Досліджуємо європейців

Проаналізовано особливості конструкції європейської зерносушарки, запропоновано способи удосконалення вітчизняних.

 

Нещодавно ми провели виробничі дослідження європейської шахтної прямоточної зерносушарки TK 8-28-4, яку виготовлено та введено в експлуатацію 2013 року. Аналіз виконано з урахуванням аналізу проспектів зерносушарок інших модифікацій, проведено аналітичний огляд особливостей інших моделей цього обладнання.

 

Істотні особливості

 

Досить важливим, із погляду на теплоаеродинаміку й енергоощадність сушіння зерна, є відмінні від вітчизняних аналогів розміри газорозподільних коробів тепловологообмінної камери. Довжина їх спільномірна з вітчизняними сушарками, а площа поперечного перетину становить 2,9 × 10-2 м², що втричі більше за сушарки типу ДСП (9,77-3 м²) і у 2,2 раза більше ніж американські шахтні зерносушарки типу GH. Співвідношення загальної площі поперечного перетину всіх газовідвідних коробів до площі тепловологообмінної камери цих сушарок становить 5%, як і в сушарок типу GH, що вдвічі менше за відповідний показник у вітчизняних сушарок типу ДСП. Це відношення площ може опосередковано характеризувати тривалість перебування робочих газів у шарі зерна та більшу можливість використання потенціалу цих газів, а отже, і меншу енергоємність зерносушарки. Те саме стосується й показників співвідношення площі газорозподільних коробів до їх довжини, а також об’єму коробів до об’єму тепловологообмінної камери. Для європейської зерносушарки ці показники становлять 14,3 × 10^-3 м і 10,8% відповідно, а для вітчизняних аналогів — 9,8 × 10^-3 м і 24,4%.

 

Зазначимо, що зі збільшенням площі поперечного перетину газорозподільних коробів зменшується ризик винесення зерна із сушильної камери разом із відпрацьованими робочими газами, а отже, і можливість інтенсифікувати сушіння, особливо дрібнозернистих культур, як ріпак, гірчиця тощо.

 

Результати дослідження

 

Для перевірки відповідності показників роботи сушарки вказаним в її технічному паспорті та можливості поліпшення показників роботи ми виконали теплові, аеродинамічні й технологічні обчислення. Установлено, що в технічній характеристиці цієї сушарки за теплоутворювальну спроможність природного газу прийнято 36,7 МДж/м³. З урахуванням особливостей теплоутворювальної спроможності газу вітчизняних поставок порівняно з іноземним зазначені в технічному паспорті показники продуктивності сушіння представлено вірно, а показники питомих витрат теплоти сушіння коригуємо на теплоутворювальну спроможність теплоносія. Тобто, якщо ця спроможність природного газу в Німеччині становить від 42 МДж/м³, Італії — 36 МДж/м³, то й питомі витрати теплоносія будуть у цих країнах на 33 і 15% меншими від вітчизняних. Водночас за рахунок резервного потенціалу пальника сушарки моделі ТECFLAM VD 420 GMB DUAL її продуктивність відповідає паспортним даним.

 

Щодо питомих витрат теплоти на зневоднення зерна, то дані потребують уточнень. Оскільки, за розрахунковими даними, потреба теплоти для сушіння зерна пшениці за планової продуктивності 88 т/год на 5% становить близько 19,95 × 103 МДж, то в перерахунку на теплоутворювальну спроможність природного газу вітчизняних поставок ця кількість теплоти відповідає близько 605 м³/год газу, а в перерахунку на зневоднення 1 т пшениці на 1% становить 1,37 м³/(1 т × 1%). Проте, за даними підприємства, фактичні питомі витрати є начебто значно меншими й становлять лише 1,17 м³/(1 т × 1%), а для більшого діапазону сушіння зерна — ще менші.

 

До особливостей цих моделей сушарки слід віднести високопродуктивні малоенергоємні повітродувні машини (турбіни) і спосіб підведення робочих газів у тепловологообмінну камеру «під розрідженням». Ці турбіни за потужності електродвигуна 22 кВт створюють розрідження 1,4 кПа і переміщають до 70 тис. м³/год, а за розрідження 0,9 кПа — до 90 тис. м³/год. Порівняно з повітродувними машинами вітчизняних зерносушарок європейські на 35–50% менш енергоємні (3,2–4,1 тис. м³/1кВт у європейських і 2,1–2,2 тис. м³/1кВт — у вітчизняних) і співмірні з американськими аналогами. Хоча на показники питомих витрат електроенергії суттєво впливають не лише конструктивні особливості повітродувних машин, а навіть більшою мірою аеродинамічні втрати енергії течії робочих газів для підведення їх до шару зерна. Найменша відстань і найменші втрати енергії в американських зерносушарок моделі GH, далі — розглянутих європейських і найбільші (удвічі) — вітчизняних аналогів.

 

За рахунок зміненого способу підведення робочих газів на 4–6% додатково зростає потенціал робочих газів, інтенсивніше протікає міжфазний вологообмін і дещо збільшується пошарова в тілі зернини однорідність вологи.

 

До недоліків моделей європейських зерносушарок моделі TK належать:

 

–  одноступеневий режим сушіння;

– відсутність можливості управляти енергією течії (швидкістю) робочих газів й інтенсивністю тепловологообміну індивідуально по сушильній і охолоджувальній зонах тепловологообмінної камери;

– відсутність рекуперації теплоти відпрацьованих робочих газів, особливо після зони охолодження;

– конструктивно зумовлені втрати теплоти з відпрацьованими газами з поглибленням зони сушіння у внутрішні шари тіла зернини;

– змішування в газозбірному кожусі відпрацьованих робочих газів різних параметрів сушильної й охолоджувальної зон сушарки, що утруднює рекуперацію теплоти менш вологих газів;

– підвищений рівень забруднення довкілля й технічні труднощі пиловидалення;

– пилоутворення в зоні завантаження зерна в надсушильну ємність;

– централізований потік робочих газів для всіх сушильних й охолоджувальної зон сушарки;

– залежність рівномірності тепловологообміну в камері сушарки від умов довкілля (наявність і напрямок вітру, сонячний чи затемнений бік тощо);

– чутливість до забруднення зерна габаритними смітними домішками.

 

Застосування низькотемпературних режимів сушіння у цих сушарках, як і в більшості західноєвропейських й американських аналогів, дещо нівелює зазначені недоліки, проте й додатково зумовлює дещо більші питомі витрати теплоти на сушіння зерна.

 

Рекомендації для вітчизняних сушарок

 

За результатами виконаних робіт розроблено рішення з удосконалення технологічних й екологічних показників вітчизняних моделей:

 

• екологічні — зменшення рівня забруднення довкілля шляхом застосування спадних і більш м’яких, особливо для культур із великими розмірами зернин (кукурудза, квасоля, соя, горох), температурних режимів сушіння зерна. Особливості конструкції зерносушарки моделі ТК дозволяють застосувати цей спосіб зменшенням потужності пальника. Однак слід ураховувати, що зі зниженням температури робочих газів на кожні 10 ˚С продуктивність сушарки зменшиться на 12,5–13,5% від паспортної. Однак і потенціал використання цих газів зростатиме, а отже, і втрати теплоти з відпрацьованими газами зменшаться на 6% за кожні 10 ˚С зниження температури робочих газів. Компенсувати зменшення продуктивності сушарки за знижених температурних режимів сушіння можна збільшенням об’єму сушильної зони. До того ж конструкція сушарки дозволяє збільшувати об’єм сушильної зони відповідним зменшенням зони охолодження шляхом змінення положення заслінки. Слід ураховувати, що один ярус сушильних секцій відповідає продуктивності сушіння 3,13 пл. т/год по зерну кукурудзи. Одночасно із цим слід зменшити притік повітря довкілля в нижню частину шахти сушарки (6 ярусів секцій).

• технологічні — зменшення механічного мікротравмування зернини та зменшення модуля міжшарової в тілі зернини напруженості вирівнюванням вологи й температури по шарах тіла зернини тимчасовим призупиненням конвективного тепловологообміну. Цього можна досягти перекриттям вхідних отворів газопідвідних коробів 15–17-го ярусів секцій (відлік зверху сушильної шахти), щоб запобігти потраплянню в них робочих сушильних газів. Продуктивність сушарки зменшиться на: ∆G = (3,13 × 3) – (3,13 × 3) × (0,15 – 0,25) = 8,7 пл. т/год. Проте зменшаться й питомі витрати теплоти сушіння зерна на 7–10%;

• конструктивні — змінення об’єму газозбірного короба відпрацьованих газів й облаштування в коробі горизонтальних перегородок для поділу шахти на дві сушильні й одну охолоджувальну зони дозволить управляти зневодненням по зонах, усунути взаємний вплив повітродувок і змішування відпрацьованих газів різних параметрів, рекуперувати теплоту відпрацьованих газів після зони охолодження, а також зменшити енергію течії відпрацьованих газів у перетині газозбірної шахти і разом із цим зменшити рівень забруднення довкілля аеродинамічно легкими домішками.

 

 

 

Ігор Гапонюк, д-р техн. наук, професор

Національний університет харчових технологій

журнал “The Ukrainian Farmer”, лютий 2015 року 

  

^{Усі авторські права на інформацію розміщену у журналі “The Ukrainian Farmer” та інтернет сторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/journals належать виключно видавничому дому «АГП Медіа» та авторам публікацій, згідно Закону України “Про авторське право та суміжні права”.
Використання інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому «АГП Медіа».} 

 

ЧИТАЙТЕ БІЛЬШЕ