Вентилирование зерна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Устойчивое производство сельскохозяйственной продукции на этапе реформирования агропромышленного комплекса может быть обеспеченно при проведении научно-технической и инновационной политики направленной на интенсификацию и повышение эффективности аграрного производства. На первом плане стоят вопросы энергосбережения, решение которых проводятся в соответствии с координационной программой: «Разработать и внедрить научные основы проектирования энергосберегающих электрифицированных технологических процессов и мобильных агрегатов сельскохозяйственного назначения»

Первоочередное внимание должно быть уделено энергоемким технологическим процессам. В послеуборочной обработке таким процессом является низкотемпературная сушка зерна.

Задача совершенствования технологических процессов в сельскохозяйственном предприятии сейчас должна решаться в качественно новом научно-техническом уровне, связанным с использованием в АПК для управления технологическими процессами информационных технологий.

Информационные системы, обеспечивающие проведение требуемого технологического процесса, должны быть сделаны специально для аграрного производства. Именно технологии сельскохозяйственного производства, основанные на измерениях, возможно адоптировать к конкретным условиям производства продукции. Информационное обеспечение технологических процессов на базе современных информационных технологий позволит совершенствовать технологические процессы сельскохозяйственного производства на основе результатов исследования в физике самоорганизации систем и прикладных методов моделирования неравновесных систем, которые пока недостаточно используются для решения актуальной задачи по энергосбережению.

Системный подход к разработке и проектированию автоматизированных и управляющих систем предполагает к рассмотрению широкого круга задач, которые в процессе послеуборочной обработке решены с различной степенью совершенства, разнопланово и ранее вовсе не рассматривались. Поэтому возникла необходимость систематизировать имеющиеся решения, доработать ряд принципиальных положений автоматизации технологических машин, поточных линий и предприятий, привести методы построения и расчета технических устройств и систем автоматизации.

При рассмотрении данного вопроса не следует делать разграничений между автоматизации физических и информационных процессов. Оба вида автоматизации рассматривались во взаимосвязи в общей структурной схеме системы управления.

Такой подход позволил представить предприятие послеуборочной обработки зерна как большую систему с общей управляющей автоматизированной подсистемой, построенной по иерархическому принципу.

Автоматизация позволяет повысить пропускную способность зернопунктов, снизить себестоимость обработки хранения зерна, улучшить его качество.

вентилирование зерно продувание

Активное вентилирование

Активное вентилирование - продувание зерна подогретым воздухом, является эффективным средством предотвращения порчи зерна при временным или длительном хранении.

Зерновая масса, засыпаемая в бункера, состоит из семян основной культуры, семян сорняков и различных примесей. Она не устойчива при хранении. Ее состояние зависит от температуры, влажности и засоренности. С ростом всех этих факторов увеличивается интенсивность дыхания зерновой массы, она нагревается изнутри, поражается плесневыми грибками, микроорганизмами, клещами и если не принять необходимые меры, зерно теряет семенные и продовольственные качества.

Состояние хранения зерновой массы характеризует интенсивность дыхания, температура и влажность.

Интенсивность дыхания определяется количеством углекислого газа, выделяемого в единицу времени.

Полученные в ВНИИЗ кривые интенсивности дыхания зерна при различных температуре и влажности. Чем выше температура и влажность, тем интенсивнее дыхание. Однако рост интенсивности дыхания наблюдается лишь до определенных температур (50-60С), после чего зерно снижает жизнеактивность и погибает. Поэтому количество выделяемого углекислого газа как параметр биологической активности однозначно характеризует состояние хранения свежеубранной зерновой массы. Этот параметр может быть использован для определения необходимости вентилирования зерна.

Температура и влажность могут характеризовать состояние зерновой массы только совместно. Зерно по параметрам температуры и влажности может находится в зонах А, Б, и С.

Зона А характеризует область консервации. Зерно с параметрами, соответствующими этой зоне, может находится в течении нескольких суток без вентилирования.

Зона Б характеризует область сушки. В ней параметры зерна таковы, что оно не может находится без вентилирования, так как начинается процесс самосогревание и плесневения и зерно теряет свои семенные качества. Чтобы не допустить порчу, нужно удалить из зерна избыточную влагу.

Зона С - это область охлаждения. Она ограничена осями координат и ломанной линией. Зерно характеризуется параметрами температуры и влажности соответствующими этой зоне только при наличии холодильных установок. Изменять параметры зерна можно различными путями. Если например зерно поступило с параметрами w и О (точка k зона Б), то оно без активного вентилирования не может долго хранится соответствующими этой зоне и параметры зерна необходимо изменить так, чтобы они соответствовали зоне А или С.

Из точки k (зона Б) в точку С можно перейти путем резкого снижения температуры зерна по прямой k-k1. Однако в естественных условиях это осуществить трудно, так как температура окружающего воздуха в летние и ночные часы не опускаются ниже t = 12 - 15 C.

Попасть в зону консервации можно попасть в основном за счет снижения влажности зерна по прямой k-k4. Сушка может производиться до конечной (кондиционной) влажности или до влажности, при которой возможно консервация зерна.

Во время консервации зерна можно наблюдать два периода.

В первый период когда влажность зерна высокая, необходимо создать режим наиболее интенсивного съема влаги. Можно подавать в установку максимальное количество воздуха L при предельно допустимой температуре и минимальной относительной влажности.

Съем влаги может производится как подогретым на 2-7 С, так и холодным воздухом. Продолжительность этого периода Зависит от начальной влажности зерна и скорости сушки, которая находится в пределах 1,2-2% влаги в сутки. Контролировать окончание этого периода можно по приборам: указателю показывающему необходимость вентилирования и связывающему параметры w и О, или по влагометру зерна w.

Во второй период зерно охлаждается во всех случаях, когда его температура оказывается выше температуры воздуха на 2-3С. Вентилирование производится до тех пор пока не наступит равенство температур зерна и воздуха.

Исследования процесса активного вентилирования зерна и пути его совершенствования представлены в работах В.И. Анискина, А.С. Гинзбурга, В.А. Рыбарука, Б.Е. Г.С. Окуня, И.Э. Мильмана, И.И. Верцмана, В.С. Уколова, В. Мальтри и других авторов. Ими подробно исследован и описан непрерывный режим сушки активным вентилированием. Для решения задачи по экономии энергоресурсов необходимо учитывать особенности процесса активного вентилирования зерна; доступность полной автоматизации, периодический контроль, простота обслуживания; совмещение операций сушки и хранения; большие трудности и риск при ручном управлении режимом сушки. Пути экономии энергии на сушку за счет замены непрерывного режима на периодический носят рекомендательный характер. При этом отмечается, что такой режим активного вентилирования зерна.

Рис. 1. Влияние температуры на энергию дыхания зерна при различной влажности

Процесс сушки

В установках активного вентилирования сушка производится в тех случаях, когда требуется обеспечить «мягкие», низкотемпературные режимы. Сушат семена бобовых культур: гороха бобов, фасоли и др. При этом удается избежать растрескивания зерен и ухудшения их семенных качеств. Кроме того, в процессе вентилирования происходит послеуборочное дозревание семян и выравнивании влажности отдельных зерен, что не удается достигнуть в сушилках.

Для получения конечной, кондиционной влажности семян необходимо, чтобы относительная влажность воздуха имела строго определенное значение, при котором не будет пересушивания и растрескивания зерен. Кривые сушки и охлаждения семян в бункере с центральной воздухораспределительной трубой в разных слоях по вертикальным и горизонтальным сечениям (по В.И. Анискину).

Сушка в слоях протекает с неравной скоростью. Быстрее достигают конечной влажности слои зерна, прилегающие к воздухораспределительной трубе в нижнем поясе бункера. В последнюю очередь высыхают зерна около наружной стенки бункера в верхнем поясе. Это объясняется неравномерностью воздухораспределения и разной осушающей способностью воздуха по слоям зерна. В нижнем поясе бункера удельный расход воздуха больше, чем в верхнем и среднем поясе.

Характер протекания сушки в установках активного вентилирования сходен с процессом в зерносушилках, разница лишь в температуре сушильного агента. В вентилируемых бункерах сушка производится атмосферным (или подогретым на 2-5С) воздухом, а в зерносушилках - горячим. Поэтому скорость сушки при активном вентилировании значительно ниже, чем в зерносушилках, и состовляет влаги в сутки при непрерывном вентилировании и влажности воздуха

В бункерах зона сушки постепенно перемещается в направлении движения воздуха. Зерно, находящееся в более удаленных местах от воздуха долгое время остается сырым, и в нем могут протекать биохимические и микробиологические процессы. В связи с этим удельных расход воздуха должен быть таким, чтобы процесс высушивания предотвращал зерна. Большие расходы воздуха нецелесообразны, так как увеличение количества воздуха, продуваемого через слой зерна, связанны с резким ростом мощности вентилятора. Например увеличение воздушного потока в два раза вызывает повышение мощности вентилятора в шесть раз. Поэтому основными факторами определяющими скорость сушки зерна атмосферным воздухом, является расход воздуха L и его относительная влажность. Величина в большинстве существующих установок в процессе вентилирования не регулируется и является конструктивным параметром. Влажность воздуха переменна и зависит от климатических и погодных условий местности, времени года и суток. Увлажнение зерна будет проходить в тех случаях, когда наружный в воздух, пронизывая толщу зерна и приобретая его температуру, окажется выше точки гигроскопического равновесия. Для семян каждой культуры существуют свои кривые равновесной влажности. На рис. 4. Приведены кривые равновесной влажности при сорбции водяных паров семенами пшеницы (нижняя кривая) и десорбции (верхняя кривая).

Рис. 2. Кривые равновесной влажности семян пшеницы

Значение равновесной влажности, полученный при сорбции, всегда несколько меньше, чем при десорбции, за счет так называемого явления гистерезиса. Обычно в литературе приводятся данные, полученные при сорбции зерном влаги воздуха.

Обычно равновесная влажность зерна мало зависит от температур, однако при низких влажностях зерна наблюдается влияние температуры на равновесную влажность. Так, например, при и температурах tв = +5-20С равновесная влажность . Это влияние учитывать при активном вентилировании зерна влажностью, близкой к .

Пригодность воздуха для активного вентилирования при подсушивании зерна определяется на основании кривых равновесной влажности. Если действительное значение влажности зерна выше равновесного для значения то воздух может эффективно использован для досушивании зерна и вентилирования. Если же , при вентилировании будет происходить увлажнение зерна, то оно не желательно.

Размещено на Allbest.ru