VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Сушка зерна является одной из главных технологических операций послеуборочной обработки зерна, а сохранение выращенного урожая - важнейшей проблемой сельского хозяйства. В условиях дальнейшей интенсификации процессов послеуборочной обработки зерна первостепенное значение приобретает повышение эффективности процесса сушки зерна, снижение удельной энергоемкости процесса сушки зерна, улучшение качества готового продукта[1, 2, 3, 4, 5].

Эффективной является сушка в тонком слое зерна, при котором толщина слоя мало отличается от диаметра зерна. Такая сушка отличается высокой скоростью прогрева зерна, и большой скоростью сушки. Также она обеспечивает равномерный прогрев материала. Таким образом, по использованию тепла агента сушки, сушка зерна в тонком слое является наиболее эффективной и экономичной. Однако её промышленное использование затрудненно из-за отсутствия надежного рабочего органа [6, 7, 8, 9, 10].

Нами предложена конструкция устройства для сушки зерна со спирально-винтовым рабочим органом в тонком слое (рис.1). Устройство состоит из теплоизоляционного корпуса 1 с концентрично закреплённым в нём цилиндрическим перфорированным кожухом 2, перфорированного стакана 3 закреплённого в кожухе 2 со стороны загрузочного бункера 4, выгрузного окна 5, транспортирующего спирально-винтового рабочего органа 6 пружинного типа, размещённого с возможностью вращения в кольцевом зазоре между кожухом 2 и стаканом 3, вентилятора 7 соединенного посредством воздуховода 8 с внутренней полостью стакана 3, фильтра 9 размещённого между воздуховодом 8 и вентилятором 7, привода 10 рабочего органа 6. Перфорация стакана 3 и кожуха 2 выполнена в виде прорезей 11 расположенных от загрузочного бункера 4 до выгрузного окна 5 по винтовым линиям со смещением относительно друг друга. Ширина прорезей 11 уменьшается от загрузочного бункера 4 до выгрузного окна 5. Торцевая поверхность теплоизоляционного корпуса 1 со стороны загрузочного бункера 4 глухая, а со стороны выгрузного окна 5 перфорированная. На внешней поверхности перфорированного кожуха 2 и внутренней поверхности стакана 3 вдоль прорезей 11 установлены нагревательные элементы 12 с возможностью регулирования температуры их нагрева по длине устройства [11].

1 - теплоизоляционный корпус; 2 – перфорированный кожух; 3 – перфорированный стакан; 4 - загрузочный бункер; 5 – выгрузное окно; 6 –спирально-винтовой рабочий орган; 7 – вентилятор; 8 - воздуховод; 9 – фильтр; 10 – привод; 11 - прорези; 12 - нагревательные элементы

Рисунок 1- конструкция устройства для сушки зерна со спирально-винтовым рабочим органом (стрелками показано направление движения воздуха)

Рабочий процесс осуществляется следующим образом. Материал из загрузочного бункера 4 попадает в кольцевой зазор между перфорированным кожухом 2 и стаканом 3, захватывается транспортирующим спирально-винтовым рабочим органом 6, перемещается к выгрузному окну 5. Контактируя с нагретыми поверхностями перфорированного кожуха 2 и стакана 3, зерно теряет влагу, которая в виде пара через перфорацию стакана 11, воздуховод 8, фильтр 9 с помощью вентилятора 7 потоком воздуха отводится из зоны сушки. Воздух поступает через перфорированную торцевую поверхность теплоизоляционного корпуса 1 в кольцевую полость между корпусом 1 и кожухом 2, движется от выгрузного окна 5 к загрузочному бункеру 4. При движении воздух охлаждает внешнюю поверхность кожуха 2, нагревается и поступает через перфорацию 11 кожуха 2 в зону сушки, где дополнительно подогревает зерно. Распределение воздуха из кольцевой полости происходит по мере его движения от выгрузного окна 5 до загрузочного бункера 4 через перфорацию 11 кожуха 2 и стакана 3. Следует так же отметить, что при этом слой зерна находится в псевдоожиженном состоянии, так как каждое зерно обдувается агентом сушки.

В конечной стадии сушки зерно охлаждается, контактируя с охлажденной поверхностью кожуха 2 и холодным воздухом, поступающим через перфорацию 11 кожуха 2. Температура нагревательных элементов 12 регулируется от максимальной у загрузочного бункера 4 до минимальной у выгрузного окна 5. Транспортирующий спирально-винтовой рабочий орган 6 приводиться во вращение приводом 10. Сухой, охлаждённый материал разгружается через выгрузное окно 5. Образующиеся в процессе сушки пыль и пары влаги отводятся потоком воздуха в фильтр 9, и там улавливаются.

Условно устройство разделено на 3 зоны (рис. 2). В зоне нагрева и сушки материала происходит активный нагрев и сушка зерна. В зоне охлаждения происходит охлаждение зернового материала за счёт того, что применяются нагревательные элементы с возможностью регулирования температуры, и кожух обдувается холодным воздухом, поступающего из торцевых отверстий 9, происходит охлаждение материала в конечной стадии сушки, тем самым улучшается качество готового продукта [12, 13, 14].

Повышение качества сушки достигается за счёт применения нагревательных элементов, выполненных с возможностью регулирования температуры по длине устройства, позволяющих поддерживать оптимальную температуру на всех стадиях сушки и охлаждения зерна.

Рисунок 2 - зоны сушки

Особенностями работы данного устройства являются совмещение операции сушки с операцией охлаждения в одном устройстве, работа устройства по противоточной схеме движения зерна и воздуха и наличие прорезей переменной ширины, уменьшающейся в сторону выгрузного окна, позволяющие отводить влагу в процессе сушки и охлаждать материал в конечной стадии сушки.

Библиографический список

1. Исаев, Ю. М. Элементы теории спирально-винтового устройства с переменным шагом. / Ю.М. Исаев, Н.М. Семашкин, М.В. Сотников, В.А. Злобин, Н.Н. Назарова // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. - С.117-12.

2. Игонин, В.Н. Оптимальные режимы работы зерносушилки со пирально-винтовым рабочим органом / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Механика жидких и сыпучих материалов в спирально-винтовых устройствах: сборник научных трудов, посвященный 75- летию доктора технических наук, профессора Артемьева В.Г. - Ульяновск: Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина, 2013. - С. 78-82.119 Технические науки. Первые шаги в науку

3. Спирально-винтовые устройства с переменным шагом / Ю.М. Исаев, Н.М. Семашкин, М.В. Сотников, В.А. Злобин, Н.Н. Назарова // Механика жидких и сыпучих материалов в спирально-винтовых устройствах: сборник научных трудов, посвященный 75-летию доктора технических наук, профессора Артемьева В.Г. - Ульяновск: Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина, 2013. - С. 64-70.

4. Игонин, В.Н. Об использовании спирально-винтовых рабочих органов при сушке сыпучих материалов / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Материалы Международной научно-практической конференции «Молодые учёные в 21 веке». - Ижевск: ИГСХА, 2005.

5. Игонин, В.Н. Результаты испытаний пружинной зерносушилки / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Материалы Международной научнопрактической конференции «Современное развитие АПК: региональный опыт, проблемы перспективы». - Ульяновск: Ульновская ГСХА, 2005.

6. Игонин, В.Н. К вопросу об использовании спирально-винтовых рабочих органов в сельском хозяйстве / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе». - Кострома: КГСХА, 2005.

7. Сотников, М.В. Установка для сушки зерна в тонком слое / М.В. Сотников // Материалы Международной научно-практической конференции «Молодёжь и наука в 21 веке». - Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2006. -Часть 1.

8. Игонин, В.Н. Исследование влияния основных факторов процесса сушки в спирально-винтовой зерносушилке на влагосъём / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Материалы научно-практической конференции «Молодёжь и наука в 21 веке». - Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2007.

9. Игонин, В.Н. Исследование влияния основных факторов процесса сушки в спирально-винтовой зерносушилке на всхожесть зерна гречихи / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Материалы научно-практической конференции «Молодёжь и наука в 21 веке». - Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2007.

10.Игонин, В.Н. Математическая модель процесса сушки зерна в тонком слое применительно к спирально-винтовым зерносушилкам / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Материалы научно-практической конференции «Молодёжь и наука в 21 веке». - Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2007.

11. Игонин, В.Н. Оптимизация параметров процесса сушки зерна в спирально-винтовой зерносушилки / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Техника в сельском хозяйстве. – 2007. - № 5. 120

12. Игонин, В.Н. О температурном распределении в спирально-винтовой зерносушилке / В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Техника в сельском хозяйстве. – 2007. - № 5.

13. Игонин, В.Н. Определения коэффициента осевого отставания и коэффициента заполнения сушильной камеры мобильной зерносушилки/ В.Н. Игонин, М.В. Сотников // Материалы научно-практической конференции. - Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2008.

1. Курдюмов В.И., Аксенова Н.Н. Устройство для сушки помёта. Патент РФ на полезную модель № 91147. Опубл. 27.01.2010 г., Бюл № 3.

15. Курдюмов В.И., Аксенова Н.Н., Х.Х.Губейдуллин. Устройство для сушки помёта. Патент РФ на полезную модель № 91148. Опубл. 27.01.2010 г., Бюл № 3.

Код для цитирования: Скопировать