Введение к работе
Актуальность темы. Одним из наиболее ответственных этапов послеуборочной обработки семян является сушка. Получившие наибольшее распространение "высокотемпературные" сушилки непрерывного и периодического действия работают при "жестких" режимах, опасных для жизнеспособности семян. Кроме того, они обусловливают высокую энергоемкость процесса (5...7 МДж. на 1 кг. испаренной влаги), а для производства необходимого для подогрева сушильного агента тепла используется дорогостоящее жидкое топливо, продукты сгорания которого загрязняют окружающую среду. Поэтому важной задачей является разработка новых, менее энергоемких и экологически чистых технических средств и технологий сушки семенного материала, обеспечивающих .производство семян с высокими посевными свойствами.
Отечественные и зарубежные исследования показызают, что значительной экономии энергозатрат на сушку семян и зерна можно достичь путем использования теплонасосных установок (ТНУ) в качестве устройств для подготовки (увеличения влагопоглощающей способности) сушильного агента. Установлено, что применение ТНУ позволяет в 1,5...3- раза снизить затраты энергии на сушку, обеспечивая при этом высокоекачество семян. Однако результаты проведенных исследований и их разноречивость не позволяют обосновать пригодную к тиражированию технологию сушки семян с помощью ТНУ и параметры установки, необходимой для внедрения данной технологии в с- х. производство. Решению этих вопросов и посвящена выполненная диссертационная работа.
Цель работы - обоснование энергосберегающей технологии сушки семян зерновых культур с использованием теплонасосной установки, определение типа и основных параметров ТНУ для реализации данной-технологии.
Методика исследований. Тип ТНУ и температурный диапазон ее эффективного использования при сушке семян определены путем сравнительного анализа энергетической эффективности теплонасосных установок различного принципа действия и традиционных устройств для подогрева воздуха. Схема работы ТНУ обоснована в результате экспериментального и аналитического исследований влияния параметров получаемого в ТНУ сушильного агента на продолжительность сушки, ее энергоемкость и качество семян.
Лабораторные опыты по сушке семян проводили на установке, позволяющей изменять температуру, влагосодержание и расход сушильного агента (воздуха). Для изменения влагосодержания сушильного агента
использовали барботажный увлажнитель и осушитель воздуха, изготовленный на базе кондиционера БК-1500. Опытным материалом служили семена озимой пшеницы "Заря".
Для аналитического исследования процесса сушки семян в "толстом"- слое применен "ступенчатый" метод расчета ее продолжительности, реализованный в программе "SUSHKAXM. ТВС" (язык программирования TURBO BASIC). На ПЭВМ типа IBM PC рассчитаны параметры процесса сушки семян в диапазонах температуры и влагосодержания воздуха соответственно 20. ..40 С и 1,7...25 г водяного пара/кг сухого воздуха.
Комплект оборудования, необходимый для реализации предлагаемой технологии, обоснован путем анализа технологических возможностей используемых в хозяйствах установок для временного хранения и низкотемпературной сушки семян, а также расчетом пропускной способности и загрузки оборудования в зависимости от объема обрабатываемого материала и продолжительности уборочного периода.
При расчете экономической эффективности разработанной технологии сушки семян в качестве базовых вариантов использованы традиционные технологии высокотемпературной и низкотемпературной сушки.
Научную новизну представляют:
зависимости, характеризующие влияние температуры и влагосодержания воздуха на продолжительность сушки семян в расширенном диапазоне влагосодержания воздуха (1,7...26,5 г/кг);
зависимости коэффициента сушки и "динамической" равновесной влажности семян от влагосодержания и температуры воздуха для условий низкотемпературной сушки семенного материала;
зависимости продолжительности и энергоемкости процесса сушки семян от степени подогрева воздуха в конденсаторе ТНУ (при различных схемах ее работы);
метод выбора рациональной схемы подготовки в ТНУ сушильного агента, используемого для низкотемпературной сушки семян на установках периодического действия.
Практическую значимость представляют:
технологическая схема комбинированного использования вырабатываемого в ТНУ тепла и холода для временной консервации и сушки семян с помощью ТНУ, позволяющая снизить энергозатраты на сушку на 30... 50% и в 1,3...1,5 раза повысить сезонную производительность оборудования для послеуборочной обработки семян;
предложения по определению состава оборудования для проведения временной консервации и сушки влажных семян с помощью теплона-сосной установки;
методика определения технологических параметров теплонасос-ной установки;
программа для расчета на ПЭВМ процесса низкотемпературной .сушки семян в "толстом" неподвижном слое.
Реализация результатов исследований.
На основании проведенных исследований разработаны исходные требования, техническое задание и изготовлены опытные образцы теп-лонасосной установки ТХУ50-2-0. По результатам приемочных испытаний установка рекомендована в серийное производство (акт приемки опытного образца N'2611 от 24 февраля 1994 г), которое начато в 1995 г. Проведена производственная проверка разработанной технологии сушки семян (протокол Подольской МИС N20-1Q8-91). Результаты работы приняты к использованию СКВ по сушилкам АО "Брянсксельмаш" и Мелитопольским заводом холодильного машиностроения "Рэфма".
J Апробация работы. Результаты исследований доложены на конференции молодых специалистов ВИМа (Москва, 19S7 г.)/ 43-й научно -практической конференции в Латвийской СХА (Елгава, 1988 г.), при проведении школы "Пути экономии топливно - энергетических ресурсов в теплоемких процессах сельскохозяйственного производства" (Москва, ВДНХ СССР, 1988 г. ), на Всесоюзных научно - практических конференциях "Механизация и автоматизация технологических процессов в агропромышленном комплексе" (Новосибирск, СибИМЭ, 1989 г.) и "Пути интенсификации производства с применением искусственного холода в отраслях АПК, торговле и на транспорте" (Одесса, ОТИХП, 1989 г.), Всероссийских научно - практических конференциях "Научно - технический прогресс в инженерной сфере АПК России" (Москва, ГОСНИТИ -BUM - ВИЗСХ, 1994, 1995 г.),- Второй Международной выставке-конференции "Энергосберегающая техника и технологии" (Киев, Дворец спорта, 1995 г).
Публикация результатов исследований. Основное содержание диссертации изложено в шести печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы, приложений. Содержит 130 страниц машинописного текста, 20 таблиц и 59 рисунков. Список использованной литературы включает 99 наименований отечественных авторов и 48 иностранных.
