Введение к работе
Актуальность темы. В настоящий момент происходят процессы реформирования народно - коаяйственного комплекса России и стран СНГ, перехода к рыночной экономике. В этот период одной из актуальных задач остается бесперебойное и равномерное снабжение.населения продуктами питания. Пеоед агропромышленными комплексами, фермерскими 'хозяйствами этих стран стоит сложная задача: удовлетворение возрастающего спроса населения на высокгасачественную сельскохозяйственную продукцию, сведение к минимуму потерь собранного урожая.
При решении этой задачи, важным фактором является не только увеличение урожайности сельскохозяйственных культур, но и их высокоэффективная обработка, необходимая для создания условий их сохранности при длительном хранении.
Одним из видов тепловой обработки является сушка - важнейший и энергоемкий процесс в консервировании пищевых продуктов. При этом в России, Казахстане и других странах СНГ на предприятиях масложировой промышленности, перерабатывающих семена масличных культур, а также на хлопкоочистительных предприятиях наиболее широко распространены барабанные сушильные агрегаты. Эти агрегаты просты в обслуживании, надежны в работе и сравнительно дешевы. Но по производительности и другим технико-экономическим показателям значительно уступают лучшим зарубежным образцам. К тому же, в последнее время увеличен удельный вес хлопка-сырца машинной уборки, что ведет к возрастанию засоренности и влажности семян хлопчатника и к резкому росту их порчи при последующем хранении.
Кроме того,следует учесть, что после сушки продукт обычно имеет достаточно высокую температуру, недопустимую при закладке на хранение. Необходимо предусмотреть охлаждения продукта до температуры, близкой к температуре окружающей среды, так как закладка на хранение неохлажденного материала чревата опасностью самонагревания и может привести к ухудшению качества семян, а иногда и самовозгоранию.
Необходимо отметить, что в процессе охлаждения семян атмосферным воздухом происходит их досушка за счет аккумулированного при сушке теплоты. Как показали экспериментальные работы, в ох-
ладителе происходит досушка семян на 1-1,5Х без дополнительной затраты энергии. Следовательно, можно рекомендовать сушку с последующим охлаждением, комбинируя барабанный сушильный агрегат с охладителем с повышенным влагосодержанием семян на выходе из барабанного сушильного агрегата .
Цель и задачи исследования. Настоящая работа посвящена интенсификации процессов сушки семян хлопчатника и других масличных культур в барабанном сушильном агрегате с целью повышения его производительности и последующего их охлаждения в комбинированном агрегате на основе проведения комплексного теоретического и экспериментального исследования, разработке методик расчета рациональных геометрических и режимных параметров этих процессов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:
на основе внутреннего и внешнего тепло - и массообмена с использование! макрокинетического метода и теории подобия должно быть получено кинетические уравнения процессов сушки и охлаждения семян масличных культур в комбинированном агрегате;
проведения экспериментальных работ и анализа полученных кинетических закономерностей для определения влияний отдельных технологических, конструктивных параметров процессов сушки и охлаждения семян хлопчатника;
проведения гидродинамических исследований для определения условий устойчивой работы и потерь напора теплоносителя в комбинированном агрегате;
разработки методик инженерного расчета указанного агрегата для достижения высокоэффективной первичной обработки семян.
Научная новизна работы. На основе рассмотрения внешней и внутренней задач тепло- и массообмена и экспериментального исследования впервые получены кинетические уравнения процессов суш-га и охлаждения семян хлопчатника в комбинированном агрегате. Получены зависимости коэффициентов заполнения агрегатов от режимных параметров процессов.
На основе полученных уравнений в виде разностных схем и условия их устойчивости составлены программы расчета, позволившие рассчитать среднеобьемную температуру отдельной семянки при ее сушке до конечного влагосодержания.
Получены эмпирические уравнения, описывающие функцию расп-
' - 5 -
ределения семян по времени пребывания в двух ступенях комбинированного агрегата.
Из среднеобъемной температуры отдельной семянки и функции распределения семян по времени пребывания впервые определена среднеобъемная температура семян на выходе из агрегата.
Получены расчетные и эмпирические соотношения, позволяющие определить необходимые условия для устойчивого режима псевдоожижения и разномерной транспортировки семян во второй ступени комбинированного агрегата.
На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны методики инженерного расчета барабанного и комбинированного агрегатов, определены рациональные технологические и конструктивные параметры процессов сушки и охлаждения семян хлопчатника.
Предложены методы модернизации барабанного сушильного агрегата и охладителя при сушке и охлаждении легких дисперсных пищевых продуктов.
Практическая ценность работы.
-
В 1984 году была проведена реконструкция действующего барабанного агрегата по сушке семян подсолнечника на Бендерском масло-экстракционном заводе (Молдавия). Промышленное испытание показало, что реконструкция одного барабанного агрегата дала го-дозои экономический эффект 41 841 руб ( сорок одна тысяча восемьсот сорок один руб) (в ценах до 1991 года).
-
В 1985 году была проведена аналогичная работа на Полтавском маслоэкстракционном заводе (Украина). Фактический годовой экономический эффект составил 58 204 руб (пятьдесят восемь тысяч двести четыре руб) (в ценах до 1991 года).
-
Полученные результаты для _ семян хлопчатника' оказались применимы и для хлопка-сырца, так как основную массу хлопка-сырца составляют семена хлопчатника.
Проведена модернизация барабанного сушильного агрегата типа 2СБ-10М з хлопкопункте Кировского хлопкоочистительного завода (Казахстан). Результаты опытно-промышленного испытания данного агрегата по сушке хлопка-сырца, проведенного совместно сотрудниками Яамбылского технологического института и хлопкоочистительного завода позволили рассчитать годовой экономический зффект, который составил 84 575 руб (восемьдесят четыре тысячи пятьсот
- в -
семьдесят пять руб) (в ценах до 1991 года).
-
Проведена модернизация барабанного сушильного агрегата на Туркестанском хлопкоочистительном заводе (Казахстан). Годовой экономический эффект от модернизации одной сушилки типа СБС-1,76 Туркестанского хлопкоочистительного завода составил 107 тыс. руб (сто семь тысяч руб) (в ценах до 1991 года).
-
Результаты научных исследований оказались также применимы дія влажностно-тепловой обработки семян (ВТОС) сахарной свеклы и кукурузы в барабанном сушильном агрегате. Предложенные рекомендации по ВТОС были использованы в хозяйствах Жамбылской области (Казахстан). Всхожесть семян составила свыше 90% (вместо паспортной 757. ), сахаристость корнеплодов возросла на 1,25 -1,8Х , поднялась урожайность.
Прирост урожая кукурузы сорта "Одесская" составил 8-10 ц/га. Общий экономический эффект от ВТОС составил около 800 тыс. руб (восгчьсот тыс. руб) в год (в ценах до 1991 года).
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались автором на: второй Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, - Воронеж, 1985г.;IV Международной конференции "Автоматизация процессов пищевых производств", - НРБ, Пловдив, июнь, 1984г; Всесоюзной конференции "Современные машины и аппараты химических производств." - Шым-кент, 1988г.; областное научно - практической конференции " Роль научно-технической общественности в ускорении научно-технического прогресса" - Жамбыл, 1988г.
Публикации. По Теме диссертационной работы имеются 30 публикаций, в том числе три авторских свидетельства на изобретения, два свидетельства Роспатента на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основная часть изложена на 285 страницах машиноопис-ного текста, содержит 86 рисунков, 66 таблиц.