Повышение эффективности и качества процесса сушки зерна с использованием виброциркуляционных аппаратов

• Автор: Матвеев, Дмитрий Олегович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 167 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основные особенности зерна как объекта сушки

1.2. Методы сушки зерна и их аппаратурное оформление

1.3. Факторы, влияющие на скорость сушки зерновых культур

1.4. Поведение тел, свободно размещенных в виброкипящем слое

1.5. Применение вибрационного воздействия

для интенсификации процессов тепломассопереноса

1.6. Выводы, цель и задачи исследования

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВИБРОЦИРКУЛЯЦИОННЫХ АППАРАТОВ
2.1. Модель, описывающая динамику виброциркуляционного слоя
2.1.1. Перемещение теплоносителя по винтовому перфорированному лотку
2.1.2. Истечение частиц теплоносителя через
отверстия лотков
2.1.3. Движение теплоносителя с верхнего лотка на дно ванны
2.1.4. Движение высушиваемых материалов в слое
2.2. Материальный и тепловой балансы процесса сушки
Глава 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Программа исследований
3.2. Описание экспериментальной установки
3.3. Методики экспериментальных исследований
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
4.1. Результаты исследований процессов виброперемещения материалов по винтовым лоткам ванны аппарата
4.2. Результаты исследований структуры
виброциркуляционного слоя
4.3. Результаты исследований теплообмена между виброциркуляционным слоем и погруженной в него поверхностью
4.4. Результаты исследований массообмена сушки
зерновых культур
4.5. Исследование закономерностей изменения показателя энергоемкости процесса сушки
4.6. Анализ и обобщение результатов исследований
Глава 5. ТЕХНИКО ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИБРОЦИРКУЛЯ ЦИОННЫХ АППАРАТОВ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Отсюда главная задача сушки - уменьшение содержания влаги в зерновых культурах, непосредственно связана с одновременным сохранением биологических (энергии прорастания, всхожести, содержания питательных веществ) и технологических свойств зерна. Если выбранный режим сушки далек от оптимального, то зерно может потерять не только свою жизнеспособность, но и снизить свои товарно-продовольственные качества. По классификации А. В. Лыкова, зерновки всех культур относятся к группе капиллярно-пористых коллоидных тел, которые вследствие гигроскопичности поглощают пары воды из окружающей среды. По структуре они являются капиллярно-пористыми анизотропными телами, а по свойствам - коллоидами [], со сложным строением отдельных частей. Для влажного зерна, наибольшее влияние на связь влаги с сухим скелетом и его массообменными характеристиками оказывает наружная и внутренняя удельная поверхность. С их ростом, в зерне увеличивается количество прочно связанной влаги. Различное строение, дисперсность, биохимический состав и начальная влажность зерновок приводят к поглощению неодинакового количества влаги при идентичных условиях [,,7]. Зерновки представляют собой настолько сложные системы, как по своей природе, так и по структуре, что в них имеются различные виды связи влаги с сухим скелетом. Строгой границы между отдельными формами связи влаги в зерновках не существует. Возможен плавный переход от самой прочной - адсорбционной влаги, удерживаемой молекулярным силовым полем, до чисто механического удержания - свободной влаги на поверхности зерновки [, ]. На различных этапах сушки ведущая роль принадлежит тому или иному виду связи влаги с сухим скелетом. При сушке зерновок, величина энергии связи, отнесенная к 1 молю воды, постепенно увеличивается, так как с уменьшением влажности материала увеличивается доля удаляемой влаги, связанной адсорбционно. Она обычно составляет 1 . Таким образом, различная интенсивность энергии связи влаги с материалом наряду со структурой зерна определяет динамику его сушки. Аппаратурное оформление процессов сушки зернового материала до кондиционной влажности % весьма разнообразно. До последнего времени основным методом сушки (по способу теплопередачи) считается конвективный. К наиболее важным факторам при конвективной сушке зерновых культур относятся параметры сушильного агента (температура и скорость его движения), толщина слоя зерна и его состояние (плотный, разрыхленный, псевдоожиженный, взвешенный). Рассмотрим существующие на сегодняшний день устройства для термообработки зерна, исходя из состояния слоя материала в процессе сушки. Сушку зерна в неподвижном слое осуществляют в вентиляционных, платформенных, лотковых (стеллажных), камерных, конвейерных и жалюзийных установках. Эти сушилки одни из первых нашли применение в сельскохозяйственном производстве. Основным принципом работы этих сушильных установок является укладка высушиваемого материала на решетчатое основание и последующее продувание слоя нагретым воздухом. Сушилки этих типов занимают большую площадь - десятки квадратных метров. Подробные характеристики вышеперечисленных типов сушильных установок приведены во многих обзорах [, , , , 0, 4] и поэтому нет особой нужды здесь повторять их. Отметим только наиболее характерные признаки сушилок этого класса. Они просты по устройству. Однако обладают большой неравномерностью нагрева зерна, невысокой пропускной способностью и производительностью по испаренной влаге на единицу опорной поверхности слоя, значительной занимаемой площадью, низким значением коэффициента полезного использования тепловой энергии, повышенными эксплуатационными расходами и в большинстве случаев невозможностью организовать технологический процесс по принципу потока. К распространенным в технике зерносушения установкам подвижного слоя относятся шахтные, барабанные и кольцевые зерносушилки. В основном применяются шахтные с коробами. Для сушки ряда материалов используются сушилки шахтного типа без коробов, работающие по принципу прямо- и противотока. В мировой практике наибольшее распространение получили шахтные (стационарные) сушилки (непрерывного действия с воздухораспределительными коробами) на базе плотного слоя [, ].