Oszczędność energii w suszenie indukcyjne ziarna z metodą nagrzewania indukcyjnego
Każdego roku Kazachstan produkuje około 17-19 milionów ton ziarna w czystej masie, eksportuje około 5 milionów ton zboża, a średnia wielkość krajowej konsumpcji sięga 9-11 milionów ton. Dalszy rozwój przemysłu zbożowego i promocja eksportu zbóż wymaga rozwoju infrastruktury magazynowania, transportu i suszenia zboża, w tym budowy nowych i przebudowy starych silosów zbożowych, budowy terminali portowych oraz zakupu statków do przewozu ładunków suchych i transporterów zboża. (Baum, 1983). Istnieje potrzeba modernizacji przemysłu, a zadanie to wymaga intensywnego wysiłku państwa i krajowych producentów zbóż.
Uczestnicy Astana Kazachskie Forum Zbożowe V KAZGRAIN-2012 dyskutowali o aktualnym stanie rynku zbóż, trendach i oczekiwaniach cenowych, a także o wyzwaniach logistycznych i infrastrukturalnych. Zwracano uwagę, że 10 lat temu Kazachstan nie mógł być uważany za eksportera zbóż, podczas gdy w obecnym czasie kwestie eksportowe są traktowane jako priorytetowe. A produkcja i suszenie zboża zajmuje jedno z czołowych miejsc zarówno w kompleksie rolno-przemysłowym, jak iw całej gospodarce.
Analiza doświadczeń wielu przedsiębiorstw produkcyjnych w przetwórstwie ziarna po zbiorach dowodzi, że podstawowym zadaniem w zapewnieniu bezpieczeństwa i jakości nowo zebranych nasion jest ich suszenie. Rola suszenia ziarna wzrasta w strefie wilgotnej: opóźnienie suszenia lub wykonanie tej operacji z naruszeniem reżimów technologicznych nieuchronnie powoduje straty plonów. Według badań w 25-28% wilgotności pryzmy przez trzy dni kiełkowanie spada o 20%. Straty suchej masy wynoszą 0.7–1% dziennie, gdy wilgotność pryzmy wynosi 37% (Ginzburg, 1973).
Istotnymi czynnikami efektywnego wykorzystania suszarni w rolnictwie są zapewnienie wyższej jakości ziarna, zwiększenie przepustowości agregatów, a także obniżenie kosztów energii. Podstawą do poprawy efektywności istniejących suszarni w rolnictwie jest zapewnienie dostatecznego i stabilnego usuwania wilgoci z jednego metra sześciennego w kamerach suszarek do zboża. Jednym z powodów zapobiegania temu jest to, że jednostki chłodzące, wbudowane w szyb suszący, nie stwarzają optymalnych warunków do chłodzenia pełnego ziarna, a tym samym zmniejszają efektywną objętość szybu suszącego i usuwanie wilgoci z metra sześciennego kamery.
Od 2010 roku produkcja pszenicy wykazuje stabilną tendencję wzrostową: powierzchnia upraw wzrosła o 17%, plony wzrosły o 25%, a plony ogółem o 52%. W dniu 1 stycznia 2012 roku Kazachstan dysponował 258 silosami o pojemności 14 771.3 tys. Ton oraz elewatorami o pojemności 14 127.8 tys. Ton. Zwiększenie plonów i zbiorów brutto wymaga udoskonalenia technologii suszenia, aby uniknąć strat plonów i zachować jakość ziarna.
Najbardziej perspektywiczną metodą suszenia ziarna i usuwania wilgoci jest metoda nagrzewania indukcyjnego który pozostaje mało zbadany i rzadko stosowany w praktyce ze względu na znaczne niedoskonałości technologii wytwarzania przetwornic częstotliwości. Chociaż nagrzewnice indukcyjne produkcja jest obecnie w fazie rozwoju i stosowanie jej do suszenia ziarna staje się bardziej korzystne w porównaniu z tradycyjnymi metodami ogrzewania (Zhidko, 1982).
Obecnie nagrzewanie indukcyjne stosuje się do hartowania powierzchniowego wyrobów stalowych, poprzez nagrzewanie w celu odkształcenia plastycznego (kucie, tłoczenie, prasowanie itp.), Topienie metali, obróbkę cieplną (wyżarzanie, odpuszczanie, normalizowanie, hartowanie), spawanie, spawanie, lutowanie , metale. Nagrzewanie indukcyjne pośrednie służy do ogrzewania urządzeń technologicznych (rurociągi, zbiorniki itp.), Podgrzewania cieczy, suszenia powłok i materiałów (np. Drewno). Najważniejszym parametrem indukcyjnych instalacji grzewczych jest częstotliwość. Dla każdego procesu (utwardzania powierzchniowego, poprzez nagrzewanie) istnieje optymalny zakres częstotliwości, zapewniający najlepsze parametry technologiczne i ekonomiczne. Do ogrzewania indukcyjnego wykorzystywane są częstotliwości od 50 Hz do 5 MHz.
Zalety ogrzewania indukcyjnego obejmują:
- Przesyłanie energii elektrycznej bezpośrednio do korpusu grzejnego pozwala na bezpośrednie ogrzewanie materiałów, dzięki czemu uzyskuje się szybkość ogrzewania
- Przesyłanie energii elektrycznej bezpośrednio do korpusu grzewczego nie wymaga stosowania urządzeń kontaktowych. Jest to przydatne w przypadku linii automatycznej
- Gdy materiałem grzewczym jest dielektryk, np. Ziarno, moc jest równomiernie rozłożona w całej objętości materiału grzewczego. W konsekwencji ta metoda indukcyjna zapewnia szybkie nagrzewanie
- Ogrzewanie indukcyjne w większości przypadków może zwiększyć produktywność i poprawić warunki pracy. Urządzenie indukcyjne można traktować jako rodzaj transformatora, gdy uzwojenie pierwotne (cewka) jest podłączone do źródła prądu przemiennego, a materiał grzewczy służy jako wtórne
Obniżenie kosztów całej instalacji wymaga opracowania i wdrożenia prostych w konstrukcji nagrzewnic indukcyjnych.
Główna różnica między nagrzewaniem indukcyjnym a tradycyjnymi metodami suszenia polega na ogrzewaniu objętościowym. Ciepło przenika do produktu (materiału), a nie z jego powierzchni; powstaje w całej objętości od razu, proces ten pozwala na efektywne suszenie ziarna przy niskim zużyciu energii. Równomierny rozkład wilgoci zachodzi w wysuszonym materiale podczas procesu nagrzewania indukcyjnego. Indukcja nie zakłada przenoszenia ciepła z grzejnika do materiału. Natomiast inne metody suszenia wymagają podgrzania powietrza, a następnie przekazania ciepła z gorącego powietrza na materiał. Na każdym etapie - ogrzewanie powietrza, jego transport i przenoszenie ciepła do produktów - straty ciepła są nieuniknione.
Obecnie przedsiębiorstwa w Kazachstanie praktycznie nie stosują nagrzewnic indukcyjnych, ponieważ są one bardzo drogie. Stare modele lamp indukcyjne maszyny grzewcze są przestarzałe i nie są produkowane.
Suszenie ziarna przez ogrzewanie indukcyjne. Suszenie w opadającej warstwie
Proponujemy metodę suszenia ziarna z nagrzewaniem indukcyjnym (rys. 1), w której ziarno przechodzi przez wał suszący napędzany siłą grawitacji. U góry suszarni ziarno jest ładowane przenośnikami kubełkowymi lub innymi urządzeniami transportowymi; następnie ziarno trafia do wieży suszarniczej. W kamerze suszarni cewka indukcyjna, połączona z przetwornicą częstotliwości, wytwarza pole elektromagnetyczne (strumień) o wysokiej częstotliwości.
Suszenie w opadającej warstwie. Spadająca warstwa reprezentuje silnie wyładowany grawitacyjnie poruszający się strumień ziaren, częściowo kompensowany przez przepływ gazu w górę (hamowanie aerodynamiczne). Rzeczywista koncentracja ziarna wzrasta w trakcie ruchu. Suszenie w warstwie zawieszonej. Stan zawieszony ziaren uzyskuje się w wznoszącym się strumieniu gazu przy zwiększaniu prędkości zasilania. W procesie wymiany ciepła i wilgoci z gazem bierze udział cała powierzchnia ziarna. Czas przebywania ziarna w przewodzie pneumatycznym nie przekracza kilku sekund; temperatura środka suszącego 350-400 ° C. Jednak redukcja wilgoci wynosi ułamek procent. Dlatego aparatura z obciążonymi warstwami ziarna nie jest stosowana jako oddzielna suszarka, ale jako element wielokomorowej suszarni kombinowanej.
Wnioski
Obecnie firmy rolnicze i windy są wyposażone głównie w suszarnie szybowe z przepływem bezpośrednim. Suszarki te sugerują znaczne nierównomierności ogrzewania i suszenia ziarna, co z kolei powoduje znaczne koszty suszenia termicznego. Głównym powodem jest niedoskonałość w dostarczaniu środka suszącego i powietrza atmosferycznego do odwadniających warstw ziarna.
Ważnym warunkiem jakościowej pracy suszarni do ziarna jest efektywne chłodzenie suszu. Zgodnie z planem urządzenia chłodzące suszarni do ziarna są tak zaprojektowane, aby temperatura ziarna na wyjściu nie przekraczała temperatury powietrza atmosferycznego o więcej niż 10 ° C. Jednak w praktyce wartość ta osiąga ponad 12 ° C, gdy temperatura powietrza jest wyższa niż 15 ° C. Również nowoczesne suszarnie do ziarna zapewniają znaczne nierównomierności chłodzenia poszczególnych warstw ziarna. W omawianym kontekście zastosowanie suszenia z ogrzewaniem indukcyjnym może być bardziej odpowiednim sposobem z punktu widzenia wydajności, jakości i efektywności kosztowej.
Referencje
Baum, A., 1983. Suszenie ziarna [po rosyjsku], Moskwa: Kolos
Ginzburg, A., 1973. Podstawy teorii i technologii suszenia środków spożywczych [w języku rosyjskim], Moskwa: Przemysł spożywczy
Zhidko V., 1982. Suszarnia i suszarnie do zboża [po rosyjsku], Moskwa: Kolos