Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Королев Николай Александрович. Повышение эффективности сушки семян зерновых культур путем совершенствования работы системы рециркуляции агента сушки в сушилках аэрожелобного типа : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 Кострома, 2007 144 с., Библиогр.: с. 115-124 РГБ ОД, 61:07-5/4416

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 5

ВВЕДЕНИЕ 8

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ 14

1.1 Характеристики и свойства зерна как объекта сушки 14

  1. Биологические свойства зерна 14

  2. Физико-механические свойства зерна 16

  3. Аэродинамические свойства зерна 17

  4. Гигроскопические свойства зерна 20

  5. Термофизические свойства зерна 22

1.2 Закономерности и показатели процесса сушки 24

  1. Формы связи влаги с зерном 24

  2. Общие закономерности процесса сушки 25

  3. Кинетика процесса сушки 27

  4. Способы сушки 29

1.3. Способы повышения эффективности работы сушилок 32

1.3.1 Классификация способов повышения эффективности процесса
сушки 33

1.3.2 Анализ различных методов повышения эффективности
процесса сушки 34

1.4 Постановка цели и задачи исследования 50

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОТЫ

СИСТЕМЫ РЕЦИРКУЛЯЦИИ 51

2.1. Способ повторного использования сушильного агента и его

анализ 51

2.2 Анализ влияния температуры сушильного агента на количество

циклов рециркуляции 57

2.3. Анализ влияния влажности зерновки на ее скорость витания 59

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 66

3.1 Методика исследования влияния влажности зерновки на ее
аэродинамические свойства 66

  1. Описание экспериментальной установки 66

  2. Измерительные приборы 68

  3. Методика проведения эксперимента 68

3.2 Методика проведения эксперимента по исследованию влияния
температуры и влагосодержания сушильного агента на скорость сушки
зерна 69

  1. Описание экспериментальной установки 69

  2. Измерительные приборы 71

  3. Методика проведения эксперимента 72

3.3 Методика проведения исследования влияния режимных
параметров работы сушилки на энергетические показатели процесса
сушки и качественные характеристики зернового материала 75

3.4 Методика определения энергозатрат при различных режимах
работы 77

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 79

4.1 Результаты исследования влияния влажности зерновки на ее
скорость витания в воздушном потоке 79

  1. Результаты эксперимента по исследованию влияния температуры и влагосодержания сушильного агента на скорость сушки зерна 82

  2. Результаты исследования влияния режимных параметров работы сушилки на энергетические показатели процесса сушки и качественные характеристики зернового материала 91

  3. Результаты определения энергозатрат при различных режимах работы сушилки 96

5 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 98

5.1 Результаты государственных приемочных испытаний
аэрожелобной шахтной зерносушилки СУША-4 98

5.2 Оценка технико-экономической эффективности работы

аэрожелобной сушилки с системой рециркуляции 105

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 112

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 115

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Уз - объем зерновки, м ; йэ - эквивалентный диаметр зерновки, м;

К( - коэффициент приращения размеров зерна в зависимости от его влажности; S- площадь Миделева сечения зерновки, м2; а, Ъ, I- соответственно ширина, толщина и длина зерновки, м; Рс, Рв - соответственно плотность сухого вещества в зерновке и воды, кг/м3; с - возможное отношение пор к объему зерновки,%; Мз - масса зерновки при набухании, кг; g - ускорение силы тяжести, м/с ; Рвз - плотность воздуха, кг/м3; сх - коэффициент силы лобового сопротивления; v - скорость воздушного потока, м/с; АР - потери напора воздушного потока в зерновом слое, Па; - безразмерный коэффициент сопротивления сферических тел; є - скважность; h - толщина слоя, м; Re - число Рейнольдса;

t'A.c.- температура нагрева агента сушки в і-м цикле циркуляции; С; Фа.с.- относительная влажность агента сушки в і-м цикле циркуляции, %; Ь'а.с. - энтальпия сушильного агента в і-м цикле циркуляции, Дж/кгсв; (іде- влагосодержание сушильного агента в і-м цикле циркуляции, г/кгСв; dH.B.- влагосодержание наружного воздуха, г/кгСв;

t'o.A.c. - температура отработанного агента сушки в і-м цикле циркуляции, С; ф'о.А.с._ относительная влажность отработанного агента сушки в і-м цикле

циркуляции, %; h'o.A.c. - энтальпия отработанного сушильного агента в і-м цикле циркуляции,

Дж/кгсв;

d'oAc - влагосодержание отработанного сушильного агента в і-м цикле циркуляции, г/кгсв;

Н1- затраты теплоты на нагрев воздуха в і-м цикле, Дж/ч;

Ьдс - массовый расход сушильного агента, кг/ч;

W1- количество влаги, удаляемое в і-м цикле, кг/ч;

Gbm - производительность сушилки по влажному материалу, кг/ч;

сон, сок - соответственно начальная и конечная влажность подаваемого материала, %.

W'n - количество влаги, которое должен содержать сушильный агент в і-м цикле, кг/ч;

W'b - количество влаги, которое способен содержать сушильный агент в і-м цикле, кг/ч;

rwv - коэффициент корреляции между влажностью и скоростью витания;

riv - коэффициент корреляции между длинной зерновки и скоростью витания;

rav - коэффициент корреляции между шириной зерновки и скоростью витания;

гьу - коэффициент корреляции между толщиной зерновки и скоростью витания;

Готі - частный коэффициент корреляции между влажностью зерновки и скоростью витания при исключении влияния длины зерновки;

Гюухь - частный коэффициент корреляции между влажностью зерновки и скоростью витания при исключении влияния толщины зерновки;

vc- скорость сушки, %/мин;

t" tf- соответственно температуры зерна в начале и конце процесса сушки, С;

Сз - теплоемкость зерна, кДж/кг;

Мзс - масса зернового слоя, кг;

Нел - высота слоя зернового материала в сушилке, м; В - ширина грузонесущей перегородки аэрожелоба, м;

L - длина грузонесущей перегородки аэрожелоба, м; vj/ - коэффициент живого сечения газораспределительной перегородки; Эг - годовой экономический эффект от эксплуатации новой машины, руб/год;

В3 - годовая наработка, пл.т.;

ПБН - приведенные затраты на единицу наработка по базовой и новой машинам, руб./пл.т.

Эсс - экономический эффект от производства и использования за срок службы, руб;

а„ - коэффициент отчислений на реновацию по новой машине; Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Зтб , Зтн - затраты труда на единицу наработки базовой и новой машины, чел.ч/пл.т;

И- прямые эксплуатационные затраты, руб./пл.т.; К - капитальные вложения на единицу наработки, руб./пл.т.; 3 - удельные затраты на оплату труда обслуживающего персонала по новой технологии, руб/пл.т; А - отчисления на амортизацию, руб/пл.т; Р - отчисления на ремонт и техническое обслуживание, руб/пл.т; Г - затраты на топливо и электроэнергию, руб/пл.т; Стар - часовая тарифная ставка оператора за выполнение работы, руб.; Ксл- коэффициент сложности работ; Кд- коэффициент доплат; Л - число обслуживающего персонала, чел.; Wq - производительность установки, пл.т/ч.; Б - балансовая стоимость сушилки, руб; Тгод - годовая нормативная загрузка машины;

Ят, Чэ - соответственно удельный расход топлива ,кг/пл.т, электроэнергии, кВт-ч/пл.т;

Цэ - цена 1 кВт-ч электроэнергии, руб./кВт-ч; Цт -цена дизельного топлива, руб/кг;

иэб>И» ~~ эксплуатационные издержки на обслуживание в новом варианте и базовом варианте, руб.

Введение к работе:

Актуальность темы. Решающее значение для подъема всех отраслей сельского хозяйства, для роста благосостояния народа имеет увеличение производства зерна. В комплексе проводимых мероприятий по обеспечению сохранности зерна важнейшая роль принадлежит сушке.

Хранение урожая сельскохозяйственных культур обуславливается естественной необходимостью обеспечивать в зимние месяцы людей пищей, животных - кормом, а в период полевых работ - снабжать земледельцев посевным материалом. Одним из способов обеспечения сохранности урожая зерновых масс является их сушка. Она в условиях нечерноземной зоны РФ является обязательной операцией послеуборочной обработки вороха от комбайнов [102, 54]. Сушку наиболее эффективно проводить сразу же в потоке операций послеуборочной обработки. Можно часть урожая законсервировать на установках активного вентилирования, а потом сушить. В этом случае требуется сушильное хозяйство меньшей производительности.

Цель сушки зерна - повышение его стойкости при хранении. Она должна способствовать улучшению качественных показателей материала. Так, например, оптимальные условия сушки семенного зерна ускоряют послеуборочное дозревание, повышают всхожесть и энергию прорастания семян.

Сушка имеет и санитарное назначение, так как благодаря ей уничтожается основная часть вредных микроорганизмов и насекомых. После сушки из - за уменьшения веса собранного урожая значительно снижаются последующие транспортные расходы.

Таким образом, сушка, позволяющая ежегодно сохранять большое количество убранного и заготовленного зерна и улучшать его качество, имеет большое народнохозяйственное значение.

За последнее десятилетие материально-техническая база послеуборочной обработки зерна медленно разрушается. Многократно уменьшилась обеспеченность хозяйств комплексными средствами механизации, в связи с

чем резко ухудшилось качество обработки зернового материала. В основном

используется морально устаревшее оборудование после ремонта, модернизации и замены. У 95% машин и оборудования срок службы исчерпан [69, с.31].

Главным направлением НИОКР [3, 37, 102, 103, 43] в области механизации послеуборочной обработки является разработка ресурсосберегающих технологий и машин. В последние годы исследования в области зерносуше-ния ведутся в следующих направлениях:

изыскание и разработка новых методов сушки зерна повышенной влажности с чередованием нагрева и охлаждения;

комплексная механизация, автоматизация регулирования и дистанционного контроля процесса сушки;

использование новых видов генераторов тепла и не традиционных источников тепла [25];

сохранение и улучшение качества просушиваемого зерна разных культур в соответствии с их назначением;

снижение стоимости сооружения и реконструкции установок, а также стоимости сушки зерна.

К энергосберегающим методам сушки можно отнести сушку с предварительным нагревом зерна [10,3, 72], сушку с рециркуляцией теплоносителя и зерна, сушку с регенерацией тепла из отработанного теплоносителя.

По данным различных исследователей потери теплоты для прямоточных шахтных и шахтных рециркуляционных сушилок составляют примерно до 50%, для камерных сушилок до 75%. [14., с 75]

Одним из путей снижения энергозатрат при сушке является повторное использование теплоты отработанного агента сушки. Не все эксплуатируемые в настоящее время зерносушилки используют теплоту отработанного агента сушки. Различные варианты утилизации теплоты агента сушки применяются в таких типах зерносушилок как С-20, А1-УЗМ-50, Р1-СЗГ.

Проблема энергосбережения особенно важна с учетом диспаритета цен на продукцию сельского хозяйства и топливные материалы. В общем числе

затрат на сушку зерна для различных типов зерносушилок на энергозатраты приходится от 35 до 55%, из них на долю топлива приходится около 90% [63, 89,71].

Таким образом, повышение эффективности работы сушильных устройств на основе энергосбережения является актуальной задачей.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Костромской ГСХА по теме: «Совершенствование технологии и технических средств послеуборочной обработки зернового вороха».

Цель исследования - обоснование технологических параметров работы системы повторного использования отработанного сушильного агента в аэ-рожелобной сушилке, а также повышение эффективности сушки зерна за счет снижения энергозатрат.

Объект исследования. В качестве объекта исследования были выбраны физико-механические свойства зерна колосовых культур, закономерности процесса сушки зерна, процесс аэродинамического воздействия потока воздуха на зерновку, производственный образец сушилки аэрожелобного типа.

Методика исследования. В диссертационной работе использованы как стандартные, так и частные методики проведения исследования и постановки эксперимента. Обработка опытных данных производилась с использованием персонального компьютера в приложениях Microsoft Exel, Mathcad 11, Stat-graphics Plus.

Научная новизна. Разработана конструктивно-технологическая схема повторного применения отработанного сушильного агента, а также теоретически обоснована эффективность ее использования. Разработаны методы изучения и теоретические предпосылки влияния влажности зерновки на ее скорость витания в воздушном потоке.

Экспериментально исследовано влияние влажности зерновки на ее аэродинамические свойства. Получены эмпирические зависимости скорости витания от влажности зерновки.

Предложена сушилка, имеющая новое конструктивное исполнение.

Достоверность основных теоретических положений подтверждается результатами лабораторных и производственных исследований.

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

По результатам исследований была изготовлена аэрожелобная сушилка СУША-4 и установлена в линию послеуборочной обработки зернового вороха в СПК «Им. М. Горького» Нерехтского района Костромской области.

В 2004 г были проведены приемочные испытания и засвидетельствованы протоколом. Сушилка СУША-4 обеспечивает сушку зерновых культур на семенном и продовольственном режимах. Не наблюдается снижения всхожести семян и снижения качества клейковины. Неравномерность сушки и дробления материала соответствуют требованиям технического задания и стандартов.

За три уборочных сезона с 2004 г было высушено до 350 т семян различных культур: пшеницы, ржи, ячменя, овса, рапса. Сушилка работает стабильно без нарушений технологического процесса.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Костромской ГСХА.

Основные положения диссертационной работы опубликовывались в следующих работах:

  1. Зимин Е.М., Волхонов М.С., Королев Н.А. Влияние влажности зерновки на ее аэродинамические свойства // Вестник ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» Агроинженерия №1(21) 2007. -М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2007.-С.80-82

  2. Королев Н.А., Зимин Е.М., Волхонов М.С., Полозов С.А. Влага в зерне и ее влияние на аэродинамические свойства зерна // Труды Костромской Государственной Сельскохозяйственной Академии Выпуск 64.- Кострома: Изд. КГСХА,С88-91;

  1. Зимин Е.М., Волхонов М.С., Полозов С.А., Королев Н.А., Результаты государственных испытаний аэрожелобной шахтной сушилки СУША-4 //Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 56-й научно-практической конференции: В Зт. Т.З - Кострома: Изд. КГСХА,2005 СЗО-32;

  2. Зимин Е.М., Волхонов М.С., Королев Н.А., Полозов С.А. Использование аэрожелобной шахтной зерносушилки для сушки семян мелкосеменных культур // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 56-й научно-практической конференции: В Зт. Т.З -Кострома: Изд. КГСХА,2005, С29-30;

  3. Королев Н.А., Зимин Е.М., Волхонов М.С. Результаты исследования влияния влажности зерновки на ее аэродинамические свойства // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 58-й международной научно-практической конференции: В Зт. Т. 3 -Кострома: Изд. КГСХА, 2007, С91-93;

Получено патент №65629 на полезную модель «Установка для исследования аэродинамического сопротивления сыпучих и плохосы-пучих сельскохозяйственных материалов». Получено положительное решение на получение патента на полезную модель «Вентилируемый бункер для зерна» по заявке №2007122637/22(024662). Положения, выносимые на защиту:

  1. Теоретические зависимости насыщения агента сушки по циклам рециркуляции;

  2. Теоретическое обоснование влияния влажности зерновки на ее аэродинамические свойства;

  3. Эмпирические зависимости скорости витания и эквивалентного диаметра от влажности зерновки;

  4. Эмпирические зависимости влияния температуры сушильного агента и его влагосодержания на скорость сушки зерна;

  5. Рациональные режимы работы сушилки.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору технических наук, профессору Е.М. Зимину, кандидату технических наук, доценту М.С. Волхонову, всем сотрудникам и аспирантам кафедры «Сельскохозяйственные машины» Костромской ГСХА за оказанную помощь и содействие в выполнении этой работы.

Подобные работы
Андреев Василий Леонидович
Повышение эффективности очистки семян зерновых культур в условиях Евро-Северо-Восточного региона путем разработки и совершенствования технологий и воздушно-решетных машин
Самсонов Андрей Николаевич
Повышение эффективности систем естественной вентиляции в помещениях для содержания КРС путем совершенствования их режимов работы и способа подачи наружного воздуха
Авдеева Алла Аркадьевна
Обоснование термо-технологических приемов сушки пшеницы на сушилках типа "С"
Петрушкин Николай Владимирович
Повышение эффективности функциональных возможностей хранилищ бункерного типа в агропромышленном комплексе
Медведев Олег Юрьевич
Повышение эффективности функционирования молотковой дробилки зерна открытого типа путем совершенствования ее конструктивно-технологической схемы
Воинков Виктор Павлович
Повышение эффективности очистки сои от дурнишника на фрикционном сепараторе барабанного типа
Земцев Андрей Михайлович
Повышение эффективности работы дождевальных машин и установок с использованием дождевального аппарата турбинного типа
Никольский Андрей Евгеньевич
Повышение эффективности процесса производства удобрений из отходов животноводства аэробной ферментацией в установках закрытого типа путем разработки технологии и технических средств утилизации газовых выбросов
Анисимов Виталий Александрович
Повышение эффективности рабочего процесса приготовления костного фарша в звероводстве путем обоснования основных параметров и режимов работы пастоприготовителя конусного типа
Бибик Георгий Афанасьевич
Повышение эффективности процесса сушки зерна в многокамерной сушилке периодического действия за счет ее совершенствования и оперативного контроля

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net