 450-453.

122. Павлушин, A.A. Повышение эффективности сушки зерна при контактном способе передачи теплоты /

B.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции», посвящённой памяти профессора С.А. Лапшина, Саранск: Издательство Мордовского университета, 2012. - С. 444-446.

123. Павлушин, A.A. Обеспечение безопасности труда при сушке зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Ульяновск: ГСХА, 2012, т. II. - С. 152-157.

124. Павлушин, A.A. Улучшение охраны труда работников комбикормового производства / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» I Ульяновск: ГСХА, 2012, т. II. - С. 157-159.

125. Павлушин, A.A. Особенности испарения влаги с поверхности зерна при его контактной сушке I В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Улья-

новск: ГСХА, 2012, т. И. - С. 84-89.

126. Павлушин, A.A. Аспекты определения интенсивности сушки / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Ульяновск: ГСХА, 2012, т. II - С. 74-80.

127. Павлушин, A.A. Энергосберегающая технология и средства механизации процессов тепловой обработки сыпучих сельскохозяйственных материалов / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Итоги диссертационных исследований. Том 3. - Материалы IV Всероссийского конкурса молодых учёных -M.: РАН, 2012.-С. 89-94.

128. Павлушин, A.A. Особенности сушки зерна в элементарном слое / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Роль науки в инновационном развитии АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения известного учёного, профессора А.П. Иофинова. - Уфа: Башкирский ГАУ, 2012. - С. 39-41.

129. Павлушин, A.A. О влиянии режимных параметров установки контактного типа на сушку зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин // Роль науки в инновационном развитии АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 80-летию со дня рождения известного учёного, профессора А.П. Иофинова. - Уфа: Башкирский ГАУ, 2012. - С. 41-44.

130. Павлушин, A.A. Об эффективности использования электроэнергии в зерносушилках контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, М.А. Карпенко, A.B. Журавлёв // Материалы 1-ой всероссийской заочной научно-практической конференции «Новые технологии в промышленности и сельском хозяйстве». - Бийск: ООО «Международный центр технологий», 2012. - С. 268-272.

131. Павлушин, A.A. Исследование установки контактного типа в производственных условиях / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв /У Материалы IX Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции», посвящённой 85-летию со дня рождения и памяти профессора С.А. Лапшина. -Саранск: Издательство Мордовского университета, 2013. - Ч. 2. - С. 310-313.

132. Павлушин, A.A. Физическая интерпретация процесса сушки зерна при контактном способе теплопередачи / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, С.А. Сутягин // Материалы IX Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции», посвящённой 85-летию со дня рождения и памяти профессора С.А. Лапшина. - Саранск: Издательство Мордовского университета, 2013. - 4. 2. - С. 337-340.

133. Павлушин, A.A. Особенности охлаждения зерна в зерносушилках контактного типа / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Материалы V Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Ульяновск: ГСХА им. П.А. Столыпина, 2013, т. II. - С. 272-276.

134. Павлушин, A.A. К вопросу о повышении эффективности сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, Д.В. Нестерова У/ Материалы V Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути решения» / Ульяновск: ГСХА им. П.А. Столыпина, 2013, т. II. - С. 276-278.

135. Павлушин, A.A. Энерго-, ресурсосберегающая, экологически безопасная технология и технические средства тепловой обработки зерна / A.A. Павлушин // Материалы работ победителей и лауреатов конкурса молодёжных научно-исследовательских работ / СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2013. - С. 47-48.

136. Павлушин, A.A. Аналитические аспекты тепловлагопереноса при контактной сушке зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, М.А. Карпенко, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Сборник трудов всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Аграрная наука, образование, производство: актуальные вопросы» / Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2013. - С.16-29.

137. Павлушин, A.A. Определение затрат энергии на процесс сушки зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, Г.В. Карпенко, М.А. Карпенко, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Сборник трудов всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Аграрная наука, образование, производство: актуальные вопросы» / Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2013. - С.29-31.

138. Павлушин, A.A. Экспериментальное обоснование эффективности контактного способа передачи теплоты при сушке зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, С.А. Сутягин, A.B. Журавлёв // Наука в центральной России. - Тамбов: ГНУ ВНИИТиН, 2013. 5. - С. 5-11.

139. Павлушин, A.A. Обоснование расхода теплоты при тепловой обработке зерна / В.И. Курдюмов, A.A. Павлушин, A.B. Журавлёв // Материалы 65-й Международной научно-практической конференции «Научное сопровождение инновационного развития агропромышленного комплекса: теория, практика, перспективы» / Рязань: Издательство Рязанского государственного агротехнологического университета, 2014. - Часть 2. - С. 16-19.

140. Павлушин A.A. Определение экспозиции теплового воздействия на зерно в установке контактного типа / Курдюмов В.И., Павлушин A.A., Сутягин С.А. // Сборник научных докладов Международной научно-технической конференции «Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий». - М.: ФГБНУ ВИМ, 2014. - С. 270-272.

Подписано в печать «16» марта 2015 г. Усл. печ. л. 2,0.

Формат 60x84 Тираж - 100 экз.

Бумага типогр. Заказ № 27

Гарнитура Times New Roman_

432017, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, дом 1.