к.т.н., доцент Тюрин И.Ю., аспирант Тельнов М.Ю., студент Дусунгалиев Р.М., студент Лобжа Ф.В.

ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова», г. Саратов, Россия.

Выбор вентиляторов и определение расхода воздуха в процессе сушки урожая, его охлаждения и хранения

Сбор зерновых культур, на большей части территории нашей страны, очень часто совпадает с наступлением осеннего дождливого времени и, в связи с этим, зерно заготавливают во влажном или сыром состоянии. Но и при нормальных погодных условиях влажность у свежеубранного зерна составляет  18...20%,  в то время как  при неблагоприятных условиях 25...35% [1,2]. То есть в наиболее благоприятных условиях находятся те районы страны, которые расположены в центральных и южных районах. Но, несмотря на это и здесь при комбайновой уборке хлеба, учитывая позднее созревание некоторых культур или из-за неблагоприятных погодных условий во время уборки и обмолота урожая, большое количество зерна имеет повышенную влажность. А, как известно зерно, предназначенное для длительного хранения, должно иметь влажность не более 14... 15%, что требует применения тех или иных способов сушки [1].

Для устранения указанных проблем существует процесс сушки, который в основном состоит из взаимно связанных между собой тепло-физических явлений, протекающих в следующем порядке:

- перенос (передача) тепла от агента сушки к поверхности просушиваемого материала;

- испарение влаги с поверхности зерна;

- передача тепла от поверхности зерна к его внутренним слоям;

- перемещение влаги изнутри зерна к его поверхности и одновременно продолжающееся испарение влаги с поверхности.

А это, в свою очередь, требует использование вентиляционных установок, составной часть которых является вентилятор.

Использование вентиляторов принудительного охлаждения воздуха, имеющего надлежащую температуру и относительную влажности воздуха через выход на поверхность является ценной техникой для поддержания качества после сбора урожая. Воздух помогает поддерживать влажность, температуру, содержание кислорода урожая на уровне, предотвратить рост вредных бактерий и грибков и чрезмерной усадки.

При обсуждении температур сушки необходимо различать температуру сушильного агента и температуру зерна. Оператор обслуживающий воздухораспределительные установки обычно контролирует температуру сушильного агента, но от нее зависит температура зерна, которая определяет его качество в зависимости от назначения. Различные диапазоны температуры установлены для зерна, используемого для семенных и кормовых целей и для мукомольной промышленности. Зависимость между температурой сушильного агента и температурой зерна сложная. Зерно быстро нагревается за счет тепла сушильного агента. Когда зерно подвергается действию больших объемов воздуха, как, например, при сушке в тонком слое или при сушке зерна, полностью подвергающегося воздействию воздуха, температура зерна быстро приближается к температуре сушильного агента. В сушилке, где не происходит перемешивания зерна (шахтная сушилка непрерывного или периодического действия), температура слоя зерна, следующего за тем слоем, в который поступает нагретый воздух, быстро приближается к температуре этого воздуха. Температура воздуха, проходящего через зерно, быстро падает по мере испарения влаги. Поэтому в сушилках с поперечным движением сушильного агента имеется большой перепад температур; конечная температура зерна и его конечная влажность - средние величины, получаемые при перемешивании зерна, происходящем при его выпуске из сушилки [3].

Когда воздух проходит через объем урожая, то он должен перемещаться через узкие траектории (среднюю пору) между отдельными частицами. Для упакованных культур, воздух должен проходить через или между отдельными контейнерами. Трение вдоль воздушных путей создает сопротивление воздуха. В связи с этим, вентиляторы должны развивать достаточно давления, чтобы преодолеть это сопротивление и двигать воздух через урожай [4,5].

Сопротивление потока воздуха, проходящего сквозь досушиваемый материал, и давление вентилятора, необходимое для его преодоления зависят от того, насколько быстро воздух движется и насколько длинная и узкая траектория его движения. Для зерновых и масличных культур, эти факторы зависят от конкретной культуры (размер и форма семян), высоты урожая и скорости воздушного потока, которую необходимо обеспечить.

При этом высота урожая имеет большое влияние на статическое давление. Статическое давление, в свою очередь, сильно влияет на энергетические требования вентилятора. Короткие, большого диаметра бункеры рекомендуется для природно-воздушной сушки зерна потому что статическое давление и требуемый размер вентилятора меньше, чем они были бы в высоких, узких бункерах. Даже при том, что короткие бункеры стоят дороже, чем установка высокого те, которые имеют такую же производительность зерна, общие затраты сушки меньше, поскольку меньше вентиляторов потребляют меньше электроэнергии.

Сопротивление воздуха сена, картофеля и других продуктов также зависит от высоты урожая или толщины слоя для вентилируемых и расхода воздуха. Для упакованных продуктов, типа контейнера и от того как контейнеры сложены, также может иметь значение [4,5].

Указанные выше данные предоставляют информацию, которая помогает выбрать необходимый вентилятор для сушки, охлаждения, хранения урожая, определить поток воздуха, развиваемый существующими вентиляторами.

Таким образом, знание воздушного потока – агента сушки, обеспечиваемого вентилятором, позволяет оценить время, которое потребуется для сушки зерна, семян масличных культур, а также сена, картофеля и других видов продукции растениеводства. А это, в свою очередь, позволяет определить, какие меры необходимо предпринять для предотвращения неприемлемых потерь качества прежде чем задача будет выполнена.

Литература

1. А.Е. Баум. Сушка зерна. М, КОЛОС, 1983 г.- 223 стр.

2. В.Ф. Самочетов. Зерносушение: учебник для тех-В.-2-е изд., перераб. и доп. М, КОЛОС, 1970 г.- 287 стр.

3. Тюрин И.Ю. Перспективы развития экспериментальных исследований процесса сушки // Научное обозрение, № 5. – Саратов, ООО «АПЕКС-94», 2010. – 96 с.

4. http://www.extension.umn.edu/distribution/cropsystems/DC5716.html

5. http://cropwatch.unl.edu/web/tillage/home