Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Сушка является важнейшей операцией в процессе послеуборочной обработки зерна и представляет собой главное условие получения кондиционной продукции. В России сушке подвергается более 60% собираемого урожая зерновых. В среднем на 1т высушенного зерна затрачивается до 10 кг жидкого топлива. На сушку 1т семян топлива расходуется ещё больше, так как они сушатся при более низкой температуре (40...55С). В сельском хозяйстве России успешно применяется достаточное количество способов и технологических методов интенсификации сушки семян. Однако, все существующие способы сушки, хотя и обеспечивают необходимое снижение влажности продукции до кондиционных значений, но являются достаточно энергоёмкими.
Учитывая ограниченность запаса и непрерывное повышение стоимости энергетических ресурсов, а также явную неэкологичность целого ряда технологий сушки, использующих сжигание твёрдого и жидкого топлива, необходим поиск новых малоэнергоёмких методов сушки семян, гармонично сочетающихся с окружающей средой.
Научные исследования, которые проводятся сегодня в этом направлении, как никогда актуальны, имеют важное народнохозяйственное значение и государственную поддержку.
Цель и задачи исследований. Разработка теоретических основ, методов и технических средств, обеспечивающих снижение продолжительности технологии сушки семян, сокращение энергозатрат, повышение эколо-гичности процесса и улучшение качества высушиваемого материала путём сочетания электроосмотического влагопереноса в семенах с их вентилированием электоактивированным воздухом (ЭАВ).
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
разработаны научные принципы создания малоэнергоёмкого и экологичного способа сушки семян, использующего явление электроосмоса и продувку ЭАВ,
определены наиболее эффективные режимы сушки семян посредством сочетания электроосмотического влагопереноса и продувки ЭАВ,
-определены возможности наиболее рационального использования предложенного способа сушки семян в бункерах активного вентилирования зерна типа БВ.
Методика исследований. Интенсифицирующие возможности сочетания сушки семян электроосмосом с их продувкой ЭАВ определяли в лабораторных условиях на экспериментальной установке, представляющей вентилируемую электродную камеру. В камеру помещали семенную массу объёмом 1 литр. Исследования проводили при температуре агента сушки
^V
20 и 40 С, исходной влажности семян 18 и 24%. Подача агента сушки составляла 2,5 м3/мин, концентрация ионов в электроактивированном агенте сушки была равна 3x10" м~3, а озона 8...10мг/м3. Напряжённость электрического поля составляла 10, 50 и 100В/см. Исходную и конечную влажность семян определяли путём высушивания образца в сушильном шкафу по ГОСТ12041-82. В течение сушки фиксировали снижение влажности высушиваемого материала. Все проводившиеся эксперименты по электроактивированию сушки оценивались по отношению к базовому (сушка семян подогретым воздухом). Проводилось семь циклов экспериментов:
-
Без продувки семян с приложением постоянного внешнего электрического поля (ВЭП), инициирующего электроосмотический перенос влаги;
-
С использованием как постоянного ВЭП, так и продувки подогретым воздухом;
-
Как в цикле «2», но при использовании электроактивированного воздуха;
-
С чередованием процесса подачи постоянного ВЭП и продувки подогретым воздухом;
-
Как в цикле «4», но с продувкой ЭАВ;
-
Одновременное действие на семена знакопеременного ВЭП и продувки ЭАВ;
-
Действие на семена переменного ВЭП различной частоты и продувки ЭАВ.
До и после продувки семян определяли их всхожесть по ГОСТ 12038-66.
Объект исследований. Объектом исследований является процесс сушки семян. Исследования проведены на семенах пшеницы сортов «Мос-ковская-39» и.«Заря».
Научную новизну представляют: предложенный способ энергосберегающей сушки семян, использующий сочетание электроосмотического переноса влаги с вентилированием продукции электроактивированным сушильным агентом, математические модели, описывающие этот способ сушки Также, впервые выдвинута гипотеза, объясняющая причины сокращения продолжительности сушки семян при одновременном действии электроосмоса и продувки ЭАВ, определено взаимовлияние этих двух интенсифицирующих приёмов друг на друга.
Практическую ценность имеют выявленные в ходе экспериментальных исследований оптимальные режимы сушки семян, использующие сочетание электроосмостического влагопереноса в семенах с продувкой ЭАВ. Такие режимы предлагается реализовывать в бункерах активного
вентилирования зерна типа БВ при их незначительной конструктивной доработке. Предложенная технология позволит сократить продолжительность сушки семян и энергозатраты в 1,2...1,6 раза, снизить заражённость семян микроорганизмами. При снижении продолжительности сушки в 1,3 раза энергозатраты составят 99кВтхч/т, а ожидаемый среднегодовой экономический эффект 200 руб/т (в ценах 1999г.).
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции по автоматизации сельскохозяйственного производства (г. Углич, 1997 г.), на научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России» (г. Москва, ВИЭСХ, 1997 г.), на Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика В.П. Го-рячкина (г. Москва, МГАУ, 1998г.), на научно-методической конференции энергетического факультета МГАУ «Современные энергосберегающие технологии и оборудование» (г. Москва, МГАУ, 1999г.).
Публикация результатов исследований. Основное содержание диссертации опубликовано в шести печатных работах, в том числе:
1. Как сохранишь, так и поешь. -Сельский механизатор, 1997, №8., С.34-35, (в соавторстве).
2.Электрофизическая интенсификация сушки зерна. -Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1999, №11, С.14-15,(в соавторстве).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту. В диссертационной работе были проанализированы, обоснованы с научной точки зрения и выносятся на защиту следующие положения:
-
Гипотеза, раскрывающая механизм сокращения продолжительности сушки семян при одновременном использовании электроосмоса и продувки ЭАВ.
-
Динамические характеристики процесса сушки, отображающие снижение влажности семян с течением времени в процессе различных режимов сушки, использующей электроосмотический влагоперенос и продувку ЭАВ. Характеристики получены при различной исходной влажности материала, температуре агента сушки, напряжённости и форме внешнего электрического поля.
3) Математические выражения, связывающие текущие значения
влажности семян, скорость и ускорение сушки со временем протекания
этого процесса.
Объём диссертации. Диссертационная работа имеет введение, пять глав, общие выводы, список литературы, включающий 117 наименований источников отечественной и 8 источников иностранной литературы, 2
приложения. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и 3 таблицы.
