Введение к работе
Актуальность работы. Одной из главных задач сельскохозяйственного производства является увеличение производства зерновых культур для удовлетворения растущих потребностей населения в продовольствии.
До 20% урожая зерновых в России теряется из-за повышенной влажности и ненадлежащих условий хранения. Сушка способствует снижению влажности зерна, увеличивает сроки его хранения, но является самым энергоемким процессом в послеуборочной обработке. Поэтому снижение энергоёмкости процесса сушки зерна является важной научно-производственной задачей.
Для получения зерна кондиционной влажности и снижения энергозатрат в сельскохозяйственном производстве используют различные приемы интенсификации сушки. Одним из перспективных направлений снижения энергозатрат на сушку зерна является метод воздействия на высушиваемый материал электроактивированным воздухом (ЭАВ).
Электроактивированный воздух используется в сельском хозяйстве для сушки, повышения питательности кормов, временного хранения, обеззараживания. Большой вклад в разработку и внедрение процесса сушки зерна с применением ЭАВ внесли такие ученые, как Л.Ф. Глущенко и Н.А. Глущен-ко (НовГУ), Т.П. Троцкая (Гродненский СХИ), Й.Б. Креймерис (Литовский НИИМЭСХ), В.А. Павлык и В.И. Тихенький (НПО «Нечерноземагромаш»), Н.В. Ксёнз (ФГБОУ ВПО АЧГАА), А.В. Голубкович, А.Г. Чижиков (ВИМ), И.Ф. Бородин и Р.В. Ткачев, СП. Рудобашта и Н.Н. Нуриев (МГАУ им. В.П. Горячкина).
Однако отсутствует теоретическое описание влияния на эффективность сушки зерна электроактивированного воздуха, не использован потенциал зерна, как биологического объекта, что не в полной мере позволяет использовать все возможности для интенсификации процесса. Необходимость решения данных проблем определяет направление исследований и лежит в основе сформулированных цели работы и задач исследования.
Цель диссертационной работы - разработка энергосберегающей технологии сушки зерна в установках активного вентилирования с использованием электроактивированного воздуха.
Объект исследования - процесс сушки зерна электроактивированным воздухом на установках активного вентилирования.
Предмет исследования - закономерности тепло-влагообмена в зерновом слое при сушке зерна электроактивированным воздухом.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Решения поставленных задач базируются на известных теоретических положениях и экспериментальных данных технологии зерносушения, теории подобия, тепло- и влагообмена, математической статистики, математического моделирования. Достоверность полученных результатов подтверждена адекватностью разработанных математических моделей и результатами лабораторных испытаний технологии.
Научную новизну результатов исследований представляют:
установление механизма интенсификации сушки зерна с использованием ЭАВ с циклической подачей аэроионов;
критериальная зависимость изменения концентрации ионов в воздухе, при использовании ЭАВ в установках активного вентилирования, критериальная модель сушки зерна электроактивированным воздухом и критерий электроактивации зернового слоя при сушке ЭАВ;
уравнения скорости сушки элементарного слоя зерна для режимов применения агента сушки с постоянной подачей и с циклическим насыщением аэроионами и регрессионные уравнения на базе термодинамических критериев процесса сушки элементарного слоя зерна при различных режимах использования электроактивированного воздуха.
Практическую значимость имеют:
параметры и режимы сушки зерна активным вентилированием с использованием электроактивированного воздуха;
математическая модель процесса сушки зерна электроактивированным воздухом, позволяющая оптимизировать параметры бункера активного вентилирования для обеспечения минимума времени сушки с использованием электроактивированного воздуха;
результаты применения циклических режимов воздействия электроактивированного воздуха при сушке зерна активным вентилированием: скорость сушки увеличилась на 30%, энергоёмкость процесса снизилась на 21%.
На защиту выносятся:
критериальная зависимость изменения концентрации ионов в воздухе при использовании ЭАВ в установках активного вентилирования, критериальная модель сушки зерна электроактивированным воздухом и критерий электроактивации зернового слоя при сушке ЭАВ;
уравнения скорости сушки элементарного слоя зерна для режимов применения агента сушки с постоянной концентрацией аэроионов и с циклическим насыщением аэроионами;
регрессионные уравнения на базе термодинамических критериев процесса сушки элементарного слоя зерна при различных режимах использования электроактивированного воздуха;
экспериментально-теоретические зависимости, описывающие биологическую составляющую реакции зернового слоя на циклический режим изменения концентрации аэроионов в агенте сушки.
Реализация результатов работы. Результаты исследований применяются в учебном процессе ФГБОУ ВПО АЧГАА и ФГБОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина, переданы для разработки способов и технологий сушки зерна во ГНУ ВИМ.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях по итогам НИР ФГБОУ ВПО АЧГАА (Зерноград, в 2004-2006, 2008-2011 гг.), ФГБОУ ВПО СтГАУ (Ставрополь,
2009-2010 гг.), международной научно-практической конференции ГНУ ВИЭСХ (Москва, 2008 г., 2010 г.). По результатам исследований опубликовано 8 работ, в том числе 1 статья в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 148 наименований и 10 страниц приложений. Основное содержание работы изложено на 171 странице компьютерного текста, включая 13 таблиц, 63 рисунка.
