Inverter of grain layer for chamber louver-type grain dryers

Abstract

Disadvantages of grain dryers are indicated. The method for elimination of the disadvantages by means of grain layer inverter installation is proposed. Description of the inverter and results of researches of grain drying process in chamber louver-type grain dryer with inversion and without inversion of grain layers are given.

Full Text

УДК 631.365.22 ТСМ № 11-2014 Инвертор зерновых слоев для камерных жалюзийных зерносушилок Д-р техн. наук В.Г. Чумаков, канд. техн. наук А.С. Жанахов, инж-ры А.В. Суханов, А.В. Кабаков (Курганская ГСХА, vgchumakov@mail.ru) Аннотация. Указаны недостатки зерносушилок, предложен способ их устранения посредством установки инвертора зерновых слоев. Приведено описание инвертора, представлены результаты исследований процесса сушки зерна в камерной жалюзийной зерносушилке с инверсией зерновых слоев и без нее. Ключевые слова: послеуборочная обработка зерна, сушка зерна, инверсия зернового слоя, камерная жалюзийная зерносушилка. Увеличение производства и заготовок зерна неразрывно связано с необходимостью постоянного совершенствования техники и технологии зерносушения. Большой теоретический и экспериментальный материал, накопленный инженерной наукой, необходимо эффективно использовать для создания технических средств, интенсифицирующих процесс сушки и повышающих его качество. Важность качественного выполнения технологического процесса сушки как ключевого элемента послеуборочной обработки усиливается тем обстоятельством, что сушка - заключительный этап в процессе производства зерна [1, 2]. На сегодняшний день наибольшее распространение получили конвективные зерносушилки, в которых в качестве агента сушки используется смесь топочных газов с атмосферным воздухом или чистый подогретый воздух. Исследование работы конвективных зерносушилок на производстве показало низкое качество выполнения ими технологического процесса. Один из их недостатков - неравномерность сушки. Это объясняется прежде всего стохастическим характером изменения параметров зернового вороха, поступающего на обработку, и конструкционными особенностями сушильных устройств. Так, в колонковых и камерных сушилках с поперечной подачей агента сушки наблюдается неравномерность нагрева зерна в поперечном сечении камеры. Это обусловливает повышенную неравномерность сушки по толщине потока зерна и его частичный перегрев. Одностороннее продувание зернового потока теплоносителем перемещает сорные фракции к противоположной стенке рабочей камеры, что приводит к забиванию ее отверстий и увеличению энергозатрат на процесс. Исследования показывают, что один из путей устранения этих недостатков - инверсия зернового потока в сушилках [2, 3]. С целью повышения эффективности процесса сушки в камерной жалюзийной зерносушилке непрерывного действия (рис. 1) на кафедре тракторов и с.-х. машин Курганской ГСХА разработана конструкция инвертора [4]. Он устанавливается между наружными и внутренними перфорированными стенками и производит перемещение внутренних слоев зернового столба к периферии и обратно с частичным их перемешиванием. Инвертор (рис. 2) включает: блок рассекателей 1 и направляющих лотков 2, установленных на внешних стенках; центральную продольную перегородку 3; продольную заслонку 4, прикрепленную шарнирно к нижним кромкам лотков. Перемещаясь по инвертору, зерновой материал проходит два этапа: 1) продольное формирование слоев рассекателями; 2) поперечное перемещение сформированных слоев в заданное положение. Инвертор работает следующим образом (рис. 3). Зерно в сушилке продвигается вниз под действием силы тяжести и продувается агентом сушки 4. В результате односторонней подачи агента сушки в потоке зерна формируются слои с разными температурно-влажностными характеристиками. Поток зерна делится центральной продольной перегородкой 3 на два слоя, внутренний и наружный, каждый из которых условно разделим еще на два: I - перегретый внутренний слой, II - хорошо прогретый внутренний слой, III - недостаточно прогретый наружный слой, IV - непрогретый наружный слой. Зерновые слои III и IV, продвигаясь через инвертор 1, попадают на рассекатели 5, а с них - на направляющие лотки 2. С противоположной стороны инвертора происходит аналогичный процесс. Зерновая масса, распределившись по лоткам с обеих сторон инвертора, равномерно продвигается по ним под противолежащие рассекатели. Причем I и II внутренние слои отодвигаются на периферию, а III и IV наружные слои направляются к внутренней стенке камеры. Благодаря продольной перегородке 6 внутренний и наружный слои не перемешиваются друг с другом. В процессе инверсии слои I и II внутреннего слоя и III и IV наружного слоя частично смешиваются, что дает эффект рециркуляции. За счет разности температур частиц в слое увеличивается температурный градиент, в результате чего интенсифицируется процесс влагосъема, снижаются энергозатраты. На рис. 4, а показано, как процесс инверсии изменяет температуру нагрева зерна по толщине зернового слоя (ширине камеры). Исследования показали, что до инверсии внутренний зерновой слой имел температуру 55,5 °С, после - 46,4 °С (разность температур составила 9,1 °С). Температура наружного зернового слоя до инверсии была 35 °С, после - 39,5 °С. Неравенство разностей температур вызвано частичным перемешиванием горячих внутренних зерновых слоев с холодными наружными. При этом неравномерность нагрева зерна в конце процесса сушки с инвертором составила Δθи = 3,8 °С, без инвертора Δθби = 19,9 °С. В результате инверсии изменяется и влажность зерновых слоев (рис. 4, б). До инверсии влажность внутреннего зернового слоя составляла 15,5%, внешнего - 18,4%. После инверсии влажность внутреннего зернового слоя - 17,9%, внешнего - 16,8%. Неравномерность сушки зерна в конце процесса сушки с инвертором составила ΔWи = 0,8%, без инвертора ΔWби = 4,3%, что не соответствует агротехническим требованиям (ΔW = 2%). Выводы При установке инвертора в камере нагрева после смены местами внутреннего и внешнего зерновых слоев, т.е. во второй период сушки, новый внутренний слой интенсивно просыхает примерно с той же закономерностью, с какой просыхал прежний внутренний слой в первый период. Зона сушки влажного зернового слоя приближается (механически) к месту подачи свежего агента сушки. С повышением разности температур агента сушки и зерна испарение влаги ускоряется, повышается интенсивность сушки. Использование инвертора улучшает технологические свойства зерна, исключает его перегрев, уменьшает неравномерность сушки по ширине камеры. Кроме улучшения температурно-влажностных характеристик высушиваемого материала, инверсия способствует разрыхлению слоя, уменьшая его скважность, разбивает фронт засоренности у наружной стенки рабочей камеры, повышает фильтрацию и, как следствие, приводит к снижению энергозатрат на процесс сушки.