Устройство и работа
Зерносушилки, нагрев зерна в которых осуществляется за счет сжигания топлива, наиболее распространены в сельском хозяйстве и промышленности. Такие зерносушилки бывают стационарными, т.е. с неподвижно размещенным оборудованием в специальных зданиях, а также передвижными.
Устройство их несложно. Все они имеют нагревательную печь (топку) и камеру для высушиваемого зерна. Топки сушилок чаще всего работают на твердом топливе — дровах, каменном угле и торфе. Камеры для высушиваемого зерна в зависимости от конструкции и производительности сушилки имеют различную форму и объем. Зерно в камере в момент сушки может находиться в неподвижном состоянии (в сушилках периодического действия) или в непрерывном медленном движении (в сушилках непрерывного действия).
Тепловая энергия от топки к высушиваемому зерну во всех современных сушилках передается, главным образом, путем конвективного теплообмена. Конвекцией называется передача теплоты путем перемещения слоев газообразного или жидкого вещества.
Передача тепла конвекцией от топки к зерну производится или потоками нагретого воздуха, или смесью воздуха с топочными газами.
В первом случае воздух нагревается за счет соприкосновения с горячей поверхностью топки или с металлическими трубами, по которым проходят газообразные продукты горения. Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, передается воздуху только через кладку печи или стенки специальных труб, а образующиеся топочные газы выбрасываются наружу, вследствие чего теряется большое количество тепловой энергии.
Такие нагревательные устройства называются калориферными. Калориферные топки имеют низкий коэффициент полезного действия и поэтому требуют повышенного расхода топлива.
Значительно более эффективными и экономичными являются устройства, обеспечивающие нагрев зерна смесью топочных газов с воздухом. При этом коэффициент полезного действия топки повышается, а расход топлива резко снижается. Такие нагревательные устройства называются топками прямого действия.
Наиболее широко применяются зерносушилки, работающие на смеси топочных газов с воздухом.
При эксплуатации сушилок с топками прямого действия необходимо предупреждать возможность попадания искр из топки в сушильную камеру, а также осуществлять тщательный контроль и наблюдение за режимом сушки во избежание подачи в зерно чрезмерно горячей газовоздушной смеси.
Основное требование, которому должны удовлетворять все зерносушилки, заключается в том, чтобы зерно в процессе сушки нагревалось равномерно, без пригорания и местных перегревов. Максимальная температура нагрева зерен во избежание их порчи не должна превышать установленных нормативных величин: 40-45° — при сушке семенного зерна и 50-55° — при сушке продовольственно-фуражного зерна. Температура теплоносителя при этом может быть значительно выше.
Сушильные установки по степени сложности и особенностям конструкции делятся на две основные группы: простейшие и механизированные
Основные типы
В зависимости от устройства камеры для высушивания зерна и способа передачи тепловой энергии простейшие зерносушилки могут быть подовыми, стеллажными и жалюзийными (с естественной тягой теплоносителя).
Подовые
Рис. 1. Подовая зерносушилка
Подовая зерносушилка (рис. 1) представляет собой обычную кирпичную печь 1 с выравненной верхней поверхностью 2, на которую тонким слоем (4-6 см) насыпают сырое зерно. Для лучшего использования тепла топочных газов топка имеет развитую систему дымооборотов 3.
Зерно, соприкасаясь с горячей поверхностью пода топки, прогревается неравномерно. Чтобы не допустить пригорания нижних слоев, зерно систематически надо перемешивать. По окончании сушки зерно ссыпают на площадку для охлаждения в естественных условиях.
Производительность такой сушилки примерно 0,5 т зерна в сутки с 1 м2 площади пода при снижении влажности на 3-4%.
Подовые сушилки малоэффективны: ими расходуется большое количество топлива при малой производительности, нижние слои зерна в них пригорают, в процессе сушки и охлаждения зерна приходится затрачивать большое количество физического труда. Эти зерносушилки сильно устарели, но кое-где еще эксплуатируются.
Стеллажные
В этих сушилках зерно нагревается за счет теплого воздуха, который проходит через тонкий слой зерна, лежащего неподвижно на решетчатом стеллаже. Воздух нагревается от соприкосновения с поверхностью топки или металлическими трубами (калориферами), по которым проходят дымовые продукты. Если в подовой сушилке зерно высушивается в результате соприкосновения с нагретым телом, то в стеллажной нагрев зерна осуществляется конвекционными потоками нагретых топкой масс воздуха. Зерносушилка такого типа показана на рис. 2.
Рис. 2. Стеллажная зерносушилка
В нижней части одноэтажного здания 1 размещается топка 2 с очень развитой системой дымооборотов и большой поверхностью теплоотдачи. Для увеличения поверхности соприкосновения с воздухом в топке делают специальные горизонтальные и вертикальные воздушные каналы 3 с защитным козырьком 4 от попадания в них отходов зерна. Над топкой находятся один или два горизонтальных стеллажа 5 (в виде металлической сетки или настила из плетеных прутьев), на которые насыпается тонким слоем зерно.
Работает зерносушилка следующим образом. При сжигании топлива воздух, находящийся в помещении, нагревается от соприкосновения с горячей поверхностью кладки и поднимается вверх, а на его место по приточным каналам 6 поступает наружный воздух. Теплый воздух, проходя через зерно на стеллаже, нагревает его, отнимает влагу и затем выходит по вытяжным трубам 7 наружу. Температура воздуха обычно не превышает 40-50°.
Стеллажные зерносушилки, как и подовые, обладают большими недостатками. Они расходуют много топлива, малопроизводительны и требуют для обслуживания большой затраты физического труда. Производительность их не превышает 0,5-0,7 т высушенного зерна в сутки с 1 м2 поверхности стеллажей при снижении влажности его на 3-4%. Стеллажные зерносушилки до сих пор эксплуатируются в небольших колхозах.
Жалюзийные
В описанных выше стеллажных и подовых зерносушилках при сжигании топлива используется только то тепло, которое передается через их стенки, а образующиеся топочные газы вместе с большим количеством тепла бесцельно выбрасываются наружу.
В настоящее время во всех зерносушилках, более совершенных, чем стеллажные и подовые, сушка зерна производится с использованием тепла, находящегося в продуктах горения топлива. Температура дымовых продуктов снижается путем разбавления их наружным воздухом. Нормальное соотношение воздуха и топочных газов вполне обеспечивает получение нужной температуры смеси (теплоносителя) и сушку зерна без перегрева, изменения его цвета, появления на нем копоти и запаха дыма.
Во всех жалюзийных сушилках, принципиальная схема которых показана на рис. 3, теплоноситель 1 (смесь топочных газов с воздухом) пронизывает тонкий слой зерна 2, движущегося сверху вниз между наклонно расположенными полками 3, которые и называются жалюзями. Температура теплоносителя легко регулируется и может быть различной в зависимости от сорта высушиваемого зерна и его назначения. Для семенного зерна она обычно принимается в 55-70° при нагреве самого зерна не выше 40-45°, а для продовольственно-фуражного — от 80 до 110° при нагреве самого зерна до 50-55°.
Рис. 3. Принципиальная схема жалюзийной зерносушилки
Жалюзийные сушилки могут быть простые (с естественной тягой теплоносителя, с ручной загрузкой и выгрузкой зерна) и механизированные.
Из простейших жалюзийных зерносушилок наиболее широко в колхозах применяются сушилки ПЗС-3 системы инженера Ф.Т. Гоголева (рис. 4). Эта сушилка устроена следующим образом. Внутри здания 1 зерносушилки имеется изолированное помещение 2, в центре которого находится топка 3. Боковые стены помещения 2 выполнены в виде жалюзей 4 с загрузочным ларем 5 для зерна, выходящим на чердак, и разгрузочным приспособлением 6. Для вытяжки отработанной газовоздушной смеси имеются вытяжные камеры 7 с трубами 8. Сырое зерно загружается из чердачного помещения в лари; просушенное — периодически порциями выпускается в разгрузочные ящики, а из них в мешки.
Рис. 4. Зерносушилка ПЗС-3 системы инженера Ф.Т. Гоголева
Для сушки зерна разжигают топку и устанавливают режим горения топлива без сажевыделения и копоти. Дымовые продукты при розжиге выбрасываются наружу через растопочную трубу 9. После того как процесс горения установился, растопочную трубу перекрывают задвижкой 10, и продукты горения через специальные отверстия — душники 11 — выходят в помещение 2. Попадая в пространство между сушильными камерами, газы смешиваются с воздухом, который проникает в помещение через приточные каналы 12. Образовавшаяся горячая смесь не имеет другого выхода, кроме как через жалюзи с зерном в вытяжные камеры, а из них — по вытяжным трубам наружу.
Производительность этой сушилки — примерно 300 кг зерна в час при снижении влажности его на 5%. Подобное же устройство имеют зерносушилки ПЗС-2 и ПЗС-4.
Кроме зерносушилок системы Ф.Т. Гоголева, в сельском хозяйстве находят применение простейшие жалюзийные зерносушилки системы А.Ф. Григоровича.
Сушилка Григоровича представляет собой вертикальный, обшитый досками пустотелый цилиндр высотой около 3,2 м и диаметром 1,6 м. Внутри кольцевого пространства цилиндра расположены 24 деревянные жалюзийные колонки.
Сушильная камера установлена на кирпичной топке, сверху ее имеются круглый загрузочный ларь и центральная вытяжная труба.
Газовоздушная смесь из топки поступает сразу во все жалюзийные колонки, высушивает зерно и затем выбрасывается по вытяжной трубе наружу. Производительность этой зерносушилки примерно такая же, как и описанной выше.
