Интенсификация процесса сушки початков кукурузы

• Автор: Бакиев, Илшат Талгатович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА СУШКИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Характеристика и свойства початков кукурузы как объекта сушки

1.2 Способы сушки кукурузы и конструкции сушилок

1.3 Режимы сушки початков кукурузы

1.4 Цель и задачи исследований Выводы

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ

2.1 Механизм удаления влаги с початков

2.2 Влияние режимных параметров на процесс удаления влаги

2.3 Методы расчета и способы интенсификации процесса сушки

2.4 Теоретические аспекты адаптивного режима сушки Выводы

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА СУШКИ КУКУРУЗЫ
3.1 Экспериментальная установка
3.2 Планирование многофакторного эксперимента
3.3 Подготовка объекта сушки
3.4 Измерение влажности початков
3.5 Измерение скорости агента сушки в слое
3.6 Измерение температуры агента сушки и расхода электроэнергии
3.7 Измерение влажности воздуха по высоте толстого слоя Выводы
4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Зависимость продолжительности сушки от температуры и скорости теплоносителя

4.2 Зависимость энергозатрат от режимов сушки
4.3 Изменение относительной влажности агента сушки по
высоте слоя
Выводы
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
5.1 Методика использования программы оптимизации
5.2 Результаты производственного внедрения
5.3 Экономическая эффективность сушки в адаптивном режиме
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Кукуруза является универсальной сельскохозяйственной культурой и широко используется на кормовые, технические и пищевые цели. К настоящему времени в мире производится свыше 600 млн. тонн зерна кукурузы, и по объему производства она находится на первом месте по сравнению с традиционно основными зерновыми культурами, такими как пшеница, рис. Ее зерно содержит значительное количество крахмала, белка, масла, минеральных веществ. Потенциал урожайности культуры очень высок, в связи с чем планомерно увеличиваются объемы ее производства.
На производство зерна кукурузы в Республике Башкортостан основное влияние оказывает материально-техническое обеспечение в виде новых гибридов, удобрений, техники и технологии послеуборочной обработки. Значительные площади посевов кукурузы, в силу климатических условий, приходятся на районы, где период созревания и уборки совпадает с периодом затяжных дождей. В связи с этим, около 80-90% от всей убранной и поступившей в хлебоприемные пункты кукурузы имеют влажность свыше 35%, а, следовательно, не отвечает требованиям (ГОСТ 13634-90 регламентирует не более 15 %) и требует сушки.
Сушка является основным и самым надежным способом обеспечения количественной и качественной сохранности зерна. Она ускоряет послеуборочное дозревание, уничтожает вредителей. При правильно проведенной сушке за счет тепловой обработки улучшаются семенные и кормовые свойства. Сушка початков кукурузы отличается исключительно высокой энергоемкостью - в 4...5 раза большей по сравнение с сушкой других зерновых культур. Это объясняется высокой уборочной влажностью и низкой влагоотдающей способностью кукурузы.
Анализ существующих типов сушилок для початков кукурузы и многолетний опыт их эксплуатации позволил установить следующее. Из существующего многообразия установок для сушки початков кукурузы наиболее распроС помощью уравнения (2.14) можно определить время сушки початков до достижения зерном предельно допустимой температуры.
Некоторые исследователи при анализе процесса сушки толстого слоя общую толщину представляли как сумму тонких слоев, закономерность процесса сушки в которых близка к уравнению, описывающему сушку элементарного слоя. К таким методам можно отнести метод Хэкилла /139/ и «ступенчатый» метод Мак-Ивена /142/. В последнем общая толщина рассматривается как сумма элементарных слоев. Рассчитывают количество влаги, испаряемой за определенный период времени из первого слоя. По данным 1-6 диаграммы определяют снижение температуры теплоносителя и изменение его влагосодержания. При новых параметрах сушильного агента рассчитывают количество влаги, испаряющейся за тот же период времени из следующего слоя, и т.д. /82/.
В работах/149, 150, 151/ рассматривается стохастическая модель процесса сушки. В нем исследовались два способа сушки: тонким слоем на лабораторной установке и с поперечным потоком воздуха в коммерческой сушилке /149/. Измерив влажность зерен, поступающих в сушилки, и анализировав их гистограммы, был принят нормальный закон распределения вероятностей значений влажности. Для расчета влажности зерна на выходе при сушке тонким слоем были использованы линейные преобразования случайных величин и рассчитаны влажность и температура зерна для каждого элементарного слоя /150/. При этом было допущено, что температура и влажность воздуха имеют такие значения, которые они имели бы при средней влажности зерна на входе.
Следует отметить, что в некоторых случаях, когда суммарная производительность сушилок не обеспечивает своевременную переработку влажного материала, поступающего на приемный пункт, при оптимизации режимных параметров по критерию минимума затрат возникает необходимость ввода ограничения по производительности установки или же требуется интенсифицировать процесс сушки. При реализации последнего и управлении процессом внутреннего влагопереноса в зерне необходимо выявить основные закономерности явлений, происходящих в процессе сушки.