РОЗДІЛ 3. ОСНОВНІ НАПРЯМКИ МОДЕРНІЗАЦІЇ ЗЕРНОСУШАРОК
Основа вдосконалення технологічного процесу в зерно сушінні - перехід від сушіння зерна в щільному малорухомому шарі до методів рециркуляційної сушки. Вони забезпечують необхідний знімання вологи з сирого зерна в потоці за один пропуск через агрегат. Впровадження рециркуляційних способів сушіння зерна йде в двох напрямках: будують нові рециркуляційні зерносушильні агрегати і реконструюють зерносушарки шахтного типу.
Один з методів підвищення продуктивності рециркуляційних зерносушарок «Цілинна-50»-подача «свіжого» або відпрацьованого (після камери нагріву) агента сушіння в шахту проміжного охолодження. При цьому необхідно, щоб температура рециркулюючого зерна мало відрізнялася від температури зерна в бункері тепловологообміну, а випаровування вологи протікало при температурі, близькій до постійної. Цей принцип знайшов застосування в рециркуляційних зерносушарках з псевдоізотермічним режимом. У них зерно сушать поетапно при приблизно однаковій температурі на вході в зону псевдоізотермічним сушіння і на виході з неї.
Запровадження другого контуру рециркуляції істотно спрощує експлуатацію та підвищує надійність всіх типів рециркуляційних зерносушарок, виключає необхідність використання датчиків рівня зерна і багатьох регулюючих пристроїв. Регулюють продуктивність зерносушарки однієї засувкою подачі сирого зерна.
Удосконалення процесу сушки та конструкції зерносушарки, як правило, супроводжується скороченням паливно-енергетичних витрат і собівартості сушіння. Витрати на сушку значно скорочують:
-
впровадження дистанційного (автоматизованого) управління окремими вузлами і зерносушаркою в цілому;
-
підвищення коефіцієнта використання устаткування;
-
скорочення простоїв зерносушарки шляхом вдосконалення організації праці (скорочуються витрати, пов'язані з холостим пробігом обладнання в період запуску і виходу на режим, а також на нагрів тепло вентиляційні системи) і т. д.
Реконструкція, як правило, пов'язана з необхідністю додаткових витрат на придбання (або виготовлення) та монтаж різних додаткових пристроїв (наприклад, що транспортують тепло вентиляційних і т. д.). У зв'язку з цим, перш ніж приступити до реконструкції, проводять техніко-економічне обґрунтування її доцільності.
3.1. Розрахунок необхідної продуктивності і кількості зерносушарок
Питання про будівництво зерносушарок вирішують згідно з нормами технологічного проектування (НТП). При цьому беруть до уваги:
-
кількість і розміри вступників різнорідних партій зерна;
-
коефіцієнт добової нерівномірності надходження;
-
розмір основної партії;
-
натуру зерна;
-
кількість сухого, вологого і сирого зерна за гіршим кліматичному році за останні чотири-п'ять років по окремим партіям зерна;
-
призначення зерна по окремим партіям;
-
тривалість розрахункового періоду заготовок з урахуванням перспективи його скорочення.
Крім того, беруть до уваги перспективи розвитку хлібоприймального підприємства.
Час роботи стаціонарних зерносушарок хлібоприймальних підприємств приймають з розрахунку 615 г на 1 міс, пересувних - 540 ч. Продуктивність і число зерносушарок встановлюють з урахуванням сушки до стану, стійкого в зберіганні, всього сирого і вологого зерна, що надходить протягом розрахункового періоду заготовок: для колосових культур, соняшнику, кукурудзи - з розрахунку середньодобового надходження; для рису - з розрахунку максимального добового надходження. Необхідний обсяг ƩQз.с. (пл. т / добу) сушіння зерна для підприємства в цілому становить:
ƩQз.с= (А1Кв1Кк1+А2Кв2·Кк2+…+АпКвпКкп),
де А1,А2,…,Ап – кількість сирого і вологого зерна різних партій, що надходять в період заготовок, т (визначають технологічними випробуваннями, для типових проектів - відповідно до НТП); Кс - коефіцієнт добової нерівномірності надходження зерна; 0,8-коефіцієнт, що враховує надходження 80% планованого обсягу заготівель зерна протягом розрахункового періоду Пр заготовок; Кс, Пр – визначають відповідно до НТП.
Необхідний обсяг сушіння партій зерна ƩQ (пл. т в 1 добу) визначають за формулами:
основною
ƩQз.с.о=0,01 ƩQз.с. ; (3.1)
дрібної
ƩQз.с.о=0,01 ƩQз.с.(100- ), (3.2)
де - величина основної партії зерна, % (приймають у відповідності з НТП).
Розрахункову продуктивність зерносушарки для сушіння партій Q (пл. т в 1 добу) обчислюють за формулами:
основною
Qз.с.р.о.= ƩQз.с.о /то; (3.3)
дрібної
Qз.с.р.м= ƩQз.с.м /(т1 – то)Кп1; (3.4)
де то, т1 – число основних і дрібних партій зерна, вступників за період заготовок (визначають по НТП); Кп1 – коефіцієнт добової одночасності надходження різнорідних партій (приймають відповідно до НТП).
Для партій зерна необхідну кількість зерносушарок П (шт.) розраховують за формулами:
основною
Пз.с.= ƩQз.с.о /20,5Gп.оКт; (3.5)
дрібної
Пз.м.= ƩQз.с.м /20,5 Gп.мКт, (3.6)
де Gп.о, Gп.м - паспортна продуктивність зерносушарок, пл. т / год; Кт - коефіцієнт, що враховує зниження продуктивності зерносушарки в залежності від числа перемикань з сушіння однієї партії зерна на іншу протягом 1 добу (приймають у відповідності з НТП); 20,5 - розрахункова кількість годин роботи зерносушарки за 1 добу.
На діючих підприємствах потрібне число проектованих зерносушарок та їх продуктивність Визначають з урахуванням вже існуючих зерносушарок.
Знову будується зерносушарка повинна входити в механізовану потокову лінію приймання та обробки зерна. Тому місце її установки пов'язують з точками приймання зерна з автомобілів і точками відвантаження його на транспорт, а також з зерносховищами.
Установка зерносушарок при складах. На хлібоприймальних підприємствах зерносушарки встановлюють як в окремих будівлях, так і на майданчиках. Будівництво зерносушарок при складах зазвичай пов'язане зі значними капітальними витратами. Тому при проектуванні доцільно так розміщувати транспортне та інше обладнання, щоб використовувати його не тільки в період сушіння, але і в інші пори року (для відвантаження на залізну дорогу, очищення та зважування зерна, що зберігається в складах, пов'язаних з зерносушаркою і т. д. ).
Для сушіння, очищення та виконання інших операцій ЦНДІ зерно проектом розроблені проекти кількох типів сушильно-очисних башт (СВБ). Їх встановлюють між споруджуваними або існуючими будівлями складів.
В одному ряду з обох сторін вежі знаходиться по два-три механізованих складу. Крім того, поперечним конвеєром вона сполучена з групою складів, розташованих в паралельному ряду. Найбільш поширені такі сушильно-очищувальні вежі: СОБ-МК і СВБ-1С з зерносушаркою ДСП-24СН; СВБ-32 з зерносушаркою ДСП-32; СВБ-50 з зерносушаркою ДСП-50.
3.2. Визначення розмірів основних вузлів зерносушарки
Число підвідних і відвідних коробів п (шт.), встановлюваних в сушильній шахті або шахті охолодження, визначають за формулою:
п= , (3.7)
де f - площа відвідного отвори короби, м2; для сушарок типу ДСП f = 0,00925, типу ВТІ -0,01125, типу СЗС і СЗШ - 0,0126, типу РД, УЗБ – f = 0,22; v – допустима швидкість відпрацьованого агента сушіння (або повітря) на виході з короба (при температурі 20 °С), м/с.
Робочу висоту Н (м) сушильної шахти або шахти охолодження обчислюють за формулою:
Н= , (3.8)
де a - число коробів в одному ряду, шт. (залежить від прийнятих у розрахунку, розмірів коробів, кроку коробів по горизонталі і ширини шахти); hв – крок коробів по висоті, м; k - число паралельно розташованих шахт, шт.
При невідповідності висоти шахт (рециркуляційної і сушильно-охолоджувальної , або остаточного охолодження) беруть інше значення вологості рециркулюючого зерна і проводять перерахунок.
Робочу ширину В (м) шахти встановлюють за формулою:
B=hга; (3.9)
де hг – крок коробів по горизонталі, м.
Робочу довжину Lш (м) шахти (довжину короба) визначають по відношенню:
Lш= ,
де – оптимальна швидкість фільтрації агента сушіння (або повітря) в шарі зерна, м/с; = 0,3 ... 0,4 м/с; b – ширина нижньої відкритій частині короба, через яку агент сушіння (або повітря ) проходить в шар зерна, м.
При наявності в зерносушарці кількох зон сушіння розрахунок проводять аналогічно.
Висоту камери Н (м) для нагріву зерна в протитоку агента сушіння розраховують за формулою:
H= ( вит – а.с.)Kт, (3.10)
де - тривалість перебування зерна в зоні нагріву, с; для камери нагрівання з гальмовими елементами у вигляді труб, стрижнів, куль, конусів = 2...3 с, з похилими жалюзійними полками = 5...10 с; Кт – коефіцієнт гальмування (враховує ефект, дії гальмівних елементів); Кт = 0,25 .. .0,35; а.с - швидкість агента сушіння, м/с; а.с = (0,5…0,6) вит, м/с; вит – швидкість витання зерна, м/с.
Таблиця 3.1
Швидкість витання зерна різних культур при температурі повітря 20 ° С
Культура
|
Швидкість витання м/с
|
Культура
|
Швидкість витання м/с
|
Пшениця
|
8,9…11,5
|
Гречка
|
2,5…9,5
|
Жито
|
8,5…10
|
Просо
|
9,8…11,8
|
Ячмінь
|
8,4…10,8
|
Горох
|
15,5…17,5
|
Овес
|
3…9
|
Соя
|
17,2…20,1
|
Кукурудза
|
8,4…10,8
|
Сочевиця
|
8,3…9,7
|
Рис
|
12,5…14
|
Соняшник
|
7,3…8,4
|
Поперечний (живий) перетин Fp (м2) робочої зони нагріву визначають з виразу:
Fp= .
Загальну площу F (м2) поперечного перерізу робочої зони нагріву з урахуванням гальмівних елементів встановлюють за формулою:
F= . (3.11)
При великих розбіжностях розмірів зерносушарки з прийнятими в розрахунок при визначенні втрат тепла в навколишнє середовище qо.с. проводять перерахунок.
Масу Етв (кг) зерна в бункері тепло волого обміну обчислюють за формулою:
Етв=ПтвGсм, (3.12)
де Птв – тривалість перебування зерна в бункері тепло волого обміну, ч; Птв=0,17…0,25 ч.
В загальному вигляді тривалість П1с (ч) перебування зерна в зоні сушки складає:
П1с= , (3.13)
де Е1с – маса зерна в корисному об'ємі зони сушіння, т; Go, G1 – пропускна здатність зони сушіння в розрахунку на вологість зерна на вході і на виході з неї, т / год.
Тривалість Похл (ч) перебування зерна в зоні остаточного охолодження буде:
Похл= , (3.14)
де Еохл – маса зерна в корисному об'ємі зони остаточного охолодження, т; G2,G3 – пропускна здатність зони остаточного охолодження в розрахунку на вологість зерна на вході і виході з неї, т / год.
3.3. Підбір вентиляторів та електродвигунів
Підбір вентиляторів і електродвигунів. Вихідними даними для вибору типу і розміру вентилятора служать продуктивність Q і тиск Рv, які він повинен забезпечити. Ці параметри визначають основні технічні вимоги до вентилятора і залежать від характеристики мережі, в якій він працює. Якщо параметри мережі в період експлуатації змінюються (наприклад, шахта охолодження з регульованою витратою повітря), задають область значень Q і Рv. Крім цього визначають компонування вентилятора і тип приводу. В деяких випадках жорстко обмежують габарити, частоту обертання і ККД вентилятора.
Вибрати оптимальний вентилятор - значить визначити його тип (схему, розмір і частоту обертання, при яких виконуються всі вимоги технічного завдання). Як правило, у вентилятора повинні бути найбільший можливий ККД, мінімальні габарити і маса, необхідні регулювальні характеристики.
Якщо вентилятор має безпосередній привід з електродвигуном, то він забезпечує режими, відповідні його характеристиці при частоті обертання електродвигуна. Вентилятори з ремінним приводом випускають з набором шківів, тому вентилятор одного типорозміру може працювати при різній частоті обертання і забезпечувати цілу область режимів.
Необхідне тиск, який повинен розвивати вентилятор, визначають для кожної зони сушіння і охолодження окремо за прийнятою схемою. При цьому вказують розташування тепло вентиляційній мережі і розміри повітропроводів.
Опір в тепло вентиляційній мережі для кожного вентилятора визначають як суму всіх втрат тиску всмоктувального і нагнітального ділянок, включаючи втрати тиску при виході відпрацьованого агента сушіння або повітря назовні (а також внаслідок опору зернового шару). Втрати тиску в результаті опору тертя місцевих опорів, в тепло вентиляційній мережі, а також при виході із зерносушарки встановлюють, керуючись спеціальними посібниками.
Для зерносушарок втрати тиску внаслідок опору окремих ділянок тепло вентиляційної мережі (без урахування опору зернового шару) при температурі 20 °С орієнтовно можна прийняти наступними (Па); топка на рідкому паливі - 39; всмоктувальний повітропровід від топки до вентилятора-105, всмоктуючий повітропровід до вентилятора шахти охолодження - 28, повітропровід від вентилятора до напірної камери -39; вхід з дифузора в напірну камеру - 26; вхід і вихід з короба - по 20, вихід в атмосферу-13.
Падіння тиску Н (Па) в результаті опору зернового шару завтовшки l (мм) визначають за формулою:
Н=9,81Alvфп, (3.15)
де А,п – коефіцієнти, які залежать від роду зернової культури.
Таблиця 3.2
Падіння тиску (Па) при продуванні зернового шару завтовшки 10 мм повітрям при температурі 20 ̊С
Культура
|
А
|
п
|
Падіння тиску при різній швидкості повітря, м/с
|
0,1
|
0,2
|
0,3
|
0,4
|
0,5
|
1
|
Пшениця
|
1,41
|
1,43
|
5,1
|
13,8
|
24,8
|
37,4
|
51,3
|
138,3
|
Жито
|
1,76
|
1,41
|
6,7
|
17,8
|
31,6
|
47,5
|
65
|
172,6
|
Овес
|
1,64
|
1,42
|
6,1
|
16,3
|
29,1
|
43,9
|
60,2
|
161
|
Ячмінь
|
1,44
|
1,43
|
5,2
|
14,1
|
25,3
|
38,2
|
52,5
|
141
|
Кукурудза
|
0,67
|
1,55
|
1,9
|
5,4
|
10,2
|
15,9
|
22,4
|
65,7
|
Гречка
|
1,76
|
1,41
|
6,7
|
17,8
|
31,6
|
47,5
|
65
|
172,6
|
Просо
|
2,34
|
1,38
|
9,5
|
24.9
|
43,7
|
65
|
87
|
230
|
Опір шару зерна встановлюють зі співвідношення:
H=H10 , (3.16)
де Н10 – опір шару зерна товщиною 10 мм.
Потужність електродвигуна Nэ (кВт) для приводу вентилятора визначають за формулами:
для стандартних умов
Nэ=10-3VHп/ п, (3.17)
для нестандартних умов
Nэ=10-3VHп.р/ п, (3.18)
де V - подача вентилятора, м3/с; Нп - повний тиск, розвинутий вентилятором, Па (для стандартних умов); Hп.р – повний тиск, Па (для переміщення повітря з високою температурою); – ККД вентилятора (визначають за характеристикою); п – ККД приводу з урахуванням втрат в підшипниках; при безпосередньої посадці колеса вентилятора на вал електродвигуна п = 1, при з'єднанні валів вентилятора та електродвигуна муфтою - 0,98, при ремінному приводі з клиноподібними ременями - 0,95; при ремінному приводі з плоскими ременями п = 0,90.
Настановна потужність Ny (кВт) електродвигуна вентилятора становить:
Ny=KNэ, (3.19)
де К - коефіцієнт запасу потужності на пусковий момент; для відцентрових вентиляторів К = 1,10...1,15, для осьових К = 1,10...1,20.
Тип електродвигуна вибирають з урахуванням умов його експлуатації: температури, наявності вологи, пилу, пожежо-і вибухонебезпечності.
3.4. Визначення витрат палива, термічного ККД і ефективності окремих вузлів
Витрата потрібної кількості палива В (кг/год) встановлюють з відношення:
B=Q/Qнр т, (3.20)
де Q – витрата тепла на сушку, кДж/год; т – ККД топки.
Величину Q визначають за даними таблиць. Через велику різницю Qнр у багатьох видів палива ускладнюється проведення порівняльних розрахунків. У зв'язку з цим введено поняття «умовне» паливо (Qнр= 29330 кДж / кг).
Для перекладу дійсного палива в умовне застосовують тепловий еквівалент К=Qнр 29330.
Таблиця 3.3
Характеристика рідкого палива
Паливо
|
Склад горючої маси
|
Нижча теплота згоряння Qнр, мДж/кг
|
CP
|
HP
|
SP
|
OP+NP
|
|
Дизельне
|
86,3
|
13,3
|
0,3
|
0,1
|
42,65
|
Солярова олива
|
86,5
|
12,8
|
0,3
|
0,4
|
42,36
|
Тракторний гас
|
86
|
13,7
|
0,2
|
0,1
|
42,99
|
Витрата необхідної кількості умовного палива Ву (кг/год) становить:
Ву=K . (3.21)
Термічний ККД с (%) зерносушарки буде:
с= , (3.22)
де Wi - величина вологозйому в i-м вузлі зерна сушарки, кг/год; і = 1, 2, ..., п; і – теплота пароутворення в і-м вузлі, кДж/кг; і = 2500-(2,3+0,0014Qср ∙і) Qсрі.
Таблиця 3.4
Поділіться з Вашими друзьями: |