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:

Зимин Игорь Борисович. Повышение эффективности процесса сушки зерна в шахтной зерносушилке путем совершенствования конструктивных и технологических параметров системы выгрузки : Дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 : Великие Луки, 2004 196 c. РГБ ОД, 61:04-5/2539

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 5

ВВЕДЕНИЕ 9

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 15

  1. Проблемы повышения эффективности сушки зерна 15

  2. Анализ способов и средств для поддержания заданного режима выпуска просушенного зерна из шахтных зерносушилок и последующего его транспортирования на дальнейшую обработку 25

  3. Способы охлаждения зерна после сушки и их влияние на процесс влагоотдачи 42

1.3.1 Анализ существующих конструкций охладительных устройств
зерносушилок и пути интенсификации процесса охлаждения зерна
после сушки 43

1.3.1.1 Охладительные устройства с плотным слоем зерна 44
1.3Л.2 Охладительные устройства с разрыхленным (подвижным) зерно
вым слоем 49

1.3.2 Современное состояние проблемы изучения основных закономер
ностей процесса охлаждения зерновой массы после её сушки 56

1.4 Выводы по главе 69

1.5 Цель и задачи исследований 71
2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ОБОСНОВАНИЮ КОНСТ
РУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЭРОДИНА
МИЧЕСКОГО ВЫГРУЗНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА - ОХЛАДИ
ТЕЛЯ ЗЕРНА ПОСЛЕ СУШКИ 72

  1. Разработка математической модели определения конструктивно-технологических параметров выгрузного рабочего органа - охладителя зерна аэродинамического типа 72

  2. Аэродинамическое сопротивление воздухоподводящих каналов выгрузного рабочего органа-охладителя зерна аэродинамического типа 77

  1. Аэродинамическое сопротивление нагнетательного канала 77

  2. Аэродинамическое сопротивление вентиляционной сети обратного . трубопровода 82

  1. Аэродинамическое сопротивление газораспределительной решетки аэродинамического выгрузного рабочего органа - охладителя зерна после сушки 84

  2. Общее аэродинамическое сопротивление выгрузного рабочего органа - охладителя зерна аэродинамического типа 89

  3. Обоснование процесса охлаждения перемещаемого зернового слоя 91

2.6 Выводы по главе 95
3.ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕ
ДОВАНИЙ 97

  1. Программа исследований 97

  2. Методика лабораторного и производственного исследований 98

3.2.1 Описание конструкции экспериментальной установки 98

3.2.2 Работа экспериментальной установки 103

3.2.3 Порядок проведения экспериментальных исследований 105

  1. Измерительные приборы 108

  2. Определение аэродинамического сопротивления выгрузного рабочего органа - охладителя зерна аэродинамического типа 111

  1. Определение аэродинамического сопротивления воздухоподводящих каналов 11I

  2. Определение аэродинамического сопротивления газораспределительной решетки 115

3.5 Определение температурного перепада в зерновой массе при ее ох
лаждении в процессе транспортирования 117

4.РЕЗУЛБТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 120

4.1 Определение влияния углов поворота заслонки всасывающего окна вентилятора, жалюзийных пластин выхлопной камеры и всасывающего короба на:

  1. Потери давления в вентиляционной системе выгрузного рабочего органа - охладителя зерна аэродинамического типа 120

  2. Расход воздуха в аэродинамическом выгрузном рабочем органе -охладителе зерна после сушки 123

  3. Динамическое давление и скорость воздуха в щели газораспределительной решетки 126

4Л .4 Эффективность процесса охлаждения зерна после сушки 129

  1. Результаты исследования зависимости пропускной способности установки по выгрузке зернового материала от углов поворота заслонки всасывающего окна вентилятора, жалюзи иных пластин выхлопной камеры и всасывающего короба 134

  2. Результаты исследования дополнительного съема влаги с зерновок

при их охлаждении в процессе транспортирования 138'

4.4 Определение влияния углов поворота заслонки всасывающего окна
вентилятора, жалюзийных пластин выхлопной камеры и всасываю
щего короба на качественные показатели семян 141

4.5 Выводы по главе 144
5.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 145
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 153
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 155
ПРИЛОЖЕНИЯ 168

5 ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Вс, Вох — соответственно ширина сушильной и охладительной камеры, м; Внж. - ширина входного окна нагнетательного канала, м;

Вк- ширина канала для подвода воздушного потока на втором участке газораспределительной решетки (ВКНК), м; b щ- ширина щели, м;

Ьпр, - ширина металлической прокладки, расположенной в зазоре между пластинами газораспределительной решетки, м; с- коэффициент отгиба пластины; св, с3 - теплоемкость воздуха и зерна, кДж/ (кгС); D - диаметр участка трубопровода, м;

D м,с. - диаметр местного сопротивления обратного трубопровода, м; D ЭК.Н.К. - эквивалентный диаметр участка нагнетательного канала, м; D жн..к. — эквивалентный диаметр нагнетательного канала на уровне расположения газораспределительной решетки, м;

Озк.гр. - эквивалентный диаметр газораспределительной решетки, м; dt - температурный перепад в зерновой массе (после сушки и охлаждения), С; dw - влагосъем с зерновок при их охлаждении после сушки, %; Fh.k., Fo6.t.,. Fr.p.. - площадь поперечного сечения соответственно входного окна нагнетательного канала, обратного трубопровода и газораспределительной решетки, м2;

Рщт.р *~ суммарная площадь щелей газораспределительной решетки, м ; Gn - пропускная способность шахтной зерносушилки по паспортным данным, пл.т./ч;

Оф.б., Сф.р. - фактическая пропускная способность шахтной зерносушилки соответственно в базовом и реконструированном вариантах, кг/ч; GK0. - пропускная способность аэродинамического выгрузного рабочего органа - охладителя зерна после сушки, кг/ч; Н„.к, - высота входного окна нагнетательного канала, м;

Нпр. - высота входного окна нагнетательного канала на уровне расположения

газораспределительной решетки, м;

Н с, Н'ох. - высота соответственно сушильной и охладительной камеры, м;

ho.n., Wn. - высота соответственно основного подшахтного бункера и бункера -

питателя, м;

Пщ- высота щели газораспределительной решетки, м;

h щ - приведенная высота щели газораспределительной решетки, м;

к - абсолютная шероховатость стенок в вентиляционной сети;

Kj - коэффициент, учитывающий влагоотдающую способность культуры;

L - длина воздуховода, м;

Lr.p. - длина газораспределительной решетки, м;

1К, - длина козырька скатной пластины, м;

1П - расчетная длина прямолинейного участка воздуховода, м;

1 ОКВ.М.С. - длина воздухопровода, эквивалентная местным сопротивлениям, м;

]пр - приведенная длина обратного трубопровода, м;

1ПЛ. - величина отгиба кромки пластины, м;

1кор. - длина короба сушильной (охладительной) камеры, м;

1 щ — суммарная длина щелей газораспределительной решетки, м; Мв - количество воздуха, необходимого для транспортирования и охлаждения нагретого после сушки зернового вороха, кг;

М3 - количество зерновой массы, транспортируемой и охлаждаемой воздушным потоком, кг; п - количество щелей;

n', п" - коэффициент, учитывающий приращение пропускной способности шахтной зерносушилки за счет реконструкции, соответственно ее охладительной камеры и системы подшахтных бункеров;

Рн.к., Роб.т., Рг.р. - потери давления воздушного потока в нагнетательном канале, обратном трубопроводе и газораспределительной решетке, Па; Рюр - общие потери давления воздушного потока в аэродинамическом выгрузном рабочем органе - охладителе зерна после сушки, Па;

7 Q - расход воздуха в аэродинамическом выгрузном рабочем органе - охладителе зерна после сушки, м3/ч;

Q3 — количество тепла отданное зерном при его охлаждении, кДж; Оатм. - количество тепла поглощенное агентом охлаждения в процессе транспортирования зерновой массы, кДж; Rn - потери давления на 1м длины воздуховода, Па/м; Re - число (или инерционно-вязкостный критерий) Рейнольдса; S0.n., Se.n. - площадь верхнего основания соответственно основного подшахтного бункера и бункера - питателя, м ;

Scp.o.n., Scp.o.n. - площадь "среднего" сечения соответственно основного подшахтного бункера и бункера — питателя, м2;

Sio.n.» Si6n. - площадь нижнего основания соответственно основного подшахтного бункера и бункера - питателя, м2;

Т3.н,., Т3.к- соответственно начальная температура (после сушки) и конечная температура (после охлаждения) зерновой массы, С;

Тохл.н., Тохл.к. - температура воздушного потока (агента охлаждения) соответственно на входе в зерновую массу и на выходе из нее, С; t - шаг щелей газораспределительной решетки, м; U г.р. - периметр газораспределительной решетки, м;

Vc,-Vox., Vc.n. - объем соответственно сушильной камеры, охладительной камеры и системы подшахтных бункеров, м3;

Von.} V6.n. ~ объем соответственно основного подшахтного бункера и бункера — питателя, м3;

v н.к. и У,,.,;.- средняя скорость движения воздушного потока в воздуховоде и на входе в нагнетательный канал, м/с;

Vo6.t. - скорость воздушного потока на участке обратного трубопровода, м/с; ущ- скорость воздушного потока в щели газораспределительной решетки, м/с; wJs w2— соответственно начальная и конечная влажность зерновой массы (до и после сушки), %; ак - угол наклона козырька скатной пластины, град.;

8 ow - угол отгиба кромки пластины газораспределительной решетки, град.;

ои., аж. - угол наклона участков газораспределительной решетки соответственно в первой ("мягкой") и второй ("жесткой") зонах охлаждения зернового материала, град.;

Pi) Рг» Рз - соответственно углы поворота заслонки всасывающего окна вентилятора, жалюзийных пластин выхлопной камеры и всасывающего короба, град.; , — коэффициент местного сопротивления;

Х^м.с.- суммарный коэффициент местных сопротивлений по длине воздуховода; Я ilk.. Я об.т.» Я п — соответственно коэффициенты сопротивления по длине нагнетательного канала, обратного трубопровода и газораспределительной решетки; X „.е.- коэффициент сопротивления по длине в местном сопротивлении; v - кинематическая вязкость воздуха, м2/с;

рв - плотность воздуха, кг/м3;

у - коэффициент живого сечения газораспределительной решетки;

D, -допустимый влагосъем, %;

Принятые сокращения:

ЗОСП - зерноочистительно - сушильный пункт

Введение к работе:

Актуальность темы. Одним из важнейших условий высокоэффективного использования зерносушилок в сельском хозяйстве является обеспечение увеличения качественного зерна при сушке и пропускной способности агрегатов, а также снижение энергозатрат на сушку зерна. Основой для повышения эффективности существующих в сельскохозяйственном производстве зерносушилок является создание достаточного и стабильного съема влаги с одного кубического метра камер зерносушилок. Одной из причин, препятствующих этому является то, что охладительные устройства, встроенные в шахту зерносушилки, не создавая оптимальных условий для полного охлаждения зерна, снижают полезный объем сушильной шахты и влагосъем с одного кубического метра камеры.

Анализ динамики производства и ресурсов зерна в Российской Федерации за период с 1991 по 2000г. показывает, что во время проведения реформ в АПК, в зерновом производстве большинства регионов страны произошло значительное сокращение посевных площадей зерновых культур, снижение их урожайности и валовых сборов. Принимая во внимание сложившуюся ситуацию в зерновом производстве России, в соответствии с поручением Правительства Российской Федерации, Минсельхоз России подготовил программу обеспечения устойчивого производства и развития рынка зерна в Российской Федерации на 2001-2005 годы и на период до 2010 года (программа "Зерно"). Цель данной программы — создать благоприятные условия для эффективного производства зерна, развития зернового рынка и на этой основе обеспечить в полном объеме внутренние потребности нашей страны в семенном, продовольственном и фуражном зерне, выйти на внешний рынок с конкурентоспособной продукцией.

Анализ накопленной многими производственными предприятиями практики по послеуборочной обработке зерна убедительно доказывает, что

10 основным средством обеспечения сохранности и улучшения качества

свежеубранных семян, является их сушка. Значимость и ответственность сушки

зерна возрастает в увлажненной зоне, где задержка с ее проведением или

проведение данной операции не в полном объеме, с нарушением технологических

режимов, неизбежно связаны с потерями урожая. Согласно исследованиям при

влажности вороха 25...28%, всхожесть семян уже за три дня снижается на 20%, а

потери сухого вещества при влажности зернового вороха 37% составляют 0,7-1%

за сутки /43, с.34/.

Если брать в масштабах страны, то сушке необходимо подвергать 40-45% собранного урожая зерна, а на Северо-Западе России необходимо высушивать практически все убранное с полей зерно /93, с.1; 135; 100/.

Одним из наиболее важных агротехнических требований, предъявляемых к агрегатам для сушки зерна, является строгое соблюдение температуры и влажности зернового вороха по окончании сушки зерна. Из сушильного агрегата зерно выходит с температурой 45-б0С. Снижение температуры зерна в охладительных устройствах до значения, не превышающего температуру атмосферного воздуха более чем на 5... 10"С, является необходимым условием для обеспечения сохранности зерна, предупреждения его порчи и уменьшения внутренних напряжений, возникающих в зерновках в процессе сушки /26; 127; 125; 38; 4/. Следует также отметить еще одну положительную особенность, проявляющуюся при проведении охлаждения зерна и заключающуюся в сочетании на данной операции процессов теплообмена и массообмена, что способствует дополнительному съему влаги (от 0,5 до 1%) с зерновок /135/.

Авторы Е.И. Никулин, В.А.Резчиков, А.Е.Баум, Л.Д. Комышник и др. /89; 12; 65/ отмечают, что охладительные устройства, применяемые в зерносушилках, не обеспечивают должного эффекта охлаждения зерна после сушки. Ученые объясняют это несовершенством конструктивных схем охладительных устройств, а также недостаточной изученностью процесса охлаждения зерна после сушки. На

этот фон накладывается также высокий технический и моральный износ оборудования для охлаждения зерна, являющегося неотъемлемой частью сушильного оборудования* зернотоков. Экспертная оценка показывает, что большая часть сушильного оборудования эксплуатируется хозяйствами'уже 25 лет и более. Поэтому важным аспектом' в создании прочной материально-технической базы сушильного оборудования села является приложение максимальных усилий к восстановлению и модернизации уже существующих в хозяйствах установок и агрегатов, что является актуальной проблемой в. настоящее время.

Принимая во внимание зерносушильные агрегаты шахтного типа, следует заметить, что одним из перспективных направлений повышения в них эффективности процесса сушки является разработка и внедрение в производство способов, направленных на увеличение пропускной способности шахтных зерносушилок с одновременным применением в их конструкции агрегатов, способных оказывать комбинированное воздействие на зерновой ворох после сушки, совмещая при этом сразу несколько технологических операций (транспортирование (выгрузку), охлаждение, подсушку зерна и т.д.) на одном рабочем органе. Положительный опыт применения подобного рода установок в, зерносушении подтвержден работами: И.М.Федорова, В.А.Резчикова, Е.М.Зимина, М.С.Волхонова и др.

На основании изложенного можно отметить, что применение прогрессивных способов и конструкторских решений по увеличению пропускной способности сушильных агрегатов совместно с разработкой рациональной и эффективной технологии выгрузки зерна после сушки является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательской работы Великолукской государственной сельскохозяйственной академии 2001-2005 гг.. по теме: "Повышение эффективности обработки высоко влажного зерна

12 на очистительно-сушильных комплексах путем совершенствования

технологических процессов и основных рабочих органов", а также в соответствии

с целевой комплексной программой фундаментальных и приоритетных

исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса

Северо-Запада Российской Федерации на 2001-2005 гг.

Целью исследования является повышение эффективности процесса сушки зернового вороха в зерносушилках шахтного типа путем совершенствования конструктивных и технологических параметров системы выгрузки данных агрегатов.

Объект исследования. В качестве объекта исследования были выбраны технологический процесс работы шахтных зерносушилок, экспериментальные и опытные образцы охладительных устройств, системы и устройства ввода высушиваемого материала в охладительные камеры.

Методика исследования. В диссертационной работе использованы стандартные, а также вновь разработанные методики постановки опытов и обработки данных проводимых исследований с использованием персонального компьютера.

Научная новизна состоит из:

теоретического обоснования выбора способа охлаждения зернового материала;

теоретического обоснования гидравлического сопротивления системы подвода воздушного потока в зоны охлаждения материала;

разработки нового устройства для охлаждения зернового материала и экспериментального исследования аэродинамического выгрузного рабочего органа - охладителя зерна после сушки при его работе во всем диапазоне подсушки и охлаждения, а также способа их экономичного регулирования.

Достоверность теоретических заключений подтверждена результатами экспериментальных исследований.

13 Практическая ценность и реализация результатов исследовании.

Проведенные исследования.позволили определить пути увеличения пропускной

способности шахтных зерносушилок путем увеличения съема влаги с одного

кубического метра объема камер зерносушилки за счет замены встроенного

охладителя выносным.

Уточнена методика расчета охладительного устройства, которая может быть
использована, как в практике, так и в учебном процессе кафедры "Автомобили,
тракторы и сельхозмашины" Великолукской государственной

сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных и научно — практических конференциях в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете в 2002 году; в Костромской государственной сельскохозяйственной академии в 2002.И 2004 г.; а также на Международных научно-практических конференциях, состоявшихся в Ярославской государственной сельскохозяйственной академии в 2003 г. и Чувашской государственной сельскохозяйственной академии в 2003 г.

Основное содержание работы изложено в 9 научных статьях и полученном положительном решении о выдаче патента на изобретение.

На защиту выносятся следующие положения:

рациональные способы повышения пропускной способности зерносушилок шахтного типа и охлаждения семян после сушки;

разработка математической модели определения конструктивно-технологических параметров выгрузного рабочего органа - охладителя зерна аэродинамического типа;

теоретические предпосылки к обоснованию методики расчета аэродинамического сопротивления аэродинамического выгрузного рабочего органа - охладителя зерна после сушки;

14 - технологическая схема замкнутого контура аэродинамического

выгрузного рабочего органа - охладителя зерна после сушки, имеющая двойную

систему подвода охлаждающего воздушного потока, создаваемого центробежным

вентилятором.

Автор пользуется возможностью выразить глубокую признательность за оказанную помощь и содействие, при выполнении научной работы, следующим лицам: научному руководителю, д.т.н., профессору Морозову В.В.; научному консультанту, д.т.н., профессору, заслуженному деятелю науки и техники РФ, заслуженному изобретателю Костромской области Зимину Е.М.; главному инженеру предприятия ОАО "Псковоблгаз" Панову В.И.; директору филиала "Великолукский" ОАО "Псковоблгаз" Захарову В.И.; бывшему председателю СПК колхоза "Красная поляна" Головневу А.Н.

Подобные работы
Демский Никита Викторович
Повышение эффективности процесса сушки зерна в шахтных зерносушилках
Бибик Георгий Афанасьевич
Повышение эффективности процесса сушки зерна в многокамерной сушилке периодического действия за счет ее совершенствования и оперативного контроля
Матвеев Дмитрий Олегович
Повышение эффективности и качества процесса сушки зерна с использованием виброциркуляционных аппаратов
Стальной Виктор Петрович
Повышение эффективности процесса выгрузки влажных зерновых материалов из бункеров сельскохозяйственного назначения
Андрианов Николай Михайлович
Повышение эффективности процесса сушки путем совершенствования рабочих органов, системы контроля и управления зерновых сушилок
Кузнецов Николай Николаевич
Повышение эффективности заготовки прессованного в рулоны сена путем оптимизации параметров процесса сушки и режимов работы оборудования
Анисимов Александр Владимирович
Повышение эффективности процесса загрузки транспортных средств комбинированными кормами путем обоснования конструктивно-режимных параметров загрузочного распределяющего устройства
Комаров Владимир Витальевич
Повышение эффективности процесса отделения семян от стеблей льна путем применения вальцово-гребневого аппарата
Шарипов Азат Гибатович
Повышение эффективности процесса разделения соевой суспензии путем обоснования параметров и режимов работы фильтрующей центрифуги
Белокобыльский Виталий Александрович
Повышение эффективности процесса обрезки корнеплодов сахарной свеклы за счет совершенствования конструкции ботвосрезающего аппарата

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