CC BY
54
ты денежных средств в этом случае также относительно велики.
Таким образом, использование средств повышения энергетической эффективности биогазовых реакторов позволит значительно расширить сферу их применения в АПК при обработке органических отходов различного состава, однако решение об использовании того или иного метода должно приниматься исходя из конкретных условий сельскохозяйственного предприятия.
Список литературы
1. Баадер, В. Биогаз: теория и практика / В. Баадер, Е. Доне, М. Бренндерфер. — М.: Колос, 1982. — 148 с.
2. Ковалёв, А.А. Энергетические аспекты использования биомассы на животноводческих фермах России / А.А. Ковалёв // Российский химический журнал. — 1997. — Т. 41. — № 6. — С. 100-104.
3. Осмонов, О.М. Основы инженерного расчета ге-лиобиоэнергетических установок: научн. изд. / О.М. Осмонов. — М.: Издат.-аналитический центр «Энергия», 2011. — 176 с.
УДК 631.365.22
Н.В. Оболенский, доктор техн. наук Д.Ю. Данилов
Нижегородский государственный инженерно-экономический институт
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНДИЦИОННОЙ ВЛАЖНОСТИ ЗЕРНА В ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВАХ ПУТЕМ СОЗДАНИЯ КАССЕТНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО СУШКИ
Небольшим фермерским хозяйствам и мелким предприятиям, занимающимся производством и переработкой зерновой продукции, экономически выгодно самим выполнять сушку влажного зерна. Однако существующие устройства для тепловой обработки относительно энергозатратны и не всегда обеспечивают должное качество готового продукта, поскольку в них наблюдается пересушивание зерна, растрескивание его поверхностных слоев вследствие неравномерности и инертности нагрева в процессе обработки [1].
Отсутствие малогабаритной, универсальной и высокоэффективной (лишенной отмеченных недостатков) техники для тепловой обработки и переработки небольших объемов зерна сдерживает развитие небольших фермерских хозяйств, кооперативов и мелких перерабатывающих предприятий. В этой связи создание энергосберегающих средств механизации тепловой обработки зерна, адаптированных к условиям мелкотоварного сельскохозяйственного производства, является актуальной и важной научно-технической задачей.
Для решения обозначенной задачи авторы статьи проводят исследования, в процессе которых решаются научно-практические вопросы, в том числе: создание кассетного устройства для сушки зерна; разработка методики проведения исследований процесса сушки зерна; исследование удельного электропотребления при сушке зерна; выполнение лабораторных и производственных исследований для подтверждения достоверности теоретических предпосылок, а также для оценки экономической эффективности применения вновь созданного
устройства; разработка рекомендаций по использованию устройства в условиях фермерских хозяйств и небольших зернопроизводящих предприятий.
Из намеченных для решения вопросов большинство уже имеет практическую реализацию [2]. Кассетное устройство для сушки зерна (в тексте статьи устройство) запатентовано решением от 13.01.2012 № 2011139529 о выдаче патента на полезную модель и решение от 08.02.2012 № 2011503329 о выдаче патента на промышленный образец.
На рисунке представлен чертеж устройства, детально раскрывающий конструкционное его содержание: заслонка 1, с помощью которой регулируется расход воздуха; вентилятор 2 для прокачки воздуха через теплогенератор 3, в котором установлены тэны 4, преобразующие электрическую энергию в тепловую; воздуховод 5 с расположенными в нем термодатчиками 6; загрузочный бункер 7с заслонкой 8; раскрывающиеся створки 9 для выгрузки просушенного зерна; турбулизатор 10 для перемешивания слоев воздуха с различной температурой; утеплитель 11; кассета 12, представляющая собой металлический короб, у которого передняя и задняя стенки выполнены из сетки, вверху расположено загрузочное, а внизу — разгрузочное отверстия.
Принцип работы устройства таков. Устанавливают кассету 12. Загрузочный бункер 7заполняют просушиваемым зерном. Выдвигают заслонку 8 и заполняют кассету зерном. Открывают заслонку 1 вентилятора 2. Включают вентилятор и тэны посредством щита управления (см. рисунок), оснащенного электросчетчиком, вольтметром, ампер-
67
Устройство для сушки зерна
метром и ваттметром. Контроль за температурой нагрева воздуха осуществляется с помощью термодатчиков 6, установленных перед кассетой с зерном. Выгрузка просушенного зерна осуществляется путем открывания створок 9.
Толщина зернового слоя в кассете составляет 150 мм. В кассете предусмотрена возможность установки одной или двух перегородок с целью варьирования толщины слоя зерна: 50, 100 и 150 мм.
Для нормального протекания процесса (прогрева, сушки, прокаливания и т. д.) в устройстве предусмотрен турбулизатор, обеспечивающий равномерный подвод теплоты ко всей площади слоя зерна, подвергающегося тепловой обработке, а также постоянный отвод образующейся на поверхности зерна влаги (т. е. постоянный подвод сухого и отвод влажного воздуха). Биологические особенности зерна определяют его максимальную температуру нагрева и максимальный влагосъем. Выполнение этих требований (условий) напрямую связано с параметрами установки: в первую очередь с параметрами теплоотдающих элемен-
68
тов, которые определенным образом характеризуют источник теплоты и определяют его режимы работы: температуру, потребляемую мощность и др.; характером распределения температуры по объему зернового слоя, толщиной зернового слоя, расходом агента сушки и т. д. Помимо этого в процессе сушки учитывается состояние окружающей среды: температура и влажность.
Процесс сушки определяется большой совокупностью разнообразных факторов, каждый из которых прямо или косвенно влияет на эффективность работы устройства в целом.
Устройство позволяет исследовать электропотребление при тепловой обработке зерна в двух режимах: в неподвижном и подвижном слоях зерна. В первом случае устройство работает следующим образом. Отмеряют количество зерна, равное объему кассеты, взвешивают и засыпают в загрузочный бункер 7, открывают заслонку 8 и заполняют кассету 12. Включают под напряжение тэны 4 и вентилятор 2. Нагнетаемый вентилятором воздух турбу-лизуется и прокачивается через слой зерна, находящегося в кассете. Регулировка расхода воздуха осуществляется заслонкой 1. Контактируя с нагретым воздухом, зерно нагревается и теряет излишки влаги. Спустя определенное время (экспозиция сушки) открывают створки 9, подсушенное до требуемой кондиции зерно самотеком высыпается из кассеты и взвешивается. В процессе сушки замеряется ее время и мощность, потребленная тэнами теплогенератора и вентилятором. Для создания подвижного режима сушки слоя зерна открывают заслонку 8 и приоткрывают створки 9. Зерно начинает истекать из кассеты в процессе сушки. Осуществляются те же замеры потребляемой мощности с помощью ваттметра, а также с помощью амперметра и вольтметра; времени нагрева воздуха до заданной температуры с помощью термодатчиков и секундомера; экспозиции сушки в неподвижном режиме с помощью секундомера; времени истечения зерна через кассету в подвижном режиме также с помощью секундомера; расход электроэнергии на нагрев воздуха до заданной температуры и его прокачку с помощью электросчетчика.
\ Iа в
* А- Л- *■ А- *
Г-Г
9
1
Характер протекания процесса тепловой обработки зерна определяется механизмом перемещения влаги внутри него, энергетикой испарения и механизмом перемещения влаги с поверхности зерна в окружающую среду через так называемый пограничный слой, расположенный у поверхности зерна.
Авторы получили уравнение для расчета мощности N необходимой для обеспечения процесса тепловой обработки зерна в предлагаемом кассетном устройстве (требуемой на привод вентилятора и нагрев воздуха, подаваемого вентилятором).
Таким образом,
N =
24 ру
к(Вэ2 - ¿в2)
1 +
64/к Яе Д
+
+ к
Пг Пм Пп
Свр-^в(^вых — ^вх)
п ’
где Ь — подача вентилятора, м3/с; р — плотность воздуха, кг/м ; V — скорость воздуха, м/с; Бэ — диаметр сечения кожуха эквивалентного прямоугольному, м; 1к — длина кожуха устройства, м; Re — число Рейнольдса; |м — приведенный коэффициент местных сопротивлений; Нк — потери давления в теплогенераторе, Па; пг — гидравлический (аэродинамический) кпд вентилятора; пм — механический кпд вентилятора; пп — кпд привода вентилятора; св — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг-°С); ?вых — температура воздуха на выходе из теплогенератора, °С; гвх — температура воздуха на входе в теплогенератор, °С; П — кпд теплогенератора [3].
Поэтому
Д =
где Ь — ширина живого сечения теплогенератора, м; И — высота живого сечения теплогенератора, м.
Рассчитав И, можно определить теоретическую величину удельного расхода электроэнергии Жуд на удаление 1 % влаги из 1 кг зерна, Вт-ч/кг-%:
N Т
Ж = -—Т-
уд-т 03 Лю ’
где N — количество электроэнергии, рассчитанной по формуле (1), Вт; т — время сушки, ч; Оз — масса просушенного зерна, кг; Дм — требуемое снижение влажности зерна (разница влажности зерна до и после сушки), %, определяемое по уравнению
Дм мвх мвых,
где мвх — влажности зерна до сушки, %; мвых сти зерна после сушки, %.
влажно-
Фактическая же величина удельного расхода электроэнергии определяется по формуле
Ж
Ж =——
уд 03 Лю ’
где W — количество электроэнергии, израсходованной на сушку зерна и прокачку воздуха, Втч.
Лабораторные исследования устройства проводили в режиме сушки пшеницы сорта «Московская 39». В результате исследований выявили, что удельные затраты электроэнергии на удаление 1 % влаги из 1 кг зерна составляют: теоретические 0,30 и практические 0,31 Вт-кг-%. Таким образом, имеется высокая сходимость теоретических и практических результатов, что подтверждает возможность обеспечения кондиционной влажности зерна посредством вновь созданного кассетного устройства для его сушки.
Список литературы
1. Малин, Н.И. Энергосберегающая сушка зерна / Н.И. Малин. — М.: КолосС, 2004. — 240 с.
2. Оболенский Н.В. Малогабаритная зерносушилка для фермерских хозяйств / Н.В. Оболенский, Д.Ю. Данилов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2011. — № 10. — С. 26-27.
3. Оболенский, Н.В. Электронагрев в сельскохозяйственных обрабатывающих и перерабатывающих производствах / Н.В. Оболенский. — Н. Новгород: НГСХИ, 2007. — 350 с.
+
УДК 631.362.2; 631.354.2
Ю.А. Матросов В.И. Потапов
Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОСЕВНОГО МАТЕРИАЛА СОРТИРОВАНИЕМ ПНЕВМОЦЕНТРОБЕЖНЫМ СЕПАРАТОРОМ
Производство высококачественного зерна остается ключевой проблемой развития сельского хозяйства. Разнокачественность семян — явление широко распространенное в растениеводстве, выражающееся в том, что семена одного растения
или даже колоса, метелки, початка неравнозначны по своим морфологическим и физиолого-био-химическим показателям.
Исследованием этого вопроса занимались многие ученые, и все однозначно пришли к выво-
