Установки активного вентилирования зерна

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО

«Бурятская  Государственная Сельскохозяйственная Академия

им. В.Р.Филиппова»

Технологический факультет

Кафедра «Растениеводства и луговодства»

Контрольная работа

«Установки  активного вентилирования»

Выполнила: Иванова А. В.

IV курс Технологич. фак-та

Спец. «ТППСхП»

з/о шифр 3-01-52/09

Проверил: Цыдыбов Б. Д.

Улан - Удэ

2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

Активное вентилирование заключается в интенсивном принудительном продувании атмосферного воздуха через неподвижную насыпь зерна. Это один из важнейших технологических приемов послеуборочной обработки и хранения зерновых масс. Современные вентиляторы, поставляемые сельскому хозяйству, позволяют успешно проводить активное вентилирование зерновых насыпей высотой до 5-6 м в складах, на площадках и в бункерах.

Активное вентилирование основано на использовании скважистости зерновой массы: многочисленные межзерновые  пространства образуют в зерновой массе  воздухопроводящую систему, делают ее проницаемой для воздуха или газов, которые могут перемещаться по всему ее объему в любом направлении. Поток воздуха оказывает воздействие на температуру и влажность зерна, изменяет газовый состав воздуха межзерновых пространств, то есть воздействует на те факторы, от которых в первую очередь зависит уровень жизнедеятельности всех живых компонентов зерновой массы, а значит и ее сохранность.

Главный технологический эффект активного  вентилирования заключается в снижении интенсивности биологических процессов  порчи зерна, что консервирует его на некоторый период. Таким образом, при помощи активного вентилирования повышается сохраняемость зерна, обеспечивается выигрыш во времени, особенно в уборочный период, и представляется возможным меньшим числом очистительной и сушильной техники и обслуживающего персонала провести качественную послеуборочную обработку урожая.

1. Активное вентилирование зерновых масс

Активное вентилирование зерновых масс имеет широкий спектр использования. Его применяют для  временной консервации свежеубранного зерна повышенной влажности, профилактической обработки зерна, находящегося на хранении, охлаждения, сушки, ликвидации самосогревания, а также для воздушно-теплового обогрева семян перед севом. Используя установки для активного вентилирования можно при необходимости легко и быстро осуществить дегазацию зерновых масс после обработки их фумигантами.

Временная консервация свежеубранного зерна повышенной влажности. Это  одна из основных задач, решаемых с  помощью активного вентилирования. Она заключается в обработке предварительно очищенного свежеубранного зернового вороха воздушным потоком для снижения его температуры, выравнивания влажности между отдельными компонентами и участками зерновой насыпи. Консервация свежеубранного зерна повышенной влажности активным вентилированием позволяет в 3-4 раза увеличить срок его безопасного хранения до сушки. Для семян основных зерновых культур сроки безопасного хранения при активном вентилировании воздухом температурой 20 °С приведены в таблице 1. Если погодные условия позволяют охладить зерно до 14-15 °С, сроки безопасного хранения увеличиваются примерно в 2 раза по сравнению с приведенными в таблице нормативами, а при охлаждении до 10 °С возрастают в 3-4 раза.

Таблица 1. Продолжительность безопасного срока хранения  свежеубранных семян зерновых культур активным вентилированием  при температуре воздуха 20 °С, суток

Профилактическое вентилирование применяют для насыщения воздуха межзерновых пространств кислородом, выравнивания температуры и влажности в объеме зерновой насыпи, ликвидации амбарного запаха, сохранения жизнеспособности семян, предотвращения возникновения очагов самосогревания и некоторых других причин порчи зерна. Для профилактического вентилирования применяют сравнительно невысокие удельные подачи воздуха порядка 30-50 м³/т в час. Его проводят периодически, с учетом температуры и влажности наружного воздуха, а также температуры и влажности зерна. Вентилирование должно обеспечивать охлаждение зерна и полностью исключать его увлажнение. Профилактическую обработку зерна сухого и средней сухости проводят через каждые один–три месяца хранения.

Вентилирование для охлаждения зерна проводят для повышения устойчивости хранящегося зерна, снижая его температуру до 10 °С (первая степень охлаждения) и ниже. При такой температуре затормаживаются все физиологические процессы в зерновой массе, прекращается развитие насекомых, возрастают сроки безопасного хранения. Поэтому охлаждение целесообразно почти для всех хранимых партий зерна и семян. Наилучшие условия сохраняемости зерна обеспечиваются при температуре, близкой к     0 °С, и невысоких отрицательных температурах (вторая степень охлаждения). Учитывая, что температура воздуха в осенний период снижается сравнительно медленно, зерно охлаждают в несколько этапов. Сначала зерновую массу охлаждают, используя ночные понижения температуры воздуха, затем проводят более глубокое повторное охлаждение. Для охлаждения зерна сухого и средней сухости применяют удельные подачи воздуха порядка 50-80 м³/т в час и общий его расход для выполнения поставленной задачи составит 2000 м³ на 1 т зерна.

Вентилирование для ликвидации самосогревания проводят в любое время суток, независимо от погодных условий, при высоких удельных расходах воздуха порядка 1000-2000 м³/т в час и более. Вентилирование заканчивают при полном устранении очага самосогревания. Для дальнейшего повышения стойкости такое зерно направляют на сушку и в последующем тщательно за ним наблюдают.

Семена яровых культур после  зимнего хранения имеют низкую, часто  отрицательную температуру и  находятся в состоянии глубокого анабиоза. Для повышения физиологической активности таких семян, вывода их из состояния покоя, для завершения процессов послеуборочного дозревания проводят специальное агротехническое мероприятие – воздушно-тепловую обработку семян. Лучше всего ее можно выполнить с помощью активного вентилирования нагретым до 25-30 °С воздухом. На вентиляционных установках такую обработку проводят при средней удельной подаче воздуха 10-120 м³/ т в час в течение 15-20 часов. Если в каких-либо участках насыпи температура зерна после обработки будет ниже 20 °С, проводят дополнительное вентилирование до тех пор, пока зерно хорошо не прогреется во всех участках насыпи. Воздушно-тепловой обогрев семян следует закончить не позднее недели до начала сева. Зерно, прогретое вентилированием, остается достаточно теплым до посева. Если всхожесть и энергия прорастания семян отличаются на 10-20 %, а это свидетельствует о незавершенности их послеуборочного дозревания, воздушно-тепловую обработку необходимо провести за две-три недели до посева. Воздушно-тепловой обогрев полезен и для семян озимых культур, высеваемых в год уборки урожая, особенно в увлажненных районах.

Вентилирование для сушки зерна  и семян проводят в камерных сушилках и на установках для активного вентилирования. Так, сырые семена кукурузы в початках перед обмолотом сначала сушат активным вентилированием во избежание их травмирования. Для ускорения сушки воздух желательно нагреть до 35-50 °С.

2. Типы установок для активного вентилирования.

Любая установка для  активного вентилирования зерна состоит из одного или нескольких вентиляторов с электродвигателями, подводящих и распределительных воздухопроводов и каналов. По конструктивным и технологическим особенностям все вентиляционные установки могут быть разделены на следующие виды: стационарные, аэрожелоба, напольно-переносные, передвижные – трубные, вентилируемые бункера.

2.1. Стационарные установки.

Стационарные установки – являются неотъемлемой частью хранилища. Основа этих установок – каналы (воздуховоды), устроенные в полу хранилища, стенки которых выложены кирпичом или сделаны из бетона. На боковые стенки сверху каналов укладывают деревянные решетки, устроенные так, что исключается просыпание зерна в каналы. В типовом зерновом складе на 3200 т зерна оборудуют 10 секций установки СВУ-1 (рис. 1).

Рис. 1. Расположение каналов установки СВУ-1

  Каждая секция состоит из каналов-воздуховодов, расположенных поперек склада на всю его ширину (19 м). С противоположной стороны каналы каждой секции сведены в один общий патрубок (диффузор), который выходит через стену за пределы склада и соединяется с вентилятором. На всем протяжении канал имеет постоянную ширину 400 мм и переменную глубину – 500 мм в начале и 70 мм в конце (для поддержания напора воздуха). Наличие уклона способствует более равномерному распределению воздуха в зерновой насыпи.

2.2. Аэрожелоба.

Аэрожелоб представляет собой стационарную вентиляционную установку канального типа (рис. 2). Воздух в зерновую массу поступает через распределительную решетку (чешуйчатое сито). Каждый аэрожелоб состоит из переходного патрубка (диффузора), двухсекционного канала и выпускной воронки. Каналы делают бетонированными, шириной 0,22 м и глубиной 0,5 м около стен склада и 0,1 м у выпускной воронки. Соответственно суживаются и установленные в канале предохранительная и воздухораспределяющая решетки.

Рис. 2. Схема устройства аэрожелоба

1 - осевой вентилятор; 2 - диффузор; 3 - предохранительная решетка; 4 - воздухораспределительная решетка (чешуйчатое сито); 5 - канал для транспортирования зерна; 6 - канал для распределения воздуха: 7 - тормозное устройство; 8 -ленточный конвейер нижней галереи; 9 - выпускная воронка.

Важнейшая деталь аэрожелоба – чешуйчатое сито, делящее канал  на две части: верхнюю – для  транспортирования зерна; нижнюю –  для направленного выхода воздуха и вентилирования. Для облегчения транспортирования зерна чешуйчатое сито устраивают с наклоном 3-6° по направлению воздушного потока в канале. Оно должно иметь щели высотой 1,1 + 0,1 мм. Аэрожелоба хорошо транспортируют зерновую массу влажностью до 15,5 %. Снижение сыпучести последней отражается на ее способности к перемещению. С изменением влажности меняют и предельную высоту насыпи зерновой массы. Так, при влажности 14 % для риса высота будет 5 м, для пшеницы 5,5 м. С увеличением влажности до 16 % насыпь для риса должна быть до 3,6 м, для пшеницы 4,7 м.

2.3. Напольно-переносные  установки.

Напольно-переносные установки используют для активного вентилирования зерна в складах, не имеющих стационарных установок, под навесами и на открытых площадках. Основой установок являются каналы-воздуховоды в виде щитов и решеток, укладываемых на пол и при помощи диффузора и патрубков соединяемые с передвижным вентиляционным агрегатом (рис. 3). Магистральный канал состоит из глухих и проходных щитов. Проходные щиты имеют в боковых стенках вырезы для монтирования воздухораспределительных каналов.

Рис. 3. Напольно-переносная установка

1 – общий вид; 2 – вентиляционный  щит; 3 – диффузор; 4 – вентилятор.

2.4. Передвижные трубные  установки.

Основной частью установок этого типа являются погруженные в зерновую массу трубы, через которые нагнетают или отсасывают воздух. На рисунке 4 показана работа установки ПВУ-1. На каждую трубу в установке ПВУ-1 надевают отдельный вентилятор с электродвигателем. Каждая труба рассматриваемой установки состоит из трех частей: нижней, верхней и соединяющей их переходной муфты. Наружный диаметр труб 102 мм, толщина стенки 1,5-2 мм. Нижняя часть трубы сведена на конус (для удобства погружения) и на высоте 0,6-1,2 м имеет сетку с отверстиями диаметром 2 мм. Длина трубы 3,6 м, масса около 20 кг. Успех применения этих установок зависит от схемы расположения труб и расстояния между ними в зерновой массе, ее состояния и высоты насыпи.

Рис. 4. Вентиляционные установки ПВУ-1 в работе

Передвижные установки  могут использовать для ликвидации самосогревания зерновых масс в бунтах или на площадках, при хранении семян  в закромах вместимостью 5-10 т, в складах, не оборудованных стационарными  установками.

К трубным установкам относят и телескопические вентиляционные установки ТВУ-2 (рис. 5). Каждая из них состоит из пяти звеньев полых стальных труб с толщиной стенок 2,5 мм. В собранном для перемещения виде установка представляет собой трубу на салазках (для удобства перемещения), в которой размещено еще четыре звена, входящих одно в другое. Эти четыре звена трубы перфорированы отверстиями диаметром 3 мм. Внутри звеньев проходит трос длиной 12 м, один конец которого закреплен в пятом звене, а противоположный выведен за пределы первого и оканчивается петлей.

Рис. 5. Телескопическая установка ТВУ-2 в собранном виде

Перед эксплуатацией  звенья вытягивают во всю длину (9,86 м) на площадке или полу склада, а  затем засыпают зерновой массой, которую  необходимо вентилировать. К наружному концу (звену без отверстий) присоединяют вентилятор с электродвигателем. По окончании вентилирования установку вытягивают из насыпи за трос с помощью трактора или автомобиля и укладывают на новом месте. Масса установки 295 кг. За один прием с помощью ТВУ-2 можно обработать 100-150 т зерна. При необходимости обработки больших масс зерна размещают несколько установок. Расстояние между трубами зависит от влажности зерновой массы и высоты ее насыпи.

2.5. Вентилируемые  бункера.

Вентилируемые бункера являются наиболее совершенными устройствами для быстрого охлаждения, а также для медленной сушки зерна и семян различных культур, предназначены для накопления и временной консервации зерна влажностью до 25 % с сохранением его посевных и продовольственных качеств (рис 6).

Рис. 6. Бункер вентилируемый БВ-25

1- кольцевая рама, 2 – корпус, 3 –  регулятор влажности, 4 – грузики, 5 – клапан, 6 – распределитель  зерна, 7 – воздухораспределительная  труба, 8 – вентилятор с электродвигателем, 9 – электрокалорифер, 10 – опоры корпуса, 11 – регулировочное кольцо.

Они занимают сравнительно мало места, обеспечивают полную механизацию  загрузки и выгрузки зерна, достаточно быстро монтируются. Благодаря возможности  работы при любой погоде, быстроте охлаждения, полной механизации загрузки и выгрузки зерна, вентилируемые бункера пригодны для использования их в сочетании с поточными зерноочистительно-сушильными линиями.

3. Режимы и  условия активного вентилирования.

При активном вентилировании только определенное количество воздуха обеспечивает достаточно быстрое охлаждение зерна. Если воздуха недостаточно, зерно охлаждается медленно, а самые удаленные от места поступления воздуха участки зерновой насыпи (застойные зоны) нередко отпотевают и увлажняются. В этих зонах в результате длительного нахождения зерна при повышенной температуре и влажности активно развиваются микроорганизмы, и возможно возникновение процесса самосогревания. Следовательно, вентилирование нужно вести с такой интенсивностью, чтобы исключить развитие нежелательных процессов и охладить обрабатываемую партию зерна значительно раньше, чем может возникнуть его порча.

Активное вентилирование надо проводить в строгом соответствии с установленными для каждой культуры режимами обработки. Под Режимом  активного вентилирования понимают оптимальное сочетание основных параметров обработки зерна воздушным потоком, обеспечивающее наилучшие хозяйственные результаты. К таким параметрам относят: удельную подачу воздуха, продолжительность и периодичность вентилирования, высоту зерновой насыпи.

Под удельной подачей понимают расход воздуха в расчете на 1 т зерна за 1 ч. Этот важнейший норматив активного вентилирования определяют с учетом обеспечения максимальной хозяйственной выгоды, то есть сохранения высокого качества зерна охлаждением в течение возможно большего времени при нагрузке на каждый вентилятор возможно большего количества зерна.

Общее количество воздуха, необходимое  для охлаждения 1 т зерна с учетом его теплоемкости, равно примерно 2000 м³. Эта величина мало зависит от разности температур зерна и воздуха, так как при более высокой температуре зерна воздух будет нагреваться до соответственно большей температуры и удалять за одно и то же время больше тепла, то есть охлаждение зерна будет идти более интенсивно.

Исходя из общей величины расхода  воздуха, необходимого для охлаждения каждой тонны зерна (2000 м³/т), несложно обосновать и нормы удельной подачи воздуха при вентилировании для охлаждения.

Исходным показателем для расчета  удельной подачи воздуха является время, за которое должна быть охлаждена вся зерновая насыпь. Последнее зависит от влажности зерна: чем она выше, тем более вероятна быстрая порча зерна и тем быстрее надо закончить вентилирование. Для условий сельскохозяйственного предприятия применительно к свежеубранным семенам основных зерновых культур охлаждение должно быть закончено не более чем за 10 ч при влажности зерна свыше 24 %, примерно за 20 ч при влажности зерна 20-24 % и за 30-40 ч при влажности зерна до 20 %. Чтобы выполнить это требование, необходимо установить такую удельную подачу воздуха, которая была бы равна общему расходу воздуха (2000 м³/т), деленному на заданное время охлаждения. Основные параметры активного вентилирования, включая удельную подачу воздуха, высоту насыпи зерна и время вентилирования, приведены в таблице 2.

При повышении влажности зерна  надо применять более высокий  удельный расход воздуха. Существующие стационарные вентиляционные установки  имеют постоянные размеры площадки для размещения зерна и обслуживаются, как правило, одним постоянным вентилятором. Поэтому основной способ регулирования удельной подачи воздуха в необходимых пределах заключается в изменении высоты зерновой насыпи и, следовательно, высоты загрузки зерна в установку. При невысокой влажности зерна в установку загружают зерно максимально высокой насыпью до 4-6 м. Чем выше влажность зерна и чем больше надо подавать воздуха на каждую его тонну, тем соответственно менее высокой формируется зерновая насыпь. Это позволяет увеличить в необходимых пределах удельную подачу воздуха и сократить время обработки конкретной партии зерна.

Таблица 2. Режимы вентилирования насыпи зерна и семян атмосферным  воздухом при охлаждении и временной  консервации на установках напольного типа.

Активное вентилирование зерновой массы можно проводить не всегда. Свежеубранное зерно с влажностью 20 % и более допустимо вентилировать круглосуточно при любой влажности воздуха, пока оно не будет направлено на сушку. Вентилирование зерна также целесообразно во всех случаях, когда температура его выше температуры атмосферного воздуха на 4-6 °С и более. Зерно при этом нормально охлаждается и не увлажняется. В дождливую и туманную погоду разность температур должна составлять не менее 8 %.

При влажности зерна ниже 20 % и  особенно ниже 18 % в процессе вентилирования в отдельных случаях возможно его небольшое увлажнение. Чтобы не допустить этого, необходимо регулярно контролировать уровень относительной влажности воздуха и по этому показателю определять величину Равновесной влажности зерна, к которой оно будет стремиться при вентилировании. Зерно будет подсушиваться, если равновесная влажность ниже фактической влажности зерна, в этом случае вентилировать зерно можно. Если же равновесная влажность зерна выше фактической его влажности, то оно будет увлажняться, и вентилирование проводить не следует.

Таким образом, для определения  возможности вентилирования необходимо регулярно определять относительную  влажность воздуха через каждые 6 часов при установившейся погоде, а при переменной – через 3 часа и чаще. Относительную влажность воздуха определяют по показаниям психрометра.

4. Сушка неподвижной зерновой насыпи активным вентилированием.

Сушка зерна в неподвижной  насыпи активным вентилированием представляет собой самый простой способ конвективной сушки, широко применяемый в сельском хозяйстве. Этим способом сушат зерно и семена всех культур. Для сушки используют простейшие напольные Камерные или бункерные установки.

Схема простейшей двухкамерной установки для сушки зерна  приведена на рисунке 7. Она представляет собой приподнятое над полом решетное основание и тепловентиляционное устройство, обеспечивающее нагрев и подачу агента сушки в подрешетное пространство. Агент сушки под воздействием избыточного давления проникает через решето и проходит затем через зерновую насыпь снизу вверх. Для нагрева воздуха применяют электрокалориферы (ВПЕ-4) или теплогенераторы (ТГ-75, ВПТ-400).

Рис. 7. Двухкамерная установка для сушки зерна в насыпи

1 - воздухоподогреватель; 2 - патрубок; 3 - диффузор с поворотной заслонкой; 4 - воздухораспределительный канал; 5 - решетное основание; 6 - стенка; 7 - съемная часть стенки.

Зерно в установку  загружают равномерно слоем 70-100 см. Сушка зерна активным вентилированием  в неподвижной насыпи происходит послойно. В процессе работы установки образуется небольшая по толщине, обычно 20-30 см, зона сушки, которая постепенно перемещается в направлении потока воздуха. Ниже зоны сушки формируется зона высушенного зерна, которое находится в равновесии с влажностью агента сушки. Зона высушенного зерна по мере продолжения работы установки и продвижения зоны сушки вверх увеличивается. Соответственно этому зона сырого зерна постепенно уменьшается, пока не исчезнет полностью. Таким образом, в неподвижной зерновой насыпи сушка первоначально происходит в небольшом нижнем слое зерновой насыпи. Зерно высушивается сразу до равновесной влажности, и за один прием удаляется вся избыточная влага. Если воздух слишком сухой, зерно неизбежно будет пересушиваться ниже оптимального предела. Так как верхняя часть насыпи высыхает в последнюю очередь, качество зерна может ухудшиться и, следовательно, сушку необходимо закончить раньше, чем это произойдет.

Главный фактор ускорения  сушки – повышение температуры  агента сушки до пределов, безопасных для качества зерна. Нагрев воздуха на 1 °С снижает его относительную влажность на 4-5 %. Для повышения производительности установки используют максимально допустимый нагрев агента сушки. Исходным параметром для расчета является допустимая температура нагрева непосредственно зерна. Если зерно пшеницы семенного назначения, то при влажности 20 % его возможно сушить, нагревая до 45 °С. Температура агента сушки также должна быть 45 °С. По сравнению с атмосферным воздухом скорость сушки в этом случае возрастет в 3-5 раз. Если нагреть агент сушки выше 45 °С, высушенное зерно будет перегреваться, что недопустимо.

При сушке зерна подогретым воздухом проявляется серьезный отрицательный  фактор, связанный с резким пересушиванием зерна в нижней и средней частях насыпи до 7-8 %. Это естественно, так как при нагреве наружного воздуха с 20 до 40-45 °С не только резко повышается его способность к поглощению влаги, но одновременно он делается очень сухим, его относительная влажность снижается примерно до 20 %. Следовательно, влажность высушенного зерна, которая стремится к равновесной влажности по отношению к агенту сушки, будет близка к 7 %. Это не ухудшает посевных качеств семян, но связано с большой дополнительной работой по сушке зерна.

Заключение

Наряду со значительной технологической эффективностью активное вентилирование выгодно и в экономическом отношении. Оно исключает необходимость перемещать зерновую массу и значительно сокращает потребность в рабочей силе.

Длительное время для  активного вентилирования использовали только естественный атмосферный воздух. Теперь в ряде случаев применяют активное вентилирование подогретым воздухом, что позволяет значительно подсушивать зерновую массу без ее перемещения непосредственно в хранилище. Вентилирование подогретым воздухом дает очень хорошие результаты и экономически выгодно в сельском хозяйстве. Широко применяется активное вентилирование зерновых масс искусственно охлажденным воздухом. Этот прием проводят в силосах элеваторов, в складах, а иногда и на площадках.

Список литературы

1. В. И. Анискин, В.  А. Рыбарук « Теория и технология  сушки и временной консервации  зерна активным вентилированием»  М. ВИМ 1974г.

2. Б. А. Карпов « Технология  послеуборочной обработки и хранения  зерна» 

    М. Агропромиздат 1997г.

3. В. А. Сакун « Сушка и активное вентилирование зерна и зеленых кормов»

    М. Колос 1978г.