автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка технологического процесса и обоснование параметров барабанной зерносушилки с использованием эффекта рециркуляции зерна

На правахрукописи

ВИНОКУРОВ КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БАРАБАННОЙ ЗЕРНОСУШИЛКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭФФЕКТА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ЗЕРНА

Специальность 05.20.01.—Технологии и средства механизации сельского хозяйства.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Седелкин Валентин Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Емелин Борис Николаевич

кандидат технических наук, доцент Казарин Сергей

Николаевич

Ведущая организация:

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока (г. Саратов)

Защита диссертации состоится «26» ноября 2004 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, д. 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан октября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для производителей сельскохозяйственной продукции обеспечение сохранности собранного урожая зерновых культур является большой проблемой. Закладка на хранение зерна повышенной влажности приводит к качественным и количественным потерям зерна из-за самосогревания зерновой массы, развития вредителей хлебных запасов и т. д. Сушка зерна является одной из эффективных технологических операций, позволяющей снизить влажность зерна, повысить его сохранность и качество.

В России в отдельные годы сушке подвергается до 50...60 % валового сбора зерновых культур, маслосемян и кукурузы. На хлебоприемных предприятиях и элеваторах расположено около 3000 зерносушилок, состоящих из более чем 20 типов агрегатов, из которых 40 % работает с рециркуляцией зерна. Они не в состоянии обеспечить просушку сырого зерна в необходимых объемах, многие сушилки физически и морально устарели, что требует их замены или реконструкции.

Значительно сократилось количество барабанных сушилок, т. к. из-за малого съема влаги и повышенных затрат на сушку они не отвечают современным требованиям. К тому же отсутствуют барабанные сушилки, использующие эффект рециркуляции зерна. Применение рециркуляции зерна в барабанных сушилках позволяет сушить зерно с большей начальной влажностью за один пропуск через сушилку и сокращает расходы на этот процесс.

В связи с этим важной и актуальной задачей является совершенствование технологических схем и создание эффективных барабанных сушилок для сушки различных зерновых культур любой влажности и засоренности с применением рециркуляции высушиваемого зерна.

Цель работы. Повышение эффективности сушки зерна пшеницы продовольственного назначения за счет совершенствования технологического процесса, разработки и обоснования параметров барабанной зерносушилки с применением рециркуляции зерна.

Объект исследования. Технологический процесс барабанной сушилки с рециркуляцией высушиваемого зерна.

Методика исследования предусматривает разработку теоретических предпосылок, их экспериментальную проверку в лабораторных и производственных условиях, экономическую оцбн^'ре^льта^отистягедований.

3

'БИБЛИОТЕКА { СПетербАк^I

4

¿тем

Теоретические исследования выполнялись на основе известных положений, законов и методов теории тепломассообмена и теории сушки. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и частными методиками. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики с применением ЭВМ.

Научная новизна; Анализ исследований и классификация барабанных сушилок позволили определить наиболее перспективные направления их совершенствования, в соответствии, с чем разработана конструктивно-технологическая схема барабанной сушилки для зерна пшеницы с применением рециркуляции высушиваемого зерна за счет транспортного средства, расположенного внутри барабана.

Определены условия тепломассообмена при сушке зерна за один пропуск через сушилку и с применением рециркуляции зерна, обеспечивающие заданное снижение влажности зерна пшеницы, повышение его качества и выбор рациональной схемы технологического процесса. Получены кривые сушки при различных режимах технологического процесса, в том числе с применением рециркуляции зерна. Построены эмпирические модели кинетики сушки зерна пшеницы и предложена методика расчета температур нагрева зерна по длине сушильного барабана. В соответствии с выбранным направлением определены рациональные соотношения геометрических параметров барабана, транспортного средства для рециркуляции зерна, обеспечивающие минимальные размерные и массогабаритные характеристики сушилки при оптимальной пропускной способности.

Получены зависимости, характеризующие изменение съема влаги и напряжения объема сушильного барабана по испаренной влаге от температуры теплоносителя на входе в сушилку, коэффициента рециркуляции зерна и начальной влажности зерна пшеницы.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Проведенные исследования позволили теоретически обосновать и практически реализовать конструктивно-технологическую схему барабанной зерносушилки с рециркуляцией зерна, защищенную патентом РФ на изобретение № 2216700. Исследования и их результаты служат основанием для создания и совершенствования сушильных установок барабанного типа для зерна пшеницы с применением его рециркуляции и могут быть использованы

научными организациями и промышленными предприятиями в качестве рекомендаций при разработке и изготовлении новой сушильной техники. Внедрение барабанной сушилки с применением рециркуляции зерна позволило получить годовой экономический эффект в размере 165379 руб.

Апробация. Результаты исследований по данной теме докладывались на научной конференции профессорско-преподавательского состава Саратовского государственного технического университета в 2001 году, на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова в период 2002.. .2003 г.г., на международной научно-практической конференции «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» в Воронежском государственном аграрном университете им. К.Д. Глинки в 2003 году, на научной конференции «Современные научные и информационные технологии» в Технологическом институте СГТУ в 2003 году, на расширенном заседании кафедры «Сельскохозяйственные машины» СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2004 году.

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 13 научных работ общим объемом 7,5 печатных листа, из них лично автору принадлежат 3,2 п. л., в том числе 5 работ в центральной печати, а также одно описание к патенту РФ № 2216700.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 201 странице машинописного текста, содержит 20 таблиц, 51 рисунок и 7 приложений. Список используемой литературы включает 123 наименования, из них 4 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность выполненной работы и изложены основные научные положения, которые выносятся на защиту.

На защиту выносятся:

- конструктивно-технологическая схема барабанной зерносушилки с применением рециркуляции зерна;

- кинетические закономерности обезвоживания зерна пшеницы в барабанной сушилке;

- аналитические выражения по определению пропускной способности и параметров барабанной зерносушилки;

- математические модели, описывающие влияние режимных параметров сушилки на съем влаги и напряжение барабана по испаренной влаге.

В первой главе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования» содержится аналитический обзор барабанных сушилок, приводится классификация сушильной техники с вращающимся барабаном. Обоснована необходимость совершенствования технологических схем и конструкций существующих барабанных зерносушилок путем интенсификации процессов тепломассобмена за счет конструктивных особенностей барабанов и применения рециркуляции зерна.

Основой анализа общих принципов исследований по теме диссертационной работы являются работы А.В. Лыкова, П.Д. Лебедева, А.С. Гинзбурга, ПК. Филоненко, В.А Резчикова, А.Г. Темкина, В.И. Муштаева, В.М. Ульянова, В.И. Анискина, А. Вильера. В последующих работах И.Т. Кретова, СТ. Антипова, В.Я. Валуйского, В.Н. Меснянкина и других, были выявлены закономерности сушки зерна пшеницы в барабанных сушилках с плотным движущимся слоем и сушилках с подъемно-лопастной системой, получены оптимальные значения режимных и конструктивных параметров, намечены пути интенсификации процессов сушки и снижения энергоемкости.

Исходя из результатов анализа, проведенного в соответствии с целью, поставленной в диссертационной работе, сформулированы следующие задачи исследований:

- разработать и обосновать конструктивно-технологическую схему барабанной сушилки с применением рециркуляции высушиваемого зерна на основе анализа научно-исследовательских работ и патентного поиска; '

- определить кинетические закономерности обезвоживания зерна пшеницы при сушке в обычном режиме и с рециркуляцией зерна, получить аналитические выражения для определения основных параметров и пропускной способности сушилки;

- экспериментально исследовать рабочий процесс барабанной сушилки и на основе этого обосновать оптимальные конструктивные и режимные параметры сушилки;

- провести производственные испытания барабанной зерносушилки и определить её экономическую эффективность.

Во второй главе «Теоретическое исследование конструктивно -технологических параметров барабанной сушилки и кинетических закономерностей обезвоживания зерна пшеницы» приводится

технологическая схема барабанной рециркуляционной зерносушилки и анализ закономерностей обезвоживания, определяются выражения для получения оптимальных геометрических параметров барабана.

Барабанная зерносушилка (рис. 1) содержит размещенный в теплоизолированном корпусе 1 перфорированный барабан 2, состоящий из секторов с карманами 3 и наклонными профилями. Барабан разделен перегородками на зоны нагрева 4 и охлаждения 5. Транспортное средство 6 установлено по оси барабана и жестко закреплено на его перегородках. В сушилке имеются загрузочное устройство сырого зерна 7, патрубки подачи 8 и отвода 9 сушильного агента, сборник 10 для высушенного зерна, механизм для открывания заслонок карманов 11 и привод барабана 12.

Сушилка работает следующим образом. Сырое зерно подается через загрузочное устройство 7 и направляется в карманы 3 барабана 2. При вращении барабана заполнение карманов происходит последовательно по его

Т—.= 1401с = 413К Т„й=65°С = 338К Т..1 = 35^ = 308К

Рис 1. Схема барабанной зерносушилки: 1 - корпус, 2 - перфорированный барабан, 3 — карман, 4 — зона нагрева, 5 - зона охлаждения,

6 — транспортное средство для рециркуляции зерна, 7 — механизм загрузки зерна, 8,9 — патрубки подачи и отвода сушильного агента, 10 — механизм выгрузки высушенного зерна, 11 - механизм открывания заслонок карманов, 12 — привод барабана.

окружности и одновременно во всех секторах. Перемещение зерна по длине барабана происходит за счет применения наклонных профилей, по которым при вращении барабана пересыпается зерно, перемещаясь из кармана в карман

вдоль сектора. Нагнетаемый сушильный агент распространяется в зоне нагрева 4 направленными потоками, сформированными перегородками барабана, пронизывая слой зерна, находящийся на перфорированной поверхности в карманах 3. При переходе высушиваемого зерна в зону охлаждения 5, конвекционный контакт происходит с атмосферным воздухом. На выходе из зоны 5 сухое охлажденное зерно попадает в механизм выгрузки 10.

При соответствии конечной влажности зерна требуемым параметрам сушилка работает по описанному выше режиму. Если влажность зерна на выходе из сушилки выше заданных значений, то включаеюя режим рециркуляции. С помощью механизма 11 открываются заслонки карманов, находящихся на выходе зоны нагрева 4. Часть просушенного зерна попадает в транспортное средство 6 и перемещается им к патрубку загрузки сырого зерна на вход зоны нагрева 4, где смешивается с сырым зерном. Получившаяся смесь распределяется по карманам 3 барабана 2 и направляется на сушку. Пройдя зону нагрева 4, часть просушенного зерна вновь направляется на рециркуляцию, а оставшаяся часть зерна в карманах 3 барабана 2 проходит зону охлаждения 5 и выводится из сушилки. Количество рециркулирующего зерна и коэффициент рециркуляции зерна зависят от степени открытия заслонок карманов.

На начальном этапе определения кинетических закономерностей характеризовали продолжительность процесса сушки периодом падающей скорости сушки. В периоде падающей скорости интенсивность сушки ^ и интенсивность теплообмена дп непрерывно уменьшаются с течением времени. Изменение интенсивности сушки происходит по сложной закономерности, определяемой формой связи влаги с материалом и механизмом перемещения влаги внутри высушиваемого зерна.

Дифференциальные уравнения переноса тепла и влаги, сформулированные А.В. Лыковым, в общем виде отображают физические законы процесса сушки. Однако практически осуществить их аналитическое решение не представляется возможным, так как коэффициенты диффузии влаги, температуропроводности и термодинамические параметры влагопереноса являются переменными величинами, находящимися в сложной, часто неопределенной зависимости от переменных в процессе сушки температуры и влагосодержания материала. Для зерна пшеницы они усложняются непостоянством состава, строением тканей зерна, различием

видов и сортов, степенью зрелости, климатическими и почвенными условиями выращивания, а также режимами сушки. Для решения этих уравнений требуется вносить в условия однозначности упрощающие допущения и результаты будут только приближенными.

Поэтому целесообразнее, на наш взгляд, пользоваться методами расчета процесса сушки с экспериментальным определением необходимых коэффициентов. Это направление основывается на интерпретации экспериментальных данных с помощью эмпирических формул и сравнительно простых дифференциальных уравнений.

При сушке зерна за один проход процесс подбора эмпирической модели кинетики сушки для установленной из опыта функциональной зависимости W = Г (Т, т) разбивался на две части: сначала выбирался вид формулы, а затем определялись численные значения параметров, для которых приближение к данной функции оказывалось наилучшим. При сушке в режиме рециркуляции зерна зависимость имела вид:

где W - текущая влажность зерна, %; Т - температура теплоносителя на входе в сушилку, К; £ - степень заполнения барабана; т - текущая продолжительность сушки, мин; ц - коэффициент рециркуляции, характеризует, какое количество зерна направляется на рециркуляцию, определяли по выражению:

+ 0)

где Ур — объем рециркулируемого зерна, м3; Ус — объем сырого зерна,

3

поступающего в сушилку, м .

В качестве аппроксимирующей функции было использовано экспоненциальное уравнение:

^-\Ур)/(\Ун-,^р) = ехр(-кт), (2)

где Wp - равновесная влажность зерна, %; - начальная влажность зерна, %; к — коэффициентсушки.

Эмпирическая модель кинетики сушки зерна пшеницы при его однократном пропуске через сушилку представлена нами в следующем виде:

СК-^УСНн-Ъ^^ехЖ-кГЧ^т), (3)

где т, 8 — параметры модели.

Эмпирическая модель кинетики сушки при применении рециркуляции зерна имела вид:

- УРУ - >Ур) = ехр(-к Т пр V "0, (4)

где р — параметр модели.

Для вычисления параметров рассматриваемых моделей: к, т, 8, р был использован метод наименьших квадратов, который, как известно, дает наилучшие оценки коэффициентов в линейных моделях.

Сначала была проведена линеаризация показательной функции. С этой целью дважды прологарифмировали левую и правую части и получили равенство вида:

1п(-1п(\У->Ур)/(\Ун -\Ур) = 1п(к) + т1пТ + р1п(£) + 1п(т). (5)

После введения соответствующих новых обозначений

у = 1пНп^^р)/(\У-\Ун)-1п(т), (6)

получили линейную зависимость по оцениваемым коэффициентам:

у = к0 +шх, + рх2. (8)

Для отыскания неизвестных коэффициентов по методу наименьших квадратов составили функционал:

Б(к0,ш,р) = ]Г(у-к0-шх1-рх2)2. (9)

Чтобы найти минимум данного функционала, вычислили частные производные по неизвестным коэффициентам и приравняли их к нулю.

В результате была получена следующая система нормальных уравнений:

■ =коЕх1+т2х1!+рЕх1х2 • (10)

,1ух2 = к0£х2 +т^х1х2 +р£х2

Здесь суммирование ведется по всем проведенным измерениям, а N — это число проведенных измерений.

Подставив экспериментальные данные и решив систему, получили достоверные оценки неизвестных параметров, и рассматриваемая зависимость для сушки зерна за один проход приняла следующий вид:

После аналогичных преобразований зависимость при сушке с рециркуляцией зерна запишется в виде:

В процессе решения поставленной задачи была проведена проверка

гипотезы об адекватности построенных моделей, то есть об их соответствии эмпирическим данным.

Исходя из выявленных закономерностей сушки и прогрева зерна в барабанной рециркуляционной сушилке, наиболее целесообразно осуществлять технологический процесс сушки при максимально возможных температурах теплоносителя, которые обеспечивают сохранение качественных показателей высушиваемого зерна. При этом в каждом из карманов сушильного барабана по всей длине установки должны соблюдаться требуемые соотношения температуры и влажности зерна.

Для определения температур нагрева зерна пшеницы в барабанной сушилке использовано уравнение теплового баланса, предложенное СТ. Антиповым:

(13)

где р3(\У,т) - насыпная плотность з е щ/н а а* - объемный коэффициент теплообмена, кДж/с-м3-К; г - удельная теплота испарения, кДж/кг; с3С№,т) — теплоемкость зерна, кДж/кг-К; ТзС^т) - температура нагрева зерна, К.

Проинтегрировав левую и правую части уравнения (13), задавшись постоянным шагом дискретизации процесса по времени и разбивая весь процесс сушки на 1 = (1, ..К) количество интервалов получили выражение:

Ввели допущения. Считали, что температура зерна на бесконечно малом интервале времени не изменяется, т. е.

г

1

Т3 = 31-1

- 1тз(\У,т)с1т,

11-1

и прогнозировали температуру нагрева зерна на каждом последующем интервале времени с помощью ограничений, накладываемых на допустимую область термовлажностных условий для слоя зерна в следующем виде: В общем виде ограничение записывалось как:

Т, = Т0-ЧЛУ, (16)

где Т0 , Я - эмпирические коэффициенты ограничения.

При сушке зерна за один пропуск через сушилку (Т0 = 356, ц = 271):

Тз; =356-271 /100). (17)

При сушке в режиме рециркуляции зерна

Т* = 348 -167 /100). (18)

Данные ограничения были получены после обработки температурных кривых связывающих допустимую температуру нагрева зерна с его влажностью.

После необходимых подстановок и преобразований получены следующие уравнения для определения температур нагрева зерна.

Для сушки с однократным пропуском зерна через сушилку:

Выражение (20) отличается от (19) наличием коэффициента рециркуляции зерна, значением параметра степени заполнения барабана в зоне нагрева (£) за счет дополнительного объема рециркулирующего зерна, видом ограничения допустимой области термовлажностных условий и значениями параметров моделей т, 8, р, каждый из которых определяет степень влияния Т,

Т| на величину влажности ^ Проведенная проверка полученных уравнений показала удовлетворительное схождение расчетных данных с экспериментальными.

Определение основных параметров барабана разработанной сушилки (рис. 1, рис. 2) производили по выражениям.

Для внутреннего диаметра барабана выражение имело вид:

2-д.тс

(21)

Рис. 2. Схема сектора барабана сушилки: 1 — внутренний карман, 2 - внешний карман, 3 -наклонный профиль

Ь-Ы-Ь-р-Бша соэа

где - внутренний диаметр барабана, м; -производительность сушилки, - время

сушки зерна, с; Ь - длина барабана, м; р -насыпная плотность зерна, - половина

угла между образующими сектора; Ъ - высота внутреннего кармана, м; N - количество секторов барабана. Наружный Б2 диаметр барабана определен соотношением:

Р, + 201 + т + х)

сова

где т - высота наклонных профилей, м; х - высота внешнего кармана, м. Выражение для определения высоты внешнего кармана х имело вид:

(23)

Время пребывания зерна в барабане зависит от длины барабана, глубины кармана вдоль его оси, частоты вращения барабана и определялось как:

°2 ="

(22)

Тпр"Мп'

(24)

глубина кармана вдоль оси

где п — частота вращения барабана, с" ; М барабана, м.

Выражение для определения пропускной способности сушилки с нашей точки зрения можно определить по выражению:

0 = ^рпМ(Р22-Р2|)5та (25)

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных

исследований» описывается программа и методика проведения исследований, экспериментальная установка (рис. 3), а также методика отбора проб и обработки экспериментальных данных.

Программой исследований было предусмотрено проведение лабораторных и производственных испытаний барабанной сушилки. В задачу экспериментальных исследований входила проверка теоретических положений, а также обоснование оптимальных режимов работы и конструктивных параметров барабанной установки при сушке зерна пшеницы продовольственного назначения с нормальной клейковиной (ИДК 45...75 ед).

Рис 3. Схема экспериментальной установки: 1 - теплогенератор, 2 - рама, 3 - барабан. 4 - воздухоподводящий короб с перегородками, 5,6 - патрубки подачи и отвода теплоносителя, 7,8 - механизмы загрузки и выгрузки зерна, 9 -гибкие метеллорукава, 10 - карман, 11,- наклонный профиль, 12 - перфорированные стенки, 13 - бандаж, 14 - привод, 15 - вытяжной вентилятор.

Критериями оптимизации были выбраны два показателя: съем влаги при сушке зерна пшеницы и напряжение объема сушильного барабана по

испаренной влаге А (кг/(ч-м3)). Лабораторные исследования качественных показателей и определение влажности зерна до и после сушки, проводились в отраслевой лаборатории «Пищелаб» ТИ СГТУ и производственно-технологической лаборатории «Саратовского комбината хлебопродуктов».

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты экспериментальных исследований сушки зерна пшеницы в барабанной сушилке при однократном пропуске зерна и при работе

в режиме рециркуляции зерна. Представлены результаты оптимизации технологических, конструктивно-режимных параметров барабанной сушилки.

Лабораторные исследования проводились с использованием теории многофакторного планирования и включали в себя два этана, которые были основаны на применении центрального композиционного ротатабельного униформпланирования.

На первом этапе сушку производили за один пропуск зерна через установку. Для обработки полученных данных был реализован двухфакторный план 2г. Зависимость съема влаги от факторов входной информации: температуры теплоносителя на входе в сушилку Т (К), и начальной влажности зерна пшеницы W„ (%) описывается уравнением:

у = 5,94 + 0,602 X] - ОД73 Х2 - 0,133 X) Х2 - 0,390 X!2- 0,513 Х22 . (26) Графическая интерпретация полученного уравнения регрессии представлена на (рис. 4).

По результатам второго этапа исследований (сушка с рециркуляцией зерна) установлено влияние факторов входной информации: температуры теплоносителя на входе в сушилку Т (К), коэффициента рециркуляции зерна ц и начальной влажности зерна пшеницы (%) на выбранные показатели критериев оптимизации

Уравнение регрессии для съема влаги при сушке с рециркуляцией зерна имеет вид:

у = 8,034 + 0,759 X, + 0,644 Х2 - 0,268 Х3 - 0,171 X, Х2 -- 0,114 X, Х3 - 0,148 Х2 Х3- 0,412 X,2- 0,359 Х22 -0,338 Х32 , (27)

где - факторы, приведенные в кодированной форме.

Для напряжения объема сушильного барабана по испаренной влаге при сушке с рециркуляцией зерна получено следующее уравнение регрессии: у = 47,766 + 4,198 X, + 3,552 Х2 - 1,018 X, Х2 - 0,475 X, Х3 -

Графически поверхности отклика, полученные в ходе математической обработки уравнения (27) представлены на (рис 5...7).

Из анализа двумерных сечений видно, что увеличение температуры теплоносителя на входе в сушилку и коэффициента рециркуляции зерна приводит к росту значений съема влаги и уменьшению конечной влажности зерна, за счет перераспределения тепла и влаги по всей массе между сырым и

Рис. 4 Зависимость съема влаги от температуры теплоносителя на входе в сушилку (ХО и начальной влажности зерна пшеницы (Хг). Сушка зерна за один пропуск.

Рис. 5 Зависимость съема влаги от температуры теплоносителя на входе в сушилку (X)) и начальной влажности зерна пшеницы (Хз). Сушка в режиме рециркуляции зерна.

Рис. 6. Зависимость съема влаги от температуры теплоносителя на входе в сушилку (Х1) и коэффициента рециркуляции зерна (Х) Сушка в режиме рециркуляции зерна.

Рис. 7. Зависимость съема влаги от коэффициента рециркуляции зерна (Х2) и начальной влажности зерна пшеницы (Хз). Сушка в режиме рециркуляции зерна.

рециркулирующим зерном. Все это приводит к увеличению температуры зерновой массы, идущей на сушку, и интенсификации процесса испарения влаги из зерна. При этом, несмотря на увеличение температуры зерна, загружаемого в барабан, до значений З08...31О К, температура зерна на выходе из зоны нагрева не превышала стандартных показателей 323...325 К и не наблюдалось ухудшения качества зерна после сушки.

Увеличение начальной влажности зерна \¥н > 22% во всех случаях приводит к уменьшению съема влаги и увеличению конечной влажности зерна.

При увеличении начальной температуры теплоносителя Т выше значений

435 К происходит уменьшение съема влаги, из-за частичного закрытия капилляров в зерне и большого градиента температур в поверхностном слое, при котором влага подводилась к поверхности зерна с меньшей интенсивностью.

При уменьшении начальной температуры теплоносителя происходит уменьшение по съему влаги и повышение конечной влажности зерна, так как снижается интенсивность сушки и испарения влаги из зерна.

Увеличение коэффициента рециркуляции зерна (г] > 0,45) при значениях температуры теплоносителя на входе в сушилку Т = 420...428 К вызывает рост значений оптимизируемого параметра. При уменьшении коэффициента рециркуляции зерна происходит уменьшение съема влаги при сушке и

увеличение конечной влажности зерна.

Анализ двумерных сечений (рис.5...7) позволяет сделать вывод, что с точки зрения выбранного критерия оптимизации существуют

оптимальные границы исследуемых факторов, которые лежат в интервалах значений температуры теплоносителя на входе в сушилку (Т = 422...426 К); коэффициента рециркуляции зерна и начальной влажности

зерна пшеницы

Поверхности отклика для оптимизируемого параметра напряжения объема сушильного барабана по испаренной влаге представлены на (рис. 8.. .9).

Из анализа двумерных сечений видно, что увеличение коэффициента рециркуляции зерна интенсифицирует процесс сушки и приводит к росту значений напряжения объема сушильного барабана по испаренной влаге. Увеличение или уменьшение значений фактора начальной влажности зерна относительно интервала 19... 22% приводит к уменьшению значений напряжения. Как видно фактор начальной влажности зерна оказывает незначительное влияние на оптимизируемый параметр, наибольшее значение напряжения достигается при начальной влажности 21.. .22 %.

Увеличение коэффициента рециркуляции зерна приводит к

увеличению напряжения по испаренной влаге за счет более равномерного прогрева зерновой массы, перераспределения влаги в зерне и увеличения температуры смеси сырого и рециркулирующего зерна загружаемого в сушильный барабан. При этом тепло теплоносителя в основном расходуется не на прогрев зерна, а на испарение из него влаги.

Рис. 8. Зависимость напряжения объема сушильного барабана по испаренной влаге от коэффициента рециркуляции зерна (Х2) и начальной влажности зерна пшеницы (Х3). Сушка в режиме рециркуляции зерна.

Рис. 9. Зависимость напряжения объема сушильного барабана по испаренной влаге от

температуры теплоносителя на входе в сушилку и начальной влажности зерна (Хз). Сушка в режиме рециркуляции зерна.

Уменьшение коэффициента рециркуляции зерна (т|<0,45) ведет к уменьшению температуры зерновой массы и интенсивности перераспределения влаги в смеси сырого и рециркулирующего зерна, за счет чего меньшее количество тепла идет на испарение влаги и происходит уменьшение параметра влагонапряжения.

Рассмотрение уравнения регрессии (28) позволяет сделать вывод о том, что с точки зрения выбранного критерия оптимизации существуют оптимальные границы исследуемых факторов, которые лежат в интервалах значений температуры теплоносителя на входе в сушилку (Т = 420...425 К), коэффициента рециркуляции зерна (т) = 0,5...0,6) и начальной влажности зерна пшеницы (\УН = 21.. .22%).

При сравнении зависимостей для сушки зерна за один пропуск через сушилку и в режиме рециркуляции зерна, можно сделать следующие выводы. Сушка с рециркуляцией зерна производится при меньшей температуре теплоносителя на входе в сушилку (сушка за один пропуск зерна Т = 432...436 К, сушка с рециркуляцией зерна Т = 420...425 К), что позволит сократить расходы на сушку. При сушке с рециркуляцией зерна происходит увеличение съема влаги до = 8,0...8,5% (при сушке за один пропуск зерна = 6,0...6,2%), что позволяет сушить зерно с большей начальной влажностью

В ходе экспериментальных исследований установлено также, что

повышение степени заполнения барабана при сушке зерна за один проход приводит к уменьшению скорости сушки и интенсивности нагрева зерна.

Полученные при проведении опытов экспериментальные кривые сушки (рис. 10 а, б) показывают, что весь процесс протекает в периоде падающей скорости. Отсутствие периода постоянной скорости сушки говорит о том, что интенсивность диффузии влаги значительно меньше интенсивности влагообмена. Кривые имеют одинаковый характер, это означает, что процесс протекает при постепенном уменьшении скорости испарения влаги и интенсивном возрастании температуры нагрева зерна до допустимых значений, т. е. при сушке зерна пшеницы в барабанной сушилке темпы роста нагрева

ТГ,%' 20 18

16 %

12

0 4 8 12 14 т, мин 0 4 8 12 14 % мин

а б

Рис. 10. Экспериментальные кривые сушки зерна пшеницы при различных температурах теплоносителя на входе в сушилку: а - при одном пропуске зерна через сушилку: Т,К: 1 -415,2-428; 3-438; Ш,, =20%, 4=0,25; б - при сушке с рециркуляцией зерна: Т,К: 1 -401; 2-413; 3-425; = 22%, 4 = 0,35.

зерна опережают скорость его сушки. Изменение режима сушки, независимо от наличия рециркуляции зерна, оказывает влияние на интенсивность нагрева и испарения влаги из зерна, характер же кривых остается неизменным.

В пятой главе «Технико-экономическая оценка результатов исследований» представлены результаты производственных испытаний и приведен расчет технико-экономических показателей барабанной сушилки с рециркуляцией высушиваемого зерна. Производственная проверка результатов исследования барабанной зерносушилки проводилась на базе ООО «Энтраст» (г. Энгельс). Сушилка была включена в линию по предварительной обработке зерна перед закладкой на хранение. В процессе работы обеспечивалось требуемое снижение влажности зерна пшеницы за один пропуск через сушилку

и при сушке в режиме рециркуляции зерна при заданной производительности сушилки. Общая потребляемая мощность электроприводов сушилки составила 23 кВт. Напряжение сушильного барабана по испаренной влаге при сушке за один пропуск зерна - при сушке с рециркуляцией зерна - 49,4

кг/(ч- м3).

Полученные результаты исследований позволили принять решение о подготовке серийного производства сушилки на ООО «Энтраст» (г. Энгельс Саратовской области).

Основные результаты определения экономической - эффективности отмечены в общих выводах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

На основании результатов исследований можно сделать следующие выводы.

1. Анализ состояния сушильной техники показал, что количество просушиваемого зерна значительно уменьшилось за счет уменьшения количества зерносушилок. Многие зерносушилки находятся в нерабочем состоянии и практически отсутствуют малогабаритные мобильные сушилки для использования в условиях небольших хозяйств и на предприятиях малой и средней мощности.

2. Установлено, что для рециркуляционной сушки зерна пшеницы, имеющего высокую начальную влажность, наилучшим образом соответствует новая конструктивно-технологическая схема барабанной сушилки (Патент РФ № 2216700).

3. Разработаны эмпирические модели кинетики сушки зерна пшеницы во вращающемся барабане при однократном пропуске зерна и для режима работы с рециркуляцией зерна. Модели учитывают весь процесс в периоде падающей скорости сушки и включают в свою структуру основные управляющие параметры (температуру теплоносителя, коэффициент рециркуляции зерна, величину степени заполнения барабана), возмущающее воздействие со стороны изменения начальной влажности зерна и влияние всех исследуемых факторов на влажность зерна во времени.

4. Предложен метод расчета среднеинтегральных температур нагрева зерна пшеницы в барабанной сушилке при сушке за один пропуск и с рециркуляцией зерна, основанный на использовании эмпирического уравнения

кинетики влагоудаления и уравнения теплового баланса для слоя зерна, рассматриваемого в дифференциальной форме относительно времени.

5. Получены расчетные формулы для определения основных параметров сушилки, её пропускной способности и времени пребывания зерна в барабане. Определено оптимальное количество и расположение перегородок сушильного барабана, изучены режимы охлаждения зерна после сушки, установлена зависимость изменения температуры теплоносителя на выходе из сушилки от гидродинамической обстановки в слое зерна и угла поворота сушильного барабана при вращении.

6. Наибольшая эффективность сушки достигается при следующих оптимальных режимных параметрах работы барабанной зерносушилки:

- при сушке зерна за один проход: температура теплоносителя на входе в сушилку 433...438 К; начальная влажность зерна пшеницы 19...20%; степень заполнения барабана зерном 0,25;

- при сушке с рециркуляцией зерна: температура теплоносителя на входе в сушилку 420...425 К; начальная влажность зерна пшеницы 21...22%; степень заполнения барабана зерном 0,35.

8. Внедрение барабанной зерносушилки с рециркуляцией зерна позволяет снизить приведенные затраты на 29% и получить годовой экономический эффект 165379 руб. на одну сушилку. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений 3,14 года.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Барабанная сушилка для интенсивной сушки зерна: Информлисток № 26 -2002 / Сарат. ЦНТИ; Сост. С.Н. Никоноров, В.М. Седелкин, В.Г. Кремнев, Г.И. Старшов, К.В. Винокуров. - Саратов, 2002. - 4 с. (0,25/0,05).

2. Передвижная зерносушилка: Информлисток № 1 - 2003 / Сарат. ЦНТИ; Сост. К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, В.М. Седелкин, В.Г. Кремнев, Г.И. Старшов. - Саратов, 2003. - 3 с. (0,187/0,037).

3. Малогабаритная барабанная зерносушилка для интенсивной сушки зерна / К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, В.М. Седелкин, Г.И. Старшов, В.Г. Кремнев; Технол. ин-т Сарат. гос. техн. ун-та. - Энгельс, 2002. - 17 с. - Деп. в ВИНИТИ 29.10.02, № 1864 - В 2002 // РЖ Оборудование пищевой пром-сти. - 2003. - № 5. - 03.05.- 38.63 Деп. (1,03/0,206).

4. Передвижная зерносушилка барабанного типа / К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, В.М. Седелкин, Г.И. Старшов, В.Г. Кремнев; Технол. ин-т Сарат.

гос. техн. ун-та. - Энгельс, 2003. - 18 с. - Деп. в ВИНИТИ 31.03.03, № 574 - В 2003 // Депонированные научные работы. - 2003. - № 5 (375). - б.о. 130 (1,125/0,225).

5. Интенсификация процесса сушки зерна пшеницы в барабанной зерносушилке / К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, В.М. Седелкин, Г.И. Старшов; Технол. ин-т Сарат. гос. техн. ун-та. - Энгельс, 2003. - 20 с. - Деп. в ВИНИТИ 13.10.03, № 1792 - В 2003 // Депонированные научные работы. -2003. - № 12 (382). -б.о. 108 (1,248/0,312).

6. Винокуров К.В. Особенности сушки зерна с неравномерной начальной влажностью на малогабаритной барабанной сушилке / К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, Г.И. Старшов и др. // Материалы Междунар. науч.- практ. конф. «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции», Воронеж, 15-18 апреля 2003 г. - Воронеж: Изд-во ВГАУ, 2003. - Т. 3. - С. 137-140.(0,312/0,104).

7. Старшов Г.И. Загрязнение зерна и возможности его уменьшения / Г.И. Старшов, К.В. Винокуров, В.М. Седелкин // Материалы 2-ой Междунар. науч. конф. «Живые системы и биологическая безопасность населения», Москва, 2223 октября 2003 г. -М.: Изд-во МГУПБ, 2003. - С. 127-129. (0,249/0,083).

8. Никоноров С.Н. Термическая дезинсекция зерна / С.Н. Никоноров, К.В. Винокуров, В.М. Седелкин // Материалы 5-ой Междунар. науч.-техн. конф. «Пища. Экология. Человек», Москва, 22 - 23 октября 2003 г. - М.: Изд-во МГУПБ, 2003. - С. 157-159. (0,231/0,077).

9. Винокуров К.В. Влияние режимных параметров на сушку зерна пшеницы в барабанной зерносушилке / К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, // Материалы 5-ой Междунар. науч.-техн. конф. «Пища. Экология. Человек», Москва, 22 - 23 октября 2003 г. - М.: Изд-во МГУПБ, 2003. - С. 167-168. (0,094/0,047).

10. Винокуров К.В. Исследование режимов сушки зерна пшеницы в барабанной зерносушилке с рециркуляцией зерна / К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, В.М. Седелкин// Материалы науч. конф. «Современные научные и информационные технологии», Саратов, 23 октября 2003 г. - Саратов: Изд-во СГТУ, 2003. - С. 36-38. (0,186/0,062).

11. Пат. 2216700 РФ, МПК 7 Б 26 В 11/02. Сушилка для сыпучих термочувствительных материалов (варианты) / С.Н. Никоноров, В.Г. Кремнев, К.В. Винокуров, В.М. Седелкин, Г.И. Старшов - № 2002107075/06; Заявлено 19.03.2002; Опубл. 20.11.2003, Бюл. № 32. // Изобретения. Полезные модели. -2003.-№32.-С. 550.

12. Теоретическое исследование параметров барабанной сушилки и кинетических закономерностей обезвоживания зерна пшеницы / К.В. Винокуров; Технол. ин-т Сарат. гос. техн. ун-та. - Энгельс, 2004. — 28 с. - Деп. в ВИНИТИ 03.08.04, № 1350-В 2004. (1,75).

13. Винокуров К.В. Повышение эффективности процесса сушки зерна пшеницы в зависимости от конструкции сушильного барабана /К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, В.М. Седелкин // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2004. - № 4. -С. 66-68. (0,5/0,16).

14. Винокуров К.В. Результаты испытаний экспериментальной барабанной сушилки для зерна пшеницы / К.В. Винокуров, С.Н. Никоноров, В.М. Седелкин // Материалы II Междунар. науч.- технич. конф. «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности», Воронеж, 22 - 24 сентября 2004 года. - Воронеж: Изд-во ВГТА, 2004. -Ч. 2. - С. 122-124 (0,186/0,062).

Подписано в печать 15.10.2004 г. Формат 60x84 1/16.Объем 1,0 усл. п. л. Тираж 100 экз. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Заказ 123.

Типография «Саратовский источник» Лиц. ПД № 7-0014 от 29 мая 2000 г. г. Саратов, ул. Университетская, 42, оф. 22 тел.: 520-593

»20 5 79

РНБ Русский фонд

2005-4 22798

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА СУШКИ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Значение сушки зерна пшеницы. Зерно как объект сушки.

1.2. Обзор конструктивно-технологических схем барабанных сушилок.

1.3. Классификация барабанных сушилок.

1.4. Обзор основных исследований времени пребывания зерна в барабане и пропускной способности сушильных установок.

1.5. Выводы.

1.6. Цели и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ И КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

2.1. Обоснование и разработка технологической схемы рециркуляционной сушки зерна пшеницы в барабанной сушилке.

2.2. Конструктивная схема барабанной зерносушилки.

2.3. Исследование процесса тепло- и массопереноса при сушке зерна пшеницы во вращающемся барабане.

2.3.1. Кинетические особенности сушки зерна пшеницы в барабанной зерносушилке.

2.3.2. Построение эмпирической модели кинетики сушки зерна пшеницы.

2.3.3. Обоснование допустимой области термовлажностных условий в слое зерна пшеницы.

2.3.4. Определение среднеинтегральных температур нагрева зерна пшеницы.

2.4. Основные параметры барабанной зерносушилки.

2.4.1. Определение оптимальных конструктивных параметров барабана.

2.5. Пропускная способность зерносушилки и транспортного средства для рециркуляции зерна, мощность на привод барабана.

2.7. Выводы.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика исследований физико-механических свойств, засоренности и качественных показателей зерна пшеницы.

3.2. Методика экспериментальных исследований.

3.2.1. Описание экспериментальной установки.

3.2.2. Порядок проведения исследований.

3.2.3. Методика планирования экспериментальных исследований.

3.2.4. Анализ математической модели.

3.3. Программа и методика проведения производственных испытаний.

3.4. Выводы.

4.РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 4.1 Физико-механические свойства, засоренность и качественные показатели зерна пшеницы.

4.2. Результаты исследований экспериментальной установки.

4.2.1. Результаты исследований при сушке зерна за один пропуск.

4.2.2. Влияние исследуемых факторов на съем влаги при сушке зерна за один пропуск.

4.2.3. Анализ математической модели, описывающей изменение съема влаги при сушке зерна за один пропуск.

4.2.4. Влияние исследуемых факторов на напряжение объема сушильного барабана по испаренной влаге при сушке зерна за один пропуск.

4.2.5. Анализ математической модели, описывающей изменение напряжения объема сушильного барабана по испаренной влаге при сушке зерна за один пропуск.

4.3. Результаты исследований при сушке с рециркуляцией зерна.

4.3.1. Влияние исследуемых факторов на съем влаги при сушке с рециркуляцией зерна.

4.3.2. Анализ математической модели, описывающей изменение съема влаги при сушке с рециркуляцией зерна.

4.3.3. Влияние исследуемых факторов на напряжение объема сушильного барабана по испаренной влаге при сушке с рециркуляцией зерна.

4.3.4. Анализ математической модели, описывающей изменение напряжения объема сушильного барабана по испаренной влаге при сушке с рециркуляцией зерна.

4.4 Экспериментальные кривые сушки зерна пшеницы.

4.5. Влияние количества и расположения перегородок сушильного барабана на параметры работы барабанной зерносушилки.

4.6. Охлаждение зерна в барабанной зерносушилке.

4.7. Изменение температуры теплоносителя на выходе из зерносушилки в зависимости от угла поворота при вращении сушильного барабана.

4.8. Выводы.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСЛЕДОВАНИЙ

5.1. Результаты производственных испытаний.

5.2.Технико-экономическое обоснование барабанной зерносушилки.

5.3 .Выводы.

Для производителей сельскохозяйственной продукции обеспечение сохранности собранного урожая зерновых культур является большой проблемой. Закладка на хранение зерна повышенной влажности приводит к качественным и количественным потерям зерна из-за самосогревания зерновой массы, развития вредителей хлебных запасов и т. д. Сушка зерна является одной из эффективных технологических операций, позволяющей снизить влажность зерна, повысить его сохранность и качество.

В России в отдельные годы сушке подвергается до 50. 60 % валового сбора зерновых культур, маслосемян и кукурузы. На хлебоприемных предприятиях и элеваторах расположено около 3000 зерносушилок, состоящих из более чем 20 типов агрегатов, из которых 40 % работает с рециркуляцией зерна. Они не в состоянии обеспечить просушку сырого зерна в необходимых объемах, многие сушилки физически и морально устарели, что требует их замены или реконструкции [1].

Значительно сократилось количество барабанных сушилок, т. к. из-за малого съема влаги и повышенных затрат на сушку они не отвечают современным требованиям. К тому же отсутствуют барабанные сушилки, использующие эффект рециркуляции зерна. Применение рециркуляции зерна в барабанных сушилках позволяет сушить зерно с большей начальной влажностью за один пропуск через сушилку и сокращает расходы на, этот процесс.

В связи с этим важной и актуальной задачей является совершенствование технологических схем и создание эффективных барабанных, сушилок для сушки различных зерновых культур любой влажности и засоренности с применением рециркуляции высушиваемого зерна.

Целью настоящей работы является повышение эффективности сушки зерна пшеницы продовольственного назначения за счет совершенствования технологического процесса, разработки и обоснования параметров барабанной зерносушилки с применением рециркуляции зерна.

Исследования проводились на кафедре «Машины и аппараты пищевых производств и теплотехники» ТИ СГТУ и в ООО «Энтраст» (г. Энгельс Саратовской области).

В диссертации приведены: теоретические исследования конструктивно-технологических параметров барабанной зерносушилки и кинетические закономерности обезвоживания зерна пшеницы при сушке за один проход и с рециркуляцией зерна; данные экспериментальных исследований по определению оптимальных режимных и конструктивных параметров барабанной зерносушилки при однократном пропуске зерна и при работе с рециркуляцией зерна; результаты производственных испытаний барабанной зерносушилки с применением рециркуляции зерна;

- технико-экономические показатели эффективности применения предлагаемой барабанной зерносушилки.

Теоретические исследования выполнялись на основе известных положений, законов и методов теории тепломассообмена и теории сушки. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и частными методиками. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики с применением ЭВМ.

Барабанная сушилка использовалась в; технологической схеме предварительной обработки зерна пшеницы. Зерно для сушки бралось из металлических зернохранилищ ООО «Энтраст».

Расчетный годовой экономический эффект от внедрения барабанной зерносушилки производительностью 6 т/ч составил 165379 рублей.

Основные положения диссертации доложены на научной конференции профессорско-преподавательского состава Саратовского государственного технического университета в 2001 году, на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова в период 2002.2003 г.г., на международной научно-практической конференции «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» в Воронежском государственном аграрном университете им. К.Д. Глинки в 2003 году, на научной конференции «Современные научные и информационные технологии» в Технологическом институте СГТУ в 2003 году, на расширенном заседании кафедры «Сельскохозяйственные машины» СГАУ им. Н.И. Вавилова в 2004 году.

По результатам выполненной работы опубликовано 13 работ, получен патент РФ № 2216700.

На защиту выносятся:

- конструктивно-технологическая схема барабанной зерносушилки с применением рециркуляции зерна;

- кинетические закономерности обезвоживания зерна пшеницы в барабанной сушилке;

- аналитические выражения по определению пропускной способности и параметров барабанной зерносушилки;

- математические модели, описывающие влияние режимных параметров сушилки на съем влаги и напряжение объема сушильного барабана по испаренной влаге.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Hat основании результатов исследований можно сделать следующие выводы.

1. Анализ состояния сушильной техники: показал, что; количество просушиваемого зерна значительно уменьшилось за- счет уменьшения количества зерносушилок. Многие зерносушилки находятся в; нерабочем состоянии и практически отсутствуют малогабаритные мобильные. сушилки для использования в условиях небольших хозяйств и на предприятиях малой < и средней мощности.

2. Установлено, что для; рециркуляционной; сушки; зерна: пшеницы, имеющего высокую начальную влажность,, наилучшим; образом соответствует новая конструктивно-технологическая схема барабанной сушилки (Патент РФ № 2216700).

3. Разработаны эмпирические модели' кинетики сушки зерна пшеницы во вращающемся; барабане: при; однократном пропуске зерна; и для режима работы с рециркуляцией зерна. Модели учитывают весь процесс в i периоде падающей скорости; сушки; и включают в свою структуру основные управляющие параметры (температуру теплоносителя, коэффициент рециркуляции зерна, величину степени заполнения барабана), возмущающее воздействие со стороны изменения начальной влажности; зерна и влияние всех исследуемых факторов на влажность зерна во времени.

4. Предложен ? метод i расчета • среднеинтегральных температур нагрева; зерна пшеницы в; барабанной^ сушилке; при сушке; за; один пропуск и с рециркуляцией; зерна, основанный на использовании эмпирического уравнения; кинетики влагоудаления и уравнения теплового баланса для слоя зерна, рассматриваемого в дифференциальной форме относительно времени.

5. Получены расчетные формулы для определения основных параметров сушилки, её пропускной способности и времени пребывания зерна в барабане. Определено оптимальное количество и расположение перегородок сушильного барабана, изучены режимы охлаждения зерна после сушки, установлена зависимость изменения температуры теплоносителя на выходе из сушилки от гидродинамической обстановки в слое зерна и угла поворота сушильного барабана при вращении.

6. Наибольшая эффективность сушки достигается при следующих оптимальных режимных параметрах работы барабанной зерносушилки:

- при сушке зерна за один проход: температура теплоносителя на входе в сушилку 433.438 К; начальная влажность зерна пшеницы 19.20%; степень заполнения барабана зерном 0,25;

- при сушке с рециркуляцией зерна: температура теплоносителя на входе в сушилку 420.425 К; начальная влажность зерна пшеницы 21.22%; степень заполнения барабана зерном 0,35.

7. Внедрение барабанной зерносушилки с рециркуляцией зерна позволяет снизить приведенные затраты на 29% и получить годовой экономический эффект 165379 руб. на одну сушилку. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений 3,14 года.

165

1. Маркин Б.К. Влияние природных условий и факторов интенсификации на формирование урожайности зерновых в Поволжье // Зерновое хозяйство. 2004. - № 1 - С. 2-4.

2. Баум А.Е. Сушка зерна. М.: Заготиздат, 19621 —136 с.

3. Атаназевич В.И. Сушка зерна: — М.: Агропромиздат, 1989. — 240 с.

4. Атаназевич В.И. Сушка пищевых продуктов: Справочное пособие. -М.: ДеЛи, 2000.-296 с.

5. Мельник Б.Е. Справочник по сушке и активному вентилированию зерна / Б.Е. Мельник, Н.И. Малин. М.: Колос, 1980. - 177 с.

6. Установки для сушки пищевых продуктов: Справочник /М.А. Гришин, В.И. Атаназевич; Ю.Г. Семенов-М.: Агропромиздат, 1989. —215 с.

7. Юкиш А.Е. Справочник по оборудованию элеваторов и; складов / А.Е. Юкиш, Н.И. Рыбалка, И.Е. Селицкий М:: Колос, 1970. - 240 с.

8. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве / Под ред. Б.Х. Драганова.-М.: Агропромиздат, 1990.-463 с.

9. Товароведение зерна и продуктов его переработки / А.В.' Мясникова, Ю.С. Ралль, Л.А. Трисвятский, И.С. Шатилов. -М.: Колос, 1971. 400 с.

10. Mason L. Integrating temperature and pest management for successful grain storage. // World Grain. 1997. - September. - P. 23-27

11. Платонов П.Н. Элеваторы и склады. М.: Агропромиздат, 1987. — 319с.

12. Баум А.Е. Сушка зерна / А.Е. Баум, В.А. Резчиков. М.: Колос, 1983. -223 с.

13. Дубинин В.Ф., Физико-механические и перегрузочные свойства сельскохозяйственных грузов7 В.Ф. Дубинин, П.И. Павлов. Саратов: Сарат. гос. с.х. акад., 1996. - 100 с.

14. Авдеев А. В: Основные конструкции зерносушилок и тенденции их развития // Тракторы и машины. 1998.- № 11. - С. 31-34.

15. Жидко В.И. Лабораторный практику по зерносушению / В.И. Жидко, В.И. Атаназевич М.: Колос, 1983. — 96 с.

16. Техника для обработки зерна и подготовки семян «Зерносушилки»: Проспект фирмы Петкус, 2002. — 4 с;

17. Grain dryers: Проспект фирмы «Schmidt AG» (Германия), 2000 г. 12с.

18. Гусева Т.Н. Термическая дезинсекция зерна: Экспресс- информация. Элеваторная пром-сть, за рубежом / ЦНИИТЭИ Хлебопродуктов.- М., 1990.-Вып.2:- С.23-25.

19. Никоноров; С.Н. Термическая дезинсекция зерна / С.Н. Никоноров, К.В. Винокуров, В.М. Седелкин // Материалы; 5-ой Междунар. научн.-технич. конф. «Пища. Экология. Человек», Москва, 22 — 23 октября 2003 г. — М.: Изд-во МГУПБ, 2003. С. 157-159.

20. Кострова Е.И. Борьба' с потерями зерна путем снижения его зараженности / Е.И. Кострова, С.М. Кондратьева, Т.В. Шленская: Экспрессинформация. Элеваторная пром-сть / ЦНИИТЭИХлебопродуктов.- М., 1986.-Вып.6.- 15 с.

21. Паукова М:В. Хранение зерна за рубежом: Экспресс- информация. Хранение и переработка зерна / ЦНИИТЭИ Хлебопродуктов.- М., 1988.-Вып.7.- 23 с.

22. Атаназевич В.И: Способы реконструкции шахтных зерносушилок с переводом их на сушку с рециркуляцией зерна / В.И. Атаназевич, Ю.Ф. Шульдинер: Экспресс- информация: Элеваторная пром-сть / ЦНИИТЭИ Хлебопродуктов.- М., 1988.- Вып.9.- 16 с.

23. Энергосберегающие технологии и оборудование для сушки пищевого сырья / А.Н. Остриков, И.Т. Кретов, А.А. Шевцов, В.Е. Добромиров. -Воронеж: Изд-воВоронеж, гос. технол. акад., 1998. — 344 с.

24. Лебедев М.Н: Опыт монтажа высокопроизводительных зерносушильных комплексов? на: предприятиях отрасли: Экспресс-информация. Элеваторная пром-сть / ЦНИИТЭИ Хлебопродуктов.- Mi, 1985.-Вып.13.- 29 с.

25. Фомин Н.И. Повышение эффективности послеуборочной обработкиг зерна и обеспечение его сохранности / Н.И Фомин, А.Н. Школьников, B.C. Турчинова: Обзорная информация. Элеваторная? пром-сть за рубежом / ЦНИИТЭИ Хлебопродуктов.- М., 1988.- 38 с.

26. Куватов Д.Mi Повышение эффективности работы зерносушилок / Д.М. Куватов, Н.Я Попов: Экспресс информация. Элеваторная пром-сть / ЦНИИТЭИ Хлебопродуктов.- М., 1988.- Вып.13.- 30 с.

27. Муштаев В.И. Сушка дисперсных материалов / В.И. Муштаев В.М. Ульянов. М.: Химия, 1988.-352 с.

28. Антипов С.Т. Тепло- и массообмен при сушке в аппаратах с вращающимся барабаном / G.T. Антипов, В.Я. Валуйский, B.Hi Меснянкин -Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. технол. акад. 2001. — 308 с.

29. Пат. 2182295 РФ, МПК7 F 26 В 11/04. Барабанная сушилка с центральным* отводом продукта и;теплоносителя / С.Т. Антипов, Валуйский В .Я., Меснянкин В.Н. , Шахов С.В. № 2001120393/06; Заявлено 20.07.2001; Опубл. 10.05.2002, Бюл. №12. -4 е.: ил.

30. Пат. 4-51756 Япония, МКИ 5 F 26 В 17/32, 21/00, 25/04. Установка вращающегося типа со. сквозным; потоком воздуха / К.К. Тайва санко сэйсакусё// Изобретения стран мира; Вып: 77.- 1994.- №5.- С. 5.

31. Пат. 2109232 РФ; МПК6 F 26 В 11/04. Барабанная микроволновая сушилка / В.А. Монолаков, В.В. Юдин. № 95109347/06; Заявлено 06.06.95; Опубл. 20.04.98; Бюл. №11.// Изобретения. - 1998. - № 11. - С. 291.

32. А.с. 1229535 СССР, МКИ 4 F 26 В 11/04, 5/16. Противоточный тепломассообменный аппарат для сыпучих материалов / В:К. Маскаев, О.Г.

33. Сосновский (СССР).- № 3766309/24-06; Заявлено 20.07.84; Опубл. 07.05.86, Бюл. № 17. //Открытия. Изобретения. — 1986. № 17. — С. 156.

34. А.с. 1515864 СССР, МКИ 5 F 26 В 11/04. Тепломассообменный аппарат / И.И. Шишко, Б.Б. Семавин, Т.Е. Стахровская, С.А. Панюта, А.П. Кузяков (СССР).- № 41751787 06; Заявлено 05.01.87; Опубл: 30.10.94, Бюл. № 20. // Изобретения. 1994. - № 20. - С. 214:

35. Пат. 2294749 А1 Великобритания, МКИ 6 F 26 В 11/04. Барабанная; сушилка 7 Peter Charles Brazier; Walk off Mats Limited // Изобретения стран мира; Вып. 77.- 1998;- №3.- С.2.

36. Сорочинский В.Ф. Сравнительная оценка технологий конвективной сушки и активного вентилирования зерна по энергозатратам // Материалы 2-ой Междунар. конф: «Хранение зерна», Москва, 19 22 мая 2003 г. - М;: Пищепромиздат, 2003. - С. 5 Г - 52.

37. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии / Г.Д. Кавецкий, Б.В. Васильев.-М.: Колос, 1999. —551 с.

38. Стабников В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств / В.Н. Стабников, В.МШысянский, В.Д. Попов. — М.: Агропромиздат, 1985.- С. 8-57; 329-374.

39. А.с. 1657907 СССР, MKH5 F 26 В 11/04. Барабанная сушилка / А.А. Шевцов, Г.А. Денисов, В.А. Грачев (СССР), Ю. Музали (Алжир). №4638389 / 06, Заявлено 16.01.89; Опубл. 23.06.91, Бюл. № 23. // Открытия. Изобретения. — 1991. -№ 23. -С. 128.

40. Харламов С.В. Конструирование технологических машин пищевых производств. — JL: Машиностроение, 1979. — 224 с.63; Элеваторы, склады, зерносушилки: Метод. указания / Сарат.гос.агроинж. ун-т; Сост. Н.В. Юдаев, В.Г. Попов. Саратов, 1996. - С. 40-67.

41. Гинзбург, А.С. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов / А.С. Гинзбург, И.М. Савина М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982.-280 с.

42. Цыдендоржиева Г.Р. Расчет продолжительности? сушки высоковлажных материалов / Г.Р. Цыдендоржиева, Б.Д. Цыдендоржиев II Хранение и переработка сельхозсырья.- 20031 № 8. - С. 83-85.

43. Гинзбург А.С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов / А.С. Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская — М.: Пищ. пром-сть, 1980. — 288 с.

44. Кретов И.Т. Расчет процесса; сушки; зерна пшеницы в барабанной сушилке с профильной канальной насадкой /И.Т. Кретов, М.Г. Парфенопуло, А.А. Шевцов // Изв. вузов. Пищевая технология. 1992. - № 5-6. — С. 60 - 62.

45. Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М:: Агропромиздат,.1985. — 336 с.73: Лебедев П.Д. Расчет и t проектирование сушильных установок. — Mi: Госэнергоиздат, 1963: 320 с.

46. Фролов В.Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов. Л.: Химия, 1987.-208 с.

47. Лыков A.B. Теория тепло- и массопереноса / А.В Лыков, Ю.А. Михайлов. — Л:: Госэнергоиздат, 1963. — 536 с.

48. Кретов И.Т. Распределение: влагосодержания по длине сушильного барабана* с поперечной подачей теплоносителя /И.Т. Кретов, С.Т. Антипов, В.Я: Валуйский, И.О. Павлов //Инженерно физический журнал. — 1982. — Т. 43;№5.-С. 853-854.

49. Музали Ю. Совершенствование процесса сушки зерна пшеницы в барабанном агрегате с профильной канальной насадкой: Автореф. дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1990. - 24 с.

50. Гинзбург А. С. Основы теории и техники сушки пищевых производств. М.: Пищевая пром-сть. 19731- 528 с.

51. Егоров Г. А. Влияние влажности на плотность пшеничной зерновки // Изв. вузов. Пищевая технология. 1959. -№ 5. - С. 17-19.

52. Сажин E.G. Основы техники сушки. -М;: Химия, 1984: — 320 с.

53. Сажин Б.С. Эксергетический метод в химической технологии / Б.С. Сажин, А.П: Булеков М.: Химия, 1984: - 320 е.

54. Куцакова В.Е. Интенсификация тепло- и массообмена при; сушке пищевых продуктов / В.Е. Куцакова, А.Н. Богатырев М:: Агропромиздат, 1987.-236 с.

55. Арапов; В.М. Критерий допустимых температурных режимов конвективной4 сушки пищевых продуктов // Хранение и переработка сельхозсырья.- 2002. № 11 - С. 23-26.

56. Зенков Р;А. Машины непрерывного транспорта / Р.А. Зенков, Ш.И. Р1вашков, Л.И. Колобов. — М.: Машиностроение, 1987. — 432 с.

57. Спиваковский, А.О. Транспортирующие машины / А.О. Спиваковский, В.К. Дьяков. М.: Машиностроение, 1983. - 487 с.

58. Романов А.И. Практикум по оборудованию предприятий по хранению и переработке зерна /А.И. Романов, Е.П. Тихомиров.- М.: Колос, 1981.-143 с.

59. Хайтмазова Е.С. Практикум по товароведению зерна и продуктов его переработки. — М.: Агропромиздат, 1992. 288 с.

60. Казаков Е.Д. Биохимия; зерна и продуктов его переработки / Е.Д. Казаков, B.JI. Кретович.- М.: Колос, 1980.— 319 с.

61. Казаков Е.Д: Методы оценки качества зерна. — М.: Агропромиздат, 1987. -215 с.96: ГОСТ 9353-90. Пшеница. Требования при заготовках и поставках. -М:: Изд-во стандартов, 1991. -8 с.

62. ГОСТ 10967-90. Зерно. Методы определения запаха и цвета. М.: Изд-во стандартов, 1990. — 5 с.

63. ГОСТ 13586.3-93. Зерно. Методы- определения зараженности вредителями. М.: Изд-во стандартов, 1993. — 10 с.

64. ГОСТ 13586.5-93. Зерно. Метод определения влажности. М.: Изд-во стандартов, 1993. - 7 с.

65. ГОСТ 10987-76. Зерно. Метод определения стекловидности. М.: Изд-во стандартов; 1976. - 5 с.

66. ГОСТ 28717-90. Машины сельскохозяйственные и лесные. Сушилки барабанные. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 22 с.

67. ОСТ 70:10.1-83. Испытания сельскохозяйственной техники. Сушильные машины и установки сельскохозяйственного назначения. Программа и методы испытаний. М.: Госкомсельхозтехника, 1985. — 210 с.

68. Налимов В.В: Теория эксперимента. — М.: Наука, 1971. — 207 с.

69. Налимов. В.В: Статистические методы планирования экстремальных экспериментов / В.В: Налимов, Н:А. Чернова. — М.: Наука, 1965.-340 с.

70. Математические методы планирования экспериментов: Метод, указания / Моск. технол. ин-т пищ. пром-сти; Сост. Ю.П. Грачев, Ю.М. Плаксин. М., 1983. - 72 с.

71. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. Л.: Колос, 1980. - 168 с.

72. Новик Ф.С., Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов / Ф.С. Новик, Я:Б. Арсов. — М;: Машиностроение; София: Техника, 1980:-304с.

73. Литтл Т. Сельскохозяйственное опытное дело. Планирование и анализ / Т. Литтл, Ф. Хиллз. М.: Колос, 1981. — 318с.

74. Митков А.Л. Статистические методы в сельхозмашиностроении / А.Л. Митков, С.В. Кардашевский. М.: Машиностроение, 1978. - 360 с.

75. Веденяпин Г.В; Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967. - 158с.

76. Доспехов Б.А. Методика" полевого опыта с; основами; статистической обработки результатов исследований. — М.:: Агропромиздат, 1985.-351с.

77. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. М:: Пищевая промышленность, 1979. - 200 с.

78. Маркова Е.В. Планирование эксперимента в условиях неоднородностей / Е.В. Маркова, А.Н; Лисенков. М.: Наука, 1973. - 219с.

79. Вознесенский В.А. Статистические; методы; планирования эксперимента ; в г технико-экономических исследованиях. — М.: Финансы и статистика, 1981. 263с;

80. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике.- 27-е изд., испр. -М.: Наука; 1986. -320с.

81. Демидович Б.П. Численные методы анализа / Б.П. Демидович, И.А. Марон, Э.З. Шувалова. 3-е изд., перераб. - М.: Наука, 1967. -368с.

82. Правила технической эксплуатации аспирационных установок на мукомольных заводах. М.: ЦПИИТЭМ, 1987. - 65 с.

83. Алешковская В.В. Вентиляционные и аспирационные установки / В.В. Алешковская, Б.А. Краюшкин. -М.: Агропромиздат, 1986. 150 с.

84. Расчеты экономической эффективности новой техники / Под. ред. К.М. Великанова. Л.: Машиностроение, 1990.-448 с.

85. Методы определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно исследовательских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. ВАСХНИЛ., -М.: 1980. -117с.