ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ безопасной сушки семян

Классы МПК:F26B3/06 газ или пар пронизывает просушиваемые изделия или материалы
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-06-09
публикация патента:

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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 , который определяют следующим образом: способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 де способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 , - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °С; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 U - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; r - теплота парообразования, кДж/кг, способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - толщина сферы зерновки с зародышем, м; с - теплоемкость зерновки, кДж/кг °С; ta.c - температура агента сушки, °С; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - температура семян, °С; Ко - число Коссовича. Изобретение должно обеспечить возможность использования на сушке элитных и ценных сортов семян высокопроизводительных сушилок. 2 ил. способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

Рисунки к патенту РФ 2498177

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 .

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

где способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °C; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 U - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - теплота парообразования, кДж/кг, способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - толщина сферы зерновки с зародышем, м; c - теплоемкость зерновки, кДж/кг °C; ta.c. - температура агента сушки, °C; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - 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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 .

Включением того или иного количества секций калорифера 1 устанавливают температуру агента сушки не более чем на 5°C выше допустимой температуры нагрева способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 п.q при условии регулировки перемешивания материала или на 2способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 3°C - без перемешивания.

Температуру способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 п.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 (способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 1, способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 2), 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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 =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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 пq 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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 .

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

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 ; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 ,

d - эквивалентный диаметр зерновки, м, способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - 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

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

где V - объем зерновки, м3; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - плотность вещества зерновки, кг/м3;

r - теплота парообразования, кДж/кг влаги; U(способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 ) - влагосодержание кг влаги/кг сухого материала; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - коэффициент теплоотдачи Вт/м2 °C; F - поверхность зерновки, м2; ta.c. - температура агента сушки, °C; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - температура материала °C, в первом периоде способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 =способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 м.т (мокрого термометра), во - втором способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 =способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 п.q/2 (где способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 п.q - допустимая температура нагрева, °C); способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - часть теплоты, поступающая на испарение влаги.

Величину способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 и ta.c.=const имеем искомое решение (1) имеет вид

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

или способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

где способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 U 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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 может быть записана в виде

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

где способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - коэффициент теплопроводности зерновки Вт/м °C;

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - толщина сферы зерновки с зародышем, м;

V1, - объем сферы зерновки с толщиной способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 , °C;

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 1 - перепад температуры на границах сферы с толщиной способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 , °C.

После решения (5) аналогично выражению (1) получим

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

Так как условие безопасной сушки есть равенство правых частей (4) и (6), то их приравняем и получим после упрощений

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

Для решения (6) необходимо знать выражение перепада температуры по радиусу зерновки, который можно определить из числа Коссовича.

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 , где способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 U1 - изменение влагосодержания сферы зерновки с объемом V1 в процессе сушки, кг/кг, с - теплоемкость материала зерновки, кДж/кг °C.

Переходя к влагосодержанию в зерновке способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 U с объемом V окончательно получим

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

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% (U 1способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 0,27) до конечной влажности 14% (U2способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 0,16 кг/кг); при ta.c=45°C в плотном неподвижном слое высотой 0,2 м с перемешиванием. Принятая величина t a.с позволяет высушить семена без превышения допустимой температуры нагрева способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 n.q=41,0°C. Параметры зерновки, взятые из литературы следующие способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 =0,023 Вт/м °C; с=1,68 кДж/кг°C; r=2640 кДж/кг; dэ=4 мм; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 0,5 мм (С.Д. Птицын, Зерносушилки, М., Машгиз, 1962, с 35) Ко=6. Параметры агента сушки и процесса сушки

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 =20·10-6 м2/с; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 U=0,11 кг/кг

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 ; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 ; где Re, Nu - числа Рейнольдса и Нуссельта соответственно, причем для рассматриваемого гидродинамического режима сушки Nu=0,106 Re (при 20<Re<200)

Так как процесс сушки проходит практически во втором периоде, то (ta.c-способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 )=(ta.c-41/2)способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 25°C

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 ; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 ;

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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 способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

способ безопасной сушки семян, патент № 2498177

где способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °С; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 U - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; r - теплота парообразования, кДж/кг, способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - толщина сферы зерновки с зародышем, м; с - теплоемкость зерновки, кДж/кг °С; ta.c - температура агента сушки, °С; способ безопасной сушки семян, патент № 2498177 - температура семян, °С; Ко - число Коссовича.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2498177

patent-2498177.pdf




Наверх