Глава 21. УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ И КОРМОВ
ЗНАЧЕНИЕ И СПОСОБЫ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ И КОРМОВ
В сельскохозяйственном производстве важнейшее значение имеет удлинение сроков сохранности и повышение качества продуктов и кормов. Это достигается следующими основными путями: сушкой, тепловой обработкой и созданием надлежащих условий хранения продукции растениеводства и животноводства.
Сушка — один из наиболее распространенных процессов электротепловой обработки продуктов и кормов с целью их обезвоживания. При этом подвод тепловой энергии возможен как через поверхность продукта, так и объемным путем. Традиционный поверхностный электронагрев осуществляется конвективным, контактным и терморадиационным путем.
Объемный ввод тепловой энергии в продукт более прогрессивен и возможен при сушке в электрическом поле высокой частоты.
Процессы сушки весьма энергоемки, имеют невысокий к. п. д., поэтому применение электронагревательных установок связано с большим расходом электроэнергии. В сельскохозяйственном производстве наиболее распространены электросушка семенного зерна, активное вентилирование зерна и сена с электроподогревом в сочетании с другими видами сушки (гелио- и огневая сушка).
Тепловая обработка призвана обеспечить высокие качества приготовления пищевых продуктов на подсобных предприятиях, пунктах общественного питания и повышение эффективности использования кормов в животноводстве.
К тепловой обработке относят варку, обжаривание, стерилизацию овощей и фруктов, пастеризацию молока, соков и вин, варку и запаривание корма, ошпаривание тушек птицы и т. д.
Практически во всех существующих аппаратах для тепловой обработки продуктов и кормов используют промежуточные теплоносители (пар, воду, минеральное масло, жир и др.).
УСТАНОВКИ ДЛЯ СУШКИ И АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ С ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВОМ ВОЗДУХА
Наиболее производительна сушка в конвективных шахтных и барабанных зерносушилках поточного типа. В обоих случаях воздух, нагреваемый в электрокалориферной установке, пронизывает слой движущегося зерна, отнимая от него влагу и доводя влажность зерна до 13... 15%. Предельно допустимая температура нагрева зерна зависит от исходной влажности.
Рис. 21.1. Схема активного вентилирования с электроподогревом воздуха в закромах (а), в бункерах (б):
1 — закром с зерном; 2 — воздухораспределительный канал; 3 —вентилятор с электрокалорифером; 4 и 5 — наружный и внутренний перфорированный цилиндры; 6 — поршень; 7—выпускные рукава; 8 и 9 — вентилятор с электрокалориферной; 10 — щит управления.
Известно, что чем больше в зерне свободной воды, тем менее оно термоустойчиво. Так, предельная температура нагрева семенного зерна пшеницы составляет 45°С, а ржи 45... 60°С. При нагреве зерна выше указанных пределов резко снижаются всхожесть семян и количество клейковины, что ухудшает его качество. Еще сложнее сушить крупносеменные бобовые культуры и сою, сушку которых приходится проводить при более низкой температуре (28 ... 30°С). Отсюда вытекают требования к предельно допустимой температуре нагреваемого в электрокалорифере воздуха, которая для сушки семенного зерна не должна превышать 60... 70°С. Поточные сушилки обеспечивают съем влаги за один пропуск зерновой массы на 4... 5%. Поэтому зерновые массы с повышенной влажностью приходится пропускать через сушилки 2... 4 раза. Преимуществом такой сушки является большая производительность. Однако для интенсивной конвективной сушки зерна в поточных сушилках требуются электрокалориферы большой мощности (60... 100 кВт на 1 т/ч). В этой связи большое распространение находит активное вентилирование зерна с электроподогревом в установках периодического действия.
Активное вентилирование зерна проводят в закромах или специальных вентилируемых бункерах. В закромах зерно насыпают слоем 1,0... 1,5 м и продувают через него холодный или подогретый воздух по системе воздуховодов и воздухораспределителей (рис. 21.1,а). Вентилирование в закромах применяется при длительном хранении зерна для предотвращения его самосогревания.
Бункер активного вентилирования (рис. 21.1,6) представляет собой два коаксильных перфорированных металлических цилиндра, в кольцевой зазор между которыми засыпают зерно. В центральный цилиндр подается воздух, который, пронизывая слой зерна, уносит излишнюю влагу и выходит через отверстия на боковой поверхности наружного цилиндра. Внутренний цилиндр снабжен подвижным поршнем, устанавливаемым на уровне засыпки зерна, для уменьшения непроизводительного расхода воздуха.
Основными параметрами режима сушки являются температура, влажность и скорость движения воздуха. Эти параметры определяют длительность и качество сушки.
На 1 т зерна для активного вентилирования необходимо подавать 300... 400, а для сушки 700... 1000 м3/ч воздуха. Скорость воздушного потока в зависимости от толщины слоя выбирают в пределах 0,05... 0,2 м/с.
Сушка атмосферным воздухом без подогрева возможна при влажности, не превышающей 65%. В этих случаях влажность зерна можно довести до 13... 15%. В противном случае воздух необходимо подогревать в электрокалорифере, что значительно превышает производительность сушки. Подогрев воздуха только на 1°С снижает его влажность на 5%. Обычно воздух при сушке подогревают на 10... 12°С.
Рис. 21.2. Диаграмма для определения целесообразности активного вентилирования зерна.
Целесообразность активного вентилирования зерна атмосферным воздухом можно определить, пользуясь диаграммой, показанной на рисунке 21.2. На горизонтальной оси диаграммы указана разность температур наружного воздуха и зерна, а на вертикальной оси — максимальная относительная влажность воздуха, при которой влажность зерна не изменяется. Например, пунктирная линия со стрелками проведена для случая, когда разность температур воздуха и зерна составляет 1,5°С. При влажности зерна 15% максимальное значение относительной влажности воздуха не должно превышать 66,5%. По этой диаграмме легко определить необходимую разность температур нагреваемого воздуха и зерна при известной относительной влажности воздуха.
Отсюда потребляемая мощность электрокалорифера (кВт) определяется по формуле
(21.1)
где L — расчетная подача вентилятора, м3/ч; 03 — температура зерна, °С; ДОв — разность температур нагретого воздуха и зерна (4...5°С), °С; cv и — удельная объемная теплоемкость и температура наружного воздуха, кДж/(м3-0С) и °С.
Расчетная подача вентилятора
L=L'M, (21.2)
где М — масса вентилируемого зерна, т; V — удельная подача воздуха, м3/(ч-т); тепловой к. п. д. электрокалорифера (0,9... 0,95).
Расчетная удельная мощность электрокалорифера достигает 1... 1,5 кВт на 1 т вентилируемого зерна в установках небольшой вместимости (до 200 кг) и 0,6... 1,0 кВт при большей массе зерна.
Потребный напор вентилятора для слоя зерна в 1 м составляет 0,6... 1,5 кПа, в зависимости от вида и влажности зерна.
Продолжительность сушки активным вентилированием достигает 3... 7 суток.
При сушке активным вентилированием в закромах подача воздуха осуществляется большенапорными центробежными вентиляторами, а подогрев его — электрокалориферами, оборудованными ТЭНами. Например, воздухоподогреватель типа ВПЭ имеет общую мощность 26 кВт, в том числе электрокалорифера — 16 кВт (32 ТЭНа по 0,5 кВт) и электродвигателя — 10 кВт. Агрегат предназначен для вентилирования зерна в закромах с площадью полов до 18 м2 при слое зерна не выше 1,5 м. Подача воздуха регулируется специальными жалюзи, установленными на входе в агрегат, а теплопроизводительность — включением секций электрокалорифера.
В бункерах активного вентилирования осуществляется более равномерная и качественная сушка, а процесс сушки автоматизирован по температуре и влажности зерна.
Промышленность выпускает бункера активного вентилирования с электроподогревом воздуха типа СЗЦ-1,5, вместимостью бункера 1,5 м3 и установленной мощностью 3,3 кВт и серии БВ вместимостью бункера от 8,5 до 70 м3 и мощностью or 9 до 49 кВт.
Важное значение имеет активное вентилирование сена под навесами на специально устроенных перфорированных воздухораспределителях (металлических или деревянных) слоями высотой 1... 1,5 м. Каждый слой продувают воздухом от вентилятора в течение 2 ... 3 дней, доводя до влажности 26... 30%- Общая толщина слоя 4... 6 м, а конечная влажность верхнего слоя должна быть 17...18%.
При влажности травы более 30% воздух необходимо подогревать на 5... 6°С, что позволяет успешно сушить сено даже в дождливую погоду. 'Удельный расход воздуха на 1 т сена составляет 600... 900 м3/ч.
Установка для досушивания сена УДС-300 состоит из электрокалорифера с ТЭНами мощностью 15 кВт, осевого вентилятора с электродвигателем 4,5 кВт. Сезонная производительность установки 50 ... 60 т высококачественного сена.
