Разработка основ теории и машин пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур

• Автор: Нуруллин, Эльмас Габбасович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 391 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА

КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Анатомическое строение, физикомеханические, технологические свойства зерна крупяных культур и анализ их исследований в

связи с процессом шелушения.

1.2 Технологические основы переработки зерна в крупу и назначение шелушильных машин.

1.2.1 Основы технологии промышленной переработки зерна крупяных

культур.

1.2.2 Переработка зерна крупяных культур в сельскохозяйственном производстве

1.2.3 Технологическая эффективность процесса шелушения и показатели ее оценки

1.3 Основные направления развития конструктивнотехнологических

схем машин для шелушения зерна крупяных культур.
1.4 Аналитический обзор теоретических исследований процесса шелушения зерна крупяных культур
1.5 Постановка проблемы, цель и задачи исследований
2 КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ПРОЦЕССА ШЕЛУШЕНИЯ
ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ТИПА.
2.1 Классификация способов интенсификации переработки зерна круп яных культур.
2.2 Классификация факторов определяющих технологическую эффективность процесса шелушения
2.3 Классификация способов шелушения зерна крупяных
культур.
2.4 Классификация машин для шелушения зерна крупяных культур
2.5 Разработка конструктивнотехнологических схем новых шелушителей пневмомеханического типа
2.6 Выводы по второму разделу
3 РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ ПРОЦЕССА
ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ШЕЛУШЕНИЯ
3.1 Физическая сущность процесса пневмомеханического шелушения.
3.2 Моделирование процесса пневмомеханическ ого шелушения
3.2.1 Структурная модель зерна крупяных культур как
предмет шелушения.
3.2.2 Моделирование процесса разрушения оболочки
3.2.3 Моделирование процесса разрушения ядрицы
3.3 Теоретическое обоснование скорости удара при пневмомеханическом шелушении
3.4 Динамика процесса пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур.
3.5 Энергетические показатели процесса пневмомеханического шелушения
3.6 Выводы по третьему разделу
4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ
4.1 Обоснование параметров броскового вентилятора.
4.1.1 Теоретический анализ процесса взаимодействия зерна крупяных культур с рабочими поверхностями лопаток ротора бросковых вентиляторов пневмомеханических шелушителей
4.1.2 Обоснование геометрических параметров лопаток ротора
4.1.3 Обоснование частоты вращения лопаточного колеса.
4.1.4 Обоснование параметров кожуха броскового вентилятора
4.1.5 Определение секундной подачи зерна бросковым вентилятором
в рабочую зону.
4.2 Обоснование параметров шелушильной камеры.
4.2.1 Исследование движения зерна в горизонтальной шелушильной камере и обоснование ее параметров
4.2.2 Моделирование процесса движения воздушнозерновой
смеси в вертикальной шелушильной камере.
4.2.3 Исследование процесса движения зерна в вертикальной шелушильной камере с дополнительным рабочим органом
и обоснование ее параметров.1
4.3 Обоснование параметров пневмосепаратора
4.4 Выводы но четвертому разделу.
5 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Программа исследований.
5.2. Методика лабораторных экспериментальных исследований
5.2.1. Обоснование выбора предмета шелушения и повторности опытов.
5.2.2. Методика определения физикомеханических и технологических
свойств зерна крупяных культур
5.2.3. Методика и приборы исследования влияния влажности зерна и
типа рабочей поверхности на величину деформирующей силы
5.2.4 Методика определения прочностных характеристик и проверки теоретических закономерностей процессов деформации и
разрушения оболочки и ядрицы зерна крупяных культур.
5.2.5. Методика и приборы для исследования влияния скорости
взаимодействия на качество процесса пневмомеханического
шелушения.
5.2.6 Методика и приборы для исследования зависимости энерги и
разрушения структурных элементов зерна крупяных культур
оболочка, ядрица от влажности.
5.3 Методика и оборудование для исследования влияния влажности зерна, конструктивных параметров и режимов работы шелушителей пневмомеханического типа на технологическую эффективность шелушения в лабораторнопроизводственных условиях
5.3.1 Лабораторные установки, измерительная аппаратура, технология подготовки и проведения опытов
5.3.2 Методика лабораторнопроизводственных экспериментальных исследований шелушителей пневмомеханического типа.
5.4 Методика оценки энергетических затрат и техникоэкономической эффективности шелушителей пневмомеханического типа в производственных условиях.
5.5 Методика обработки результатов экспериментальных исследований.
5.6 Выводы по пятому разделу2
6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИХ ШЕЛУШИТЕЛЕЙ.
6.1 Экспериментальная проверка закономерностей процесса
шелушения зерна крупяных культур на примере зерна гречихи
6.1.1 Определение модуля упругости оболочки и ядрицы зерна гречихи
6.1.2 Экспериментальная проверка теоретических закономерностей процессов деформации и разрушения оболочки и ядрицы зерна крупяных культур
6.2 Результаты исследования влияния влажности зерна и типа рабочей
поверхности на величину разрушающего усилия
6.2.1 Экспериментальное обоснование влажности зерна.
6.2.2 Обоснование типа рабочей поверхности
ВВЕДЕНИЕ


Главное направление в решении этой задачи разработка технических средств, основанных на перспективных, экологичных способах воздействия на зерно, с учетом анатомического строения, физикомеханических и технологических свойств перерабатываемого объекта, обеспечивающих реализацию малоэнергоемких технологических схем рисунок 1. Как уже было указано, эффективность функционирования технологических схем переработки зерна в крупу зависит от многих факторов. Наиболее важной составляющей технологической схемы процесса переработки зерна крупяных культур в крупу является шелушение, которое осуществляется шелушильными машинами, базирующимися на применении различных способов воздействия на объект переработки и конструктивнотехнологических схемах рабочих органов. В настоящее время для шелушения крупяных культур в сельскохозяйственном производстве предлагается широкий спектр машин, разнообразных по конструктивнотехнологическому исполнению. Они базируются на традиционной технологической основе, предусматривающей проведение гидротермической обработки и предварительного разделения зерна на фракций по крупности, в следствии повышается удельная энергоемкость процесса получения гречневой крупы. Конструктивнотехнологические схемы этих машин в основном являются копиями вальцедековых станков, шелушильных поставов, роторных аппаратов, применяемых в технологических линиях зерноперерабатывающих заводов и комплексов. Рисунок 1. Следует отметить, что данные шелушильные установки не могут эффективно работать без соответствующей подготовки зерна к переработке и обладают следующими существенными недостатками низкая производительность, не высокая степень шелушения, низкий коэффициент извлечения ядра, высокая степень засоренности продуктов шелушения элементами износа рабочих органов. Кроме того автономные шелушитсли в большинстве случаев созданы без соответствующего научного обоснования. Разработка и создание универсальной шелушильной машины, которая могла бы обеспечить высокую производительность при однократном пропуске зерна через машину, не снижая при этом технологическую эффективность, низкую энергоемкость, получение экологически чистой продукции, соответствующей стандартам остается нерешенной задачей. Необходимым условием успешного решения данной задачи является использование комплексного подхода, который предусматривает решение вопросов совершенствования технологических процессов с учетом специфики сельскохозяйственного производства, разработку, теоретическое и экспериментальное исследование шелушителей, позволяющих за однократный пропуск зерна обеспечить требуемые значения показателей технологической эффективности. Исходя из вышеизложенного следует отметить, что проблема повышения эффективности переработки зерна крупяных культур в условиях сельского хозяйства является достаточно сложной и многие ее аспекты требуют специального изучения. Технологическую эффективность процесса переработки зерна в крупу определяют, учитывая комплекс параметров, оценивающих ту или иную группу машин принятой технологической схемы. Однако на практике для оценки технологической эффективности переработки зерна в крупу в целом принято пользоваться показателями, характеризующими технологическую эффективность шелушения. Этими показателями являются коэффициент шелушения Кш, характеризующий количественную сторону процесса, и коэффициент извлечения цельного ядра К,,, характеризующий качественную сторону процесса , 1. Коэффициент шелушения позволяет определить процент зерен, отработанных данной машиной, по отношению к количеству поступившего на нее нешелушеиного зерна. Данный показатель определяет больший или меньший оборот продукта или продолжительность шелушения. При увеличении степени шелушения растет производительность технологической линии. К2 содержание нешелушениых зерен после однократного пропуска через шелушильную машину, . Кш Кы. Данный показатель более полно характеризует технологический процесс шелушения зерна крупяных культур. В настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом разработано, создано и внедрено в производство большое количество разнообразных по конструктивнотехнологическому исполнению машин для шелушения крупяных культур.