Введение к работе
Актуальность темы диссертации определяется необходимостью повышения эффективности сушки зерна кукурузы в слое за счет получения и обобщения новой информации о свойствах зерна, о кинетике его конвективной сушки при различных параметрах режима процесса, позволяющих определить варианты процесса, осуществление которых должно обеспечить совершенствование технологии сушки и разработку сушилок для получения сухого продукта требуемого качества при максимальной производительности оборудования и минимальных энергозатратах.
Цель работы состоит в постановке и проведении комплексных экспериментальных и аналитических исследований, результаты которых необходимы для обоснования рациональных режимов и технологических приемов конвективной сушки зерна кукурузы в слое, а также для развития методов расчета и моделирования ее вариантов.
Методы исследования.
Согласно основным положениям системного подхода определена последовательность выполнения работы: исследование свойств объекта и кинетики процесса; формализация информации; моделирование процесса; разработка аппарата для осуществления процессов и технологической линии.
-
Экспериментальные методы: для получения данных при построении изотерм сорбции (тензиметрия), кривых сушки в слое И термограмм процесса (применение массо- и термометрических систем для получения сведений об изменении массы и температуры материала при сушке на лабораторном стенде и экспериментальной установке). При постановке экспериментов осуществлялось планирование экспериментов, при обработке опытных данных применяли стандартные программы для ПЭВМ (метод наименьших квадратов).
-
Расчетно-теоретические методы: основные положения теории сушки (теория внутреннего и внешнего тепломассопереноса, аппроксимация кривых сушки и термограмм); математические мак-рокинетические модели сушки дисперсных материалов в слое.
Показатели качества зерна кукурузы (всхожесть, трещинова-тость) оценивались согласно отраслевым стандартам.
Научная новизна определяется следующими результатами: - получены и обобщены новые данные о гигроскопических свойствах и термодинамических характеристиках зерна кукурузы (на примере желтой зубовидной);
установлены особенности конвективной сушки зерна кукурузы в слое (определены равновесные влагосодержания, число Ребин-дера);
обобщены новые экспериментальные данные об изменении во времени влагосодержания и температуры зерна кукурузы при конвективной сушке в слое;
доказана возможность приближенного математического моделирования сушки зерна кукурузы на основе макрокинетических моделей, адаптированных для условий процесса в слое при конвективном энергоподводе.
Практическая ценность результатов:
получены данные и соотношения, составляющие основу инженерного расчета конвективной сушки кукурузы и оборудования для ее осуществления (определение параметров режима, времени сушки, температуры материала, аэродинамического сопротивления слоя, энергозатрат, размеров сушильной камеры);
предложена комплексная методика анализа сушки кукурузы в слое с привлечением экспериментальных данных и аналитических расчетных соотношений, позволяющая оценивать влияние параметров режима и условий сушки зерна кукурузы на эффективность процесса;
разработан (на уровне изобретения), создан и испытан экспериментальный образец стационарной рециркуляционной зерносушилки колонкового типа производительностью 12,5 т/ч зерна кукурузы; просушена партия зерна рядовой желтой зубовидной кукурузы с начальной влажностью 23,0 - 28,0% до конечной влажности 14,0 -15,0%; достигнута фактическая средняя производительность сушилки в плановом исчислении 11,7 т/ч; удельный расход условного топлива на сушку в среднем составил 9,9 кг/т-ч, расход электроэнергии в среднем - 2,9 кВт/ т-ч; по результатам исследовательских испытаний экспериментального образца колонковой зерносушилки разработаны исходные требования на опытный образец стационарной рециркуляционной колонковой зерносушилки 25 пл.т/ч для зерна кукурузы.
Полученные соотношения для расчета кинетики сушки зерна кукурузы в слое использованы при разработке динамической модели зерносушилки, предназначенной для создания САР.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзном научно-техническом семинаре «Состояние и перспективы развития теории технологии и техники сушки сельскохозяйственных продуктов»(Елгава, июнь 1979); на седьмом Всемирном конгрессе по зерну и хлебу (Прага, июль 1982); на Всесоюзной конференции «Автоматизация технологических процессов
и производств перерабатывающих отраслей промышленности» (Подольск, сентябрь 1989); на ученом Совете ВНИИЗ (1982,1985,1986, 1989); на НТС Минхлебопродуктов РСФСР (1986)
Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 работ, в т. ч. 2 авторских свидетельства на изобретения.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех разделов, общих выводов, списка литературы (104 наименования), 5 приложений; изложена на 159 страницах машинописного текста; содержит 31 рисунок, 27 таблиц.