Размещено на http://www.allbest.ru/

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МАШИНЫ

Часть 2Машины для уборки и послеуборочной обработки зерновых культур

Учебно-методическое пособие для самостоятельного выполнения лабораторной и расчетно-графической работ для студентов очной и заочной форм обучения направления «Агроинженерия»

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ШАХТНОЙ ЗЕРНОСУШИЛКИ

НОВОСИБИРСК 2017



Кафедра технологических машин и технологии машиностроения

Сельскохозяйственные машины: Учебно-метод. пособие для выполнения лабораторной и расчётно-рафической работ для студентов очной и заочной форм обучения направления «Агроинженерия».

Часть 2. Машины для уборки и послеуборочной обработки зерновых культур / Новосиб. гос. аграр. ун-т; Сост.: В.А. Головатюк, С.Г. Щукин - Новосибирск, 2017. - 40с.

Настоящее пособие включает краткие теоретические описания по теме, задание и описание лабораторной работы по машинам для уборки зерновых культур с необходимыми для ее выполнения теоретическими выкладками.

Рассчитано на студентов инженерного института и института заочного образования НГАУ обучающихся по направлению 35.03.06 Агроинженерия.

Утверждены и рекомендованы к изданию учебно-методическим советом Инженерного института (протокол № 8 от 28 марта 2017).

Рецензент: В.А. Патрин - д.т.н., доцент кафедры «Техносферной безопасности и электротехнологий».

© Новосибирский государственный аграрный университет, 2017

© Инженерный институт, 2017



ВВЕДЕНИЕ

В обеспечении необходимых темпов развития агропромышленного комплекса страны большую роль принадлежит комплексной механизации. Только на ее основе можно перевести сельскохозяйственное производство на индустриальные методы и повысить эффективность использования средств механизации.

В связи с этим возрастает значение специалистов АПК, к которым предъявляют все более высокие требования по вопросам эффективного

использования техники.

Для успешного выполнения этих требований необходимо, чтобы инженерный персонал АПК был профессионально зрелым, теоретически грамотным, способным применять свои знания в практической деятельности.

Поэтому специалистам АПК необходимы глубокие знания обеспечивающие эффективное использование технических средств механизации процессов в конкретных условиях. взаимодействия рабочих органов с объектом обработки определяющих зависимость технологических и энергетических показателей работы от конструктивных, технологических и регулировочных параметров машин.

Современные методы обучения предусматривают необходимость повышения эффективности самостоятельной учебной работы студентов как основного способа приобретения полнообьемных, глубоких, прочных знаний и развития творческих способностей.

Самостоятельная работа будущего специалиста - одна из важных форм творческого овладения знаниями, источник их постоянного обогащения и обновления.

Самостоятельное выполнение студентами предусмотренных программой работ способствует более полному усвоению закономерностей протекания технологических процессов в сельскохозяйственных машинах и выбору наиболее оптимального режима их функционирования.

Настоящее методическое пособие предназначено для организации самостоятельной работы при выполнении лабораторной и расчетно-графической работ. Методическое пособие позволит студентам при выполнении лабораторных работ осуществлять самоконтроль знаний по предлагаемым вопросам, расчета основных рабочих органов и выбора оптимальных режимов их функционирования Методическое пособие составлено с учетом материальной базы кафедры технологических машин и технологии машиностроения. Для проверки усвоения лекционного материала и готовности студентов к выполнению лабораторной работы в начале занятия преподаватель проводит краткий опрос по вопросам входного контроля знаний. В процессе выполнения работы преподаватель оценивает самостоятельность и полноту ее выполнения. По завершении работы студенты отвечают на вопросы выходного контроля. Перед выполнением работы на лабораторных установках все студенты должны пройти инструктаж по технике безопасности. Включать установки и аппаратуру без разрешения преподавателя или учебного мастера запрещается.



1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ШАХТНОЙ ЗЕРНОСУШИЛКИ

1.1 СПОСОБЫ СУШКИ И АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Согласно агротехническим требованиям на длительное хранение следует засыпать зерно влажностью до 14 %. С увеличением влажности возрастает интенсивность дыхания зерна, увеличивается выделение теплоты и происходит самосогревание массы. Поэтому усиливаются процессы брожения, развиваются бактерии и плесень, качество зерна снижается.

Влажность свежеубранного зерна нередко составляет 20...35 %. Такое зерно необходимо в короткий срок высушить, доведя его влажность до кондиционной. Снизить влажность зерна можно естественной сушкой на открытой площадке, вентилированием атмосферным или подогретым воздухом и искусственной сушкой в зерносушилках.

Для естественной сушки зерно рассыпают на току слоем 10... 15 см и периодически перелопачивают или перебрасывают с места на место зернопультом, зернометателем, зернопогрузчиком. Естественную сушку применяют, если влажность зерновой смеси меньше 20 %.

Для активного вентилирования зерно помещают в напольные или бункерные установки и пропускают через неподвижный слой зерна атмосферный воздух. Вентилированием предотвращают самосогревание зерна и удаляют испарившуюся влагу. Активное вентилирование применяют для временной консервации семян охлаждением, медленной сушки и аэрации их при хранении. Чтобы повысить эффективность этих процессов, воздух в первом случае охлаждают, во втором - нагревают на 2...6°С, в третьем - снижают его влажность.

Для искусственной сушки зерно помещают в сушилку и нагревают до установленной температуры. При нагреве влага из внутренних слоев зерна перемещается на поверхность и испаряется, а затем в виде пара удаляется в окружающую среду. Интенсивность испарения влаги зависит от температуры нагрева зерна и скорости движения газов через зерновой слой. Чем больше показатели этих процессов, тем выше скорость испарения влаги. Температура нагрева зерна при сушке ограничивается его термостойкостью, т. е. предельно допустимой температурой нагрева, при которой сохраняются семенные и хлебопекарные качества зерна. Допустимая температура нагрева зерна зависит от культуры, сорта, влажности и продолжительности его пребывания в нагретом состоянии. Существует несколько способов нагрева и сушки зерна.

Конвективный способ. Теплота, необходимая для нагрева зерна, передается ему конвекцией от движущегося газообразного теплоносителя (нагретого воздуха или его смеси с продуктами горения), называемого агентом сушки. Взаимодействуя с зерновой массой, агент сушки обеспечивает тепло- и массообмен: зерно нагревается, влага испаряется, поглощается газами и уносится в окружающую среду.

Кондуктивный (контактный) способ. Теплота передается зерну при соприкосновении его с нагретой поверхностью путем кондукции (теплопроводности). Для этого способа характерен неравномерный нагрев зерна в слое. Семена, контактирующие с горячей поверхностью, нагреваются сильнее, чем удаленные.

Излучение. Теплота передается зерну лучистой энергией нагретого тела, не имеющего непосредственного контакта с зерном (инфракрасными лучами).

Электрический способ. Зерно помещают в поле токов высокой частоты (ТВЧ) между двумя пластинами конденсатора. Молекулы зерна поляризуются и приводятся в колебательное движение. Колебания сопровождаются трением частиц и нагревом материала. Этот способ обеспечивает быстрый и равномерный нагрев зерновой массы, сопровождающийся интенсивным испарением влаги, но требует больших затрат энергии.

Сорбционный способ заключается в смешивании влажного зерна с влагопоглотителем (силикагелем, хлоридом калия, опилками и др.), который впитывает в себя выделенную из зерна влагу. Затем сорбент отделяют от зерна, высушивают и вновь используют. Сорбционный способ применяют для сушки семян с низкой термостойкостью (горох, бобы и др.).

Большую часть влажного зерна сушат конвективно-контактным способом в зерносушилках периодического или непрерывного действия в неподвижном, подвижном и псевдоожиженном слое зерновой массы. Зерносушилки бывают стационарные и передвижные, открытого исполнения и с установкой в здании. По конструкции сушильных и охладительных камер различают сушилки барабанные, шахтные, колонковые, карусельные, конвейерные, бункерные и др. Промышленность выпускает сушилки малой (до 2,5 т/ч), средней (до 15 т/ч) и высокой (до 40 т/ч) производительности.

Агротехнические требования устанавливают допустимые температуры нагрева теплоносителя и зерна для разных зерносушилок.

В барабанной зерносушилке зерно движется вдоль вращающегося барабана в потоке теплоносителя. Температура теплоносителя для сушки продовольственного зерна колосовых культур 180..200 °С, семян 100... 160 °С. При этом продовольственное зерно пшеницы нагревается до 55 °С, семенное - до 48 °С.

В шахтной зерносушилке зерно перемещается вниз под действием силы тяжести, а теплоноситель движется навстречу зерну. Температура теплоносителя для сушки продовольственного зерна колосовых культур 100... 140 °С, семенного - 65...70 °С, температура нагрева продовольственного зерна до 55 °С, семенного - до 45 °С. Неравномерность нагрева зерна в процессе сушки должна быть не более 3...4°С. Неравномерность влажности высушенного (до 15 %) зерна допускается ±1 %. Влажность зерна за один пропуск через барабанную зерносушилку можно снизить с 25 до 17 %, через шахтную сушилку - с 25 до 19 %.

Зерно после сушки необходимо охладить до температуры, превышающей температуру атмосферного воздуха не более чем на 10... 15 "С. Закладывать на хранение нагретое зерно запрещается, так как оно может погибнуть или потерять товарные качества.

1.2 Классификация зерносушилок и схемы технологических процессов

Зерносушилки классифицируют по виду используемого топлива - твердое, жидкое или газообразное; по виду агента сушки - нагретый воздух или его смесь с топочными газами; по характеру процесса сушки - периодического или непрерывного действия; по мобильности - стационарные или передвижные; по направлению движения агента сушки относительно зернового потока - прямоточные, противоточные, с поперечным потоком, со смешанным потоком; по состоянию зернового слоя - с неподвижным, подвижным, псевдоожиженным (кипящим) и взвешенным слоем. Сушилки с подвижным зерновым слоем наиболее распространены. По конструктивному оформлению они могут быть шахтными, барабанными и вибрационными.

Шахтные сушилки (рис. 1, а) оборудованы шахтами с расположенными внутри них в шахматном порядке коробами. Зерно 2 под собственным весом движется сверху вниз, агент сушки 1 - в поперечном и вертикальном направлениях.



Рис. 1 Схемы рабочих процессов сушилок: а - шахтная; б - барабанная; в - вибрационная; г - вентилируемый бункер; д - лотковая; е - напольная; ж - с псевдоожиженным слоем; з - пневмогазовая рециркуляционная; 1 - направление движения воздуха; 2 - зерно

Барабанные зерносушилки (рис. 1, б) имеют сушильную камеру в виде пустотелого стального цилиндра (барабана).

Внутри барабана закреплены лопасти и полочки. При вращении барабан своими лопастями поднимает и сбрасывает поступающее в него зерно.

Пересыпаясь с полочки на полочку, зерно сушится нагретым агентом и перемещается вдоль барабана в направлении газового потока.

Вибрационные зерносушилки (рис. 1, в) состоят из ряда решет, расположенных одно под другим. Для перемещения и лучшего перемешивания зерна решета приводятся в колебательное движение. Движущееся на решете зерно пронизывается нагретым агентом сушки, подаваемым снизу вверх.

Сушка зерна в неподвижном слое применяется в вентилируемых бункерах, в лотковых, платформенных и других сушилках.

Вентилируемые бункера (рис. 1, г) состоят из бункера и вентилятора с воздухоподогревателем и воздухопроводом. Подогретый воздух пронизывает слой влажного зерна в бункере и тем самым высушивает его. Эти установки применяют также для вентилирования зерна наружным воздухом при его охлаждении и консервации.

Лотковые сушилки (рис. 1, д) состоят из топки, вентилятора и одного или нескольких лотков, изготовленных из перфорированного металлического листа. Нагретый агент сушки пронизывает неподвижный слой зерна на лотках, нагревает зерно и удаляет из него влагу.

Напольные сушилки (рис. 1, е) предназначены для сушки или консервирования холодным воздухом зерна, льновороха, сена и т. п. Воздух или агент сушки подают через перфорированный или щелевой пол.

Сушка зерна в псевдоожиженном слое (рис. 1, ж) заключается в следующем. Зерно размещают на решете и продувают нагретым агентом сушки. Скорость газового потока постепенно увеличивают, и когда его подъемная сила становится близкой к силе тяжести отдельных зерен, давление зерен одно на другое исчезает и слой переходит в псевдоожиженное состояние. В псевдоожиженном (кипящем) слое происходит интенсивное перемешивание и движение зерен, такой слой напоминает маловязкую жидкость, поэтому подсохшие зерна всплывают на поверхность слоя и выводятся из сушилки.

Пневмогазовые рециркуляционные сушилки (рис. 1, з) представляют собой трубу, в которую с большой скоростью вентилятором подается агент сушки, в нижнюю часть трубы-сушилки подается и влажное зерно. Газовым потоком в течение нескольких секунд оно нагревается до необходимой температуры и поднимается в шахту. В верхней части шахты зерно выдерживается некоторое время. Нижняя часть шахты разделена вертикальной перегородкой на две зоны. Из правой зоны охлаждения зерно вновь поступает (рециркулирует) в трубу-сушилку, смешивается с влажным зерном, затем масса попадает в шахту на выдержку и охлаждение. Из левой зоны сухое зерно выводится наружу.



1.3 Топки и их типы

Типы топок. Различают топки прямого действия, в которых агент сушки получается в результате непосредственного смешивания топочных газов с воздухом, и непрямого действия (топки-теплообменники) с нагревом воздуха в калорифере. При использовании топок прямого действия продукты сгорания топлива входят в соприкосновение с зерном. Поэтому в топках зерносушилок топливо должно сгорать полностью, а топочные газы хорошо перемешиваться с наружным воздухом. Дым, копоть, зола, несгоревшие частицы топлива не должны попадать в сушильную камеру.

Топка для сжигания жидкого топлива состоит из форсунки 3 (рис. 2), камеры сгорания 4, отражательного экрана 8, кожуха 5 теплоизоляционного экрана 6 и смесительной камеры 7.

Рис. 2 Топка для сжигания жидкого топлива: 1 - вентилятор; 2 - электрическая свеча; 3 - форсунка; 4 и 7 - камеры сгорания и смесительная; 5 - кожух; 6 - теплоизоляционный экран; 8 - отражательный экран

Топливо от насоса подается к форсунке 3 и одновременно к ней поступает сжатый воздух от вентилятора 1.

Топливо распыляется и смешивается с воздухом. Образовавшаяся горючая смесь загорается от электрической свечи 2. Топочные газы поступают в смесительную камеру 7, выполненную в виде улитки. Сюда же по кольцевым каналам, образованным кожухом 5, теплоизоляционным экраном 6 и камерой сгорания 4, поступает наружный воздух и смешивается в камере с топочными газами. Образовавшаяся газовоздушная смесь (агент сушки) вентиляторами нагнетается в сушильную камер для сушки зерна.

Свеча зажигания включается автоматически при пуске электродвигателя топливного насоса; если в течение некоторого времени воспламенение не произошло, реле времени выключает электродвигатель.

Пламя контролируется фотоэлементом. В случае срыва пламени с фотоэлемента подается сигнал на магнитный пускатель электродвигателя топливного насоса, электродвигатель выключается, и подача топлива прекращается.

1.4 Сушильные камеры

Сушильная камера шахтной зерносушилки выполнена в виде вертикальной шахты 1 (рис. 3.) прямоугольного сечения. Внутри шахты размещены в шахматном порядке короба 2 и 3.

Рис. 3 Сушильная камера шахтного типа: а - схема чередования подводящих и отводящих коробов в вертикальном направлении; б - то же, в горизонтальном направлении; 1 - шахта; 2 и 3 - подводящие и отводящие короба; 4 - жалюзи

Короба имеют вид желоба, повернутого открытой частью вниз. Один из торцов каждого короба имеет окно, другой закрыт. Горизонтальные ряды коробов (рис. 3, а) разделяются на подводящие 2 и отводящие 3. По вертикали эти короба чередуются. Подводящие короба сушильной камеры имеют окна со стороны смесительной камеры топки и служат для подвода агента сушки. Окна отводящих коробов расположены со стороны вентиляторов. Пространство между коробами заполняется зерном, короба же остаются пустыми. Агент сушки, проходя из подводящих коробов в отводящие, пронизывает зерновой слой в шахте, нагревает зерно и удаляет от него испарившуюся влагу. В середине шахты два смежных ряда коробов могут быть сделаны подводящими, при этом направление движения агента сушки изменится с восходящего на нисходящий, в результате нагрев зерна будет равномернее. Иногда подводящие и отводящие короба чередуют и в горизонтальном ряду (рис. 3, б). При этом в вертикальных стенках коробов могут быть сделаны отверстия в виде жалюзи 4, тогда агент сушки или воздух продувают зерно в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Сушильная камера барабанной зерносушилки представляет собой стальной цилиндр (барабан) 1 (рис. 4), разделенный перегородками 2 на четыре или шесть секторов. На внутренней поверхности барабана и перегородках закреплены полочки 3 и лопасти 4. При вращении барабана зерно поднимается лопастями и свободно пересыпается с них. Агент сушки и зерно подают с одной и той же стороны барабана. Поэтому под действием газового потока зерно медленно перемещается в противоположную сторону цилиндра. Этому же способствует наклон цилиндра.



Рис. 4 Сушильный барабан с выпускным механизмом: 1 - барабан; 2 - перегородки; 3 - полочки; 4 - лопасти; 5 - подпорное кольцо; 6 - выпускные окна; 7 - заслонки; 8 - шлюзовой затвор

1.5 Выпускные механизмы

Выпускное устройство барабанной сушилки включает в себя подпорное кольцо 5 (рис. 5.), выпускные окна 6, регулировочные заслонки 7, шлюзовой затвор 8.

Выпускные механизмы шахтных сушилок могут быть непрерывного и периодического выпуска зерна.

Выпускное устройство непрерывного действия состоит из неподвижной 2 (рис. 5.) и подвижной 1 рам. Лотки 3 неподвижной рамы размещены под выпускными скатами 4 шахты. Подвижная рама-каретка несет ряд горизонтальных полок 5, расположенных под скатами. Каретка опирается на ролики и приводится в возвратно-поступательное движение эксцентриковым механизмом 6. При колебаниях каретки зерно небольшими порциями непрерывно ссыпается через края полок в приемный бункер. Количество выпускаемого зерна из шахты зависит от расстояния между лотками и полками, от амплитуды и частоты колебаний каретки. Чем выше подняты лотки и чем больше частота и амплитуда колебаний каретки, тем больше выпускается зерна из шахты в единицу времени.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5 Выпускной механизм шахтной сушилки: 1 и 2 - подвижная и неподвижная рамы; 3 - лоток; 4 - скат; 5 - полка; 6 - эксцентриковый механизм

Расстояние между лотками и полками регулируют, поднимая и опуская неподвижную 2 или подвижную 1 раму или каждый лоток в отдельности. В первом случае изменяют пропускную способность всей сушилки, во втором - лишь отдельных ее участков для улучшения равномерности сушки. Амплитуду и частоту колебаний каретки регулируют изменением эксцентриситета и частоты вращения эксцентрикового вала.

Выпускное устройство периодического действия применяется в шахтных сушилках большой производительности. Под выпускными окнами шахты установлены полки подвижной каретки. При закрытом положении полки целиком перекрывают выпускные окна, так что зерно через края полок не пересыпается.

Периодически (через 1...2 мин) выпускные окна полностью открываются и перепускают зерно из шахты в приемный бункер. Эта операция предупреждает накопление сорных примесей между окнами и кареткой. Однако в период закрытых выпускных окон зерно неподвижно и, соприкасаясь с горячими коробами, может перегреться.

Выпускные механизмы комбинированного типа применяются в некоторых шахтных сушилках. Эти устройства работают по принципу выпускных механизмов непрерывного действия, но оборудованы специальными автоматическими механизмами, полностью открывающими выпускные окна. При помощи автоматического устройства периодически (один раз за 8...10 мин) каретка отводится до полного открытия выпускных окон, и зерно самотеком удаляется из шахты. Применение такого механизма позволяет наряду с равномерным нагревом зерна в шахте устранять накопление сорных примесей в каретке.

зерносушилка агротехнический сушка топка

1.6 Устройство и технологический процесс работы зерносушилок

Устройство шахтной сушилки. Машина состоит из двух сушильных шахт 4 (рис. 6.), топки 9, двух охладительных колонок 8, двух вентиляторов 6, четырех норий 1 и 2, диффузора 5. Сушилку можно использовать с параллельной работой шахт (при этом увеличивается в 2 раза ее производительность) и с последовательной (при этом повышается эффективность испарения влаги из зерна за один цикл).

Рис. 6 Технологический процесс шахтной сушилки: 1 и 2 - нории; 3 - надсушильный бункер; 4 - шахты; 5 - диффузор; 6 и 7 - вентиляторы; 8 - охладительная колонка; 9 - топка

При параллельной работе шахт сырое зерно подводится в надсушильные бункера 3 обеих шахт одновременно. Излишек подаваемого зерна возвращается по зерноспуску в завальную яму. В надсушильных бункерах размещены датчики уровня зерна. Если уровень достигает верхнего предельного значения, датчик максимального уровня включает электродвигатель разгрузочного устройства шахты. При достижении нижнего предельного уровня зерна датчик минимального уровня зерна выключает электродвигатель разгрузочного устройства. Вентиляторы отсасывают воздух из пространства между шахтами. Под действием разрежения агент сушки из смесительной камеры топки поступает через открытые окна в подводящие короба шахты. Проходя сквозь слой зерна, агент сушки нагревает его, поглощает влагу и поступает в отводящие короба. Затем отработавший агент сушки поступает в диффузоры 5 и вентиляторами 6 выводится в атмосферу.

Сухое зерно выпускным механизмом выводится из шахты и нориями загружается в охладительные колонки 8. Колонка состоит из двух перфорированных, концентрически расположенных вертикальных цилиндров. Внутренний цилиндр соединен со всасывающим патрубком вентилятора 7. Зерно загружается в кольцевое пространство между цилиндрами. Воздух для охлаждения зерна поступает снаружи по всей высоте перфорированной части колонки, проходит сквозь слой зерна, охлаждает его и вентилятором выводится наружу. Сухое охлажденное зерно выгружается из колонки шлюзовыми затворами. Уровень зерна в охладительной колонке поддерживается датчиками, работающими аналогично датчикам уровня зерна сушильных камер.

Устройство барабанной сушилки. Машина состоит из сушильного барабана 4 (рис. 7.) с загрузочным 8 и разгрузочным 9 устройствами, топки 5, норий 7 и 10, охладительной колонки 3 и вентиляторов 2 и 11.



Рис. 7 Технологический процесс барабанной сушилки: 1 - зернопровод; 2 и 11 - вентиляторы; 3 - охладительная колонка; 4 - барабан; 5 - топка; 6 - смесительная камера; 7 и 10 - нории; 8 и 9 - загрузочная и разгрузочная камеры

Сырое зерно норией 7 из завальной ямы подается в загрузочную камеру 8, откуда самотеком поступает в сушильный барабан 4. Газы, образовавшиеся в результате сгорания жидкого топлива в топке 5, смешиваются с атмосферным воздухом в камере 6. Полученный таким образом агент сушки поступает по трубопроводу во вращающийся барабан 4, омывает сырое зерно и нагревает его. Нагреваясь, материал отдает часть влаги агенту сушки, который отводится

вентилятором 11 из сушилки. Нагретое зерно из сушильного барабана поступает в разгрузочную камеру 9 и затем шлюзовым затвором подается в одну из ветвей двухпоточной нории 10. Нория 10 загружает нагретое зерно в охладительную колонку 3. В колонке слой материала продувается холодным атмосферным воздухом. При этом вместе с теплом из материала выделяется и некоторое количество влаги. Отработавший воздух отводится вентилятором 2 из охладительной колонки. Просушенный и охлажденный материал поступает в разгрузочную ветвь двухпоточной нории 10, поднимается ею и по зернопроводу 1 отгружается из сушилки. По такой схеме работают сушилки типа СЗСБ-4,0 и СЗСБ-8,0.

1.7 Настройка зерносушилок на заданный режим работы

Настройка шахтных сушилок. Влажное зерно перед сушкой в шахтных сушилках предварительно очищают от грубых примесей.

Топки, работающие на твердом топливе, разжигают за 1 ч до начала работы. При использовании жидкого топлива сначала загружают сушильные шахты влажным зерном. После этого включают вентиляторы и разжигают топку.

Первая стадия сушки заключается в прогреве сушилки и зерна при выключенном выпускном аппарате. Продолжительность этой стадии 25...30 мин при сушке продовольственного зерна и 10...15 мин при сушке семян. Температура агента сушки должна быть на 20 °С ниже рекомендуемой для зерна данного вида.

Вторая стадия сушки. После прогрева зерна в шахте включают выпускной аппарат для непрерывной работы. В нижней части шахты зерно просыхает не полностью, поэтому первую партию зерна (не менее половины вместимости шахты) направляют для повторной сушки.

Третья стадия сушки. Переходят на непрерывный режим работы и устанавливают рекомендуемую температуру агента сушки.

Регулировки. Если температура нагрева зерна превышает допустимую, а его конечная влажность меньше заданной, то пропускную способность сушилки увеличивают соответствующей регулировкой выпускного механизма.

Когда зерно перегревается, а влажность его остается выше установленной, уменьшают температуру агента сушки, открыв заслонку впуска наружного воздуха в смесительную камеру.

Если температура нагрева зерна максимально допустимая, а его влажность не доведена до нужного состояния, то массу направляют на повторную сушку.

Расход агента сушки следует поддерживать максимально возможным, но не допускать выноса зерна из отводящих коробов.

Необходимо поддерживать непрерывное равномерное движение зерна по горизонтальному сечению шахты. Для этого периодически очищают выпускной аппарат от накапливающегося сора, поддерживают параллельное положение плоскостей подвижной каретки и выпускных лотков. Пропускную способность сушилки определяют взвешиванием зерна.

Настройка барабанных сушилок. В барабанных зерносушилках, после того как установился нормальный режим горения топлива, прогревают сушильный барабан в течение 10...15 мин. При этом температура агента сушки должна быть на 15...20°С ниже рекомендуемой для сушки зернового материала данного вида.

Степень заполнения сушильного барабана устанавливают регулировочными заслонками подпорного кольца барабана и заслонками питательных устройств загрузочных транспортеров. Заполнение барабана зерном должно быть максимально возможным, что соответствует 20...25 % вместимости барабана. Производительность сушилки определяют взвешиванием зерна, выходящего через выпускной аппарат в течение 1...2 мин.

Задание для выполнения лабораторной работы

Вопросы входного контроля

1. Что понимается под абсолютной и относительной влажностью материала?

2. Объяснить сущность тепло- и влагообмена при сушке материала.

3. Дать понятие конвективного, кондуктивного и сорбционного способов сушки материалов.

4. Какие способы сушки применяют в шахтной и барабанной зерносушилках?

5. Что такое «агент сушки»?

6. Чем отличается фактическая пропускная способность сушилки от паспортной?

7. Какие приборы применяют для контроля процесса сушки зерна?

Содержание работы

Теоретическая часть

Используя I - d - диаграмму влажного воздуха (рис. 8) и исходные данные, определить следующие параметры зерносушилки:

а) размер шахты;

б) расход воздуха в сушильной камере;

в) расход тепла;

г) расход воздуха в охладительной камере;

д) температуру агента после сушки;

е) температуру и относительную влажность зерна после охладительной камеры.

Практическая часть

Уточнить способы сушки, классификация зерносушилок и агротехнические

требования.

Уточнить устройство и процесс работы шахтной зерносушилки.

Уточнить устройство и процесс работы барабанной зерносушилки.

Уточнить устройство и процесс работы бункера активного вентилирования.

Уточнить регулировки и настройку шахтной зерносушилки.

Уточнить регулировки и настройку барабанной зерносушилки.

Таблица 1

Исходные данные

Вариант	Влажность ерна перед сушкой W1, %	Влажность зерна на выходе из сушильной камеры W2, %	Температура рна на выходе из сушильной камеры 2, С	Температура агента сушки на выходе в сушильную камеру t1, С	Температура атмосферного воздуха t0, С	Относительная влажность атмосферного воздуха 0, %	Относительная влажность агента сушки после сушильной камеры 2, %	Производительность сушки qC, кг/ч	Экспозиция сушки ТС, ч
1	17	13	45	65	12	85	75	8000	0,6
2	19	15	47	75	24	70	60	8200	0,6
3	21	14	49	110	14	80	70	7600	0,7
4	23	16	46	90	22	75	65	7800	0,7
5	25	18	51	105	16	85	75	7400	0,8
6	18	14	48	90	20	70	65	8200	0,6
7	20	13	53	95	18	80	75	7600	0,7
8	22	17	50	80	13	75	70	8000	0,6
9	24	15	51	100	23	85	75	7400	0,8
10	26	16	53	110	15	70	60	7200	0,8
11	17	14	55	80	21	80	70	8400	0,5
12	19	15	52	70	17	75	65	8200	0,6
13	21	17	54	70	19	85	75	8000	0,6
14	23	16	46	90	17	70	65	7600	0,7
15	25	18	48	95	21	80	75	7400	0,7
16	18	13	45	80	15	75	70	7800	0,6
17	20	14	55	85	23	85	75	7600	0,7
18	26	15	46	120	13	70	60	7200	0,9
19	24	16	54	105	18	80	70	7600	0,8
20	26	17	47	110	20	75	65	7400	0,8
21	17	13	53	85	16	85	75	8200	0,6
22	19	14	48	90	22	70	65	8000	0,6
23	21	18	52	75	14	80	75	8400	0,5
24	23	17	49	80	24	75	70	7800	0,6
25	25	16	51	120	12	85	75	7400	0,8
26	18	13	50	95	14	70	60	8000	0,6
27	20	15	45	85	20	80	70	8200	0,6
28	22	14	49	105	23	75	65	7600	0,7
29	24	16	49	100	16	85	75	7800	0,8
30	26	17	51	110	15	70	65	7200	0,9

Порядок выполнения работы

Вычертить схему процесса сушки (рис. 9).

Определить массу зерна в сушильной камере

М_ЗСК = q_С Т_С, (1)

Определить полный объем шахты

V_Ш = V_СК + V_ОК, м³, (2)

где V_СК - объем сушильной камеры

V_СК = V_З + V_К, м³, (3)

V_З - объем зерна в сушильной камере, определяемый по объемной массе зерна _З = 750 кг/м³;

V_К - объем коробов в сушильной камере, V_К = (0,3...0,4)V_З;

V_ОК - объем охладительной камеры, V_ОК = 0,3V_СК (рис. 10).

Определить высоту сушильной камеры h_СК, высоту охладительной камеры h_ОК и высоту шахты h_Ш, приняв ширину шахты (длину короба) в = 0,8...1 м, а отношение а/в = 1,5...2.

Определить массу влаги, испарившейся в сушильной камере в течение 1 часа , кг/ч. (4)

Определить массу влаги, испарившейся в охладительной камере в течение 1 часа

, кг/ч. (5)

где М_ЗОК - масса поступающего в охладительную камеру зерна, кг/ч;

М_ЗОК = М_ЗСК - M_ВСК;

W₃ - влажность зерна после охладительной камеры, %, W₃ = W₂ - (0,5...1).

7. Определить параметры агента сушки нагретого в калорифере атмосферного воздух перед входом в сушильную камеру. Для этого выполнить следующее:

а) на I - d - диаграмме найти точку 0 с параметрами атмосферного воздуха t₀ и ₀ (см. рис.8). Определить по диаграмме I₀ и d₀;

б) приняв, что влагосодержание воздуха при нагреве не изменяется, т.е. d₁ = d₀, отметить на диаграмме точку 1 с параметрами t₁ и d₁. Определить по диаграмме I₁ и ₁;

в) провести на I - d - диаграмме линию нагрева агента сушки (линия 0-1).

Определить параметры отработанного агента сушки на выходе из сушильной камеры в следующем порядке:

а) приняв, что процесс сушки идет без потерь тепла, т.е. I = I₁ = const, провести на I - d - диаграмме линию теоретического процесса сушки - линия 1- 2'. Точка 2' находится по известным параметрам ₂' = ₂ и I₂'= I₁. Определить по диаграмме t₂' и d₂';

б) рассчитать потери тепла _СК агентом сушки в килокалориях на каждый грамм испарившейся влаги



Рис. 8 J - d диаграмма



Рис. 10 К определению параметров шахты



_СК = (С_В1 - _З - _ОС)10^-3, ккал/г влаги, (6)

где С_В - удельная теплоемкость воды, С_В = 1 ккал / (кг град);

₁ - температура зерна до сушки, ₁ = t_о + (0...5);

_З - потери тепла на нагрев зерна

_З = М_ЗОК С_ВЗ (₂ - ₁) / M_ВСК, ккал/кг влаги; (7)

С_ВЗ - теплоемкость влажного зерна

С_ВЗ = 0,01С_СЗ (100 - W₂) + 0,01С_ВW₂, ккал / (кгград); (8)

С_СЗ - теплоемкость сухого зерна, С_СЗ = 0, 37 ккал / (кгград);

_ОС - потери тепла в окружающую среду, отнесенные к 1 кг испарившейся влаги

, ккал /кг влаги; (9)

F - суммарная площадь боковых поверхностей сушильной камеры, м²;

К - коэффициент теплопередачи, К = 1 ккал / (м²град).

Пояснение. Физический смысл величины _СК заключается в следующем: испарение из зерна в сушильной камере 1г влаги сопровождается потерей килокалорий из агента сушки. На основании этого составим пропорцию: 1г влаги ~ ккал. Отнеся обе части пропорции к 1 кг сухого воздуха, получим

. (10)

Левая часть пропорции имеет размерность [d], а правая - размерность [I]. Поэтому можно сказать, что увеличение влагосодержания агента сушки на 1 г в килограмме воздуха сопровождается уменьшением теплосодержания на килокалорий в килограмме воздуха;

в) провести на I - d - диаграмме линию действительного процесса сушки. Т.к. значение мало, то для повышения точности построения берут величину 10. Для соблюдения условия (10) значение d также должно быть увеличено на 10 единиц. Исходя из этого линию действительного процесса сушки построить как показано на рис. 11 в следующем порядке: определить значение d₀ + 10; провести линию d₀ + 10 до пересечения с линией теоретического процесса сушки (линией 1 - 2'); из точки их пересечения е отложить вниз значение 10_СК и через вновь полученную точку к провести линию действительного процесса - линию 1 - 2 (точка 2 лежит на линии ₂). Определить в точке 2 параметры d₂ и t₂.

Определить расход воздуха на каждый килограмм испарившейся влаги

, кг воздуха / кг влаги. (11)

Определить часовой расход воздуха в сушильной камере

, кг/ч. (12)

Определить расход тепла на 1 кг испарившейся влаги

, ккал / кг влаги. (13)

Рис. 11 К определению действительного процесса сушки

Рис. 12 К определению действительного процесса охлаждения

12. Определить часовой расход тепла

Q = q_С M_ВСК, ккал / ч. (14)

13. Определить температуру зерна после охладительной камеры

₃ = t_o + (12...15), С. (15)

14. Определить температуру отработанного воздуха после охладительной камеры

t₃ = ₃ - (0...6), С. (16)

15.

16. Провести на I - d - диаграмме линию теоретического процесса охлаждения, приняв I = I₀, как показано на рис. 12 и отметить точки m и 3' ее пересечения соответственно с линией d₀ + 10 и линией t = t₃.

17. Определить величину потерь тепла в охладительной камере

, ккал/г влаги, (17)

где G_З - масса зерна, прошедшего через охладительную камеру за час

G_З = М_ЗОК - M_ВОК, кг/ч. (18)

18. Построить на I - d - диаграмме линию действительного процесса охлаждения (см. рис. 12) в следующем порядке:

а) отложить от точки m вверх значение 10_ОК и отметить точку n;

б) провести линию о - n до пересечения с линией t = t₃ в точке 3. Линия 0 - 3 показывает действительный процесс охлаждения;

в) определить по диаграмме параметры d₃, I₃, ₃.

19. Определить расход воздуха на каждый килограмм влаги, испарившейся в охладительной камере

, кг воздуха / кг влаги. (19)

Определить часовой расход воздуха в охладительной камере

, кг/ч. (20)

Определить производительность вентилятора

, кг/ч. (21)

Записать в табл. 2 параметры агента сушки и зерна на различных стадиях процесса сушки.

Таблица 2

Стадия процесса	Точка на диаграмме	Агент сушки	Зерно
·	·	· t	· I	·	· d	· G	·	· W
До калорифера	0	·	·	·	·	·	·	·
На входе в сушильную камеру	1	·	·	·	·	·	·	·
После сушильной камеры (теоретический процесс)	2'	·	·	·	·	·	·	·
После сушильной камеры (действительный процесс)	2	·	·	·	·	·	·	·
Перед охладительной камерой	0	·	·	·	·	·	·	·
После охладительной камеры (теоретический процесс)	3'	·	·	·	·	·	·	·
После охладительной камеры (действительный процесс)	3	·	·	·	·	·	·	·

Вопросы и задания выходного контроля

Почему при одном и том же влагосодержании горячий воздух имеет меньшую относительную влажность, чем холодный?

Почему при одном и том же теплосодержании влажный воздух имеет меньшую температуру, чем сухой?

Почему потери тепла в сушильной и охладительной камерах имеют различные знаки?

Может ли быть t₃₃? t₃₃? В каких случаях?

Проанализировать, как влияют на потери тепла в атмосферу:

а) размеры сушильной камеры;

б) соотношения размеров сушильной камеры а/в и a/h_CК при неизменном объёме V_СК.

Построить графики зависимости потерь тепла в атмосферу

и .

Определить, при каких размерах сушильной камеры а, в и h_СК потери тепла в атмосферу будут наименьшими. Объем считать неизменным.

До какой температуры разрешается нагревать семенное зерно? Продовольственное зерно?

От каких параметров зависит массовый расход агента сушки?

Предложите способы энергосбережения.

Что такое усушка? Как она рассчитывается?

Вывести формулу для расчёта массы удаляемой влаги.

Как зависит предельная температура агента сушки и экспозиция сушки от исходной влажности зерна?

Написать формулу для расчёта пропускной способности сушилки.

Как изменяется пропускная способность сушилки в зависимости от исходной влажности?.

Как изменяется предельная температура нагрева зерна в зависимости от его входной влажности и продолжительности пребывания в нагретом состоянии?



Список основной литературы

1. Капустин В.П.Сельскохозяйственные машины: Учебное пособие / В.П. Капустин, Ю.Е. Глазков - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2017. 280 с.

2. Капустин В.П.Сельскохозяйственные машины. Настройка и регулировка[Электронный ресурс]: учебное пособие / В.П. Капустин, Ю.Е. Глазков.- Тамбов: Изд-во Тамб. Гос. Ун-та. 2010. 196 с.

Список дополнительной литературы

1. Максимов И.И. Практикум по сельскохозяйственным машинам / И.И. Максимов, И.И. Максимов. Санкт-Петербург, Москва, Краснодар. 2015. 416 с.

2. Бельтюков Л.П. Сельскохозяйственные машины: теория, расчет, конструкция, использование / Л.П. Бельтюков, Н.А. Вахрушеев, А.С. Ерешко, В.Г. Шурупов. Зерноград:. АЧГАА. 2013. 680 с.

3. Клёнин Н.И. Сельскохозяйственные машины/ Н.И. Клёнин, С.Н. Киселев, А.Г. Левшин. М.: КолосС, 2008. 816 с.

4. Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины./ В.М. Халанский, И.В. Горбачев. М.: КолосС, 2006. 624 с.

5. Кленин Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины/ Н. И. Кленин, В.А. Сакун. М.: КолосС, 1994. 751 с.

6. Кленин Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины/ Н.И. Кленин, В.А. Сакун. М.: КолосС, 1980. 671 с.

Методическое обеспечение

1. Машины для уборки и послеуборочной обработки зерновых культур

учебное пособие/Новосиб. гос. аграр. Ун-т. Инженер. Ин-т; сост.: В.А. Головатюк, С.Г. Щукин, и др. Новосибирск, 2017. с.

2. Механизация процессов возделывания и уборки сельскохозяйственных культур: учебное пособие/Новосиб. гос. аграр. Ун-т. Инженер. Ин-т; сост.: В.А. Головатюк, С.Г. Щукин, В.П. Демидов и др. Новосибирск, 2012. 125 с.

3. Конструкция современной сельскохозяйственной техники (технологии, конструкция, подготовка, регулировка и настройка): метод. указания по изучению дисциплины и выполнению реферата / Новосиб. гос. аграр. Ун-т. Инженер. Ин- т; сост.:С.Г.Щукин, В.А.Головатюк, В.Г. Луцик. Новосибирск, 2015. 67 с.

Размещено на Allbest.ru