RU2498177C1 - Способ безопасной сушки семян - Google Patents
Способ безопасной сушки семян Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498177C1 RU2498177C1 RU2012124182/06A RU2012124182A RU2498177C1 RU 2498177 C1 RU2498177 C1 RU 2498177C1 RU 2012124182/06 A RU2012124182/06 A RU 2012124182/06A RU 2012124182 A RU2012124182 A RU 2012124182A RU 2498177 C1 RU2498177 C1 RU 2498177C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- grain
- seeds
- drying agent
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сушке семян и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ безопасной сушки семян заключается в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают. Новое в изобретение то, что скорость агента сушки ограничивают величиной коэффициента теплоотдачи α, который определяют следующим образом:
де λ, - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °С; ΔU - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; r - теплота парообразования, кДж/кг, σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м; с - теплоемкость зерновки, кДж/кг °С; ta.c - температура агента сушки, °С; θ - температура семян, °С; Ко - число Коссовича. Изобретение должно обеспечить возможность использования на сушке элитных и ценных сортов семян высокопроизводительных сушилок. 2 ил.
Description
Изобретение относится к сушке семян, преимущественно повышенной влажности, а также элитных ценных сортов и может быть применено в сельском хозяйстве.
Известен способ сушки семян, при котором влажный материал загружают, вентилируют агентом сушки со съемом 3-4% влажности за пропуск, количество пропусков устанавливают в зависимости от начальной и конечной влажности. Между пропусками применяют отлежку (В.А. Шаршунов, Л.В. Рукшан, Сушка и хранение зерна, Минск, Мисата, 2010, с 106-107).
Этот способ способствует перераспределению влаги в зерновке и снижению градиента влагосодержания, тем самым обеспечивает безопасную сушку при температуре нагрева ниже допустимой.
Однако он достаточно длителен и требует развитой инфраструктуры, включая бункера отлежки, транспортные средства и т.д., поэтому его применяют достаточно редко.
Известен способ, заключающийся в том, что семена предварительно подогревают, загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают (А.С. Гинзбург, В.П. Дубровский, Казаков, Г.С. Окунь, В.А. Резчиков. Влага в зерне, М. «Колос», 1969, с 169-1712).
Предварительный подогрев семян способствует снижению градиента влагосодержания и тем самым повышает безопасность процесса сушки.
Этот способ сушки по своей технической сущности наиболее близок к заявленному и принят за прототип.
Недостатком известного способа является то, что он экономически не выгоден для крупнотоннажного производства семян, так как организация предварительного подогрева требует сложных технологических и технических мероприятий, а также при подогреве необходимо решить вопрос с возможной неравномерностью нагрева и сушки отдельных зерновок.
Технической задачей изобретения является повышение безопасности сушки семян путем ограничения коэффициента теплоотдачи семян, т.е. снижения градиента влагосодержания в зерновках.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе сушки семян, заключающийся в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают, согласно изобретению, скорость агента сушки ограничивают величиной коэффициента теплоотдачи α.
где λ - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °C; ΔU - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; σ - теплота парообразования, кДж/кг, σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м; c - теплоемкость зерновки, кДж/кг °C; ta.c. - температура агента сушки, °C; θ - температура семян, °C; Ко - число Коссовича.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена принципиальная схема сушилки; на фиг.2 - схема зерновки с зародышем.
Устройство представляет собой серийно выпускаемую ГНУ ВИМ Россельхозакадемии лотковую селекционную сушилку ЛСБ-0,3×2 и содержит калорифер 1, вентилятор 2, задвижки 3, диффузор 4, решетку 5, секции 6 сушильных камер 7, пульт управления 8, термодатчики 9, регистратор температуры 10, анемометр с раструбом 11.
Устройство работают следующим образом.
Влажные семена загружают в секции 6 одной или двух сушильных камер 7, высотой слоя от 0,1 до 0,5 м, выравнивают и последовательно включают вентилятор 2, калорифер 1. Задвижками 3 устанавливают скорость агента сушки, соответствующую величине α.
Включением того или иного количества секций калорифера 1 устанавливают температуру агента сушки не более чем на 5°C выше допустимой температуры нагрева θп.q при условии регулировки перемешивания материала или на 2…3°C - без перемешивания.
Температуру θп.q определяют, например, по формуле С.Д. Птицына (С.Д. Птицын Зерносушилки, М, Машгиз 1962, с 52). Начальную влажность семян со, определяют влагомером или высушиванием навесок в сушильном шкафу. Длительность сушки определяют расчетом по известной температуре агента сушки, исходной (начальной) и конечной влажности (ω1, ω2), массе семян и скорости агента сушки (предварительно задаются).
Вычислить объем зерновки V, приняв ее форму шарообразной, при известном диаметре и объем сферы (оболочки) V1 при известной глубине нахождения зародыша в зерновке не представляет труда. Величину а определяют по справочникам (например для пшеницы зародыш находится за наружной оболочками на расстоянии σ=0,3-0,5 мм от поверхности (С.Д. Птицын, Зерносушилки, М, Машгиз, 1962, с 35).
Способ осуществляют следующим образом.
По известной начальной и конечной влажности зерна, объемах зерновки и ее сферы с зародышем, температуре агента сушки рассчитывают параметры зерновки и процесса и расчетом определяют а и скорость агента сушки. Рассчитанную скорость устанавливают, контролируя ее анемометром с раструбом 11.
Сушка зерна состоит из трех основных этапов: испарение влаги, внешней перенос пара, внутренний перенос влаги. Причем при сушке зерно быстро нагревается до допустимой температуры θпq и не успевает высохнуть до необходимой влажности. Таким образом, процесс сушки лимитируется внутренним переносом влаги. Несоответствие интенсивностей процесса переноса влаги вызывает существенный градиент влагосодержания по радиусу зерновки и отрицательно сказывается на качественных показателей семян (в первую очередь снижается энергия прорастания).
Рациональным решением проблемы будет применение таких способов сушки, при которых зона испарения располагалась бы возможно ближе к наружной поверхности зерновки, но за зародышем, например регулируемое снижение интенсивности внешнего массопереноса, которое зависит от величины α.
В свою очередь величина а зависит от скорости агента сушки в известной зависимости, например
Nu=0,106Re(20<Re<200),
где Nu, Re - число Рейнольдса и Нуссельта
d'э - эквивалентный диаметр зерновки, м, υ - кинематическая вязкость агента сушки, м2/с.(В.В.Портнов, В.В.Майоров, Промышленные конвективные установки, Сборник задач, Воронеж, Воронежский Гос. Тех. Уни-вер., 2003, с 37).
Для расчета безопасных влагосъемов рассмотрим тепломассоперенос в зерновке.
Физическая модель. В общем случае сушка зерна происходит в два периода. Как только температура поверхности зерновки с радиусом R достигнет температуры адиабатического насыщения воздуха (температуры мокрого термометра), начинается первый период сушки, в котором агент сушки у поверхности зерновки насыщен водяными парами, а скорость процесса лимитируется скоростью их отвода от поверхности испарения в ядро потока сушильного агента. В этом периоде влага преимущественно из периферийных оболочек зерновки перемещается к ее поверхности, испаряется, а пары отводятся агентом сушки. Движение границы испарения в этом периоде не происходит, но происходит во втором периоде.
Математическая модель. Уравнение, согласно которому можно определить скорость сушки запишем в виде
где V - объем зерновки, м3; ρ - плотность вещества зерновки, кг/м3;
r - теплота парообразования, кДж/кг влаги; U(τ) - влагосодержание кг влаги/кг сухого материала; α - коэффициент теплоотдачи Вт/м2 °C; F - поверхность зерновки, м2; ta.c. - температура агента сушки, °C; θ - температура материала °C, в первом периоде θ=θм.т (мокрого термометра), во - втором θ=θп.q/2 (где θп.q - допустимая температура нагрева, °C); η - часть теплоты, поступающая на испарение влаги.
Величину η можно определить из числа Коссовича (Ко), например в (В.Р. Сорочинский, Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждение зерна на основе интенсификации теплообменных процессов, диссерт. На соиск. учен. степ. докт. техн. наук, М. 2002, с 162.
При θ и ta.c.=const имеем искомое решение (1) имеет вид
где ΔU влагосъем с поверхности зерновки, кг/кг.
По мере снижения влагосодержания оболочек к ней подводится влага из ядра зерновки, а фронт испарения углубляется.
Уравнение перемещения фронта испарения в зерновке шароообразной формы на величину σ может быть записана в виде
где λ - коэффициент теплопроводности зерновки Вт/м °C;
σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м;
V1, - объем сферы зерновки с толщиной σ, °C;
Δθ1 - перепад температуры на границах сферы с толщиной σ, °C.
После решения (5) аналогично выражению (1) получим
Так как условие безопасной сушки есть равенство правых частей (4) и (6), то их приравняем и получим после упрощений
Для решения (6) необходимо знать выражение перепада температуры по радиусу зерновки, который можно определить из числа Коссовича.
Переходя к влагосодержанию в зерновке ΔU с объемом V окончательно получим
Значения Ko можно определить для различных режимов сушки из экспериментальных данных. (В.Р. Сорочинский. Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждение зерна на основе интенсификации теплообменных процессов, диссерт. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук, М., 2003, с 162).
Пример. Определим коэффициент теплоотдачи и скорость агента сушки при высушивании семян пшеницы с исходной влажностью 21% (U1≈0,27) до конечной влажности 14% (U2≈0,16 кг/кг); при ta.c=45°C в плотном неподвижном слое высотой 0,2 м с перемешиванием. Принятая величина ta.с позволяет высушить семена без превышения допустимой температуры нагрева θn.q=41,0°C. Параметры зерновки, взятые из литературы следующие λ=0,023 Вт/м °C; с=1,68 кДж/кг°C; r=2640 кДж/кг; dэ=4 мм; σ≈0,5 мм (С.Д. Птицын, Зерносушилки, М., Машгиз, 1962, с 35) Ко=6. Параметры агента сушки и процесса сушки
υ=20·10-6 м2/с; ΔU=0,11 кг/кг
Так как процесс сушки проходит практически во втором периоде, то (ta.c-θ)=(ta.c-41/2)≈25°C
Предложенный скоростной режим сушки позволит использовать на сушке элитных и ценных сортов семян высокопроизводительные сушилки, производительность которых па порядок выше зачастую используемых установок с естественной конвекцией.
Claims (1)
- Способ безопасной сушки семян, заключающийся в том, что семена загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают, отличающийся тем, что скорость агента сушки ограничивают величиной коэффициента теплоотдачи α
где λ - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °С; ΔU - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; r - теплота парообразования, кДж/кг, σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м; с - теплоемкость зерновки, кДж/кг °С; ta.c - температура агента сушки, °С; θ - температура семян, °С; Ко - число Коссовича.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124182/06A RU2498177C1 (ru) | 2012-06-09 | 2012-06-09 | Способ безопасной сушки семян |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124182/06A RU2498177C1 (ru) | 2012-06-09 | 2012-06-09 | Способ безопасной сушки семян |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2498177C1 true RU2498177C1 (ru) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012124182/06A RU2498177C1 (ru) | 2012-06-09 | 2012-06-09 | Способ безопасной сушки семян |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2498177C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2601071C1 (ru) * | 2015-06-24 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Способ безопасной сушки семян |
RU2611836C1 (ru) * | 2015-12-14 | 2017-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" Институт агроинженерии | Воздушно-шнековое устройство для очистки и сушки сыпучих материалов |
RU2615350C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-04-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ безопасной сушки семян в плотном слое |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4604814A (en) * | 1983-03-30 | 1986-08-12 | Kloeckner Alfred | Apparatus for cooling or drying coarse-grained bulk material |
RU2038551C1 (ru) * | 1991-04-04 | 1995-06-27 | Днепродзержинский Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева | Способ сушки семян подсолнечника для семенного фонда |
RU2446013C2 (ru) * | 2010-06-15 | 2012-03-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Способ сушки семян в перемешиваемом слое |
RU2450223C2 (ru) * | 2010-06-01 | 2012-05-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Способ сушки семян и зерна |
RU2451255C1 (ru) * | 2010-10-14 | 2012-05-20 | Российская Федерация в лице Министерства сельского хозяйства РФ | Способ сушки мелкосеменных культур |
-
2012
- 2012-06-09 RU RU2012124182/06A patent/RU2498177C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4604814A (en) * | 1983-03-30 | 1986-08-12 | Kloeckner Alfred | Apparatus for cooling or drying coarse-grained bulk material |
RU2038551C1 (ru) * | 1991-04-04 | 1995-06-27 | Днепродзержинский Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева | Способ сушки семян подсолнечника для семенного фонда |
RU2450223C2 (ru) * | 2010-06-01 | 2012-05-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Способ сушки семян и зерна |
RU2446013C2 (ru) * | 2010-06-15 | 2012-03-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Способ сушки семян в перемешиваемом слое |
RU2451255C1 (ru) * | 2010-10-14 | 2012-05-20 | Российская Федерация в лице Министерства сельского хозяйства РФ | Способ сушки мелкосеменных культур |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2601071C1 (ru) * | 2015-06-24 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Способ безопасной сушки семян |
RU2611836C1 (ru) * | 2015-12-14 | 2017-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" Институт агроинженерии | Воздушно-шнековое устройство для очистки и сушки сыпучих материалов |
RU2615350C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-04-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ безопасной сушки семян в плотном слое |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Khir et al. | Moisture diffusivity of rough rice under infrared radiation drying | |
Meeso et al. | Modelling of far-infrared irradiation in paddy drying process | |
Cârlescu et al. | CFD simulation of heat and mass transfer during apricots drying | |
Srivastava et al. | Deep bed grain drying modeling | |
Yang et al. | A comparative study on intermittent heat pump drying process of Chinese cabbage (Brassica campestris L. ssp) seeds | |
RU2498177C1 (ru) | Способ безопасной сушки семян | |
Albini et al. | Barley: Effect of airflow reversal on fixed bed drying | |
Nejadi et al. | Numerical simulation of corn drying in a hybrid fluidized bed‐infrared dryer | |
Prachayawarakorn et al. | Quality maintenance and economy with high-temperature paddy-drying processes | |
Syahrul et al. | Effect of air intake temperature on drying time of unhulled rice using a fluidized bed dryer | |
Chen et al. | Heat and moisture transfer studies on walnuts during hot air drying in a fixed-bed column dryer | |
RU2519809C1 (ru) | Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления | |
Thuwapanichayanan et al. | Mathematical model and energy utilization evaluation of a coaxial impinging stream drying system for parboiled paddy | |
Akhtaruzzaman et al. | Evaluation of drying characteristics, energy consumption and quality of parboiled paddy: Two stage drying | |
Mondal et al. | Comprehensive exergy transfer analysis of a cyclonic furnace integrated recirculating mixed flow grain dryer | |
RU2578920C1 (ru) | Способ реверсивной сушки семян | |
Li | Analytic solution of mass conservation equation for drying process | |
Honarvar et al. | Experimental and theoretical investigation of drying of green peas in a fluidized bed dryer of inert particles assisted by infrared heat source | |
Prasetyo et al. | Experimental study of paddy grain drying in continuous recirculation system pneumatic conveyor | |
Li et al. | Investigation on the drying kinetics in a pulsed fluidized bed | |
RU2601071C1 (ru) | Способ безопасной сушки семян | |
RU2613466C1 (ru) | Способ сушки семян | |
Ma Xu et al. | Development of in-store dryer model for corn for varying inlet conditions. | |
RU2546384C1 (ru) | Способ сушки селекционных семян | |
RU2615350C1 (ru) | Способ безопасной сушки семян в плотном слое |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140610 |