Повышение эффективности процесса сушки зерна в многокамерной сушилке периодического действия за счет ее совершенствования и оперативного контроля

• Автор: Бибик, Георгий Афанасьевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 210 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Сушка зерна

1.1.1 Роль сушки в процессе производства зерна

1.1.2 Физикомеханические свойства зернового вороха

1.1.3 Способы сушки

1.2 Сушилки конвективного действия

1.2.1 Классификация и принципы работы сушилок конвективного действия

1.2.2 Сушка зерна в неподвижном слое

1.2.3 Системы контроля и управления процессом работы сушилки

1.3 Контроль влажности зерна

1.3.1 Роль контроля влажности зерна в процессе его
сушки и хранения
1.3.2 Краткий обзор методов измерения влажности
1.3.3 Выбор метода измерения влажности
1.4 Влагомер
1.4.1 Требования, предъявляемые к влагомеру
1.4.2 Классификация влагомеров
1.4.3 Состав влагомера
1.5 Краткий обзор состояния науки и техники по сушке
и контролю влажности зерна
1.6 Постановка цели и задачи исследования
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СУШИЛОК ЗЕРНА
2.1 Анализ технологического процесса сушки зерна
2.1.1 Протекание процесса сушки неподвижного слоя
зерна в сушилках конвективного действия
2.1.2 Зерно как объект сушки
2.1.3 Связь влаги с зерном и перемещение ее в процессе сушки
2.1.4 Характеристики агента сушки и взаимодействие его с зерном
2.2 Модель функционирования технологического процесса
сушки зерна в сушилке конвективного действия
2.3 Случайные процессы модели функционирования
2.3.1 Временное представление случайных процессов
2.3.2 Частотное представление случайных процессов
2.4 Идентификация модели функционирования сушилки конвективного действия
2.4.1 Модель технологического процесса сушки зерна в сушилке конвективного действия
2.4.2 Частные модели сушки неподвижного слоя зерна в сушилке конвективного действия
2.4.3 Аналитическая модель диэлькометрического влагомера
2.5 Технологическая надежность сушилок конвективного действия
2.5.1 Оценки значений параметров функционирования сушилки
2.5.2 Повышение эффективности сушилки зерна путем оптимизации режима сушки
2.6 Математическая обработка экспериментальных данных
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
СУШКИ ЗЕРНА
3.1 Задачи и программа экспериментальных исследований
3.2 Методика проведения экспериментальных исследований
3.3 Приборы и стандартная аппаратура, применяемые
в экспериментальных исследованиях
3.4 Разработанные устройства, применяемые в экспериментальных исследованиях
3.4.1 Устройство контроля влажности и температуры зерна
3.4.2 Устройство контроля влажности и температуры
сыпучих материалов
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Результаты экспериментальных исследований процесса
сушки зерна в ромбической сушилке
4.1.1 Условия функционирования процесса сушки зерна
в ромбической сушилке
4.1.2 Закономерности сушки
4.1.3 Градуировка устройства контроля влажности
в производственных условиях
4.1.4 Результаты идентификации модели функционирования технологического процесса сушки и устройства
контроля влажности зерна
4.2 Результаты экспериментальных исследований энергетики сушилок
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ МНОГОКАМЕРНОЙ СУШИЛКИ И ОПЕРАТИВНОМУ КОНТРОЛЮ ПРОЦЕССА СУШКИ ЗЕРНА
5.1 Многокамерная сушилка
5.1.1 Анализ функционирования ромбической сушилки
5.1.2 Оптимизация режима сушки
5.1.3 Выбор режима сушки
5.1.4 Структурная схема сушильного отделения С2,
5.1.5 Алгоритм ускоренной сушки
5.2 Система контроля состояния узлов сушилки
и режима ее функционирования
5.2.1 Структурная схема системы контроля
5.2.2 Надежность работы системы контроля
5.3 Экспериментальные исследования устройства контроля влажности и температуры зерна
5.3.1 Исследования характеристик плоского датчика
5.3.2 Статистические испытания датчиков
5.3.3 Градуировка устройства контроля влажности и температуры зерна
5.4 Экспериментальные исследования устройства контроля влажности и температуры сыпучих материалов
5.4.1 Исследования характеристик цилиндрического датчика влажности и температуры сыпучих материалов
5.4.2 Испытания устройства контроля влажности
и температуры сыпучих материалов
5.5 Энергосберегающие усовершенствования камерных сушилок
5.6 Техникоэкономическая эффективность усовершенствований
ромбической сушилки
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Дискриминатор сравнивает сигналы, поступающие с датчика, с заданными и, при их совпадении, вырабатывает исполнительный сигнал, который в разных сушилках используется по разному. Так в сушилках непрерывного действия, по исполнительному сигналу дискриминатора включается электропривод разгрузочного устройства. Как только влажность зерна превысит заданный уровень, исполнительный сигнал дискриминатора пропадает и отключаются разгрузочные устройства сушильной камеры т. Влажность зерна контролируется с интервалом 5 минут. В сушилках периодического действия по исполнительному сигналу отключается топочный блок, происходит охлаждение и отлежка зерна. После заданного времени отлежки включается выгрузка, а затем загрузка зерна. Топочный блок включается по датчику уровня зерна в сушильной камере. Циклы загрузки, сушки, охлаждения, отлежки, выгрузки зерна повторяются. Американские фирмы считают, что равномерность сушки основное агротребование процесса сушки. Выравнивание влажности зерна достигается за счет изменения направления движения агента сушки относительно зернового слоя и его выгрузкой с различной скоростью. Этими мерами они снизили неравномерность сушки с 5 до 1,1 8. Для согласования работы различных систем и узлов сушилок американские фирмы широко используют компьютеры как общего, так и специального назначения. Так фирма iv США использует устройство своей разработки. Объясняется это обычной разницей между специальными и универсальными машинами. У специальных машин меньшие стоимость, габариты, масса большая надежность и упрощение обслуживания. Точность контроля и регулирования стабилизации любого параметра, в любой системе ограничивается точностью датчиков. Для оптимизации режима в отечественных сушилках применяется поточный влагомер АВП, выполненный ВНИИЗ 0. У него датчиком влажности является цилиндрический конденсатор, внешний электрод которого стальной кольцевой цилиндр диаметром 6мм, а внутри его, на распорках, находится второй электрод. Зерно проходит по кольцевому промежутку между электродами. У этого влагомера диапазон измерения влажности от до с точностью 8 0. Недостатки поточного влагомера связаны с тем, что его показания зависят от скважности движущегося потока зерна при невысокой чувствительности датчика. Известно много попыток повысить чувствительность датчика. Так, в рассматриваемой сушилке фирмы i, внешним электродом является корпус сушилки, а внутренним расположенная по оси сушилки, металлическая пластина длиной 1,5м. Недостатки использования такой пластины очевидны ее трудно изолировать от корпуса шахты. Во время движения зерна конструкция пластины должна исключать ее прогибы и вибрации. Более удачным является решение использовать короба в качестве электродов, так как это увеличивает их размеры, что повышает чувствительность датчика, но возрастает сложность и стоимость устройства . Однако для повышения уровня контроля работы сушилки требуется иметь не один датчик, а несколько. Убедительным примером служит ячеистая сушильная камера 7, в каждой ячейке которой должен быть датчик. К аналогичным выводам пришли авторы ряда работ ,8. Интенсивность испарения влаги зависит от температуры нагрева зерна и скорости движения сушильного агента через зерновой слой. Чем больше показатели этих процессов, тем выше скорость испарения влаги. Температура нагрева зерна при сушке ограничивается его термостойкостью, то есть предельно допустимой температурой, при которой сохраняются семенные и хлебопекарные качества зерна. Допустимая температура нагрева зерна зависит от культуры, сорта, влажности и продолжительности его пребывания в нагретом состоянии 2,1,2, поэтому в процессе сушки меняется. В настоящее время, как правило, температуру нагрева зерна устанавливают в начале процесса сушки, исходя из его начальной влажности, и не меняют до конца процесса 2. Это неоправданно увеличивает время сушки. В последнее время сушку зерна разбивают на два периода ступени с разной температурой. ВНИИЗ рекомендовал для первой ступени использовать температуру агента сушки на С, а температуру нагрева зерна на 5С ниже, чем для второй . Даже такое ступенчатое регулирование температур повышает интенсивность испарения влаги ,,,0.