Вопросы по дисциплине зерносушение

1. Характеристика сушильного агента. Определение и регулирование параметров сушильного агента. Требования, предъявляемые к агенту сушки.

2. Характеристика зерна как объекта сушки. Термоустойчивость и теплофизические свойства зерна.

3. Способы обезвоживания материалов. Структурная схема сушки зерна. Способы оценки процесса сушки. Кривые сушки и их практическое применение.

4. Тепло- и массообмен при сушке зерна. Особенности сушки зерна в "элементарном", плотном неподвижном, гравитационно-движущемся, псевдоожиженом, падающем слоях и во взвешенном состоянии. Построить кривые сушки и температурные кривые.

5. Техника зерносушения. Классификация зерносушилок. Зерносушилки с конвективным энергоподводом. Конструктивные отличия прямоточных и рециркуляционных зерносушилок.

6 Режимы сушки зерна. Основные параметры режима. Понятие об оптимальном режиме, методика его обоснования и осуществления для зерна различного назначения. Особенности режимов сушки зерна пшеницы, бобовых и масличных культур.

7. Рециркуляционно-изотермический способ сушки. Технологическая схема сушки. Конструкция рециркуляционно-изотермических зерносушилок.

8. Технологические схемы и техническая характеристика сушилок ЗСПЖ-8, К4-УСА и К4-УС2А. Устройство и принцип действия. Варианты перевода на рециркуляционный и изотермический способы сушки.

1. Характеристика сушильного агента. Определение и регулирование параметров сушильного агента. Требования, предъявляемые к агенту сушки.

Для работы сушилки необходимо выполнение двух операций: 1-испорение влаги с поверхности зерновки, за счет подвода тепла; 2- удаление испарившейся влаги из пространства, где находится зерно. Для этого обычно при тепловой сушке используют агент сушки, а при сорбционной — всевозможные сорбирующие материалы, например сухое зерно.

Агент сушки (а.с.) – рабочее тело, которое совершает работу, расходуя свою энергию на испарение влаги из зерна. В качестве а.с. может использоваться воздух или смесь его с продуктами сгорания топлива, которая образуется в смесительной камере топки.

В виду того, что а.с. состоит 1 кг топочных газов и 20 (30) кг воздуха в зимнее (летнее) время, то все параметры, которыми характеризуется воздух, применимы и для а.с.

Абсолютная влажность воз-ха – масса водяных паров, содержащихся в 1 м³ влажного воздуха при Т и Р.

Относительная вл-ть в-ха – отношение абсолютной вл-ти в-ха к мах возможному водржанию водяных паров в 1 м³ воздуха. . С увел. Т – увел ρ_мах и в результате φ умен., а при умен. Т наоборот.

Точка росы – тем-ра воздуха при, которой φ=100%.

Влагосодержание – отношение массы влаги в данном объеме влажного воздуха к массе сухого воздуха в том объеме. , где Р_п – парциальное давление, В – барометрическое давление.

Влагоемкость – способность воздуха поглощать водяные пары. Δd=d_н-d, кг/кг, г/кг где d_н – влагосодержание насыщения при φ=100%.

Потенциал сушки – разность между тем-рой сухого и мокрого термометра. ε=t_с- t_м, ºС. Чем бол. Δd и ε, тем лучше просушивается зерно.

Плотность воздуха состоит из плотности влаги в воздухе ρ_п и его сухой части ρ_с. ρ_в= ρ_п+ ρ_с, кг/м³. ρ_в зависит от t, парциального давления.

Удельный объем воздуха – вел-на обратная плотности воздуха. , м³/кг. υ зависит от t, φ и его значение приводится в справочнике.

Энтальпия – тепловая функция влажного воздуха, которая характеризует кол-во тепла необходимое для нагрева вещества (1 кг) от 0 до t ºС. , (кДж/кг сух. возд.). гдеI_с – энтальпия сухой части воздуха I_c=С₀·t₀; I_п – энтальпия водяных паров и, I_п= I_н·(t-t_н)·С_п, I_н – энтальпия насыщения, С – теплоемкость.

Требования, предъявляемые к агенту сушки:

1. способность подводить тепло, теплоноситель

2. способность поглощать влагу, влагопоглотитель.

Температура а.с. определяет интенсивность процесса нагрева зерна и удаление влаги из него. Поэтому стремятся увел t_а.с., но при этом необходимо учитывать кач-во зерна и конструкцию з/с. Так при сушке зерна в рециркуляционной з/с t_а.с.=200-360 ºС, в шахтной в 1-ой зоне t_а.с.=130 ºС во 2-ой t_а.с.=160 ºС. Для свежеубранного зерна рекомендуется t_а.с.=70-80 ºС, для пшеницы с крепкой клейковиной t_а.с.=60-65 ºС, для норал. пш. t_а.с.=100-110 ºС, для пш. со слаб клейков. t_а.с.=110ºС. Для ржи, ячменя t_а.с.=160 ºС, для риса t_а.с.=70ºС. t_а.с. во всех случая даются для шахтных з/с, а для рециркуляцион. будет в 2 раза больше.

2. Характеристика зерна как объекта сушки. Термоустойчивость и теплофизические свойства зерна.

Зерно представляет собой коллоидное капиллярно-пористое тело со сложным строением отдельных частей. Так сверху зерно порыто оболочками плодовыми (плотные прочные с большим кол-во микропор и капилляров) и семенными (обладают малой проницаемостью для газов и паров), под которыми находится алейроновый слой (находится гидрофильные вещества). За ним расположен эндосперм, состоящий из крахмальными зернами. Главная часть зерна — зародыш. В отличие от оболочек и эндосперма его ткани, весьма чувствительных к воздействию теплоты.

Кроме того при сушке необходимо большое значение уделять назначению зерна, т.к. зерно с хим. точки зрения состоит из белков, Вита, жиров, крахала, которые при определенных t разлагаются и зерно теряет свою пищ. ценность. Так при сушке различных культур разного назначения необходимо учитывать такой показатель как термоустойчивость.

Термоустойчивость зерна - способность зерна к сохранению в процессе сушки семенных, продовольственных и других свойств. Термоустойчивость зерна характеризуется мах t нагрева зерна θ_мах , при которой степень денатурации белков будет иметь нулевое значение и обеспечивать полное сохранение всех качественных показателей зерна. При увеличении влажности и продолжительности нагрева θ_мах уменьшается.

Границы нулевой степени денатурации белков положены в основу выбора режимов сушки.

Так различное зерно будет иметь разное значение θ_мах для пшен. продовольств. θ_мах=50ºС, для пшен. со слабой клейк-ной θ_мах=55ºС, для крепкой клейк-ны θ_мах=45ºС, для свежеубранного зерна θ_мах=38-40ºС.

Для выполнения разнообразных расчетов процессов нагрева, сушки и охлаждения зерна требуется знание его теплофизических свойств. Теплофизические св-ва зерна зависят от его W и t, культуры, а характеристики зернового слоя, кроме того от формы и размера зерен, плотности их укладки.

Удельная теплоемкость (С) показывает какое кол-во тепла необходимо для нагрева 1 кг вещества на 1 градус. Теплоемкость зерновой массы рассматривается как теплоемкость механической смеси воды и сухой части зерновки., С_с.в=1,55 кДж/кг·град, С_с.в=4,19 кДж/кг·град.

У

Влажность

1-0ºС, 2-28ºС, 3-60ºС

дельная теплоемкость сложным образом зависит отW и t. Как видно из графика при W=25 % С не завис. от t, но при меньшей W с повыш. t С увел., а при большей влажности С умен. При изменении влажности от 10-30% удельная теплоемкость измен. от 1638 -2430 Дж/кг·К.

Теплопроводность (λ) характерезует теплоизоляционные свойства зерновой ассы и определяется кол-вом тепла, которое передается в единицу времени через единицу поверхности при разности тем-р в 1 град, град/един. длины. λ_з.м имеет малое значение ≈ теплопроводности дерева.

Температурапроводность (а) характеризует скорость распространения температурных изменений в процессе нагрева или охлаждения зерна. а отдельно взятой зерновки в 2-3 раза больше, чем а зерн. массы., м²/с.

Термовлагопроводность (δ) обуславливает перемещение влаги в з.м. обусловленное градиентом (grad) тем-р. Влага перемещается по направлению тепла. Только наличие разности тем-р создает предпосылки для возникновения потока влаги.

Коэффициент теплоусвоения (ε) – харатеризует отвод теплоты с поверхности внутрь зерна и определяется косвенным образом через плотность теплового потока.

, Дж/м²с^-1/2К. лотность теплового потока на поверхности и кол-во теплоты прошедший через эту поверхность пропорционально коэф. теплоусвоения. ε необходимо учитывать при выборе материала для конструктивных элементов з/с или для приборов измеряющих тем-ру.