Содержание к диссертации
Введение
CLASS 1 Состояние вопроса и задачи исследовани CLASS я
1.1 Применение процесса сушки зерна и его эффективность 8
1.2 Анализ способов сушки зерна 18
1.3 Анализ конструкций и классификация средств механизации сушки зерна 23
1.4 Анализ теоретических и экспериментальных исследований по сушке зерна 40
1.5 Постановка вопроса, цель работы и задачи исследований 44
2 Теоретическое исследование процесса сушки зерна и обоснование конструктивно-режимных параметров сушильной установки
2.1 Обоснование способов сушки зерна и определение этапов исследования 49
2.2 Аналитические исследования тепловлагопереноса при контактной сушке 53
2.2.1 Физическая модель процесса 53
2.2.2 Температурное поле в материале в первый период сушки 58
2.2.3 Температурное поле в материале во второй период сушки 62
2.3 Конструктивно-технологическая схема установки для сушки зерна и физическая сущность ее работы 68
2.4 Обоснование конструктивно-режимных параметров сушильной установки. 73
2.4.1 Движение материальной точки в установке 73
2.4.2 Предельные режимы и параметры сушильной установки, и их влияние на производительность 76
2.4.3 Основные параметры пассивных областей и их влияние на производительность транспортирующего рабочего органа 79
2.4.4 Определение мощности, необходимой на привод транспортирующего рабочего органа сушильной установки. 84
2.4.5 Определение производительности сушильной установки 87
2.4.6 Обоснование теплофизических параметров установки. 88;
214.5 Определение мощности, потребляемой электронагревательным элементом и вентилятором . 93
2:4.8 Материальный и тепловой баланс сушилки. Определение затрат энергии на процесс сушки: 96
Выводы. 99
3 Экспериментальные исследования? процесса сушки зерна
3.1 Программа и цель экспериментальных исследований 101
3.2 Общая методика экспериментальных исследований. 102
3.3: Методика экспериментальных исследований: физико-механических свойств зерна 104
3.4 Методика определения аэродинамических свойств зерна 110
3.5 Методика определения всхожести и энергии прорастания семян... 12
3.6 Лабораторные исследования процесса сушки зерна с, применением установки контактного типа со шнековым транспортирующим рабочим; органом 115
3.6.1 Выбор управляемых факторов. 115
3.6.2 Выбор уровней варьирования факторами. 120
3.6.3 Реализация плана эксперимента. 122
3.6.4 Приборы, аппаратура и методика сбора первичной информации 126
3.7 Результаты лабораторных исследований. .128
3.7.1 Результаты определения физико-механических свойств зерна и семян 128
3.7.2 Результаты основного эксперимента и определение оптимальных режимов работы сушильной установки 129
3.7.3 Анализ полученных математических моделей с помощью двумерных сечений 141
Выводы 147
4 Производственная проверка и экономическая эффективность использования установки для сушки зерна
4.1 Методика производственных испытаний 149
4.2 Результаты производственных испытаний. 150
4.3 Экономическая эффективность внедрения предлагаемой установки для сушки зерна 157
4.3.1 Определение стоимости изготовления установки для сушки зерна 157
4.3.2 Определение экономической эффективности внедрения установки для сушки зерна. 158
Выводы 163
Общие выводы и рекомендации производству 164
Литература 166
приложения 177
- Применение процесса сушки зерна и его эффективность
- Температурное поле в материале во второй период сушки
- Основные параметры пассивных областей и их влияние на производительность транспортирующего рабочего органа
- Определение мощности, потребляемой электронагревательным элементом и вентилятором
Введение к работе
Значение сушки в сельскохозяйственном производстве огромно. По многолетним статистическим данным до 60 % свежеубранного зерна находится во влажном состоянии и требует сушки. В некоторых районах России период уборки зачастую совпадает с наступлением дождливой осенней погоды, и убранный хлеб может содержать до 32 % влаги. Зерно повышенной влажности не может храниться длительное время, так как в нем быстро развиваются вредные микроорганизмы, и повышается интенсивность его дыхания, а это приводит к самосогреванию и порче зерна. В связи с этим искусственная сушка зерна применяется во всех районах нашей страны [18, 19].
В результате сушки многие сельскохозяйственные продукты значительно улучшают качество. Например, сушка семенного зерна улучшает условия послеуборочного дозревания, при этом повышается энергия прорастания и всхожесть семян. Сушка товарного зерна, помимо улучшения качества продуктов его переработки (муки, растительного масла и т.д.), способствует повышению производительности мукомольно-крупяных и маслоперерабатывающих предприятий, увеличивает выход конечного продукта, уменьшает износ технологического оборудования и расход энергии, снижает себестоимость переработки.
Сушку применяют и для борьбы с вредителями зерна (долгоносиками, клещами и др.), которые погибают под действием высоких температур [9, 27, 29, 103, 136].
Немаловажное значение имеет и уменьшение массы сельскохозяйственных продуктов после их сушки. Например, зерно теряет 10... 15 % своей массы, а овощи - до 70...75 %. При организации сушки на местах производства сельскохозяйственных продуктов транспорт освобождается от перевозок значительного количества лишнего груза (воды) [19, 110].
В связи с этим разработка технических средств, интенсифицирующих процессы сушки зерна с учетом энерго- и ресурсосбережения, является актуальной и важной научно-технической задачей.
Решению данной задачи и посвящается данная диссертационная работа.
Работа выполнена в соответствии с планом НИОКР Ульяновской ГСХЛ на 2001-2005 гг. «Разработка технологии, средств механизации и технического обслуживания энергосберегающих процессов производства и переработки продукции сельского хозяйства» (регистрационный номер 01.200.203528).
Цель исследований - разработка сушильной установки и определение оптимальных конструктивных параметров и режимов ее работы, обеспечивающих снижение затрат энергии и продолжительности процесса сушки при требуемом качестве готового продукта.
Объект исследований - технологический процесс сушки зерна и семян масличных культур.
Предмет исследований - конструктивно-режимные параметры установки для сушки зерна.
Научная новизна работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании конструктивно-режимных параметров установки для сушки зерна контактного типа, новизна технического решения которой подтверждена решением ФИПС от 22.03.05 г. о выдаче патента на изобретение по заявке № 2003132174 «Устройство для сушки зерна». Кроме того, по результатам исследований разработана математическая модель работы предложенной конструкции сушильной установки и оптимизированы ее параметры и режимы работы.
Практическая ценность заключается в разработке конструкции установки для сушки зерна, применяемой в технологиях предпосевной и послеуборочной обработки зерна, а также при его стерилизации, подготовке к переработке и т.д. Применение разработанного средства механизации сушки позволяет улучшить сохранность зерна и семян, их кормовые и хлебопекарные свойства. Кроме того, снижаются затраты энергии и топливо-смазочных материалов при сушке.
7 Реализация результатов исследований. Установка для сушки зерна
испытана и внедрена в ряде крестьянских хозяйств Ульяновской области.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях Ульяновской ГСХА (2003-2005 т.г.), Пензенской ГСХА (2003-2005 г.г.), Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства (2004 г.), Самарской ГСХА (2005 г.), Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (г. Тамбов, 2005 г.).
Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:
техническое решение конструкции сушильной установки контактного типа со шнековым рабочим органом и электрическим нагревательным элементом;
аналитические зависимости по определению конструктивно-режимных параметров установки для сушки зерна;
результаты лабораторных исследований по определению оптимальных режимов работы установки для сушки зерна;
математические модели процесса сушки семян подсолнечника.
8 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Применение процесса сушки зерна и его эффективность
Сушка является наиболее распространенным технологическим процессом. На сушку зерна в стране на хлебопекарных предприятиях тратится около 700 тыс. тонн топлива. Как известно, в свежеубранном зерне продолжается процесс послеуборочного дозревания. Правильно организованная сушка позволяет ускорить этот процесс, а также способствует выравниванию влажности и степени зрелости зерновой массы, улучшению внешнего вида и технологических свойств зерна. Общие закономерности распределения воды в зерне разработаны СМ. Липатовым, П.А. Ребиндером, А.В. Лыковым, Ю.А. Кавказовым. Учение о формах связи влаги в зерне, о процессах внутреннего влагопереноса расширено трудами А.С. Гинзбурга, Е.Д. Казакова, Г.А. Егорова и др. [11, 12, 18, 27, 29, 31, 45,46,71]. Первые русские исследователи процесса сушки зерна (И. Чернопятов, 1867 г., Н. Румянцев, 1896 г.) обратили внимание на то, что зерно под действием высоких температур теряет всхожесть. Ими также было замечено, что высокая температура особенно пагубно действует на сырое зерно. По мере подсыхания зерна высокие температуры менее опасны. При сушке зерна большое значение имеет не только температура нагрева зерна, но и продолжительность воздействия теплоты [32, 33, 53, 64, 77, 95]. Важнейшей характеристикой зерна являются его теплофизические свойства. До последнего времени методы математического расчета процессов сушки не получили должного развития, что в значительной степени объясняется недостаточными сведениями о теплофизических свойствах зерна. Исследования теплофизических характеристик единичного зерна и зернового слоя показали, что значения коэффициентов теплопроводности, температуропроводности для единичного зерна значительно отличаются от тех же показателей для неподвижного слоя зерна [37, 47, 49, 72]. Сушка зерна в отличие от сушки других влажных материалов характери 9 зуется одной очень важной особенностью: зерно - это живой организм, и в процессе сушки его жизнеспособность должна быть полностью сохранена. Неправильный выбор способа или режима сушки может привести к нарушению процессов жизнедеятельности и порче зерна. Правильно выбранный режим сушки обеспечивает не только сохранение жизнеспособности зерна, но и улучшение его семенных и продовольственных показателей. Чтобы выбрать наиболее рациональный способ и определить оптимальный режим технологического процесса сушки, нужно знать структуру, химический состав и основные технологические свойства зерна.
Свойства зерна определяются его строением или структурой и химическим составом. Под технологическими свойствами зерна обычно понимают структурно-механические, физико-химические, теплофизические и др. Большое влияние на технологические свойства зерна оказывает количество содержащейся в нем влаги. В зависимости от влажности государственные стандарты разделяют семена зерновых культур на четыре состояния: сухие, средней сухости, влажные и сырые (таблица 1.1) [28, 103, 142, 143]. Сухое зерно почти не имеет свободной влаги и находится в состоянии покоя или анабиоза. Жизненные процессы в нем полностью не останавливаются, но протекают в замедленном темпе, необходимом лишь для поддержания жизни клеток зародыша. Такое зерно может храниться длительное время. С появлением свободной влаги физиологическая активность (жизнедеятельность) зерна значительно увеличивается. Во влажном и особенно сыром состоянии зерно интенсивно дышит. В процессе дыхания происходит распад углеводов, составляющих основную массу питательных веществ зерна, и выделяются углекислый газ, вода, этиловый спирт и значительное количество теплоты — зерно теряет массу. Потери сухих веществ в процессе дыхания могут достичь 0,1...0,2 % в сутки, а иногда и более.
В период уборки урожая зерна физиологически активны - они интенсивно дышат. Для устранения потерь сухих веществ зерна необходимо сразу же после уборки снизить интенсивность его дыхания, которая зависит главным образом от влажности и температуры зерновой массы. Интенсивное дыхание зерна требует наличия в нем свободной влаги. Поэтому не случайно влажность зерна, при которой появляется свободная влага, называют критической. У семян пшеницы, ржи, овса, ячменя и гречихи она находится в пределах 14,5...15,5 %, кукурузы и проса- 12,5...13,5 %, гороха, фасоли, вики и кормовых бобов - 15... 16 %, а для семян высокомасличного подсолнечника составляет всего лишь 6...8 % [18, 54, 106, 111].
Большое влияние на интенсивность дыхания зерна оказывают его температура, а также наличие посторонних примесей и состояние микрофлоры. Обобщая сказанное, нужно отметить, что сушка зерна является не только теплофизическим процессом, на который расходуется много теплоты и -шер-гии, но и технологическим процессом, при котором происходят необратимые физико-механические, коллоидно-физические изменения в зерне. Все это определяет пути выбора необходимого режима сушки для каждого конкретного материала. В общем виде можно сформулировать требования, которым должен соответствовать режим сушки. Сушка должна протекать с минимальными затратами теплоты и энергии, с максимальной скоростью удале 11 ния влаги при сохранении технологических свойств высушенного зерна. Для выполнения упомянутых требований при удалении влаги, где бы она не находилась, необходимо правильно применять законы тепло- и массообмена и учение о связи влаги с коллоидными капиллярно-пористыми телами. При этом следует учитывать и основные свойства (физико-химические, структурно-механические, биохимические и др.) материала, как объекта сушки [18, 34, 57, 119]. Таким образом, глубокое и детальное обоснование процесса сушки того или иного материала связано с комплексным исследованием всей совокупности технологических свойств материала и переносом теплоты и массы как внутри материала, так и вне его - между поверхностью материала и окружающей средой. Наиболее обстоятельная классификация форм связи влаги в коллоидных капиллярно-пористых материалах предложена академиком П.Л. Ребиндером. Эта классификация учитывает не только природу образования различных форм, но и энергию связи их с материалом. Согласно классификации П.Л. Ребиндера, принятой в данное время в сушильной технике, все формы связи влаги с материалом, в котором она находится, делятся на три группы: 1) химическая связь; 2) физико-химическая; 3) физико-механическая связь [17, 18, 48, 71, 74]. Сушка материалов представляет собой удаление из них влаги, молекулы которой не утратили своей индивидуальности. Однако в материале, кроме этой влаги может быть такая влага, молекулы которой входят в химическое соединение с молекулами вещества и образуют гидраты его окислов. В материале влага может быть связана в виде гидроокислов ионов за счет главных валентностей, при этом молекулы воды исчезают. Удаление этих видов влаги представляет собой нечто среднее между физическим явлением и химической реакцией. После удаления химически связанной влаги вещество существенно изменяет свои физические свойства. Во избежание ухудшения качества материала эта влага в материале должна оставаться [53, 126].
Температурное поле в материале во второй период сушки
Представим влажное зерно, находящееся в сушильной установке, в виде неограниченной пластины толщиной / (рисунок 2.2), приведенное в непосредственное соприкосновение (х = 0) с греющей поверхностью, от которой телу путем теплопроводности передается теплота, плотность потока которого равна у(т). Перенос образовавшегося пара через поверхность х = 0 невозможен. На поверхности .v = / происходят испарение и унос в окружающую паровоздушную среду как пара, образовавшегося на этой поверхности, так и пара, образовавшегося ; внутри материала и транспортируемого через него. Плотность потока теплоты через произвольную поверхность тела складывается:из плотностей; потоков теплоты, переносимого скелетом тела, паром и жидкостью.
Аналитическое решение сопряженной задачи теплопроводности для первого периода сушки с неподвижной границей [61] является начальным (при х = 0) распределением температур по толщине тела t\ (х, 0) = t4(x, 0) = f(.t) для второго периода сушки. Следовательно, известна температура тела7ст в плоскости х = 0. С момента времени т = 0 начинается углубление зоны испарения, и тело делится на сухую и влажную области, положение границы между которыми определяется функцией е(т). Значение этой функции определяет переменную толщину сухой области. Температура на границе областей с течением времени уменьшается. Область 0 х є(х), являющаяся сухой, представляет собой в основном скелет тела (это зависит оттого, является ли тело капиллярнопористым или как зерно - капиллярнопористым коллоидным). Область є(т) лг /, являю 64 щаяся влажной, состоит из скелета тела, жидкости и пара, температура которых одинакова вследствие интенсивного теплообмена внутри тела. В связи с небольшим изменением теплофизических свойств тонкого слоя зерна в пределах каждой из частей второго периода величины а и X можно считать постоянными.
Будем полагать, что внутреннее испарение происходит лишь на движущейся границе, положение которой определяется функцией с(т). Количество теплоты, расходуемой на испарение на границе областей, может быть определено по общему потоку теплоты, подводимой при сушке, и модифицированному критерию фазового превращения є, величина которого различна в 1-й и 2-й частях.второго периода [61]: Уравнение (2.31) представляет собой видоизмененное уравнение теплового баланса. Введенная на границе областей теплота совместно с изменением энтальпии Ah в результате фазового перехода (она «подпитывает» поток теплоты) тратится на испарение влаги на подвижной границе. Величина Ah может быть определена из выражения ЛЬ = с3р3із(е,т)-г-с4рЛ(є,т)— = [c,p,t3(E,T)-c4p4t4(8,T)]- . ( 32) от ах ат. Подставив (2.32) в (2.31), получим: ах ах ат Потери теплоты, обусловленные теплообменом зерна с окружающей средой, невелики [61], поэтому в условии (2.29) они не учитываются. Определим температурное поле в сухой и влажной областях слоя зерна и закон движения границы раздела. Сформулированная задача (2.25) - (2.30), (2.33) отличается от классической задачи Стефана [73] следующими особенностями: 1) граничные условия являются функциями времени; 2) температура на границе областей не остается постоянной, а изменяется со временем; 3) граничное условие на подвижной границе в явном виде содержит время; 4) рассматриваемая задача определяет температурное поле в теле конечных размеров. Большое количество работ российских и зарубежных авторов посвящено решению и исследованию задач с подвижной границей. Точное решение подобного класса задач может быть представлено в виде системы нелинейных интегральных уравнений [61, 72]. Однако использование этой системы для инженерных расчетов крайне затруднительно. В связи с этим можно воспользоваться приближенными методами, дающими решение с точностью, необходимой при инженерных расчетах. Особый интерес представляют методы, в основе которых лежит замена действительных кривых изменения температуры их приближенными аналогами, вытекающими из тех или иных физических соображений, т. е. «истинное» распределение температуры заменяется квазистационарным, и вместо уравнения Фурье вводится уравнение Лапласа. К таким методам относится и метод Л. С. Лейбензона.
Основные параметры пассивных областей и их влияние на производительность транспортирующего рабочего органа
Одной из основных проблем при проектировании сушилок контактного типа со шнековыми рабочими органами является определение оптимального соотношения времени сушки материала и пропускной способности устройства. Поскольку на температуру контактирующей с материалом поверхности накладываются определенные ограничения, выполнение которых особенно важно при работе с семенами и зерном, используемым и для продовольственных целей, то время нахождения материала внутри устройства, чаще всего, также ограничивается некоторыми пределами. В то же время реалии производственного процесса требуют поддержания достаточной пропускной способности сушилки. Поэтому при решении данной проблемы необходимо определить основные па 80 раметры, влияющие на пропускную способность сушилок со шнековым рабочим органом.
На рабочей поверхности шнека существует вдоль оси некоторая область, которая не участвует в транспортировании продукта. Элементарная частица материала, помещенная на поверхности шнека, будет отрываться, если угол наклона винтовой поверхности в данной точке а будет больше произвольного угла трения Х0 материала о поверхность шнека. Отмечено, что на поверхности шнека существует область, в которой скольжение материала невозможно, так как угол наклона винтовой поверхности а А,0. Попав в эту область, материал будет увлечен во вращение и переброшен через вал, то есть не переместится вперед. Этот участок называют «пассивной областью поверхности» [36, 62]. Вне границ области материал будет скатываться с поверхности, перемещаясь вперед вдоль оси шнека. Критерием границы пассивной области на рабочей поверхности шнека может служить величина угла а рассматриваемого участка поверхности. Если а Хо, то точка находится вне границ области; при а А,0, точка лежит в ее границах; когда а = Хо, точка находится на границе пассивной области. Положение точек на поверхности можно характеризовать двумя цилиндрическими координатами аир.
Для горизонтального транспортирующего органа косинус угла трения материала (зерна) о поверхность шнека определяется следующим образом [29, 138]: Уравнение границы пассивной области для горизонтально расположенного транспортирующего органа при малой угловой скорости вращения(со 0) имеет вид: P = Задаваясь угловой скоростью со, по формуле (2.64) можно вычислить значения функции для различных величин (а, р) поля функции. Для точек поля указываются значения функции в данной точке, равные cosX0 - косинусу угла трения материала о поверхность шнека. Соединив непосредственно линией точки с равными значениями СОУХО, получим некоторую замкнутую кривую F — const. Вдоль этой кривой угол между вектором нормали к эквипотенциальной поверхности силового поля и вектором нормали к поверхности шнека постоянен: COSXQ = const. Это и есть граница пассивной области (рисунок 2.7). Рисунок 2.7 - Проекция пассивной области на торцевую поверхность горизонтальной сушилки со шнековым рабочим органом Чем больше поверхности займет в сушилке пассивная область, тем больше транспортируемого материала будет переброшено через вал и тем меньше материала будет продвинуто вперед к выходному концу устройства, тем меньше будет пропускная способность. Параметры S, = S, со и коэффициент трения {іш - f\, зависящий от шероховатости поверхности шнека и его материала, также влияют на работу сушилки. Наибольшее влияние оказывает величина угла наклона 8 = так как пассивная область быстро растет с увеличением угла наклона оси шнековых транспортеров, то есть с увеличением угла наклона пропускная способность снижается.
Второе место по влиянию на пропускную способность сушилки имеет величина шага. С возрастанием шага пропускная способность уменьшается; например, для медленно вращающегося шнека пассивная область растет пропорционально квадрату величины шага. Пассивная область также заметно растет с возрастанием коэффициента трения jUut. Винт с гладкой поверхностью обеспечивает большую пропускную способность. С изменением коэффициента трения, размеров S и D, угла наклона шнека к горизонту и частоты его вращения границы пассивной области винтовой поверхности изменяются, и при некотором соотношении параметров пассивная область может захватывать значительную часть рабочей поверхности шнека. В этом случае движение материала в направлении транспортирования прекратится, и материал будет только перемешиваться, пересыпаясь из полости в полость, а при наклонном шнеке может даже двигаться назад. Теоретическую пропускную способность шнека От при проектировании определяют по формуле: Qm = 0,25тг( 2 - cf)Sn, (2.66) где D и d - соответственно диаметры винта и вала, м; S - шаг винтовой поверхности, м; п - частота вращения шнека, с"1. Однако истинная пропускная способность шнека О, м3/ч, отличается от теоретической и рассчитывается по следующей формуле: О = 0,25n(D2 - S)Snq), (2.67) где q - коэффициент, величина которого меньше единицы. Коэффициент ср принято называть коэффициентом пропускной способности, так как он показывает величину той части объема материала, которая движется вперед с каждым оборотом шнека. При определении массы материала G, кг, находящегося в шнеке, используют формулу: G = 0,25TI(D2 - S)Lpq)m (2.68) где L - длина шнека, м; p - насыпная плотность транспортируемого мате-риала, кг/м ; срн - коэффициент, показывающий наполнение объема шнека материалом. Следовательно, работа винтового транспортера характеризуется двумя расчетными коэффициентами: (р - коэффициентом производительности и срн -коэффициентом наполнения, которые находятся в следующей зависимости: рн (р. Если коэффициент наполнения поддерживать близким к единице, т. е. полностью использовать объем шнека, то коэффициент производительности для сушилки при ее горизонтальном расположении будет равен 0,65...0,75. Однако при этом повышается удельная энергоемкость перемещения материалов, усиливаются их истирание и крошение, хотя транспортирующая способность шнека будет использована полностью. Если коэффициент наполнения уменьшать, то будет падать и коэффициент пропускной
Определение мощности, потребляемой электронагревательным элементом и вентилятором
Потребная мощность электронагревательного элемента сушильной установки, кВт, определяется по формуле [107, 113, 114, 132]: N3= 5Ц— (2.98) э 3,6-103tTiT v где QM - количество теплоты, необходимой для нагревания зерна, кДж; t - продолжительность нагрева зерна, ч; Т]т - термический к. п. д. установки (для хорошо теплоизолированной установки rT = 0,9...0,95, для неизолированной Пт = 0,7...0,8). Количество теплоты, необходимой для нагревания зерна, кДж, при получении водяного пара определяется по формуле: QM = mc(tB - tH) + mp = d( 1 - X), (2.99) где m - масса зерна, кг; с - теплоемкость зерна, кДж/(кг-град.); р - теплота парообразования испаряемой воды, кДж/кг; t„, tK - соответственно начальная и конечная температура зерна, С; d — количество пара, кг; X - теплосодержание конденсата, кДж/кг. Вентилятор должен быть подобран так, чтобы, работая с максимальным к.п.д., он обеспечивал необходимое давление и достаточное количество воздуха для удаления избыточной влаги из зоны сушки [8, 82, 123]. Для перемещения горячего воздуха и удаления паров рекомендуется применять центробежные вентиляторы, которые имеют преимущество перед осевыми, так как они более производительны и, кроме того, в них воздух не проходит через электродвигатель.
Для подбора вентилятора надо знать полный напор, который должен развивать вентилятор, а также расход воздуха в пневмосети. Номер вентилятора и число оборотов определяется по характеристикам для заданного расхода (увеличенного на 10 %) и полного напора, с тем, чтобы к.п.д. вентилятора гв был не менее 0,45. Полное сопротивление вентиляционной системы зерносушилки Нр складывается из сопротивления трения воздуха в воздуховодах по участкам Ну и сопротивления зернового слоя проходу воздуха Н3. Сопротивление трения воздуха в воздуховодах, Па, определяется по формуле: ov2 ( I n N Hy=V + IEM .- (2.100) у 2 v d ы м; где р - плотность воздуха, кг/м ; v скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; X — коэффициент сопротивления движению воздуха в участке воздуховода (для металлических труб А, = 0,02); / - длина участка, м; d - диаметр воздуховода, м; єм - коэффициент местных потерь напора. Падение давления, Па, в результате сопротивления зернового слоя определяется по формуле: Н3=9,81АЬ;, (2.101) где А, п - коэффициенты, зависящие от рода зерновой культуры [Приложение A]; h - толщина зернового слоя, мм; ул - оптимальная скорость движения воздуха через слой зерна, м/с. Мощность двигателя, кВт, для привода вентилятора определяется по формуле: Г Н N = L (2.102) 3,6-10 г,вг,п где L - требуемая производительность вентилятора, м3/ч; Нр = Ну + Н3 -давление, создаваемое вентилятором, Па; Г)в - к.п.д. вентилятора; Гп - к.п.д. передачи. Объем удаляемого воздуха, м /ч, определяется по формуле: L=3600Fz7onTK3, (2.103) где F — сечение воздуховода, м2; vom - оптимальная скорость отсоса влажного воздуха, м/с ,vom = (0,5...0,6) vam; К3 - коэффициент запаса, учитывающий износ оборудования; vBm - скорость витания зерна, м/с. Установочная мощность, кВт, электродвигателя вентилятора с учетом пускового момента: Ny=kNB, (2.104). где к — коэффициент запаса мощности на пусковой момент (для центробежных вентиляторов к = 1,1...1,15). Вентиляторы по отношению к сушильной установке устанавливают на всасывание или на нагнетание. Расход энергии на вентиляторы, установленные на всасывание, меньше, так как объем воздуха изменяется в зависимости от температуры, а объем отработанного теплоносителя при том же весовом количестве значительно меньше объема теплоносителя на входе в зерносушилку. Уменьшение потребной мощности за счет уменьшения объема приближенно выражается величиной: 100%, (2.105) "273 + 1, 273 +12 J где ti - температура воздуха на входе в сушилку, С; t2 - температура воздуха на выходе из сушилки, С. Расход электроэнергии на привод вентилятора можно уменьшить, если использовать регулирование расхода воздуха на участке всасывания шиберами (что дает экономию до 15 %), установкой обтекателя перед входом воздуха в рабочее колесо (до 10 %). Кроме того, работа вентилятора на всасывание улучшает санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала, особенно на стационарных зерносушилках, устанавливаемых в закрытых помещениях.
