Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования
Выводы и задачи исследования 22
2. Теоретические исследования 24
2. 1. Характер взаимодействия инвертора с зерновым потоком 24
2.2. Определение местоположения инвертора в рабочей камере колонковой зерносушилки 29
2. 3. Системное описание инвертора колонковой сушилки и рациональная форма лотка 40
2. 4. К теории самотечного устройства лоткового типа 44
2. 5. К определению элементов рассекателя инвертора 49
Выводы по разделу 50
3. Программа и методика экспериментальных исследований по обоснованию параметров инверсии зернового потока в колонковых сушилках блочно-модульного типа 51
3.1. Программа исследований 51
3.2. Обоснование значений параметров инвертора для реализации в модели оптимизации и изготовления сменных конструкций 51
3. 3. Планирование эксперимента для отыскания оптимальных значений параметров инвертора 58
3.4. Разработка лабораторной установки для проведения экспериментальных исследований 60
3. 5. Порядок проведения эксперимента на установке 63
Выводы по разделу 64
4. Результаты экспериментальных исследований 65
4.1. Исследования в условиях лаборатории 65
4. 2. Исследования в условиях производства 70
Выводы по разделу 75
5. Определение эффективности основных результатов исследования ...76
Общие выводы 83
Литература 85
- Состояние вопроса и задачи исследования
- Характер взаимодействия инвертора с зерновым потоком
- Программа исследований
- Исследования в условиях лаборатории
Введение к работе
Актуальность темы. Производство зерна является основным звеном с.-х. производства, от которого зависит обеспеченность промышленности сырьем, населения - хлебом, продуктами переработки зерна, животноводства - кормами.
Валовой годовой сбор зерна в Сибири в последние годы составлял около 15 - 18 % всего производимого в России зерна [ 1 ].
В этой связи наиболее остро встает проблема обеспечения сохранности выращенного урожая. Для Сибирского региона этот вопрос имеет особую актуальность, здесь экстремальные природно-климатические условия предопределяют первостепенность задачи сохранения зерна.
Анализ показывает, что свыше 70 % ежегодно выращиваемого в Сибири урожая имеет повышенную влажность, а в некоторые годы - 80 % и более.
Даже в относительно сухие годы на тока хозяйств поступает большое количество зерна с высокой влажностью. Чтобы сохранить такое зерно, его необходимо не только очистить, но и в кратчайшие сроки просушить, довести до кондиционного состояния, так как влажное зерно может испортиться уже через 1-2 суток.
Важность качественного выполнения и соблюдения параметров и режимов технологического процесса сушки как ключевого элемента послеуборочной обработки усиливается тем обстоятельством, что сушка является заключительным этапом в процессе производства зерна.
Несмотря на то, что современные зерносушилки отечественных и зарубежных фирм периодически претерпевают процесс модернизации, остаётся нерешённым целый ряд вопросов.
Так, при сушке зерна в колонковых сушилках с поперечной подачей агента сушки наблюдается неравномерность его нагрева в поперечном сечении камеры. Это обусловливает повышенную неравномерность сушки по толщине потока зерна и перегрев части его в потоке. Одностороннее продувание потока зерна теплоносителем перемещает сорные фракции к противоположной стенке рабочей камеры. Вследствие этого изменяются технологические свойства высушиваемого материала, забиваются отверстия в стенке камеры, уменьшается скважистость зернового потока и, как следствие, увеличиваются энергозатраты.
Одним из реальных путей устранения этих недостатков является инверсия зернового потока в сушилке.
Однако, особенности протекания технологического процесса сушки с применением инверсии зернового потока исследованы недостаточно. Не определены характеристики процесса сушки с учётом инверсии, не обоснованы оптимальные параметры и режимы работы инверторов, их рациональные технологические схемы и другие вопросы.
На основании отмеченного работу по обоснованию параметров инверсии зернового потока в колонковых сушилках блочно-модульного типа можно считать актуальной и имеющей народнохозяйственное значение.
Цель исследования. Повышение эффективности технологического процесса сушки за счёт инверсии зернового потока.
Объект исследования. Технологический процесс инверсии зернового потока в колонковых сушилках блочно-модульного типа.
Предмет исследования. Закономерности протекания процесса инверсии.
Методы исследования. Работа выполнялась в соответствии с планом НИР приоритетных фундаментальных исследований по заданию 02.01.04 «Разработать экологически безопасную ресурсосберегающую машинную технологию и обосновать комплекс технических средств нового поколения на принципах блочно-модульности для послеуборочной обработки зерна с учётом зональных условий».
Использовались методы оптимизации параметров, факторного эксперимента и математической статистики, регрессионного и экономического анализов.
Научная новизна:
1. Установлены закономерности процесса инверсии и обоснованы оптимальные параметры инвертора.
2. Показана возможность повышения эффективности конвективной сушки зерна в колонковых сушилках с поперечной подачей сушильного агента за счёт оптимизации параметров инвертора.
3. Разработана методика определения местоположения инвертора в рабочей камере сушилки и предложена модель выбора рациональной формы поверхности его транспортирующего органа.
Практическая значимость:
1. Обоснованы рациональные параметры инвертора и дана методика определения его местоположения в рабочей камере колонковой зерносушилки.
2. Результаты исследования являются основой создания новых типов устройств для реализации процесса инверсии зернового потока в колонковых сушилках.
Реализация результатов исследования. Результаты исследований легли в основу конструкции инвертора для колонковых блочно-модульных зерносушилок СЗ-10 и СЗ-16, разработанных совместно с ОПКТБ СибИМЭ, и выпускаемых ОАО «Сибирский агропромышленный дом». Сушилки, оснащённые новыми инверторами, прошли хозяйственную проверку в хозяйствах Новосибирской и Томской областей. По результатам исследований подана заявка на изобретение «Инвертор зернового потока для колонковых сушилок» и в 2003 году получена приоритетная справка. Результаты исследований могут быть использованы учёными, конструкторами при создании новых технологий и технических средств сушки зерна.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Закономерности процесса инверсии зернового потока в колонковой сушилке.
2. Оптимальные параметры инвертора и модель выбора рациональной формы поверхности его транспортирующего органа.
3. Методика определения местоположения инвертора в рабочей камере колонковой сушилки.
Апробация работы. Основные материалы работы в период с 2000 по 2004 год рассматривались на международных и региональных конференциях, учёных советах и семинарах, в частности: на конференции молодых учёных СО РАСХН «Сельское хозяйство Сибири на рубеже веков: итоги и перспективы развития» ( Новосибирск, 2001 г. ); на Междудародной научно-практической конференции в НГАУ «Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства» ( Новосибирск, 2003 г. ); на 6-й Международной научно-практической конференции «Аграрная наука Сибири, Монголии, Казахстана и Башкортостана - сельскому хозяйству» ( Павлодар, 2003 г. ), а также на учёных советах СибИМЭ в период с 2000 по 2004 год.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 7 работах, опубликованных в сборниках научных трудов, научно-технических бюллетенях и материалах международных и региональных конференций.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографического списка использованной литературы из 34 наименований, в том числе 2 на иностранном языке, и приложений. Работа изложена на 99 страницах машинописного текста и включает 12 таблиц, 31 рисунок и 3 приложения.
Состояние вопроса и задачи исследования
Особенности климата Сибири обусловливают его резкоконтинентальность, непредсказуемость и большую неравномерность выпадения осадков по годам. В период уборки и послеуборочной обработки зерна среднесуточная температура здесь составляет 11С, относительная влажность воздуха - 50%, количество осадков - 47 мм.
Уборка зерновых колосовых проводится в августе - сентябре и занимает около 50 дней. Среднесезонная влажность свежеубранного зерна, в зависимости от подзоны и условий конкретного года, колеблется здесь в пределах 20 — 25%, а иногда влажность отдельных партий зерна достигает 36%. Такое зерно быстро портится.
Порча свежеубранного зерна наблюдается уже в бункере комбайна. Температура зерновой массы при влажности 23% выше температуры окружающей среды на / - 3С, а при влажности 24 — 27% — на 3 — 6С. Такое зерно не может безопасно храниться, теряет сыпучесть. Исследования качества зерна показали, что необработанное влажное зерно, как и зерно плохо высушенное, катастрофически быстро поражается различными микроорганизмами, в частности, плесневыми грибами (аспергиллюсом, фузариумом, мукором и др.). В результате их жизнедеятельности накапливаются токсины. Использование такого зерна приводит к заболеваниям не только животных и птиц, но и людей. В большинстве случаев при содержании токсинов более 5 мг на 1 кг зерна его не используют даже на корм.
Своевременно и правильно проведенная сушка, не только повышает стойкость зерна при хранении, но и улучшает его продовольственные и посевные качества. Сушка семенного зерна улучшает условия послеуборочного дозревания, повышает энергию прорастания и всхожесть семян. Сушка товарного зерна, помимо улучшения качества продуктов его переработки, способствует повышению производительности мукомольно-крупянных предприятий, увеличивает выход продукта.
Увеличение производства и заготовок зерна неразрывно связано с необходимостью постоянного совершенствования техники и технологии зерносушения. Большой теоретический и экспериментальный материал, накопленный инженерной наукой, необходимо эффективно использовать для создания технических средств, интенсифицирующих процесс сушки и повышающих его качество.
Важную роль в исследованиях эффективности функционирования, совершенствовании и эксплуатации техники для послеуборочной обработки и сушки зерна сыграли научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы, выполненные в таких учреждениях как ВНИИЗ, ВИМ, ВИСХОМ, их филиалах, а также в СибИМЭ СО РАСХН.
Вопросам теории совершенствования технологических процессов послеуборочной обработки зерна с учётом природно-климатических факторов посвящены работы Анискина В. И., Богомягких В. А., Буркова A. И., Воробьёва В. И., Галкина В. Д., Горячкина В. П., Гячева Л. В., Дринчи B. М., Ермольева Ю. И., Злочевского В. Л., Зюлина А. Н., Климка А. И., Косилова Н. И., Конченко Н. Ф., Кремнёва А. Н., Кубышева В. А., Кузнецова В. В., Кулакова В. С, Лапшина П. Н., Летошнева М. Н., Липковича Э. И., Озонова Г. Р., Олейникова В. Д., Подоляко В. И., Пивня В. В., Рассадина A. А., Семёнова В. Ф., Стрикунова Н. И., Тарасенко А. П., Тарасова Б. Т., Терентьева Ю. В., Терскова Г. Д., Тица 3. Л., Ульриха Н. Н., Урханова Н. А., Чепурина Г. Е., Эрка Ф. Н. и других учёных. Основные положения современной теории сушки влажных зерновых материалов базируются на работах Авдеева А. В., Анатозевича B. И., Бородина И. Ф., Босина И. Н., Гинзбурга А. С, Голубковича А. В., Егорова Г. А., Жидко В. И., Журавлёва А. П., Зелинского Г. С, Иванова Н. М, Иванниковой Н. А., Камышника Л. Д., Леонтьева В. В., Лурье Ю. М., Лыкова М. В., Окуня Г. С, Птицына С. Д., Ребиндера П. А., Резчикова В. А., Соседова Н. И., Теймера О. Ф., Уварова А. М., Уколова В. С, Чижикова А. Г. и других.
Благодаря работам этих учёных, было создано целое семейство зерносушилок, которое по совершенству не уступало мировому уровню (рис. 1.1). При социалистической форме хозяйствования, в условиях плановой экономики, зерно обрабатывалось, хранилось и частично перерабатывалось на элеваторах. Этот факт предопределил слабое развитие материально-технической базы очистки и сушки зерна непосредственно в хозяйствах. В настоящее время, в связи с развитием рыночных отношений, положение изменилось. Новые условия требуют иного подхода к решению проблем повышения эффективности зернового производства. Стало крайне невыгодно сдавать государству неочищенное, и тем более влажное зерно из-за высоких цен на сушку и очистку его на элеваторах. Возросло количество зерна, требующего обработки непосредственно в хозяйствах, что вызвало необходимость приобретения высокоэффективных зерносушилок различной производительности, способных обрабатывать зерно различного назначения всех возделываемых в зоне культур с высокой начальной влажностью. При наличии необходимого количества таких сушилок в хозяйствах, сроки уборки зерновых, как показывает опыт, могут сократиться, снизятся потери урожая, повысится качество зерна.
Поскольку размеры хозяйств и объёмы обрабатываемого в них зерна имеют значительный разброс, то в конструкции сушилок должен быть заложен принцип блочно-модульности с целью быстрой их переналадки на требуемую производительность и режимы работы без снижения качества обработки зерна.
Характер взаимодействия инвертора с зерновым потоком
Зернопоток рассматриваем по-слойно: 1-й слой, расположенный со стороны входа агента сушки в поток, обозначен «ОГ» («очень горячий»), 2-й (средний) слой обозначен «Г» («горячий») и 3-й (периферийный) слой -«X» («холодный»). Средние значения температур t3cp и taccp, а также влажности зерна W3cp по слоям материала рассчитаны как средниее арифметическое от начальных (на входе в слой) и кочечных (на выходе из слоя) значений данных параметров в пределах каждого слоя в отдельности.
Сведём температурно-влажностные параметры слоев зернового потока в табл. 2. 1. При этом надо учесть, что значения параметров для каждого отдельного слоя совпадают по моменту времени, т. е. соответствуют друг другу по временным и пространственным характеристикам процесса. Из рассмотренного можно заключить, что в значениях параметров зернопотока в пространстве, с течением времени, в ходе процесса сушки образуется значительный разброс и если периодически и комплексно фиксировать значения параметров в какой-то момент времени на протяжении рассматриваемого процесса, то неравномерность параметров по толщине зернопотока (по слоям материала) будет увеличиваться. Это приводит к снижению качества и экономичности технологического процесса сушки зерна (перегрев, пересушивание, повышение неравномерности сушки).
При этом, зерно из периферийного слоя, более влажное и менее прогретое, займёт место, непосредственно, у входа агента сушки в материал. Зерно более нагретое и сухое, с показателями температуры и влажности, зачастую, на уровне критических, отодвигается на периферию.
Такое пространственное преобразование потока зерна в ходе процесса сушки позволяет рационально распределить показатели температуры t3 и влажности W3 зерна по толщине потока (ширине рабочей камеры Н), что повысит эффективность процесса сушки, снизит неравномерность по влажности и нагреву зерна. Кроме того, исключается его пересушивание и перегрев, при этом скорость сушки увеличится.
Показатели интенсивности сушки по слоям зернового потока после осуществления инверсии изменяются. Это доказывают рассчёты, проведённые по формуле ( 2. 1 ) для случая перераспределённого потока материала. Кривая интенсивности сушки по слоям зернового потока после его инверсии представлена на рис. 2. 3.
Кроме улучшения температурно-влажностных характеристик сушимого материала, инверсия улучшает и физико-механические свойства потока зерна, разрыхляет его, разбивая фронт засорённости у наружной стенки рабочей камеры, что повышает фильтрацию и снижает энергозатраты на продувание потока.
Наряду с определением конструктирных параметров инвертора, важное значение для нормального протекания технологического процесса имеет расположение его в сушильной камере колонковой зерносушилки по высоте.
При большой высоте зернового столба в колонковой сушилке, при его движении не исключено травмирование зерна как по линиям скольжения, так и в граничных слоях [ 5; 6 ]. Особенно эта проблема актуальна для семенного зерна. Следовательно, должен быть найден целесообразный предел высоты столба зерна с определением местоположения в нём инверторов зернового потока. Определяющим в этом плане будет величина давления столба зерна на нижележащие горизонтальные слои, днище камеры сушки, а также на транспортирующие поверхности инвертора.
Поскольку элементы инвертора мы рассматриваем как щелевой бункер, то картина давления изменится за счёт взаимодействия сыпучего тела с боковыми стенками (поверхностями конструкции инвертора) [ 9 ].
К этому следует добавить, что давление на дно ёмкости всегда ниже полного веса зерна и стремится к некоторому пределу. Вертикальное давление изменяется так-же, как и горизонтальное. Из специальной литературы не ясно, какая часть полного веса засыпки передаётся на дно в виде давления [11].
Исследования, проведённые Семёновым В. Ф., Кулаковым В. С. и другими исследователями показали, что зависимость удельного давления на дно от высоты засыпки подчиняется экспоненциальному закону. Начиная с некоторой высоты, статическое давление на дно стабилизируется и характер его с высотой зернового столба в сушилке меняется. Эти зависимости были определены экспериментально.
Поскольку, в нашем случае основной поток зерна, поступающий на инвертор, попадает на его дно, т. е. на переточный лоток, то на нём и будет наибольшее травмирование зерна за счёт давления столба сыпучего тела. Сопротивление движению сплошного потока зерна в сушилке за счёт боковых столбов зерна в основном потоке, поступающих на наклонные поверхности рассекателей инвертора, будет ослаблять это давление. И фактическое удельное давление на рабочие поверхности инвертора будет меньше полного веса зернового столба в колонке сушилки.
Анализ кривых на представленных графиках показывает, что через 15 — 25 минут внешний (фронтальный) слой зерна в сплошном потоке при односторонней продувке агентом сушки достигает предельной температуры нагрева и кондиционной влажности. Дальнейшая продувка приводит к его перегреву и пересушиванию. При этом, повышается неравномерность влажности зерна по толщине потока (ширине рабочей камеры), нарушается технологический процесс сушки, так как внутренний (периферийный) слой зерна в потоке ещё не прогретый и влажный.
Программа исследований
Для решения поставленных в работе задач программой исследований предусматривается: 1. Отобрать факторы, влияющие на процесс инверсии зернового потока. 2. Выбрать параметры и критерий оценки эффективности функционирования инвертора. 3. Выбрать план эксперимента для отыскания оптимальных значений параметров инвертора. 4. Разработать схему лабораторной установки для реализации плана эксперимента и изготовить её в металле. 5. Провести экспериментальные исследования на лабораторной установке в соответствии с выбранным планом эксперимента. 6. Обработать полученные экспериментальные материалы по оптимизации параметров инвертора. 7. Обосновать технологическую схему процесса инверсии зернового потока с выбранными параметрами инвертора.
Комплексный анализ как известных конструкций инверторов, так и самого процесса инверсии показывает, что характер его протекания зависит от целого ряда факторов [ 24 ]. Технологические: 1. Скорость движения зернового потока V3, см/мин. 2. Засорённость зерна С3, %. 3. Влажность зерна W3, %. Конструктивные: 1. Угол наклона переточного лотка к вертикали У, град. 2. Длина переточного лотка /, мм. 3. Центральный угол рассекателя ОСр, град. 4. Ширина центрального канала Шк, мм. 5. Высота перекрывающей пластины рассекателя hn, мм. 6. Длина рассекателя Lp, мм. 7. Ширина рассекателя Шр, мм. 8. Ширина переточного лотка инвертора ШД, мм.
При этом, значения hn , Lp, Шр и Шд конструктивно ограничены. Так, высота перекрывающей пластины рассекателя hn ограничивается положением противолежащего переточного лотка инвертора, а длина рассекателя Lp зависит от габаритов рабочей камеры сушилки. Кроме того, исследования показывают, что для нормального протекания процесса инверсии, значение ширины рассекателя инвертора Шр должно быть равно значению ширины переточного лотка инвертора Шл.
Таким образом, свободно варьируются первые четыре фактора, которые являются основными параметрами инвертора. Эти факторы отвечают требованиям управляемости, совместимости, однозначности и независимости.
Проведём расчёты по определению теоретических диапазонов значений (интервалов варьирования) вышеперечисленных конструктивных факторов.
Рассчитаем значения угла наклона переточного лотка к горизантали Д и его длинны / для двух значений динамического коэффициента внешнего трения зерна по металлу лотка /д при разной влажности сыпучего материала. Полученные значения углов наклона и длин лотка для этих случаев будут являться в эксперименте верхними и нижними уровнями интервалов варьирования конструктивных факторов. Причём, для удобства изготовления экспериментальной конструкции инвертора, угол наклона лотка к вертикали
У выразим через найденный угол Р. Определение значений факторов проводим по математическим моделям расчёта основных конструктивных параметров инвертора, изложенным в разделе 2. Нижний и верхний пределы влажности зерна принимаем, соответственно, W3l=14% и W32 = 26%. Рассматриваем пшеницу. При W3}=14%, коэффициент внешнего трения зерна по металлу лотка (сталь) в движении /ді=0,27 [ 16; 25 ], при W32=26%, /д2=0,60 [ 17 ]. Исходя из конструктивных соображений, перепад уровней Н равен 70 — 100мм, тогда в расчётах используем Н]=70мм=0,07м и Н2=100мм—0,1м. Нижним и верхним пределами скорости движения зернового потока в зерносушилке являются, соответственно, Uo тіп=4 см/мин=6,6х10 4м/с, и Uomax=10CM/MUH = l,67xlO м/с. При этом начальная скорость движения зернового слоя по лотку U] принимается равной скорости движения зернового потока (скорости разгрузки рабочих органов) Uo- Для двух вариантов расчёта: Uomin=Ui min и U 0 max U1 max
Из рисунка видно, что направление скорости движения инвертируемого слоя Uc будет приближаться к горизонтали при увеличении отношения конечной скорости движения зернового слоя по лотку ІІ2 к скорости движения зернового потока Uo, и чем больше это отношение, тем выше эффективность инверсии.
Как уже ранее отмечалось, необходимым условием эффективного перемещения материала по лотку является превышение угла наклона лотка против угла трения зерна о материал, из которого изготовлен лоток, на 5 - 10 [17].
Максимальная длина рассекателя инвертора Lp связана с длиной лотка / зависимостью Lp=l x sin у 5 где у - угол наклона переточного лотка к вертикали, град. Такая длина получается для случая совпадения конца лотка с краем рассекателя. Однако, из конструктивных соображений, длина рассекателя может быть уменьшена на 70 — 30мм и в этом случае лоток будет выступать за край рассекателя.
Исследования в условиях лаборатории
Исследования проводились на лабораторной установке с целью поиска оптимальных параметров инвертора в соответствии с разработанной методикой.
При этом, в экспериментальной конструкции инвертора из конструктивных соображений были приняты постоянными следующие размеры: ширина рассекателя Шр=240 мм (теоретически обоснованный диапазон этого размера составляет 200 — 300 мм); длина рассекателя Lp=130 мм (теоретически обоснованный диапазон этого размера составляет ПО - 190мм).
Технологические показатели процесса инверсии в эксперименте были приняты постоянными.
Скорость движения зерна составила V3=7CM/MUH (наиболее типичная для зерносушилки). Контролировалось вертикальное перемещение зернового столба в лаборатороной установке с учётом показаний секундомера. ()6 Скорость регулировалась количеством оборотов ведущего вала выгрузного устройства в еденицу времени.
Эксперимент проводился на зерне с одинаковыми и постоянными засорённостью и влажностью.
Исследования процесса инверсии зерновых потоков с целью получения регрессионной зависимости между конструктивными параметрами инвертора (при постоянном режиме протекания процесса) с критериями эффективности процесса влючали 16 опытов (для пяти факторов).
Кроме того, предварительно был проведён эксперимент, включающий серию пассивных опытов, по изучению скоростных
характеристик зернового потока и серию однофакторных опытов по изучению влияния ширины центрального канала на скорости и перемещение слоев. Наилучшие компромисные значения скоростных характеристик слоев зернопотока и показателей их перемещения получены при ширине центрального канала Шк=бО мм. На основе этих результатов в конструкцию лабораторной установки были внесены изменения, позволившие продолжить исследования уже при одновременном варьировании всех остальных конструктивных параметров инвертора.
В качестве критерия эффективности процесса инверсии был принят общий показатель качества перемещения всех слоев потока зерна КП. Он характеризует процесс инверсии зернопотока и определяется на основании количественных показателей перемещения каждого слоя в отдельности (всего четыре слоя). Количественный показатель перемещения го слоя к( показывает сколько зерна из каждого отдельного слоя переместилось в новое положение и определяется как отношение толщины слоя после инверсии к его начальной толщине (до инверсии) в миллиметрах. Наилучшее значение этого показателя, с точки зрения повышения качества технологического процесса сушки, для крайних слоев составляет 1,0 и для внутренних - 2,0.
Замеры производились в двух повторностях - с фронтальной и с тыльной сторон установки, так как конструкция сегмента инвертора симметрична. Показатели kt определялись по каждому слою отдельно. Затем значения Л,- усреднялись и приводились к единому общему показателю качества перемещения слоев КПі значение которого не превышает еденицу и наилучшее при еденице, показатель безразмерный и варьируется от 0 до 7 или переводится в проценты.
Для удобства визуального различия слоев, они формировались из разных зерновых культур, максимально схожих по физико-механическим свойствам и при одинаковых технологических параметрах. Использовались: пшеница, овёс, ячмень, рожь (для четырёх слоев при многослойной инверсии). Толщина каждого слоя до инверсии составляла 70мм. После перемещения слоев определялись показатели kj, к2, кз и к затем расчитывался общий показатель качества инверсии КП, который определяется вычитанием от его максимального значения (т. е. единицы) средних потерь качества при перемещении внутренних и внешних слоев.
Необходимо, чтобы внутренние слои продвигались быстрее периферийных, тем самым, ограничивая время контакта зерна с теплоносителем. Это снизит риск как термического повреждения, так и насыщения зерна канцерогенными веществами. Из рисунков видно, что наилучший результат получен при оптимальном значении ширины центрального канала, т. е. 60 мм.
При этом же значении, как показывают результаты, получаются и наиболее рациональные количественные показатели перемещения слоев зернового потока kj. Рис. 4. 2. Влияние ширины центрального канала на скорости движения слоев потока зерна Рис. 4. 3. Влияние ширины центрального канала на количественный показатель перемещения А, по слоям зернопотока Реализован факторный эксперимент и получено уравнение регрессии, характеризующее процесс: Г = 0,8651668 - 0,0002883 X, + 0,0008378 Х2 - 0,0055619 Х3 +0,0005642-Х4 + 0,0029645 Х5 ( 4- 2 ) Поиск оптимальных значений параметров проводился по программе "MatLab"1M с использованием алгоритма "Lipsol" (см. Приложение 1).
Полученные оптимальные параметры инвертора, были реализованы в конструкции экспериментальных образцов. Ими были снабжены зерносушилки СЗ-16, выпускаемые ОАО «Сибирский агропромышленный дом», которые работали в хозяйствах Новосибирской и Томской областей в период уборки 2004 года (см. Приложение 2).
Инвертор зернового потока 1 представляет собой отдельный блок, устанавливаемый между модулями 6, колонковой ромбовидной сушилки зерна (рис. 4. 4 и рис. 4. 5). Блок крепится к модулям при помощи уголков 16. В блоке, к внутренней стороне каждой из боковых несущих стенок 17 прикреплены, чередуясь друг с другом, рассекатели зернопотока 4 и переточные лотки 9 с поверхностью цилиндрической формы, выполненной по дуге эллипсоида. Причём, переточные лотки, примыкающие к одной боковой несущей стенке, расположены напротив рассекателей, примыкающих к другой. fi j
Инвертор, установленный в колонковой ромбовидной блочно-модульной зерносушилке СЗ-16 между камерами (модулями) нагрева и сушки (вертикальное поперечное сечение) и схема перераспределения слоев в потоке зерна
Между боковыми кромками лотка и боковыми стенками 12 противолежащего рассекателя образованы зазоры для безпрепятственного схода вниз соломистых и других волокнистых примесей. Рассекатели зернопотока 4 выполнены в виде коробов, перекрытых частично спереди перекрывающими пластинами 8. Профиль пластины исключает возможность зависания на ней соломистых и других волокнистых примесей. Рис. 4. 5. Узел инвертора «рассекатель - лоток — рассекатель» на боковой несущей стенке
Перепускной лючок 3 закрыт заслонкой 2, расположенной под скатной гранью рассекателя. При выдвижении заслонки, образуется перепускной канал 15, через который часть зерна из слоя пересыпается под рассекатель и продолжает движение без инверсии. Управление заслонкой 2 осуществляется снаружи инвертора.
Инвертор зерна работает следующим образом. Зерно в сушилке равномерно продвигается вниз под действием силы тяжести и продувается агентом сушки 7. В результате односторонней подачи агента сушки, в потоке зерна формируются слои с разными температурно-влажностными характеристиками. Перераспределение слоев зерна в потоке показано на рис. 4. 4. Поток условно делится на пять слоев зерна: 1-й и 5-й - не достаточно прогретые наружные слои зерна («холодные») с высокой влажностью, 2-й и 4-й - хорошо прогретые внутренние слои («горячие»), 3-й - перегретый центральный слой зерна («очень горячий»).
При установке инвертора в сушилке между камерами нагрева и сушки, при открытых заслонках 2, 1-й и 2-й слои, продвигаясь через инвертор, попадают на рассекатели 4, причём, часть зерна 1-го слоя идёт сходом с рассекателей (поз. 13) и укладывается на лотки, а часть зерна проходит через перепускные лючки 3 и идёт дальше (поз. 14), 2-й слой идёт сходом с рассекателей и укладывается на лотки поверх 1-го слоя. С противоположной стороны инвертора происходит такой же процесс.
