Исследование параметров и режимов работы установки для тепловой обработки зерна

• Автор: Сутягин, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 207 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л Тепловая обработка сельскохозяйственных материалов
и её эффективность
1.2 Анализ способов тепловой обработки зерна и других
сельскохозяйственных материалов
1.3 Анализ конструкций и классификация средств механизации тепловой обработки сельскохозяйственных материалов
1.4 Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных исследований по тепловой обработке с использованием
различных способов подвода теплоты
1.5 Цель работы и задачи исследований
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА И СЕМЯН
2.1 Конструктивно-технологическая схема установки для тепловой обработки зерна и сущность ее работы
2.2 Обоснование конструктивно-режимных параметров установки
для тепловой обработки зерна
2.2.1 Обоснование конструктивных параметров разработанной установки
2.2.2 Обоснование режимных параметров разработанной установки
2.3 Силы, действующие на частицу материала в установке
2.4 Сила удара единичного зерна с рабочей поверхностью скребка транспортирующего рабочего органа
2.5 Определение подачи вентилятора
2.6 Определение пропускной способности установки
2.7 Затраты энергии на процесс тепловой обработки зерна
в разработанной установке
Выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА
В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
3 Л Программа и методика исследований установки
для тепловой обработки зерна
ЗЛ Л Общая методика экспериментальных исследований
ЗЛ.2 Методика определения размерно-массовых характеристик зерна
ЗЛ.З Методика определения физико-механических свойств зерна
ЗЛ.4 Методика определения зараженности зерна
ЗЛ .5 Методика исследования установки при сушке зерна
ЗЛ .6 Методика обработки результатов основного эксперимента
3.2 Результаты определения размерно-массовых характеристик зерна
3.3 Результаты исследования физико-механических свойств зерна
3.4 Результаты определения заражённости зерна вредителями
3.5 Результаты исследования установки при сушке зерна
3.5.1 Анализ математических моделей с помощью двухмерных сечений
Выводы
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И ЕГО
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
4.1 Программа и методика исследований
4.2 Результаты исследования процессов сушки и термического обеззараживания зерна
4.3 Экономическая эффективность тепловой обработки зерна
в предлагаемой установке
4.3.1 Определение стоимости изготовления установки
для тепловой обработки зерна
4.3.2 Определение экономической эффективности внедрения установки
для тепловой обработки зерна
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Одной из основных задач обеспечения продовольственной безопасности России является устойчивое развитие производства зерна в достаточных объемах. Зерно - стратегически и экономически значимый продукт, по наличию и уровню переходящих запасов которого судят о национальной продовольственной безопасности.
В настоящее время в России ежегодно производят свыше 70 млн.т. зерна, до 40 % которого производят фермерские хозяйства. На процессы тепловой обработки зерна приходится примерно 10 % от всего потребления энергии в агропромышленном комплексе развитых стран. Поэтому снижение энергоемкости этих процессов является актуальной во всем мире.
Сохранность зерна, его обработка и переработка в масштабах нашей страны - сложное и дорогостоящее дело, требующее современной материально-технической базы. Опыт передовых хозяйств показывает, что производство высококачественного зерна является выгодным - уровень рентабельности не менее 40%. В ближайшие годы можно прогнозировать рост спроса на новую технику для обработки и хранения зерна. Увеличение валовых сборов зерна и уменьшение удельных затрат на его производство возможно лишь путем разработки и внедрения высокоэффективных технологических средств мирового уровня на основе концептуальных положений их развития.
Тепловая обработка товарного зерна, кроме сушки, может включать и термическое обеззараживание. Сушка зерна улучшает качество продуктов его переработки, повышает производительность перерабатывающих предприятий, увеличивает выход конечного продукта, уменьшает износ технологического оборудования и расход энергии, снижает себестоимость переработки. Термическое обеззараживание можно применять для борьбы с вредителями зерна (долгоносиками, клещами и др.), которые погибают под действием высоких температур.
В настоящее время имеются высокопроизводительные автоматизированные средства механизации процесса тепловой обработки зерна. Однако с

Имея в виду, что при конвективном способе сушки температурный градиент невелик, и влага внутри материала перемещается вследствие влагопро-водности, на основании закона сохранения вещества можно записать:
кро (Дм)п F = ат(рм -рп)(р0/р)Р = (сMldt), (1.13)
где С - поверхность испарения, м2; (Ап)п - градиент концентрации влаги у поверхности материала, кг/(кг сух. вещества-м).
Таким образом, уравнение (1.13) выражает в общем виде зависимость скорости сушки от скорости перемещения влаги у поверхности материала и скорости диффузии пара через пограничный слой. Под пограничным слоем понимают небольшой (измеряющийся сотыми долями миллиметра), прилегающий к материалу слой газа, параметры которого отличаются от параметров окружающей среды. Он характеризуется наличием градиентов скорости и температуры, направленных в одну сторону, и градиента влагосодержания газа (парциальных давлений пара), направленного в противоположную сторону.
Известно, что скорость сушки зависит от температуры материала. На основании закона сохранения энергии эту зависимость можно представить уравнением (1.14), которое называют основным уравнением тепло- и влагооб-мена в процессе конвективной сушки. Оно связывает в единую зависимость скорость сушки (бсо/сй), скорость нагрева (сП Ср/ск) и температуру поверхности тела (Тм) [116].
0,01г(сЬ/ск) + (с0 + (свса/100))(ёГср/сЙ) = а/Сс)(Гв - Гм)ср, (1.14)
где г - теплота десорбции, принятая равной скрытой теплоте испарения, Дж/кг; со - средняя по объему влажность материала, %; г - время, ч; с0 - удельная теплоемкость сухого материала, Дж/(кгтрад); св - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг град); Тв и Тм - температуры соответственно воздуха и поверхности материала, К; Тср - средняя по объему температура материала, К; А' - поверхность испарения, м~; а - коэффициент теплообмена, Дж/(м2 чтрад); Ос - количество сухого материала, кг.